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FRDM-MCXN947 Flash实践----使用RTT fal组件

发布于 2024-04-23 17:50:11 浏览：322 订阅该版

[tocm]

感谢RTT和NXP组织的测评活动以及提供的FRDM-MCXN947开发板，我做的是“FRDM-MCXN947上的Flash实践”,看原理图和手册可知，板子上有MCX_N947芯片内置的2MB flash和外挂的8MB大小的flash（通过spi进行访问，芯片是W25Q64JVSSIQ），在RTT中封装了统一的flash抽象层（FAL模块），对上提供统一的flash访问接口以及基于 Finsh/MSH 的测试命令，对下可以关联多个flash设备，用户只需要封装好对应的flash设备的操作接口即可，使用非常方便。本篇文章主要参考了NXP官网的demo中flash相关操作接口的使用，基于RTT的fal组件，实现了对FRDM开发板上内置和外挂flash的相关操作测评。

## 其他参考
- [FRDM-MCXN947片上Flash实践](https://club.rt-thread.org/ask/article/acdce3db4145b144.html "FRDM-MCXN947片上Flash实践")这篇文章主要用的MTD nor设备驱动来操作开发板的flash，相关接口的实现大同小异，只是对上提供的抽象不同。

## 代码工程
使用MDK工程，注意需要先在env工具中使能fal组件，之后会自动更新keil工程，之后添加对应的.c源文件和头文件包含路径。
源码仓库：https://gitee.com/chengqisi/rt-thread。
对应提交：
https://gitee.com/chengqisi/rt-thread/compare/b76dca8f4f70b006db4ce52d8481839524187ec0...390b4381e4395736ac92750ed24812f06b0d2e5e

## 开发板资源概述
如下图，截取自芯片手册，说明了mcx_n947芯片内置的2MB flash以及FlexSPI控制器的相关地址。
内置flash：起始地址0x0，长度0x200000;
外挂flash：起始地址0x8000000，外挂flash的长度为0x800000.
![02.png](https://oss-club.rt-thread.org/uploads/20240421/2f4ae734ffb851c2fbd2e586b2adac00.png.webp)

如果想要把flash map到安全区域，只需要参考手册中说明，修改地址的相关bit位即可。
![03.png](https://oss-club.rt-thread.org/uploads/20240421/fea415c7c30331bc4afa0c7a3dbf1e3e.png.webp)

同时需要注意内置flash的起始部分特定长度需要作为程序和数据的存储区域，不能由fal组件控制访问。具体信息开始参考链接脚本。

```c
#if (defined(__qspi_xip__))
  #define  m_interrupts_start            0x80001000
  #define  m_interrupts_size             0x00000400

#define  m_text_start                  0x80001400
  #define  m_text_size                   0x0FFFEC00
#else
  #define  m_interrupts_start            0x00000000
  #define  m_interrupts_size             0x00000400

#define  m_text_start                  0x00000400
  #define  m_text_size                   0x000BFC00
#endif

#define  m_flash1_start                0x00100000
#define  m_flash1_size                 0x00100000
```
MDK工程中没有定义`__qspi_xip__`宏，链接脚本中使用了内置flash的前1MB，所以fal可以访问的内置flash地址是0x100000,长度是0x100000.

## FAL组件适配说明
参考链接：[RTT fal组件](https://www.rt-thread.org/document/site/#/rt-thread-version/rt-thread-standard/programming-manual/fal/fal?id=_1%e3%80%81fal%e4%bb%8b%e7%bb%8d "RTT fal组件")
之前RTT的测评活动中关于fal组件的文章：[PSOC6上的flash实践](https://docs.qq.com/doc/DZmpvR0xocFpVVGhQ "PSOC6上的flash实践")
### 大体流程为：
1、使能fal组件；（注意需要手动添加调用fal_init接口）
2、手写fal_cfg.h配置文件，并在fal_cfg.h中对内置和外挂flash的分区进行划分；
3、分别实现内置和外挂flash的相关接口（init，read，write，erase）；注意fal的相关读写擦接口的参数是offset偏移，需要转换为驱动接口需要的地址。
4、fal相关shell命令测试。
fal_cfg.h中相关配置参考：
```c
extern const struct fal_flash_dev mcxn947_onchip_flash;
extern const struct fal_flash_dev mcxn947_flexspi_norflash;
// extern struct fal_flash_dev nor_flash0;

/* flash device table */
#define FAL_FLASH_DEV_TABLE                                          \
{                                                                    \
    &mcxn947_onchip_flash,                                           \
    &mcxn947_flexspi_norflash,                                          \
}
/* ====================== Partition Configuration ========================== */
#ifdef FAL_PART_HAS_TABLE_CFG
/* partition table */
#define FAL_PART_TABLE                                                               \
{                                                                                    \
    {FAL_PART_MAGIC_WORD,        "bl",     "mcxn947_onchip",         0,   64*1024, 0}, \
    {FAL_PART_MAGIC_WORD,       "app",     "mcxn947_onchip",   64*1024,  704*1024, 0}, \
    {FAL_PART_MAGIC_WORD,       "easyflash",   NOR_FLASH_DEV_NAME, 0,      64*1024, 0 }, \
    {FAL_PART_MAGIC_WORD,        "download",   NOR_FLASH_DEV_NAME, 64*1024,     704*1024, 0},\
}
```

