本文整理自22. FlexSPI—读写外部SPI NorFlash — [野火]i.MX RT库开发实战指南——基于i.MXRT1052 文档

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指令查找表LUT

访问FLASH存储器通常包含一些读写功能的的控制指令，主控设备可通过这些指令访问FLASH存储器。

为了适应这种需求，FlexSPI外设中包含有一个指令查找表LUT（Look Up Table），即图 22‑5中第②部分SEQ_CTL（序列控制逻辑）的主要内容，它用来预存储访问外部设备时可能使用到的指令，需要对FLASH进行访问时，FlexSPI会从查找表LUT中获取相应的指令然后通过SPI接口对FLASH发起通讯。

该表使用序列的形式缓存指令，最多支持16个指令序列，每个序列最多支持8个指令。例如，在某序列中缓存指令C1、C2、C3…，当控制执行该序列时，指令C1、C2、C3…会被按顺序执行。

查找表LUT的构成

查找表LUT的构成具体见图 

该图中的第①部分是查找表LUT视图，它表示查找表LUT有0~N个序列；第②部分是序列视图，它表示1个序列中包含有8个指令；第③部分是指令视图，表示指令由opcode（指令编码）、num_pads（数据线的数目）、operand(指令参数)三个寄存器域构成。这些指令的存储位置是FlexSPI外设中的寄存器LUT0~LUT63，每个LUT寄存器可以缓存2个指令，即1个指令序列（8个指令）由4个寄存器构成，这些寄存器构成了一个完整的LUT表。

LUT寄存器的构成

LUT寄存器的构成具体

LUT寄存器的各个域说明如下：

• OPCODE：指令编码，这是由FlexSPI定义的一些基本指令码，如向FLASH发送控制命令的CMD_SDR指令OPCODE为0x01；发送行地址到FLASH的指令OPCODE为0x02，诸如此类。

• NUM_PADS：进行SPI通讯时使用的数据线的数目，它的可用参数为：

1. 0x0：Single模式

2. 0x1：Dual模式

3. 0x2：Quad模式

4. 0x3：Octal模式

• OPERAND：指令参数，部分OPCODE指令包含参数，这些参数就由OPERAND设定，参数的具体作用由相应的OPCODE决定。

常用指令说明

指令名称	OPCODE	NUM_PADS	SPI接口发送的内容	Bits/Bytes/ Cycle的数目
CMD_SDR/ CMD_DDR	0x01/0x21	0：Single模式 1：Dual模式 2：Quad模式 3：Octal模式	发送控制FLASH的命 令代码到FLASH存储 器，即OPERAND [7:0]的内容	Bits数目：固定为8
RADDR_SDR /RADDR_DDR	0x02/0x22		发送行地址到FLASH ， AHB命令模式： 由访问的AHB 地址决定； IP命令模式： 由IPCR0寄存器决定	Bits数目：OPER AND [7:0]，即由它指定 地址的位数
WRITE_SDR/ WRITE_DDR	0x08/0x28		发送要写入的数据到FL ASH， 即AHB_TX_BUF 或IP_TX_FIFO 的数据	Bytes数目，即要传 输的字节数： AHB命令模式： 由AHB突发大小和突发 类型决定 IP命令模式： 由IPCR1.DATS Z寄存器域决定
READ_SDR/ READ_DDR	0x09/0x29		从FLASH接收数据， 收到的数据会被存储到A HB_RX_BUF或I P_RX_FIFO
DUMMY_SDR/ DUMMY_DDR	0x0C/0x2C		FlexSPI释放对数 据线的控制，时钟信号正 常驱动。这种指令通常是 FLASH设备要求的空 操作等待	Cycle数目，即DU MMY周期的个数（即S CK的周期数）： OPERAND [7:0]，由它指定发 送多少个DUMMY周期
STOP	0x00	固定为0，即Singl e模式	停止执行，释放CS片选 信号，不发送内容	SPI接口无数据传输

