[STM32] QSPI

pikamon·2021년 1월 7일

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본 글은 STM32F769I MCU를 기준으로 작성되었습니다.
세부적인 내용은 제품군마다 조금씩 다를 수 있습니다.

1. QSPI란?

QSPI란 Quad Serial Peripheral Interface의 줄임말로, 데이터 선을 4개 사용하는 SPI 통신을 말한다.

일반적으로 임베디드에서 흔히 쓰이는 통신 인터페이스 중 하나인 SPI는 데이터 선을 송신 전용 1개, 수신 전용 1개 총 2개로 이루어져 있다. 반면에 QSPI는 Half-duplex 데이터 라인 4개를 이용한다. 4개의 데이터 선으로 병렬 통신하기 때문에 이론적으로 SPI 대비 4배의 속도(40Mbps)를 가질 수 있다.

2. 예제

STM32F769I-DISC1 보드에는 MX25L512라는 2MB 크기의 Flash Memory가 붙어있다.

그리고 이 Flash Memory를 QSPI를 이용하여 제어할 수 있다.

아래 그림을 보면 QSPI 모듈이 AHB 버스에 물려있는 것을 볼 수 있다. 버스 초기화 코드 작성 시 AHB를 활성화하도록 하면 된다.

1. Configuration

CubeMX 설정에서 아래와 같이 QUADSPI를 활성화해준다.

그다음 QSPI BSP 라이브러리를 가져온다. 가져오는 방법은 아래 글에 작성한 것과 같으며, sdram 대신 qspi 파일을 가져오면 된다.

[STM32] FMC - 2.BSP 라이브러리 불러오기

2. 코드 작성

Flash Memory에 값을 쓴 다음 읽어서 비교하는 코드를 만들어보자.

대부분 SDRAM에서 했던 것과 동일하다. MX_QSPI_Init 함수 대신 BSP_QSPI_Init 함수를 사용한다.

예제도 SDRAM에서 했던 것과 동일하게 만들었다. 임의의 값을 채운 버퍼를 Flash에 쓴 다음 다시 읽어서 비교하는 코드이다.

#include "main.h"
#include "stm32f769i_discovery_qspi.h"

#include <stdio.h>

#define BUFFER_SIZE 256

UART_HandleTypeDef huart1;
QSPI_HandleTypeDef hqspi;

void SystemClock_Config(void)
{
	RCC_OscInitTypeDef RCC_OscInitStruct = { 0, };
	RCC_ClkInitTypeDef RCC_ClkInitStruct = { 0, };

	__HAL_RCC_PWR_CLK_ENABLE();
	__HAL_PWR_VOLTAGESCALING_CONFIG(PWR_REGULATOR_VOLTAGE_SCALE3);

	RCC_OscInitStruct.OscillatorType = RCC_OSCILLATORTYPE_HSI;
	RCC_OscInitStruct.HSIState = RCC_HSI_ON;
	RCC_OscInitStruct.HSICalibrationValue = RCC_HSICALIBRATION_DEFAULT;
	RCC_OscInitStruct.PLL.PLLState = RCC_PLL_ON;
	RCC_OscInitStruct.PLL.PLLSource = RCC_PLLSOURCE_HSI;
	RCC_OscInitStruct.PLL.PLLM = 8;
	RCC_OscInitStruct.PLL.PLLN = 192;
	RCC_OscInitStruct.PLL.PLLP = RCC_PLLP_DIV4;
	RCC_OscInitStruct.PLL.PLLQ = 4;
	RCC_OscInitStruct.PLL.PLLR = 2;
	HAL_RCC_OscConfig(&RCC_OscInitStruct);

	RCC_ClkInitStruct.ClockType = RCC_CLOCKTYPE_SYSCLK | RCC_CLOCKTYPE_HCLK | RCC_CLOCKTYPE_PCLK2;
	RCC_ClkInitStruct.SYSCLKSource = RCC_SYSCLKSOURCE_PLLCLK;
	RCC_ClkInitStruct.AHBCLKDivider = RCC_SYSCLK_DIV1;
	RCC_ClkInitStruct.APB2CLKDivider = RCC_HCLK_DIV2;
	HAL_RCC_ClockConfig(&RCC_ClkInitStruct, FLASH_LATENCY_3);
}

static void MX_USART1_UART_Init(void)
{
	huart1.Instance = USART1;
	huart1.Init.BaudRate = 115200;
	huart1.Init.WordLength = UART_WORDLENGTH_8B;
	huart1.Init.StopBits = UART_STOPBITS_1;
	huart1.Init.Parity = UART_PARITY_NONE;
	huart1.Init.Mode = UART_MODE_TX_RX;
	huart1.Init.HwFlowCtl = UART_HWCONTROL_NONE;
	huart1.Init.OverSampling = UART_OVERSAMPLING_16;
	huart1.Init.OneBitSampling = UART_ONE_BIT_SAMPLE_DISABLE;
	huart1.AdvancedInit.AdvFeatureInit = UART_ADVFEATURE_NO_INIT;
	HAL_UART_Init(&huart1);
}

static void MX_GPIO_Init(void)
{
	GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStruct = { 0, };

	__HAL_RCC_GPIOA_CLK_ENABLE();

	GPIO_InitStruct.Pin =  GPIO_PIN_10 | GPIO_PIN_9;
	GPIO_InitStruct.Mode = GPIO_MODE_AF_PP;
	GPIO_InitStruct.Pull = GPIO_PULLUP;
	GPIO_InitStruct.Speed = GPIO_SPEED_FREQ_LOW;
	GPIO_InitStruct.Alternate = GPIO_AF7_USART1;
	HAL_GPIO_Init(GPIOA, &GPIO_InitStruct);
}

int _write(int fd, char *ptr, int len)
{
	HAL_UART_Transmit(&huart1, (unsigned char*)ptr, len, HAL_MAX_DELAY);
	return len;
}

void MY_QSPI_Test(void)
{
	int error = 0;

	uint8_t srcBuf[BUFFER_SIZE] = { 0, };
	uint8_t dstBuf[BUFFER_SIZE] = { 0, };

	// 1. Fill buffer with random values
	for (int i = 0; i < BUFFER_SIZE; i++)
	{
		srcBuf[i] = i;
	}

	// 2. Initialize QSPI memory
	BSP_QSPI_Erase_Block(0);

	// 3. Write data to Flash by QSPI
	printf("Write data to Flash by QSPI.\r\n");
	BSP_QSPI_Write(srcBuf, 0, BUFFER_SIZE);

	// 4. Read data from Flash by QSPI
	printf("Read data from Flash by QSPI.\r\n");
	BSP_QSPI_Read(dstBuf, 0, BUFFER_SIZE);

	// 5. Verify by comparing buffers
	printf("Verify by comparing buffers.\r\n");
	for (int i = 0; i < BUFFER_SIZE; i++)
	{
		if (srcBuf[i] != dstBuf[i])
		{
			error++;
		}
	}

	// 6. Print result
	printf("QSPI Test Result: %s\r\n", error ? "NG" : "OK");
}

int main(void)
{
	HAL_Init();
	SystemClock_Config();
	MX_GPIO_Init();
	MX_USART1_UART_Init();

	// Initialize QSPI
	BSP_QSPI_Init();

	// Test QSPI
	MY_QSPI_Test();

	while (1);
}

void Error_Handler(void)
{

}