使用极海APM32F427驱动QSPI XIP内存映射流程

《APM32芯得》系列内容为用户使用APM32系列产品的经验总结，均转载自21ic论坛极海半导体专区，全文未作任何修改，未经原文作者授权禁止转载。

1. QSPI XIP 是个啥？？

• QSPI（Quad SPI）和普通 SPI 的主要区别在于：

– 数据线从原本的 MOSI/MISO 升级为 IO0~IO3 四线，速度噌噌往上飙。传统SPI通信与QSPI通信对比图：

– 控制器提供指令、地址阶段的自动管理以及内存映射模式，更加“省心”。

• XIP (eXecute In Place) 就是 QSPI 内存映射的“王牌功能”。

– 传统 SPI：读写外部 Flash 时，每次都要软件发送指令、配置地址。烦！

– QSPI + XIP：把外部 Flash 直接映射到 MCU 地址空间，读数据就像读内存一样简单。

读取外部flash时，使用不同形式读取示意：

2. 板载 W25Q16JV 外部 Flash

APM32F427 Tiny 板子上放了 W25Q16JV (16Mbit 容量)，支持 Quad I/O、Fast Read 等多种读指令。只要采用正确的指令码、地址模式和 Dummy Cycle，就能高速访问它。

3. 驱动QSPI XIP内存映射流程（代码示例）

下面这部分源自APM32F4xx_DAL_SDK_V1.3.0中的示例工程，并基于“QSPI_ReadWrite”例程进行修改，演示如何实现W25Q16JV的擦除、写入、读取，以及如何进入XIP内存映射模式。

3.1 基础读写操作

还没上 XIP，就先测试基本的擦写流程，保证外部 Flash 的读写通路 OK。大致就几步：

1. 擦除指定扇区。

2. 写入测试数据。

3. 再回读来对比。

4. Check 成功则万事俱备。

示例代码片段如下：

/* Erase sector */

FLASH_EraseSector(0);

LOG_Print("FLASH_EraseSector (Sector 0 erased). ");

LOG_Print("Data read from offset 0 via QSPI. Dump rxBuffer: ");

FLASH_ReadData(0, rxBuffer, BUFFER_SIZE);

PrintArray32((uint32_t *)rxBuffer, BUFFER_SIZE / sizeof(uint32_t));

/* Write data */

FLASH_WriteData(0, txBuffer, BUFFER_SIZE);

LOG_Print("Data written to offset 0 via QSPI. Dump txBuffer: ");

PrintArray32((uint32_t *)txBuffer, BUFFER_SIZE / sizeof(uint32_t));

/* Read data */

FLASH_ReadData(0, rxBuffer, BUFFER_SIZE);

LOG_Print("Data read from offset 0 via QSPI. Dump rxBuffer: ");

PrintArray32((uint32_t *)rxBuffer, BUFFER_SIZE / sizeof(uint32_t));

/* Compare data */

if (BufferCmp((uint8_t*)txBuffer, (uint8_t*)rxBuffer, BUFFER_SIZE) != true)

{

    BOARD_LED_On(LED3);

    LOG_Print("Data compare failed! Error_Handler. ");

    Error_Handler();

}

LOG_Print("Data compare success! ");

3.2 一键切换 XIP 模式

基础读写没问题后，就可以开启 XIP。只需在 main.c 调用一个 FLASH_EnterXIPMode() 函数，它的核心是利用 QSPI 控制器的 MemoryMapped 功能：

void FLASH_EnterXIPMode(void)

{

    QSPI_XIPTypeDef xipConfig = {0};

    // 1) Instruction code: 0xEB (Quad I/O Fast Read)

    xipConfig.Instruction = 0xEB; 

    // 2) WrapCode: if not using wrap, set 0

    xipConfig.WrapCode = 0x00;

    // 3) Address size: 24 bits, suitable for W25Q16JV

    xipConfig.AddressSize = QSPI_XIP_ADDRESS_SIZE_24_BITS;

    // 4) InstructionMode: how instruction and address are transmitted

    //    e.g. QSPI_XIP_INSTRUCTION_STANDARD_INS_ADDR, QSPI_XIP_INSTRUCTION_FRF_INS_ADDR

    xipConfig.InstructionMode = QSPI_XIP_INSTRUCTION_STANDARD_INS;

    // 5) Instruction bit length

    xipConfig.InstructionSize = QSPI_XIP_INSTRUCTION_SIZE_8_BITS;

    // 6) FrameFormat: QUAD

    xipConfig.FrameFormat = QSPI_XIP_FRAME_FORMAT_QUAD;

    // 7) DummyCycles: typically 6~10 cycles for 0xEB in W25Q16JV

    xipConfig.DummyCycles = 6;

    // 8) Endianness: little-endian

    xipConfig.Endianness = QSPI_XIP_MEM_ACCESS_FORMAT_LITTLE_ENDIAN;

    // 9) ContinuousMode / PrefetchMode

    //    For higher performance, can enable them if needed

    xipConfig.ContinuousMode = ENABLE;

    xipConfig.PrefetchMode   = ENABLE;

    // Enable chip select, then call the library function to enter memory-mapped mode

    FLASH_ChipSelect(ENABLE);

    if (DAL_QSPIEx_MemoryMapped(&hqspi, &xipConfig) != DAL_OK)

    {

        Error_Handler();

    }

}

代码中的配置要点主要是根据连接的SPI flash参数所决定的：

如图所示我们需要使用的模式是

1.Fast Read Quad I/O：0xEB

2.地址是24Bit

等这个函数执行完，W25Q16JV 就“挂”在了地址 0x90000000。此后，对该地址的访问会自动触发 READ 指令+地址+数据返回，无需编写更多指令/地址逻辑。可以像这样验证：

FLASH_EnterXIPMode();

LOG_Print("XIP mode enabled. External flash is mapped at 0x90000000. ");

PrintArray32((uint32_t *)0x90000000, BUFFER_SIZE / sizeof(uint32_t));

只要打印出的数据和之前写进去的一样，就说明XIP成功啦！

4. 如何根据实验现象判断XIP是否成功

1. 串口日志：read(0x90000000) 与原始写入数据完全吻合，妥妥的 XIP。

2. 调试器内存窗口（如 MDK、IAR）：直接查看 0x90000000 区域，看到和 Flash 中相同的内容，毫无违和感。

总结

APM32F427 通过 QSPI XIP，让外部 Flash 使用体验大幅提升：

– 免去频繁发送指令、设置地址的烦恼；

– 连续读速度快，代码逻辑简单。

当然，如果仅用于小数据量存储，XIP 可能不是必需。但一旦想实现就地执行代码（Execute In Place）或需要快速读取远超内部容量的数据，XIP 就能让项目如虎添翼。

注：文章作者在原帖中提供了代码文件，有需要请至原文21ic论坛

原文地址：https://bbs.21ic.com/icview-3496231-1-1.html?_dsign=206adb5a

或点击下方 阅读原文 跳转