## 内置flash适配
nxp的flash相关操作接口都在fsl_flash.c里，但nxp官网的demo在操作内置flash时，增加了一层封装在mflash_drv.c里，主要做了擦写操作的地址对齐检查，所以内置flash的适配可以参考nxp的demo实现。
注意：擦除的粒度为sector，大小为8192byte；
写入的粒度为page，大小为128byte。
读取不做限制，直接用的memcpy实现。
相关接口实现参考：
```c
static int read(long offset, uint8_t *buf, size_t size)
{
    assert(offset + size <= mcxn947_onchip_flash.len);
    uint32_t addr = mcxn947_onchip_flash.addr + offset;
    return mflash_drv_read(addr, (uint32_t*)buf, size);
}

static int write(long offset, const uint8_t *buf, size_t size)
{
    assert(offset + size <= mcxn947_onchip_flash.len);
    int32_t writed = 0;
    uint32_t addr = mcxn947_onchip_flash.addr + offset;
    uint8_t *p = (uint8_t *)buf;
    while(writed < size)
    {
        int32_t ret = mflash_drv_page_program(addr, (uint32_t*)p);
        switch(ret)
        {
            case kStatus_Success :
                addr += MFLASH_PAGE_SIZE;
                p += MFLASH_PAGE_SIZE; 
                writed += MFLASH_PAGE_SIZE;
                break;
            case kStatus_Busy :
                break;
            default :
                goto RET;
        }
    }
RET:
    return writed;
}

static int erase(long offset, size_t size)
{
    assert(offset + size <= mcxn947_onchip_flash.len);
    uint32_t addr = mcxn947_onchip_flash.addr + offset;
    int32_t erased = 0;
    while(erased < size)
    {
        int32_t ret = mflash_drv_sector_erase(addr);
        switch(ret)
        {
            case kStatus_Success :
                addr += MFLASH_SECTOR_SIZE;
                erased += MFLASH_SECTOR_SIZE;
                break;
            case kStatus_Busy :
                break;
            default :
                goto RET;
        }
    }
RET:
    return erased;
}
```
使用的相关驱动接口为：mflash_drv_read，mflash_drv_page_program，mflash_drv_sector_erase。

## 外挂flash适配
参考nxp的demo，使用flexspi对外置flash进行访问。
注意 init flexspi前需要先设置时钟；写入的粒度为page，大小为128byte。

```c
static int init(void)
{
    /* Flexspi frequency 48MHz */
    CLOCK_SetClkDiv(kCLOCK_DivFlexspiClk, 1U);
    CLOCK_AttachClk(kFRO_HF_to_FLEXSPI); /*!< Switch FLEXSPI to FRO_HF */
    
    /* Clean up FLEXSPI NOR flash driver Structure */
    memset(&norConfig, 0U, sizeof(flexspi_nor_config_t));

if((FLEXSPI_NorFlash_GetConfig(FlexSpiInstance, &norConfig, &option) == kStatus_Success)
     && (FLEXSPI_NorFlash_Init(FlexSpiInstance, &norConfig) == kStatus_Success))
    {
    return kStatus_Success;
    }
	return kStatus_Fail;
}

static int read(long offset, uint8_t *buf, size_t size)
{
    assert(offset + size <= mcxn947_flexspi_norflash.len);
    uint32_t addr = mcxn947_flexspi_norflash.addr + offset;
   return FLEXSPI_NorFlash_Read(FlexSpiInstance, &norConfig,buf,addr,size); 
}

static int write(long offset, const uint8_t *buf, size_t size)
{
    assert(offset + size <= mcxn947_flexspi_norflash.len);
    int32_t writed = 0;
    uint32_t addr = mcxn947_flexspi_norflash.addr + offset;
    uint8_t *p = (uint8_t *)buf;
    while(writed < size)
    {
        int32_t ret = FLEXSPI_NorFlash_ProgramPage(FlexSpiInstance, &norConfig, addr, (const uint32_t *)p);
        switch(ret)
        {
            case kStatus_Success :
                addr += norConfig.pageSize;
                p += norConfig.pageSize; 
                writed += norConfig.pageSize;
                break;
            case kStatus_Busy :
                break;
            default :
                goto RET;
        }
    }
RET:
    return writed;
}

static int erase(long offset, size_t size)
{
    assert(offset + size <= mcxn947_flexspi_norflash.len);
    uint32_t addr = mcxn947_flexspi_norflash.addr + offset;
   if(kStatus_Success == FLEXSPI_NorFlash_Erase(FlexSpiInstance, &norConfig, addr, size))
    return (size % norConfig.sectorSize) ? ((size / norConfig.sectorSize + 1) * norConfig.sectorSize) : size;
}
```
使用的相关驱动接口为：FLEXSPI_NorFlash_Init，FLEXSPI_NorFlash_Read，FLEXSPI_NorFlash_ProgramPage，FLEXSPI_NorFlash_Erase。

## fal组件msh命令测试
待补充。