STM32給FPGA的外掛FLASH進行升級

STM32給FPGA的外掛FLASH進行升級

      • 一、電路方案設計
      • 二、軟件寫FLASH
      • 三、解決第一次燒錄后FPGA無法啟動的問題

前言：
一個復雜的嵌入式中，如果對某些實時性要求極高的情況下勢必會使用到FPGA來保證，這里面牽扯到給FPGA的程序升級問題，一般采用負責邏輯處理的一個MCU來完成，實際就是對存儲FPGA的這個flash進行讀寫操作。

一、電路方案設計

1、FLASH的（MOSI/MISO/CLK/CS）既要連接FPGA又要連接STM32，所以要設計一個單刀雙置的開關。(注意：FLASH_D2和FLASH_D3是直接接入FPGA的，因為FPGA需要使用flash的四線模式)
在這里插入圖片描述

二、軟件寫FLASH

1、mx25l.c

#include <stdio.h>
#include "mx25l.h"/******************************************************* @brief  SPI寫數據* @param  data 要寫入mx25l的數據 * @retval 返回一個字節
******************************************************/
uint8_t SPI1_WriteByte(uint8_t data)
{	//等待發送完成while(SPI_I2S_GetFlagStatus(SPI1, SPI_I2S_FLAG_TXE) == RESET);//發送數據SPI_I2S_SendData(SPI1, data);//等待接收完成while(SPI_I2S_GetFlagStatus(SPI1, SPI_I2S_FLAG_RXNE) == RESET);return SPI_I2S_ReceiveData(SPI1);	
}/******************************************************* @brief  SPI讀數據* @param  空* @retval 返回讀取到的字節
******************************************************/
uint8_t SPI1_ReadByte(void)
{return(SPI1_WriteByte(0xff));
}/********************************* @brief  mx25l的寫使能* @param  None* @retval None******************************/
void Write_enable(void)
{//CS=0, 選中芯片FLASH_CS_L();//MCU發送寫使能命令0x06	SPI_SendbyteSPI1_WriteByte(0x06);//CS=1;//釋放芯片FLASH_CS_H();
}/********************************* @brief  mx25l的寫失能* @param  None* @retval None******************************/
void Write_disable(void)
{//CS=0, 選中芯片FLASH_CS_L();//MCU發送寫失能命令0x04	SPI_SendbyteSPI1_WriteByte(0x04);//CS=1;//釋放芯片FLASH_CS_H();
}/***************************************** @brief  讀mx25l狀態寄存器* @param  None* @retval None**************************************/
void Read_ststus(void)
{u8 sta=0;//接收狀態寄存器的值//CS=0;//選中芯片FLASH_CS_L();//MCU發送讀狀態命令	0x05SPI1_WriteByte(0x05);do{sta = SPI1_ReadByte();}while((sta&(1<<0))==1);//CS=1;//釋放芯片FLASH_CS_H();
}
#if 0
u8 SPI_Flash_ReadSR(void)   
{  u8 byte=0;   FLASH_CS_L();                          //使能器件   SPI1_WriteByte(0x05);              //發送讀取狀態寄存器命令    byte=SPI1_ReadByte();         //讀取一個字節  FLASH_CS_H();                          //取消片選     return byte;   
} 
void SPI_Flash_Wait_Busy(void)  
{   while ((SPI_Flash_ReadSR()&0x01)==0x01);   // 等待WIP位清空
} 
#endif/************************************************************************** @brief  寫mx25l狀態寄存器QEbit，防止空板第一次下載程序FPGA無法啟動現象* @param  None* @retval None************************************************************************/
void QEBit_Set(void)
{u8 sta=0; // 接收狀態寄存器的值//寫使能Write_enable();//CS=0;//選中芯片FLASH_CS_L();//MCU發送讀狀態命令	0x05SPI1_WriteByte(0x05);sta = SPI1_ReadByte();//CS=1;//釋放芯片FLASH_CS_H();sta |= 0x40;//CS=0;//選中芯片FLASH_CS_L();//MCU發送寫狀態命令	0x01SPI1_WriteByte(0x01);SPI1_WriteByte(sta);//CS=1;//釋放芯片FLASH_CS_H();Write_disable();
}/***************************************************** @brief  MCU 寫數據到 mx25l* @param  addr 24位地址* @param  data 要寫入的數據* @retval None* @attention 寫數據之前一定要擦除芯片**************************************************/
void Mx25l_WriteByte(uint32_t addr, uint8_t data)
{	//打開寫使能Write_enable();//CS=0;//選中芯片FLASH_CS_L();//MCU發送頁編程命令  0x02SPI1_WriteByte(0x02);//發送24位地址SPI1_WriteByte((u8)(addr>>16));SPI1_WriteByte((u8)(addr>>8));SPI1_WriteByte((u8)(addr));//MCU發送寫入的數據SPI1_WriteByte(data);//CS=1;//釋放芯片FLASH_CS_H();//讀狀態Read_ststus();
}/***************************************************** @brief  MCU頁寫數據到 mx25l* @param  pBuffer  要寫的數組* @param  addr     24位地址* @param  Nb_bytes 要寫入的數據長度* @retval None* @attention       寫數據之前一定要擦除芯片**************************************************/
void Mx25l_Write_Page(u8* pBuffer, u32 addr, u16 Nb_bytes)
{u16 i;  Write_enable(); //SET WEL FLASH_CS_L(); //使能器件   SPI1_WriteByte(0x02); //發送寫頁命令   SPI1_WriteByte((u8)(addr>>16)); //發送24bit地址    SPI1_WriteByte((u8)(addr>>8));   SPI1_WriteByte((u8)(addr));   for(i=0; i<Nb_bytes; i++){SPI1_WriteByte(pBuffer[i]); //循環寫數  }FLASH_CS_H(); //取消片選 Read_ststus();	//等待寫入結束
} /***************************************************** @brief  MCU 無校驗寫數據到 mx25l* @param  pBuffer  要寫的數組* @param  addr     24位地址* @param  Nb_bytes 要寫入的數據長度* @retval None* @attention       寫數據之前一定要擦除芯片**************************************************/
void Mx25l_Write_NoCheck(u8* pBuffer,u32 addr,u16 Nb_bytes)   
{ 			 		 u16 PageRemain;	   PageRemain = 256 - addr%256; //單頁剩余的字節數		if(Nb_bytes <= PageRemain) { //不大于256個字節Mx25l_Write_Page(pBuffer, addr, Nb_bytes); }else {Mx25l_Write_Page(pBuffer, addr, PageRemain);addr += PageRemain;Mx25l_Write_Page(pBuffer+PageRemain, addr, Nb_bytes-PageRemain);}	    
} /******************************************************** @brief  MCU從 mx25l 讀數據* @param  addr 24位地址* @param  data 存放讀出的數據* @param  size 要讀的字節長度(不要太大，否則RAM承受不了)* @retval None*****************************************************/
void Mx25l_Read_data(u32 addr, u8 *data, u32 size)
{uint32_t i=0;//接收數據的循環變量//CS=0;//選中芯片FLASH_CS_L();//MCU發送讀數據命令  0x03SPI1_WriteByte(0x03);//MCU發送開始讀的地址SPI1_WriteByte((u8)(addr>>16));SPI1_WriteByte((u8)(addr>>8));SPI1_WriteByte((u8)(addr));//MCU接收數據for(i=0; i<size; i++){data[i] = SPI1_ReadByte();}//CS=1;//釋放芯片FLASH_CS_H();  
}/******************************************************************* @brief  Sector Write* @param  nSector 第幾個扇區* @param  pBuffer 數據* @retval None*****************************************************************/
void Mx25l_Write_Sector(uint32_t nSector, uint8_t* pBuffer)
{	int i,j;//扇區號轉為地址nSector *= FLASH_SECTOR_SIZE;//一個扇區需要幾個頁for(j=0; j<FLASH_PAGES_PER_SECTOR; j++){Write_enable();                  //SET WELFLASH_CS_L();SPI1_WriteByte(0x02);SPI1_WriteByte((nSector >> 16) & 0xff);SPI1_WriteByte((nSector >> 8) & 0xff);SPI1_WriteByte(nSector & 0xff);for(i=0; i<FLASH_PAGE_SIZE; i++){		SPI1_WriteByte(pBuffer[i]);}pBuffer += FLASH_PAGE_SIZE;nSector += FLASH_PAGE_SIZE;FLASH_CS_L();Read_ststus();}
}/******************************************************************* @brief  Sector Read* @param  nSector 第幾個扇區* @param  pBuffer 存放數據* @retval None*****************************************************************/
void Mx25l_Read_Sector(uint32_t nSector, u8* pBuffer)
{	uint16_t i;//扇區號轉為地址nSector *= FLASH_SECTOR_SIZE;FLASH_CS_L();SPI1_WriteByte(0x03);SPI1_WriteByte((u8)(nSector >> 16));SPI1_WriteByte((u8)(nSector >> 8));SPI1_WriteByte((u8)(nSector));for(i=0;i<FLASH_SECTOR_SIZE;i++){	pBuffer[i] = SPI1_ReadByte();//usb_printf("%02x, ", pBuffer[i]);}FLASH_CS_L();Read_ststus();
}/******************************** @brief  擦除整個芯片* @param  None* @retval None*****************************/
void Chip_erase(void)
{//printf("chip erase starting...\r\n");Write_enable();//CS=0;//選中芯片FLASH_CS_L();//MCU發送芯片擦除命令  0x60SPI1_WriteByte(0x60);//CS=1;//釋放芯片FLASH_CS_H();//讀狀態Read_ststus();//printf("chip erase complete...\r\n");
}

