Lucas. 技术手记

驱动、bootloader、文件系统

嵌入式 SoC 与接口 30：SPI、QSPI 与 Flash 访问

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合集 · 嵌入式 SoC 与接口：从芯片框图到系统调试已发布 50 篇
展开合集目录
  1. 嵌入式 SoC 与接口 01：从摄像头框图认识 SoC
  2. 嵌入式 SoC 与接口 02：电平、地与逻辑阈值
  3. 嵌入式 SoC 与接口 03：差分、阻抗、端接与信号完整性
  4. 嵌入式 SoC 与接口 04：PMIC、供电时序与掉电行为
  5. 嵌入式 SoC 与接口 05：晶振、PLL、时钟树与跨时钟域
  6. 嵌入式 SoC 与接口 06：复位域、看门狗与故障恢复
  7. 嵌入式 SoC 与接口 07：ADC、DAC、参考电压与采样
  8. 嵌入式 SoC 与接口 08：MCU、MPU、SoC 与操作系统
  9. 嵌入式 SoC 与接口 09：CPU、异常、中断与多核
  10. 嵌入式 SoC 与接口 10：GPU：并行计算、图形与数据搬运
  11. 嵌入式 SoC 与接口 11：DSP：滤波、FFT、定点数与饱和
  12. 嵌入式 SoC 与接口 12：NPU：张量计算、片上存储与 TOPS
  13. 嵌入式 SoC 与接口 13：ISP：从传感器 RAW 到可用图像
  14. 嵌入式 SoC 与接口 14：视频编解码器与图像加速器
  15. 嵌入式 SoC 与接口 15：Boot ROM、Bootloader 与系统启动
  16. 嵌入式 SoC 与接口 16：NOR、NAND、擦写与 ECC
  17. 嵌入式 SoC 与接口 17：eMMC：总线模式、内部管理与分区
  18. 嵌入式 SoC 与接口 18：安全启动、固件签名与 A/B 升级
  19. 嵌入式 SoC 与接口 19：寄存器、地址空间与 MMIO
  20. 嵌入式 SoC 与接口 20：SRAM、DDR、带宽与延迟
  21. 嵌入式 SoC 与接口 21：Cache、一致性与可见性
  22. 嵌入式 SoC 与接口 22：DMA、描述符与环形缓冲
  23. 嵌入式 SoC 与接口 23：MMU、IOMMU 与三种地址
  24. 嵌入式 SoC 与接口 24：AXI、AHB、APB 与片内互连
  25. 嵌入式 SoC 与接口 25：零拷贝、dma-buf 与缓冲生命周期
  26. 嵌入式 SoC 与接口 26：共享内存、Mailbox 与核间通信
  27. 嵌入式 SoC 与接口 27：GPIO、Pinmux、上下拉与引脚状态
  28. 嵌入式 SoC 与接口 28：UART、RS-232 与 RS-485
  29. 嵌入式 SoC 与接口 29：I²C：地址、ACK、重复起始与上拉
  30. 嵌入式 SoC 与接口 30：SPI、QSPI 与 Flash 访问
  31. 嵌入式 SoC 与接口 31：定时器、PWM、输入捕获与编码器
  32. 嵌入式 SoC 与接口 32：I²S、PCM、TDM 与音频时钟
  33. 嵌入式 SoC 与接口 33：CAN 与 CAN FD：仲裁、帧和错误状态
  34. 嵌入式 SoC 与接口 34：USB：角色、端点、传输类型与 UVC
  35. 嵌入式 SoC 与接口 35：SD 与 SDIO：存储卡和外设功能
  36. 嵌入式 SoC 与接口 36：Ethernet：MAC、PHY、MDIO 与吞吐
  37. 嵌入式 SoC 与接口 37：PCIe：链路、枚举、BAR、中断与 DMA
  38. 嵌入式 SoC 与接口 38：MIPI 全景：CSI、DSI 与 PHY
  39. 嵌入式 SoC 与接口 39：摄像头接入：供电、复位、MCLK 与配置
  40. 嵌入式 SoC 与接口 40：CSI-2：数据类型、虚拟通道与带宽预算
  41. 嵌入式 SoC 与接口 41：显示链路：DSI、RGB、LVDS 与 HDMI
  42. 嵌入式 SoC 与接口 42：设备树、probe、IRQ 与资源生命周期
  43. 嵌入式 SoC 与接口 43：实时性、中断延迟与优先级反转
  44. 嵌入式 SoC 与接口 44：万用表、示波器、逻辑分析仪与 JTAG
  45. 嵌入式 SoC 与接口 45：综合排障：无图、花屏、丢帧与 NPU 慢
  46. 嵌入式 SoC 与接口 46：选修：Wi-Fi、Bluetooth 与蜂窝通信
  47. 嵌入式 SoC 与接口 47：选修：工业以太网、EtherCAT 与 TSN
  48. 嵌入式 SoC 与接口 48：选修：FPGA、流水线与时序约束
  49. 嵌入式 SoC 与接口 49：选修：长距离视频 SerDes 与 A-PHY
  50. 嵌入式 SoC 与接口 50：选修：温度、功耗、EMC 与长期可靠性
嵌入式 SoC 与接口 30：SPI、QSPI 与 Flash 访问的封面

