STM32L4R9 的 QuadSPI Flash 通讯速率不理想

冻结的鱼2024-04-04 19:15

1. 引言

客户反应 STM32L4R9 同 QSPI Flash 通讯，测出来的读取速率为 10MB/s，和理论值相差较大。

2. 问题分析

按照客户的时钟配置和 STM32L4R9 的数据手册中的数据，OSPI 读数速率为 10MB/s 肯定存在问题。同时我们也可以在 AN4760 应用手册中看到如下说明：

在客户系统中，IO0~IO3 的 4 线通讯模式下信号波形如下图，可以看出每经过 8 个CLK 周期就有很长一段时间的延时。如果提高 CPU 的主频，这个延时会缩短，但客户测到最短的延时也有 200ns，并且一直存在：

3. 问题解决

从客户测试波形上看，由于是 4 条数据线，因此 8 个 clock 正好是 4bytes，也就是32bits 数据。怀疑 STM32L4R9 QSPI 在 DMA 通讯中，读到一个 word（32bits）数据后需要在内部做一定的数据处理，造成时间延迟。

分析代码发现，DMA 设置的是 byte 传输模式，如下面代码：

c 复制代码

#define BUFFERSIZE (COUNTOF(aTxBuffer) - 1)
hdma.Init.PeriphDataAlignment = DMA_PDATAALIGN_BYTE; 
hdma.Init.MemDataAlignment = DMA_MDATAALIGN_BYTE;

STM32L4R9 是 Cortex-M4 内核，系统总线是 32bits 的，怀疑是在 32bit 总线上传输byte 数据会降低效率，造成延迟，于是修改代码如下：

示例代码在下面路径，需要使用附件中的 main.c 文件替换掉下面文件中的 main.c：

...\STM32Cube_FW_L4_Vxx\Projects\32L4R9IDISCOVERY\Examples\OSPI\OSPI_

NOR_ReadWrite_DMA\EWARM

另外程序中做如下改动：

c 复制代码

#define BUFFERSIZE 1024 // (COUNTOF(aTxBuffer) - 1)
hdma.Init.PeriphDataAlignment = DMA_PDATAALIGN_WORD; 
hdma.Init.MemDataAlignment = DMA_PDATAALIGN_WORD;

配置时请留意 OSPIHandle.Init.FifoThreshold = 4; //也需要 4 的倍数。

修改代码后进行测试，代码读 4096bytes 的图像（1026 words），发现每个 word 数据中间的延迟已经没有了。之前速度提不上去的问题是 DMA byte 设置引起，因为STM32L4R9 是 32bits 系统，使用 8bits 传输会降低效率，需要改为 DMA 32bits 配置就OK 了。

图形数据传输的总字节数也要设置为 4 的倍数，不足的需要补齐。

DMA 改为 word 设置后数据传输时没有延迟。

4. 小结

对 32 位系统来说，使用 byte 的数据传输在一些情况下会降低效率，建议对 32bits 系统使用 32bits 的数据传输方式。

本文档参考ST官方的《【应用笔记】LAT1180+STM32L4R9+的+QuadSPI+Flash+通讯速率不理想》文档。