21
Mar . 2025
技術洞察 | 淺談PSOC 6 SMIF的使用－線上燒錄片外Flash
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1. 基本原理與機制
PSOC 6 SMIF存取片外Flash的操作模式，如《淺談PSOC 6 SMIF的使用（一）－基本功能》一文中介紹，主要是MMIO模式和XIP模式。但考慮透過PSoC6 SWD的方式來在線燒錄連接在SMIF上的片外flash的內容，意味著對於PSOC 6來說片外Flash是可以尋址的，所以這裡需要配合XIP模式，把片外的flash空間映射到PSOC 6能訪問的地址段，如之前提到的0x1800 0000開始的地址區域。
要完成整個燒錄的工作，需要從片外flash的配置（參考文中QSPI Configurator的介紹）、片內工程保存QSPI Data Structure、工程的linker script、燒錄工具配合來完成。參考以下完整的Ecosystem Tool設計
接下來會自上而下的介紹這裡的基本原理和操作:
（1）首先，針對不同的memory產品，可以透過QSPI Configurator配置或自訂對應的讀寫指令組合，產生對應的指令集合的結構體參數：
自動產生的源碼檔案：
cycfg_qspi_memslot.c, cycfg_qspi_memslot.h
原始碼中有對應的結構體映射了實際執行的命令配置的集合，如以下範例中deviceCfg_S25FL512S_SlaveSlot_0就包含了讀寫對應QSPI Data Structure。
（2）有了產生的memslot資訊後，就要綁定PSOC 6系統的讀寫介面到對應的QSPI flash的設定結構體，讓flash loader知道如果要讀寫某個位址片段的資訊時，使用哪個存取外部指令來進行操作。這一部分需要由一個保存在SFlash (0x1600 0000) 區域裡進行聲明，這部分片區在PSoC6裡定義為Table of Contents part 2 (TOC2)。
例子如下，聲明由QSPI Configurator設定工具自動產生的memslot原始碼中的smifBlockConfig的結構體位址指標到指定的區間。
然後在TOC2 固定區域（offset = 0x000C）把對應的指標存進去。編譯後產生的程式碼就會自動產生新的TOC2的固定配置，在燒錄片內flash區域後，System Call就取得了目前的配置結構體的指標索引。
經過以上配置後，就可以實現透過燒錄介面存取片外的結構體。但這部分目前英飛凌已經提供了現成的中間件serial-flash，用戶只要引用中間件，就可以直接使用上面的配置，無需額外的重寫以上存儲結構體。
實現了XIP區域編譯和燒錄的例程，推薦參考CY8CPROTO-062S3-4343W這個BSP上使用WiFi的例程。上面使用了CY8C6245LQI-S3D72, 具有512KB Flash和256KB SRAM。在需要驅動WIFI模組時，由於WIFI模組的韌體由400KB左右的區間，所以需要保存在片外NorFlash上。
main.c :
bsp.mk裡也需要對應聲明
這樣wifi的韌體就會編譯時指定到xip的位址段。
在bsp資料夾中提供的PSoC 6的預設link script (e.g. GCC的.ld檔案) 已經包含了對.cy_xip段的定義描述：
2. 燒錄片外flash的注意事項：
根據上述章節的描述，我們可以理解以下的讀寫的流程：
- 片外SPI Flash的配置結構體保存到片內flash，產生了確定的&smifBlockConfig指標。
- SFlash 相關區域（TOC2）儲存了能索引配置結構體資訊的指標位址(e.g. &smifIpBlocksArr).
- 這個索引資訊已經生效。
- 需要燒錄到片外flash的內容編譯後能落在0x18000000開始的 xip 的位址段（Link Script 已經預設做了相關定義）
- 燒錄器根據需要燒錄的Hex File，當需要燒錄0x18000000 ~ 0x1FFFFFFF這些位址段的區域時，透過DAP介面索引到對應片外flash的讀取，寫，擦除等命令，對片外flash進行存取和控制。
所以，針對這個流程，當想要透過PSoC6燒錄口對片外flash進行直接燒錄的話，需要確定以下問題（Trouble Shooting）：
1. 對應的片外flash的配置結構體的參數是否正確：
- 指令是否符合正確的IO數，SPI/Dual-SPI/Quad-SPI 對應的讀寫指令一般時不一致的。需要確認目前配置的IO數與指令一致。
- Memory擦除的命令是否匹配，例如4KB sector擦除，還是64KB sector擦除，對應的命令和效果會影響燒錄的結果。
- Write Enable的暫存器位元是否正確，Qaud Mode的啟用或指令是否符合。
- 擦除，Program等時間參數是否一致，這裡建議使用對應memory datasheet的最大時間來保證擦和寫的可靠性。
2. 置結構體已經燒錄到片內，TOC2的結構體有正確的索引指標。基於燒錄的原理，TOC2裡必須包含能索引到指令集合，而且已經生效，否則系統無法確定片外flash的映射位址的操作方式。
3.片外flash的介面狀況，有些使用者設計會考慮給片外flash做供電管理控制，例如用MCU的IO口控制flash的供電，以節省功耗。這時，如果需要考慮片外flash的線上燒錄，需要明確在燒錄進行時片外flash的供電情況時明確上電的。由於這時候MCU並沒有進入正常的工作邏輯，所以管理片外flash的IO不一定處在給flash打開電源開關的狀體，這時候需要考慮額外的設計來保證片外flash的供電，比如：
- 定製化燒錄製具可燒錄時明確為片外flash供電。
- 設計預設上電，控制IO時可以關閉電源的電路。
- 如果外部電路無法使用預設上電，可以考慮客製化flash loader來增加IO管理的功能先給片外flash上電。
3. 總結
本篇主要簡述了燒錄器（Programmer）通過PSOC 6 SMIF介面對片外SPI Flash進行直接燒錄的基本原理與實現方式，以及需要考慮的注意事項。
如果對PSOC 6 SMIF燒錄片外flash的方式有疑問，歡迎在評論區留言交流。
文章來源：英飛凌官微