1 Zynq Qspi控制器

        Zynq Qspi控制器支援三種模式:I/O模式、線性地址模式和傳統SPI模式，其中線性地址模式雙片選支援最大的線性地址空間為32MB，可通過PS DMA讀取。

1.1 線性地址模式

        線性地址模式只可從Qspi Flash中讀數。在配置QSPI BOOT時，BOOT ROM工作線上性地址模式，且訪問時鐘為ARM接入的晶振時鐘，因此在選用晶振時頻率不能大於Flash的最高訪問時鐘頻率。

       線性地址模式下IO可以配置為單片選4bit介面、雙片選8bit並行介面和雙片選stacked 介面，單片器件時必須接到QSPI0上。單片QSPI Flash線性地址對映空間為0xFC00_0000~0xFCFF_FFFF，若採用兩片，必須是同一生產廠家，保證協議相同，在配置為雙片選8bit並行介面時，兩片Flash必須要是同樣容量同一廠家器件，保證訪問完全同步，定址空間為0xFC00_0000~0xFDFF_FFFF。

        配置為雙片選stacked 介面時，容量可以不同，但必須是相同協議的器件。但第一片器件建議使用128Mb器件，這樣不會存在地址空區。線性地址模式的讀操作極為簡單，在確保TxFIFO和RxFIFO為空的情況下設定qspi.Config_reg[Man_start_en]和qspi.Config_reg[PCS]為0，qspi.LQSPI_CFG.[LQ_MODE]為1即可。

1.2  IO模式

        在IO模式下，訪問QSPI Flash的命令、地址和資料都根據SPI Flash資料手冊的規定由使用者軟體組織寫到FIFO中，控制器負責將其序列化後從匯流排發出。在IO模式下，可選擇自動和手動兩種操作模式，手動模式下又有自動片選和手動片選兩種模式。自動模式由發資料轉為收資料時存在一定侷限，因此在實際使用中多為手動模式。

         QSPI控制器提供了四個可將資料寫到FIFO的TXD暫存器，如下表1所示。

                                                                            表1 TXD暫存器

         這樣就提供了豐富的選擇，無論是按字寫、按位元組、按雙位元組三位元組都可以，但需要注意的是在不同暫存器間切換時需要等待FIFO已經為空狀態。TxFIFO和RxFIFO使用同一個門時鐘，因此對於每一個位元組，包括命令和地址，每從TxFIFO取出一個位元組，一個自己的資料也會寫入到RxFIFO中。

         為了從SPI Flash讀資料，軟體除了寫入相關的命令、地址、模式、dummy等外，還必須向TxFIFO寫和讀資料個數等額的Dummy資料，這樣才會有控制器寫RxFIFO的時鐘。

         需要特別注意的是，在IO模式下，控制器自動識別使用者指令，在控制器使能，且片選有效的情況下寫入FIFO的第一條指令被控制器認為是命令，命令總是通過資料線D0發出，命令+資料最長為4位元組，也就是說在發出讀寫命令時，有效地址位總是3位元組，只能訪問16MB地址空間。

         控制器自動識別含義的命令如表2所示。

                                   表2 控制器自動識別含義的命令

          無論是線性地址模式還是IO模式訪問QSPI，控制器均只支援表2所示的命令並自動切換控制器工作模式。在表2所列命令之外的，控制器均預設通過D0發出和接收。

2 QSPI Flash選擇

         Zynq Qspi Flash控制器並不支援所有的Qspi Flash器件，因此在選擇Qspi Flash時必須滿足：

①   支援QOR命令：BootRom預設方式；

②   支援3位元組地址模式：預設最大支援16MB，超出16MB部分通過地址暫存器設定後仍可通過3位元組地址模式訪問的。

不支援Qspi Flash器件見UG585 12.2.6小節的描述。

2.1 QSPI Flash操作例項

        以鎂光的N25Q512 Qspi Flash為例，簡要說明要點：

        N25Q512 QspiFlash支援Extended、Dual和Quad三種SPI協議模式，預設為Extended模式，預設模式即和Zynq QSPI 控制器訪問協議匹配。

        N25Q512 QspiFlash共512Mb的密度，分成4個BANK，每個BANK密度為16MB，可以通過Extended Address Register或者切換到4位元組地址模式來對16MB以上的空間進行訪問。因為Zynq Qspi Flash僅支援3位元組地址模式，因此訪問高地址空間時，通過切換Extended Address Register來實現。通過該方式存在一定的風險，那就是BootRom只能訪問低16MB空間，為避免映象寫到高地址空間去，在每次用Xilinx工具燒寫Flash前一定要重新斷電重啟，使Flash的Extended AddressRegister恢復到預設狀態。

        N25Q512 QspiFlash在Erase、Program和訪問內部暫存器前一定要先發出寫使能命令（06H）；Erase、Program命令發出後一定要讀FlagStatus暫存器。

        N25Q512 QspiFlash，擦除可以是子頁擦除（4KB）、頁擦除（64KB）和Die擦除（32MB）。一頁大小為256B，因此每個Program命令只能寫256位元組的資料。

3 作為BOOT器件的考慮

在使用Qspi Flash需要注意：

①    BootROM只能訪問低16M（單SS）或低32M（雙SS），因此映象必須儲存下可訪問空間內；

②    單SS時，啟動器件必須掛在QSPI控制0上；

③    雙SS並行8bit模式時BootROM的搜尋步長是64KB，其模式為32KB，因此為減少搜尋時間，啟動映象最好從地址0開始。

4 資源

Xilinx提供裸機板級支援包、Uboot驅動和Linux驅動。

①   Xilinx板級支援包例項:

/SDK/2015.2/data/embeddedsw/XilinxProcessorIPLib/drivers/qspips_v3_2/examples;

②   Uboot驅動：/u-boot-xlnx-master/drivers/spi/zynq_qspi.c

③   Linux驅動：/dirvers/spi/zynq-qspi.c，說明文件在：