前段時間有客戶在官方社區反映i.MX RT1170下，使用官方SDK里FlexSPI驅動去擦寫Flash時不能很好地支持全局中斷。 客戶項目里用了兩塊NOR Flash，分別掛在不同的 FlexSPI上，一塊Flash用于存儲XIP代碼（FlexSPI1），另一塊Flash用于存儲項目資源數據（FlexSPI2），顯然這樣的設計原理上是沒有問題的，那為什么使能了中斷會出問題呢？今天就來分析下這個問題：

注: 客戶測試的SDK版本為 2.12.1，對應的FlexSPI driver版本為2.3.6

一、為什么擦寫Flash時經常需要關全局中斷？

在具體分析客戶問題之前，我們先來聊聊嵌入式應用里應對NOR Flash的擦寫，為何大部分情況下都是要關閉全局中斷（這里假設執行代碼空間與擦寫操作空間在同一個 Flash上，當然是在不同區域），這其實跟如下兩個特性有關：

1.1 RWW特性（Read-While-Write）

RWW特性的意思是在Flash執行擦寫命令進入Busy 狀態期間（Flash內部狀態寄存器 WIP位變狀態1）還能否繼續響應非操作區域的讀訪問。如果SR[WIP] = 1 時還能夠支持讀訪問，則該Flash 支持RWW，反之則不支持RWW。

絕大部分Flash都是不支持RWW特性的，這就是為什么Flash擦寫操作代碼本身是需要重定向到RAM里去執行（尤其是回讀SR[WIP]狀態的代碼）。

對于支持RWW特性的Flash，一般是以Block為單位，Flash擦寫操作代碼放在BlockX 里執行，則可以操作BlockX以外的其它Block 區域，且不需要做代碼重定向。

現在你應該知道對于不支持RWW的Flash為什么擦寫時需要關閉全局中斷了，因為無法保證中斷響應相關代碼全都重定向到RAM里了，所以干脆在Flash擦寫期間不響應任何中斷。

1.2 SCLK Stop特性

SCLK Stop特性的意思是在Flash執行寫入命令接受主設備傳輸過來的Page數據期間，如果總線上SCLK停止（一般情況是FlexSPI這一端的TXFIFO為空或者觸發空條件），則Flash能否也暫停接受當前Page數據直到SCLK繼續輸出從而繼續處理剩下的Page數據。

絕大部分Flash是不支持SCLK Stop特性的，因此在MCU端如果傳輸Page數據，需要一次性連續傳輸完成，一旦中途被打斷，則兩次不連續的Page數據傳輸可能無法得到想要的Page寫入結果。這也是為何Flash寫入期間我們需要關閉中斷。

二、FlexSPI外設寫操作設計

關于i.MX RT上的FlexSPI外設基本情況，以前有兩篇舊文 《FlexSPI支持在Flash XIP原理》、《FlexSPI支持AHB方式寫入Flash》，大家先讀一下有個初步了解。 這里想重點說一下FlexSPI關于IPG方式寫操作的設計，下圖為FlexSPI外設的模塊框圖，綠色線標出了 IPG 方式寫入的通路，這里大家可以看出，其中 IP_TX_FIFO 模塊起了重要的數據緩沖作用，驅動里往 FLEXSPI->TFDRx 寄存器寫入的 Page 數據會先被裝載進 IP_TX_FIFO 里，然后再傳輸出去。

不同i.MX RT型號中IP_TX_FIFO大小不一樣，目前有三種大小：128、256或1024 Bytes。

對于QuadSPI/OctalSPI NOR Flash來說，Page 大小一般是256 Bytes；對于 HyperBus Flash，Page 大小一般是 512 Bytes。所以在 i.MX RT10xx 上 IP_TX_FIFO 是不足以緩沖整個 Page 的，i.MX RT117x 上可以緩沖 QuadSPI/OctalSPI NOR 類型的 Page，i.MX RT118x/5xx/6xx 上則可以緩沖全部 NOR Flash 類型的 Page。

