flash芯片测试

た入场券 2023-02-09 13:25 9阅读 0赞

flash操作不同于sram，sram类似于在使用ram ip核（quartus/vivado）时生成的模块直接对存储操作，flash操作都是基于控制器的指令来的。flash在编程（写数据）之前是需要对芯片擦除（也就是写1）,因为编程操作只能把1变成0，而不能把原本是0的位变成1。

基本的命令：**擦除命令/编程命令/读取命令（读取命令分为读取数据和读取寄存器）**

基本操作格式:**命令+\[地址\]+\[数据\] **      //地址和数据是可选的

flash芯片擦除时按扇区来划分的；读取时一般芯片内部有一个buffer（大概几十个字节的大小），也就是说一般每次读取就是这个buffer的大小；program也是一样有一个buffer（具体的大小取决于各个芯片）。

flash芯片还有一些写保护功能（本测试不做验证，测试主要这对操作接口）。

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flash分类：

*并口flash*

*串行flash*

*norflash*:容量小但速度快（这里的速度指读取的速度，尤其并口flash的读取和ram读取几乎没有区别）/一般用于存储系统，启动代码,bios之类

*nandflash*:容量大但速度低于nor/一般用于应用存储数据

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测试使用的cypress的flash芯片：以S25FS128S/S25FS256S为例

![watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3UwMTEzMjk5Njc_size_16_color_FFFFFF_t_70][]

![watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3UwMTEzMjk5Njc_size_16_color_FFFFFF_t_70 1][]

扇区划分模式，选择最简单的一种，便于操作：

![20200519103731762.png][]

注意： 该芯片读取时可以一个字节一个字节自累加读取模式（可以一直读完整个芯片再回到地址0继续循环下去）：

![watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3UwMTEzMjk5Njc_size_16_color_FFFFFF_t_70 2][]

另一种QuadIO  Read一定要burst模式，也就是只能一组一组读取，地址在组内累加循环。![watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3UwMTEzMjk5Njc_size_16_color_FFFFFF_t_70 3][]

![20200519102221430.png][]

cypress的芯片一般都有模型可以下载：[https://www.cypress.com/verilog/s25fs256s-verilog][https_www.cypress.com_verilog_s25fs256s-verilog]

这个芯片有多种读写接口模式：**命令+地址+数据**

![watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3UwMTEzMjk5Njc_size_16_color_FFFFFF_t_70 4][]

1-1-1（默认模式/基本的spi模式）/1-4-4（QuadIO模式）/4-4-4(QPI模式)

![watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3UwMTEzMjk5Njc_size_16_color_FFFFFF_t_70 5][]

【芯片读取数据时还可支持ddr操作，取决于具体的读取命令】

【QPI模式和QuadIO模式的区别：两者都需要开启四线操作（CR1V\[1\]），但QPI模式还要开启（CR2V\[6\]）;

需要说明，CR2V\[6\]一旦assert会同时assert CR1V\[1\]，CR1V\[1\] assert之后除非复位否则不会变为0】

![watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3UwMTEzMjk5Njc_size_16_color_FFFFFF_t_70 6][]

![20200519103902230.png][]

![watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3UwMTEzMjk5Njc_size_16_color_FFFFFF_t_70 7][]

芯片的工作状态由4个8bits配置寄存器控制：CR1V/CR2V/CR3V/CR4V

所有操作要通过SR1V状态寄存的查询结果作为判断成功结束的依据：

![watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3UwMTEzMjk5Njc_size_16_color_FFFFFF_t_70 8][]

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注意：spi模式io用了**两个**，qpi/quadio是4个。

注意：片选信号csn需要提前且滞后时钟信号clk至少一个时钟周期。

SDR 时序：

![20200605112816730.png][]

![watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3UwMTEzMjk5Njc_size_16_color_FFFFFF_t_70 9][]

DDR时序：

![20200605113016191.png][]

![watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3UwMTEzMjk5Njc_size_16_color_FFFFFF_t_70 10][]

![watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3UwMTEzMjk5Njc_size_16_color_FFFFFF_t_70 11][]

关于写使能是否在每次的擦除、编写前都需要执行一次：

**虽然在寄存器定义里只说和WREN\\WRDI命令有关，但实际还是需要在每次执行擦写前进行一次写使能的。**

S25FS128S：

![20200605151044485.png][]

![watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3UwMTEzMjk5Njc_size_16_color_FFFFFF_t_70 12][]

S70FS01GS：

![watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3UwMTEzMjk5Njc_size_16_color_FFFFFF_t_70 13][]

![watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3UwMTEzMjk5Njc_size_16_color_FFFFFF_t_70 14][]

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以对一个扇区的操作来验证flash芯片的基本功能，操作流程：

1、上电延时（等待芯片复位）->

2、设置工作模式（使能4字节模式）-> 1-1-1(SPI)

3、读取配置寄存器的默认值（验证基本的读取功能及芯片的工作状态）-> 1-1-1(SPI)

4、写入配置寄存器（需要注意此步骤之前需要**先执行写使能操作/否则操作不成功**）-> 1-1-1(SPI)

5、在新配置的模式下读取芯片id(验证当前设置是否成功)-> 4-4-4（QPI）

6、芯片指定扇区擦除-> 4-4-4（QPI）

7、第一次读取验证-> 4-4-4(QPI/SDR)

8、指定扇区编程->  4-4-4（QPI）

9、指定扇区读取及验证-> 1-4-4（QaudIO/DDR）

10、进入芯片低功耗模式（测试完成）(1-1-1/SPI)

整个测试代码分为两部分：

底层的接口驱动（完成读写时序）+测试状态机（完成测试流程）

参考：

[https://www.cnblogs.com/liujinggang/p/9651170.html][https_www.cnblogs.com_liujinggang_p_9651170.html]

[watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3UwMTEzMjk5Njc_size_16_color_FFFFFF_t_70]: https://img-blog.csdnimg.cn/20200519095650211.png?x-oss-process=image/watermark,type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk,shadow_10,text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3UwMTEzMjk5Njc=,size_16,color_FFFFFF,t_70
[watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3UwMTEzMjk5Njc_size_16_color_FFFFFF_t_70 1]: https://img-blog.csdnimg.cn/2020051910175497.png?x-oss-process=image/watermark,type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk,shadow_10,text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3UwMTEzMjk5Njc=,size_16,color_FFFFFF,t_70
[20200519103731762.png]: https://img-blog.csdnimg.cn/20200519103731762.png
[watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3UwMTEzMjk5Njc_size_16_color_FFFFFF_t_70 2]: https://img-blog.csdnimg.cn/20200519102337797.png?x-oss-process=image/watermark,type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk,shadow_10,text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3UwMTEzMjk5Njc=,size_16,color_FFFFFF,t_70
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[20200519102221430.png]: https://img-blog.csdnimg.cn/20200519102221430.png
[https_www.cypress.com_verilog_s25fs256s-verilog]: https://www.cypress.com/verilog/s25fs256s-verilog
[watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3UwMTEzMjk5Njc_size_16_color_FFFFFF_t_70 4]: https://img-blog.csdnimg.cn/20200519101725459.png?x-oss-process=image/watermark,type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk,shadow_10,text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3UwMTEzMjk5Njc=,size_16,color_FFFFFF,t_70
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