JEDEC標準(JESD216)S FDP對串行Flash在系統中的應用

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摘要：JEDEC標準(JESD216)Serial Flash Discoverable Parameter (SFDP)[1]是在串行Flash中建立一個(gè)可供查詢(xún)的描述串行Flash功能的參數表。文章主要介紹了這個(gè)串行Flash功能參數表的結構、功能和作用，并給出其在系統設計中的具體應用。
關(guān)鍵詞：JEDEC JESD216；SFDP；串行Flash；SPI
1 串行Flash的基本介紹
串行Flash是一種SPI接口的NOR Flash，屬于非揮發(fā)性?xún)Υ嫫骷�，主要被用�?lái)存放系統的啟動(dòng)程序。其特點(diǎn)是體積小、引腳少、接口簡(jiǎn)單和易于擴展。主要封裝為8個(gè)引腳，有片選、數據輸入、寫(xiě)保護、接地、數據輸出、時(shí)鐘、暫停和電壓引腳，見(jiàn)圖1。常用一進(jìn)一出的串行數據傳輸方式，省去了并行Flash的大量數據線(xiàn)、地址線(xiàn)和控制線(xiàn)。有些串行Flash在封裝引腳數目不變的情況下，通過(guò)引腳的功能復用，還可以支持四進(jìn)四出的數據傳輸方式，極大地提升數據的輸出速率。目前最大頻率可以支持到104MHz以上，整體數據傳輸速率已經(jīng)超過(guò)了一般并行Flash的數據傳輸速率。在主芯片功能和端口的支持下，串行Flash在一些系統應用中可替代并行Flash，不但可以減少系統印制電路板體積，而且可以減少系統的布線(xiàn)，增強了系統整體的電磁兼容性。從整體系統方案的角度來(lái)看，相比支持并行Flash的主芯片而言，只支持串行Flash的主芯片可以在存儲端口的引腳數量上有大幅的減少，不僅有利于主芯片面積的縮減，對于整體的方案報價(jià)也非常有利。因此，串行Flash受到越來(lái)越多開(kāi)發(fā)和設計人員的接受和青睞，也被廣泛地應用在計算機、消費類(lèi)電子、無(wú)線(xiàn)通訊、車(chē)載和工控等眾多領(lǐng)域。


2 JESD216 SFDP標準產(chǎn)生的背景
隨著(zhù)串行Flash市場(chǎng)不斷的擴張，串行Flash的指令、功能和特性也日趨增多，而且各個(gè)廠(chǎng)商在串行Flash器件上的功能和特性也無(wú)法完全一致。例如，在扇區擦除功能上，支持4kB、32kB、64kB的擦除操作雖然分別有相應的指令，但是不同廠(chǎng)商的器件還是會(huì )存在一些指令和功能的差異。為了準確地完成系統的兼容性測試或者是考慮到容量的升級，開(kāi)發(fā)和設計人員需要詳細閱讀每一份串行Flash的產(chǎn)品規范，了解引腳的分布和定義是否一致，操作所需要用到的功能指令是否完全兼容，從而對底層設備驅動(dòng)軟件做相應的增補和修改，甚至改動(dòng)到硬件，這無(wú)疑給項目的設計、維護和更新帶來(lái)一些不便。因此，串行Flash器件迫切需要一個(gè)統一規范的功能參數表，可以讓開(kāi)發(fā)和設計人員明確地讀取到每一個(gè)所使用串行Flash的功能和參數特性。JEDEC的新規范JESD216 SFDP就是在這樣的一個(gè)市場(chǎng)環(huán)境下孕育而生的。
3 JESD216 SFDP的功能和結構
SFDP是JEDEC發(fā)布的JESD216的一個(gè)新標準，目前的版本號是V1．0，用來(lái)規范存放串行Flash相關(guān)信息的功能參數表。其實(shí)現方式是在串行Flash中內置一個(gè)可供查詢(xún)的統一規范的功能參數表，不占用串行Flash正常的容量大小。目前SFDP支持的讀取頻率為50MHz以下，即盡管串行Flash可以支持更高的系統頻率，但是系統主芯片只需要在50MHz及以下的頻率下即可順利讀取到SFDP的資料。為進(jìn)一步便于系統的靈活讀取，該標準還支持串行Flash的一進(jìn)一出、兩進(jìn)兩和四進(jìn)四出的數據傳輸方式。SFDP的數據在出廠(chǎng)時(shí)就被固定住，無(wú)法修改，只供查詢(xún)使用。其作用有些類(lèi)似于并行Flash中的公共閃存接口Common Flash Interface(CFI)的功能。開(kāi)發(fā)和設計人員在通過(guò)0x5A的操作指令來(lái)讀取查詢(xún)SFDP時(shí)，可以將串行Flash包含其廠(chǎng)商識別碼等一系列的功能和參數信息快速地呈現出來(lái)。這樣不僅增加了器件本身的辨識度，提升了主芯片與串行Flash的溝通運作效能和便利性，也讓開(kāi)發(fā)和設計人員可以快速了解到不同串行Flash之間的特性和差異，從而在底層設備驅動(dòng)軟件上做出相應的調整，完成設計和兼容測試。
在SFDP的功能和結構上，SFDP標準強制規范必須要有SFDP標題檔、1st參數標題檔和對應的JEDEC Flash基本參數表格，結構見(jiàn)圖2。SFDP標題檔主要設置了供開(kāi)發(fā)和設計人員查詢(xún)確認的簽名信息0X50444653(“S”、“F”、“D”、“P”的ASCII碼)，在讀取確認簽名信息正確后，方可認為該串行Flash器件支持SFDP標準。在JEDEC Flash基本參數表格里面規范和定義了該器件的一些最基本的讀取方式、指令內容、扇區大小和芯片容量等信息。其次，各家串行Flash廠(chǎng)商可以按照SFDP的規范依次增加2nd、3rd參數標題檔以及對應的參數表來(lái)擴充一些參數特性，增強器件本體的參數識別度，結構見(jiàn)圖3。在廠(chǎng)商標題檔中，主要規范和預留了串行Flash的廠(chǎng)商ID識別號、SFDP版本號、參數長(cháng)度以及存放參數表格的地址指針。其參數表格中則可以讓廠(chǎng)商根據可以放入其器件的一些其它的參數信息如電壓、特殊指令和功能支持的狀況，也可以在讀取中明確地顯示出來(lái)，但不是SFDP標準所強制規范的，屬于可選項。


4 在系統軟件上讀取SFDP的操作流程及代碼
系統對于串行Flash的任何操作，在軟件上必須按照相應的指令和規范的流程才可以正確地操作串行Flash。讀取SFDP也必須按照規定的操作流程。開(kāi)啟片選選通芯片——>發(fā)送0x5A的讀取SFDP的指令——>發(fā)送3byte的地址——>發(fā)送1byte的空周期——>在輸出腳上讀取SFDP數據——>關(guān)閉片選結束操作。 通過(guò)一進(jìn)一出方式讀取SFDP數據的時(shí)序如圖4所示。

SFDP參數表的部分軟件讀取代碼參考如下：