此处对该表中特别值得注意的内容说明如下：

• 查找表支持两套有同功能不同模式的指令。例如CMD_SDR和CMD_DDR的OPCODE为0x01和0x21，它们分别表示使用SDR模式和DDR模式的CMD指令，它们的功能一样，都是向FLASH发送命令代码。其它指令类似，大都有SDR和DDR模式。

• 数据线的数目由NUM_PADS指定。不同的指令可以通过它自身的NUM_PADS域来指定，因此不同指令可以使用不同的数据线数目。在应用中一些FLASH存储器的命令只使用一根数据线（Single模式），而快速读写的命令则可支持Dual、Quad模式，此时针对命令使用不同的NUM_PADS进行定制即可。

• OPERAND参数在不同指令下作用不同：

1. 对于CMD_SDR指令，它的功能是向FLASH发送命令代码，此时要发送的FLASH命令代码就是CMD_SDR指令的参数，即由OPERAND域指定（请注意区分FLASH命令和OPCODE）。例如W25Q256型号的FLASH的读取ID命令代码为0xAB，当RT1052要读取FLASH的ID时，利用CMD_SDR指令同时把命令代码0xAB赋予到OPERAND域，这样FlexSPI控制的时候就会通过SPI接口把FLASH命令0xAB发送出去了。

2. 对于RADDR_SDR指令，它的功能是向FLASH发送要读写的存储单元地址，该地址由IPCR0寄存器指定，同时OPERAND域用于指定地址的长度。例如部分FLASH的空间比较小，只使用16位来表示地址，那么该命令的OPERAND域的值就应为16，对于W25Q256这种地址为24或32位的存储器，OPERAND域的值就应设置为24或32。

3. 对于DUMMY_SDR指令，它的功能是释放FlexSPI对数据线的控制，而时钟正常运行，该指令是针对FLASH存储器的部分时序要求，这时FLASH存储器会忽略数据线上的内容，实质它是要求主机进行等待，在这种情况下可通过OPERAND指定该过程要占多少个SCK的周期数。

• 数据传输指令的数据缓冲区位置分两种情况。WRITE_SDR和READ_SDR指令分别用于向FLASH写入和读取数据，这些指令传输的数据缓冲位置如下：

1. 在AHB命令模式下：数据缓存在AHB_TX_BUF（发送缓冲区）以及AHB_RX_BUF（接收缓冲区）中，此时要传输的字节数由AHB突发传输的大小和类型决定。

2. 在IP命令模式下：数据缓存在IP_TX_FIFO（发送缓冲区）以及IP_RX_FIFO（接收缓冲区）中，此时要传输的字节数可通过寄存器IPCR1的DATSZ域指定。

• 操作通常使用序列的形式并配合STOP指令（停止指令）使用：以上说明的各个指令通常不会单独执行，而是组成一个指令序列，对于指令数不满8个的序列，需要使用STOP指令表示结束。例如一个使用IP命令模式的读取操作中，通常会使用以下的指令序列：

1. 使用CMD_SDR指令向发送FLASH的读取命令，如W25Q256的Quad模式读取命令编码为0x6B，此时CMD_SDR指令的OPERAND域为0x6B；

2. 使用RADDR_SDR指令发送要读取的FLASH存储单元地址，OPERAND域的值为24表示使用24位的地址，而地址具体的值由寄存器IPCR0设定；

3. 按照FLASH的Quad模式读取命令的要求发送占8个SCK时钟的DUMMY操作，此时使用DUMMY_SDR指令且OPERAND域的值设置为8；

4. 使用READ_SDR指令，开始接收FLASH的数据到IP_RX_FIFO中，要读取的字节数由寄存器IPCR1的DATSZ域指定；

5. 由于使用的指令不足8个字节，在该序列的最后使用STOP指令表示停止，当FlexSPI执行到STOP指令时，会释放SPI的片选信号CS，结束通讯。