STM32给FPGA的外挂FLASH进行升级

STM32给FPGA的外挂FLASH进行升级

      • 一、电路方案设计
      • 二、软件写FLASH
      • 三、解决第一次烧录后FPGA无法启动的问题

前言：
一个复杂的嵌入式中，如果对某些实时性要求极高的情况下势必会使用到FPGA来保证，这里面牵扯到给FPGA的程序升级问题，一般采用负责逻辑处理的一个MCU来完成，实际就是对存储FPGA的这个flash进行读写操作。

一、电路方案设计

1、FLASH的（MOSI/MISO/CLK/CS）既要连接FPGA又要连接STM32，所以要设计一个单刀双置的开关。(注意：FLASH_D2和FLASH_D3是直接接入FPGA的，因为FPGA需要使用flash的四线模式)
在这里插入图片描述

二、软件写FLASH

1、mx25l.c

#include <stdio.h>
#include "mx25l.h"/******************************************************* @brief  SPI写数据* @param  data 要写入mx25l的数据 * @retval 返回一个字节
******************************************************/
uint8_t SPI1_WriteByte(uint8_t data)
{	//等待发送完成while(SPI_I2S_GetFlagStatus(SPI1, SPI_I2S_FLAG_TXE) == RESET);//发送数据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读数据* @param  空* @retval 返回读取到的字节
******************************************************/
uint8_t SPI1_ReadByte(void)
{return(SPI1_WriteByte(0xff));
}/********************************* @brief  mx25l的写使能* @param  None* @retval None******************************/
void Write_enable(void)
{//CS=0, 选中芯片FLASH_CS_L();//MCU发送写使能命令0x06	SPI_SendbyteSPI1_WriteByte(0x06);//CS=1;//释放芯片FLASH_CS_H();
}/********************************* @brief  mx25l的写失能* @param  None* @retval None******************************/
void Write_disable(void)
{//CS=0, 选中芯片FLASH_CS_L();//MCU发送写失能命令0x04	SPI_SendbyteSPI1_WriteByte(0x04);//CS=1;//释放芯片FLASH_CS_H();
}/***************************************** @brief  读mx25l状态寄存器* @param  None* @retval None**************************************/
void Read_ststus(void)
{u8 sta=0;//接收状态寄存器的值//CS=0;//选中芯片FLASH_CS_L();//MCU发送读状态命令	0x05SPI1_WriteByte(0x05);do{sta = SPI1_ReadByte();}while((sta&(1<<0))==1);//CS=1;//释放芯片FLASH_CS_H();
}
#if 0
u8 SPI_Flash_ReadSR(void)   
{  u8 byte=0;   FLASH_CS_L();                          //使能器件   SPI1_WriteByte(0x05);              //发送读取状态寄存器命令    byte=SPI1_ReadByte();         //读取一个字节  FLASH_CS_H();                          //取消片选     return byte;   
} 
void SPI_Flash_Wait_Busy(void)  
{   while ((SPI_Flash_ReadSR()&0x01)==0x01);   // 等待WIP位清空
} 
#endif/************************************************************************** @brief  写mx25l状态寄存器QEbit，防止空板第一次下载程序FPGA无法启动现象* @param  None* @retval None************************************************************************/
void QEBit_Set(void)
{u8 sta=0; // 接收状态寄存器的值//写使能Write_enable();//CS=0;//选中芯片FLASH_CS_L();//MCU发送读状态命令	0x05SPI1_WriteByte(0x05);sta = SPI1_ReadByte();//CS=1;//释放芯片FLASH_CS_H();sta |= 0x40;//CS=0;//选中芯片FLASH_CS_L();//MCU发送写状态命令	0x01SPI1_WriteByte(0x01);SPI1_WriteByte(sta);//CS=1;//释放芯片FLASH_CS_H();Write_disable();
}/***************************************************** @brief  MCU 写数据到 mx25l* @param  addr 24位地址* @param  data 要写入的数据* @retval None* @attention 写数据之前一定要擦除芯片**************************************************/
void Mx25l_WriteByte(uint32_t addr, uint8_t data)
{	//打开写使能Write_enable();//CS=0;//选中芯片FLASH_CS_L();//MCU发送页编程命令  0x02SPI1_WriteByte(0x02);//发送24位地址SPI1_WriteByte((u8)(addr>>16));SPI1_WriteByte((u8)(addr>>8));SPI1_WriteByte((u8)(addr));//MCU发送写入的数据SPI1_WriteByte(data);//CS=1;//释放芯片FLASH_CS_H();//读状态Read_ststus();
}/***************************************************** @brief  MCU页写数据到 mx25l* @param  pBuffer  要写的数组* @param  addr     24位地址* @param  Nb_bytes 要写入的数据长度* @retval None* @attention       写数据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); //发送写页命令   SPI1_WriteByte((u8)(addr>>16)); //发送24bit地址    SPI1_WriteByte((u8)(addr>>8));   SPI1_WriteByte((u8)(addr));   for(i=0; i<Nb_bytes; i++){SPI1_WriteByte(pBuffer[i]); //循环写数  }FLASH_CS_H(); //取消片选 Read_ststus();	//等待写入结束
} /***************************************************** @brief  MCU 无校验写数据到 mx25l* @param  pBuffer  要写的数组* @param  addr     24位地址* @param  Nb_bytes 要写入的数据长度* @retval None* @attention       写数据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; //单页剩余的字节数		if(Nb_bytes <= PageRemain) { //不大于256个字节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从 mx25l 读数据* @param  addr 24位地址* @param  data 存放读出的数据* @param  size 要读的字节长度(不要太大，否则RAM承受不了)* @retval None*****************************************************/
void Mx25l_Read_data(u32 addr, u8 *data, u32 size)
{uint32_t i=0;//接收数据的循环变量//CS=0;//选中芯片FLASH_CS_L();//MCU发送读数据命令  0x03SPI1_WriteByte(0x03);//MCU发送开始读的地址SPI1_WriteByte((u8)(addr>>16));SPI1_WriteByte((u8)(addr>>8));SPI1_WriteByte((u8)(addr));//MCU接收数据for(i=0; i<size; i++){data[i] = SPI1_ReadByte();}//CS=1;//释放芯片FLASH_CS_H();  
}/******************************************************************* @brief  Sector Write* @param  nSector 第几个扇区* @param  pBuffer 数据* @retval None*****************************************************************/
void Mx25l_Write_Sector(uint32_t nSector, uint8_t* pBuffer)
{	int i,j;//扇区号转为地址nSector *= FLASH_SECTOR_SIZE;//一个扇区需要几个页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 第几个扇区* @param  pBuffer 存放数据* @retval None*****************************************************************/
void Mx25l_Read_Sector(uint32_t nSector, u8* pBuffer)
{	uint16_t i;//扇区号转为地址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  擦除整个芯片* @param  None* @retval None*****************************/
void Chip_erase(void)
{//printf("chip erase starting...\r\n");Write_enable();//CS=0;//选中芯片FLASH_CS_L();//MCU发送芯片擦除命令  0x60SPI1_WriteByte(0x60);//CS=1;//释放芯片FLASH_CS_H();//读状态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、解决第一次烧录后FPGA无法启动的问题

1、这个问题的原因是因为FPGA编译使用的flash是4线模式，而flash默认是1线模式，所以升级完之后调用QEBit_Set();配饰flash为4线模式。

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