對于 Page 數據不能全部緩沖的情況，則需要一邊傳輸一邊緩沖。

在具體裝載數據進 IP_TX_FIFO 時，主要涉及如下三個 FLEXSPI 寄存器，IP_TX_FIFO 一次只能被填入watermark level大小的數據，想要把全部 Page 數據填進 IP_TX_FIFO，需要分多次裝載。只要 FLEXSPI->INTR[IPTXWE] 標志為 0， 即代表 IP_TX_FIFO 剩余空間大于等于 watermark level，那么就可以繼續裝載。

FLEXSPI->IPTXFCR[TXWMRK] -- 設置一次裝載進 IP_TX_FIFO 的數據長度（即 watermark level），8 Bytes為單位

FLEXSPI->TFDRx -- 按 watermark level 長度填入 IP_TX_FIFO 裝載數據

FLEXSPI->INTR[IPTXWE] -- 觸發 IP_TX_FIFO 的一次裝載

三、客戶問題及FlexSPI driver寫操作流程

前面鋪墊了這么多，終于來到客戶遇到的 FlexSPI 驅動對于中斷不支持的問題了。因為客戶使用了兩片Flash，所以不存在 RWW 限制問題，那剩下的原因就跟 SCLK Stop 特性有關，即 IP_TX_FIFO 并沒有緩沖全部的 Page，導致 Page 傳輸過程被中斷打斷了，然后 IP_TX_FIFO 因為緩沖數據全部發完而使 FlexSPI 模塊進入了 SCLK Stop 狀態。

我們直接打開fsl_flexspi.c驅動文件，找到跟寫操作相關的 FLEXSPI_TransferBlocking() 函數，在函數實現里可以發現，啟動寫傳輸時序的控制位 FLEXSPI->IPCMD[TRG] 是在 IP_TX_FIFO 填充動作 FLEXSPI_WriteBlocking() 函數之前被開啟的，那這樣的實現確實是不能夠很好地支持中斷的。

四、如何改進FlexSPI driver支持中斷？

知道了原因所在，改起來也很簡單。如果是QuadSPI/OctalSPI NOR Flash類型（Page=256 Bytes），在 i.MX RT117x 上，其 IP_TX_FIFO 大小為 256 Bytes，能夠緩沖全部的 Page 大小，則可以先調用 FLEXSPI_WriteBlocking() 裝載全部的 Page 數據，然后再開啟 FLEXSPI->IPCMD[TRG] 去觸發寫傳輸時序，這時候就不怕被中斷打斷了，如下代碼所示。

當然下面代碼只是一個 workaround 式的實現示例，不是一個完整的解決方案，畢竟 FlexSPI 驅動要適配全部 i.MX RT 型號以及全部類型的 NOR Flash，此外還適用 NAND 型 Flash（Page 一般是 2KB），這時候需要根據情況拆分調用多次 FLEXSPI_WriteBlocking() 函數（不管怎樣要保證啟動寫傳輸時序前，把 IP_TX_FIFO 先裝滿）。

status_t FLEXSPI_TransferBlocking(FLEXSPI_Type *base, flexspi_transfer_t *xfer)
{
    // 代碼略去

    /* Start Transfer. */
    if ((xfer->cmdType == kFLEXSPI_Write) || (xfer->cmdType == kFLEXSPI_Config))
    {
        result = FLEXSPI_WriteBlocking(base, xfer->data, xfer->dataSize);
        base->IPCMD |= FLEXSPI_IPCMD_TRG_MASK;
    }
    else if (xfer->cmdType == kFLEXSPI_Read)
    {
        base->IPCMD |= FLEXSPI_IPCMD_TRG_MASK;
        result = FLEXSPI_ReadBlocking(base, xfer->data, xfer->dataSize);
    }
    else
    {
        base->IPCMD |= FLEXSPI_IPCMD_TRG_MASK;
    }

    // 代碼略去
}

審核編輯：湯梓紅