第 30 / 50 课 · 核心课程。返回课程合集。

SPI 没有统一的寄存器命令格式

控制器提供时钟、数据和片选，外设规定命令、地址、dummy cycle 与返回数据。CPOL 定义空闲电平，CPHA 影响在哪个边沿采样；还要核对位序、字长和片选保持时间。

发送 dummy 字节常用于产生读取时钟，它不是一定要写进外设的业务数据。片选在命令与返回之间意外抬高，可能使设备重新开始解释命令。

多线模式分阶段定义

QSPI 常指四数据线能力，但某次事务可能是 1-1-4、1-4-4 等组合，分别表示命令、地址、数据阶段的线数。控制器与 Flash 需一致配置，进入某种模式还可能需要器件状态位或专用命令。

时钟提高后读错，可能来自采样延迟、dummy 配置、电气质量或工作电压，而不是笼统的“SPI 不稳定”。写 Flash 还要遵守写使能、忙状态、页边界与擦除规则。

SPI、QSPI 与 Flash 访问：模式与片选、命令地址阶段、多线数据阶段

练习与参考结论

手算 8 位命令、24 位地址、8 个 dummy 时钟和 256 字节数据，在单线 SDR 与仅数据四线 SDR 下分别占多少时钟。答案为 2088 与 552；不包含片选间隔。

用逻辑分析仪比较实际片选和边沿，先降低到器件支持的保守模式建立参考，再按手册调整。不要在未知 Flash 内容上试写命令验证接口。

配套代码

下载包包含独立运行所需文件，使用 Python 标准库；这里验证机制和计算，不代表开发板测量结果。

运行本课机制与计算示例

查看完整代码：main.py
def clocks(payload_bytes, data_lanes):
    bits = payload_bytes * 8
    if bits % data_lanes:
        raise ValueError("whole data clocks required in this example")
    return 8 + 24 + 8 + bits // data_lanes


def main():
    single, quad = clocks(256, 1), clocks(256, 4)
    assert (single, quad) == (2088, 552)
    print("single/1-1-4 assumed SDR clocks:", single, quad, "ratio", single / quad)
    print("指令、地址和 dummy 仍为本例给定阶段；不是所有器件事务定义")


if __name__ == "__main__":
    main()
下载代码

在项目根目录执行；下载包解压后，在解压目录执行 python3 main.py。

cd 'content/posts/驱动、bootloader、文件系统/嵌入式SoC与接口/30-SPI、QSPI 与 Flash 访问/code' && python3 main.py

延伸阅读

上一课：I²C：地址、ACK、重复起始与上拉 · 下一课：定时器、PWM、输入捕获与编码器