2017年5月问题记录与总结——powerpc p1020 spi flash驱动

1.SPI基础

SPI是串行外围接口的意思，一般用来接一些低速的外围设备，比如eeprom,flash,ad传感器，rtc等。硬件上，SPI有四根线，SDI/SDO/CS/SCLK，具体的协议可以参看手册。

从主设备的角度

SDI：数据输入接口

SDO：数据输出接口

SCLK：时钟信号输出，控制数据交换的实际和速率

CS：片选信号，因为一个

那么通过这四根线，就可以控制数据在cpu和外围设备之间传输，能够使用SPI接口的设备，硬件上也需要符合SPI接口标准。

 

2.POWERPC的eSPI

下面的图是P1020RDB-PD开发板的参考手册给出的eSPI的结构框图：

counter:移位寄存器的计数器

shift register:移位寄存器

spibrg:SPI的时钟配置寄存器

eSPI mode register:配置spi工作模式的寄存器

FIFO：用于在cpu外围总线和移位寄存器之间缓存数据的Buffer

transmitter/receive register：发送和接收寄存器

spi_clk：时钟信号

大致上就是这样一个结构，cpu通过外围总线和eSPI模块进行设置和数据交换，eSPI再数据接口和外围设备进行通信。

3.eSPI Mode Register

SPI有四种模式，各个模式的主要区别在于，是在时钟的高电平空闲还是低电平空闲1和0，是在时钟的上升沿传输数据还是下降沿传输数据1和0。

这个在mode寄存器当中可以设置，同时需要注意flash所支持的模式，比如板子上这款flash支持的模式为：mode 0和mode 3.

4.硬件信息

硬件信息在调试的时候首先要关注的，包括flash的型号，整片大小，sector大小，一个读写缓冲区的大小。

CS：spi接口一般有多个片选信号，首先确定该设备挂载在哪个片选上

WP#：硬件写保护，该位会配合flash的一个rdsr寄存器的最高位，对flash进行写保护，原理图上要先确认这一位是否被拉低，否则硬件上被保护了，是不能读写的。

SCLK：时钟信号的来源，是sysclk还是ccb，时钟是第一步需要配置的。

 

5.eSPI的时钟配置

时钟配置正确了，部件才能正常工作，原理图和手册上都有对应的时钟部分的图，第一是确认时钟来源，第二是确认分频系数，第三确认输出时钟频率。

 

6.spi数据读写

SPIRF寄存器，读取一次的大小是1<

SPITF写寄存器，写和读有些不一样，写之前要区分是写命令还是写数据，写的时候只允许4个字节一起写，一次都是写32位。

 

大致的流程下：

 

调试过程： 

选择可移植的版本：参考来源为首选vxworks，其次linux和u-boot源码 

这里从vx移植spi接口驱动和spi flash驱动，有一个有源代码且与当前板子上flash型号对应的版本，这样可以降低移植难度 

 

问题1：编译通过后，初始化运行，FLASH不通，读取不到ID 

解决过程：确认flash在硬件上挂接到SPI接口的哪一个CS上，手册中可知，SPI有四个CS，挂接在CS0上，调用probe接口去读取，返回不是0xff说明这里有设备，其于三个cs读出来均为0xff没有挂接设备 

能够探测到设备，确认硬件连接是第一步。 

关注时钟，flash型号手册上表明最大时钟建议为25MHZ,spi的初始化函数，busfrq给的是200MHZ，一开始理解为是CCB的总线速率，查看源码，这里的busfreq应该是要设置的spi的时钟速率，咋根据clock_freq两者计算得到一个div分频系数，写到SPMODE寄存器。更改时钟为25MHZ，重新初始化，发现能够读到ID，show出来的信息与链表中信息匹配。 

  

问题2：擦写sector报错：status wrong，try ro recover----被写保护 

flash的状态不对，在进行擦写之前，需要判断flash是否有写保护，是否写使能，是否处于busy状态，是否有sector被保护。读取RDSR寄存器的值，状态不对，所以一直循环recover。 

解决方法： 

对WRSR寄存器写0清除操作，在shell中调用没有用，无法清零 

查看原理图手册，确认没有硬件保护WP#拉高 

查看datasheet，阅读关于flash保护部分，手册给出的解锁方法是由status的最高位控制是否可写，由bp0到bp2控制保护的sector 

查看linux源代码和stm32的裸机代码，发现在解锁前，需要先读出寄存器状态，并对相应位进行写1，然后再全部清除，中间需要有延时等待 

解锁成功，可以对flash擦写，但是偶尔只能擦不能写，偶尔写进去了，只有一部分写进去，其于位没有改变。 

  

问题3：擦写状态下，waity ready失败返回，program状态下数据不能完全写入 

擦写时在第一步需要进行写使能，写使能状态下需要先将RDSR的WEL位置一，然后等待flash的状态变为空闲，在等待空闲状态的时候超时 

program写数据后读出来，发现末尾和中间会有连续几个字节没有被写入 

解决方法： 

等待空闲状态超时,初步处理办法是将Timeout的数值改大，发现整个擦写过程变得特别慢，因为在等待，而且还是会有等待超时的情况，判断，SR_WIP硬件上就没有清零，查看SR_WIP清零的条件是前一步已经进行了写使能。 

前一步确实已经进行了写使能，怀疑写使能没有写进去 

关注函数sysSpiWriteData，注释当中的udelay(2)是在p4平台上的，性能速度要比p系列块，最后有一个I/O和CACHE的同步指令asm("eieio; sync")  ，将delay时间延长，等待spiI/O将指令和数据写到flash当中去， 

可以擦除，可以写。 

  

#define EIEIO_SYNC         asm("eieio; sync")  

eieio是POWERPC架构强制I/O操作顺序执行指令，例如需要访问spi状态寄存器，当状态位0的时候，发送char1，当发送完之后继续访问spi的data状态寄存器，再为0的时候继续发送char2，如果这段代码段中不加eieio的话，会导致优化问题，只写进去最后一个char2. 

 

sync是强制同步指令，确保编译进程序的，在sync指令之前的所有指令都被执行完毕之后才继续执行后续指令。这里为了确保数据全部写进去，还在sync之前加上了udelay进行延时。