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「五分钟读懂」芯片常用数字接口(5) QSPI

xnh888 2024-10-30 04:43:46 技术教程 49 ℃ 0 评论

【QSPI概述】

QSPI接口，是Queued SPI的缩写。和之前谈到的SPI一样都是出自Motorola。QSPI在SPI基础上做了一些增强，且向下兼容SPI。QSPI相对SPI最显著的差异就是增加了发送接收数据队列，Queued的称呼就是这么来的。这样做的好处就是，无需每次数据传输都需要CPU参与，可以降低CPU的资源占用。

【QSPI应用框图】

图1为QSPI应用框图，同SPI最明显的区别就是多了队列Buffer和片选变为4个。QSPI通过片选直连的方式，最多可接4个外设，如果外挂4-16译码器可以扩展至16个外设。

【QSPI接口信号】

如表1所示，QSPI在SPI原有4根信号基础上增加了4个外设片选信号PCS0~3，其中PCS0同SSn复用。因此QSPI总共7根信号线。

【QSPI新增功能】

QSPI是在SPI基础上进行扩展，其包含了SPI所有特性。其和SPI相同的特性，本文不再赘述，感兴趣的同学请点链接（常用数字接口（2） SPI ）。QSPI相对于SPI新增如下功能：

1，可编程Buffer

如图2所示，QSPI提供总共80字节的可编程Buffer。其中Tx Data Buffer 32字节，Tx CMD Buffer 16字节，Rx Data Buffer 32字节。Rx Data buffer存储接收数据， Tx Data buffe存储发送数据，Buffer深度均为16深度，数据位宽取决于单次访问位宽配置，配置范围8~16bit。Tx CMD Buffer存储发送命令，Buffer深度为16，位宽8bit。

Tx CMD Buffer每条命令格式如图3所示。

CONT：片选保持使能。1’b1，本次传输完成后PCS[3:0]输出保持本次传输时的状态；1’b0，PCS[3:0]输出与之复用的GPIO输出配置值。

BITSE：传输长度控制。1’b1，根据配置长度传输（可配置8~16bit）；1’b0，固定传输8bit长度。

DT：每次传输完成后是否等待。1’b1，本次传输完成后等待一个可配置的时间；1’b0，不等待。

DSCK：PCS和SCK相对相位调整。1’b1，从PCS有效到SCK延迟一定时间（时间可配置）；1’b0，固定为1/2SCK延迟。

PCS[3:0]: QSPI外设片选信号状态。当PCS0~3一对一连接至从设备时， QSPI Master通过该命令可以选择访问4个外设中的哪个。当PCS0~3外接4-16译码器时，QSPI Master可以管理最多16个从设备。

Tx CMD Buffer和Tx Data Buffer共享指针，即Tx CMD Buffer中的命令和Tx Data Buffer中的数据一一对应。通过配置Tx CMD Buffer可以定义了每一次发送数据的行为，如发送数据长度、发送间隔进行定制。这种针对每次数据传输定义不同访问间隔、访问长度的方式，在访问不同类型外设时可以大大提高访问效率。

2，队列指针可编程

如图2所示，QSPI依据ENDQP（队列尾指针）和NEWQP（队列首指针）的配置，从NEWQP指定的行开始，按照Tx CMD Buffer对应行中指定的行为发送Tx DATA Buffer中对应行的数据，直到发送/执行到ENDQP指定的行结束。该过程中，CPU仅需在发送开始前对Buffer中内容进行编辑，之后无需占用CPU资源由QSPI自动完成。当ENDQP比NEWQP小时，QSPI先从NEWQP对应的行开始执行，当执行到第15行时卷绕至第0行，然后再递增执行到ENDQP行停止。

3，自动回卷（Wraparound）功能

该功能使能后，QSPI按照EDNQP，NEWQP确定的传输队列重复发送数据。这种功能在对外设进行定时扫描时非常有用。

4，连续传输模式

该模式使能时，QSPI可在一次数据传输中，进行多达256bit的数据传输。

从上述4条增强功能可以看出，QSPI所有新增功能都是围绕尽量降低CPU资源占用的理念进行的。

【后记】

在写这篇文章时，顺手在网上搜了一下QSPI，发现大部分提到Queued SPI的文章讲的都是Quad SPI。Quad SPI是SPI的四线模式，一般用于SPI Flash的访问，而Queued SPI是队列SPI，这俩不是一回事儿。