2、mx25l.h

#ifndef  _MX25L_H_
#define  _MX25L_H_#include "stm32f10x.h"
#include "stm32f10x_spi.h"#define FLASH_PAGE_SIZE		256
#define FLASH_SECTOR_SIZE	4096
#define FLASH_SECTOR_COUNT	4096
#define FLASH_BLOCK_SIZE	65536
#define FLASH_PAGES_PER_SECTOR	FLASH_SECTOR_SIZE/FLASH_PAGE_SIZE
#define FLASH_CS_H()        GPIO_SetBits(GPIOA, GPIO_Pin_4)
#define FLASH_CS_L()        GPIO_ResetBits(GPIOA, GPIO_Pin_4)
uint8_t SPI1_WriteByte(uint8_t data);
uint8_t SPI1_ReadByte(void);
void Write_enable(void);
void Write_disable(void);
void Read_ststus(void);
void QEBit_Set(void);
void Mx25l_WriteByte(uint32_t addr,uint8_t data);
void Mx25l_Write_Page(u8* pBuffer, u32 addr, u16 Nb_bytes);
void Mx25l_Write_NoCheck(u8* pBuffer,u32 addr,u16 Nb_bytes);
void Mx25l_Read_data(uint32_t addr, uint8_t *data, uint32_t size);
void Mx25l_Write_Sector(uint32_t nSector, uint8_t* pBuffer);
void Mx25l_Read_Sector(uint32_t nSector, u8* pBuffer);
void Chip_erase(void);#endif

三、解決第一次燒錄后FPGA無法啟動的問題

1、這個問題的原因是因為FPGA編譯使用的flash是4線模式，而flash默認是1線模式，所以升級完之后調用QEBit_Set();配飾flash為4線模式。

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