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STM32H743VIT6用QSPI的接口,想换个CS的管脚,但芯片内置是绑死的,这个要怎么处理?

关于STM32H743VIT6 在用QSPI的接口,想换个CS的管脚,但芯片内置是绑死的,这个要怎么处理,用个其他的IO口做片选

回帖(1)

张亮

2025-6-18 17:50:18

好的,这是STM32H743VIT6 QSPI接口更换片选(CS)管脚的常用解决方案分析:


核心问题: STM32H743VIT6 的 Quad-SPI 外设 (QUADSPI) 硬件确实将片选信号 NCS 固定绑定在了 PB6 引脚上(在 RM0433 参考手册的 Alternate functions 表里,QUADSPI_BK1_NCS 只映射在 PB6 上)。你无法像配置 SPI1/2/3 那样通过复用功能重映射来选择不同的引脚作为硬件 CS。


解决方案:使用软件控制的 GPIO 作为片选 (Manual Chip Select)


既然硬件外设绑定了 PB6,但你又不能或者不想使用 PB6,最直接有效的方法就是放弃使用硬件产生的CS信号,而是使用一个普通的 GPIO 引脚作为软件控制的片选信号


实施步骤:




  1. 选择一个空闲 GPIO 引脚: 在你的 PCB 设计或现有布局中,挑选一个未被占用布线方便到 QSPI Flash 的 CS 引脚、且配置为普通输出推挽模式的 GPIO 引脚(例如 PA4, PC13, PE3 等)。假设你选择了 PA4




  2. 初始化选定的 GPIO 为输出: 在代码初始化阶段,配置 PA4 为 GPIO_MODE_OUTPUT_PP 模式,初始状态设置为 GPIO_PIN_SET(高电平,表示 Flash 未被选中)。


    // 假设你使用了 HAL 库
    GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStruct = {0};
    GPIO_InitStruct.Pin = GPIO_PIN_4;
    GPIO_InitStruct.Mode = GPIO_MODE_OUTPUT_PP;
    GPIO_InitStruct.Pull = GPIO_NOPULL; // 根据你的上拉需求配置,通常NOPULL即可
    GPIO_InitStruct.Speed = GPIO_SPEED_FREQ_VERY_HIGH; // 高速,确保翻转及时
    HAL_GPIO_Init(GPIOA, &GPIO_InitStruct);
    HAL_GPIO_WritePin(GPIOA, GPIO_PIN_4, GPIO_PIN_SET); // 初始状态:取消选中



  3. 配置 QSPI 不使用硬件 CS: 在初始化 QSPI 外设 (QUADSPI_InitTypeDef) 时,将 ChipSelectHighTime 设置为一个合适的值(通常指令阶段后至少保持 1 个 dummy 周期的高电平时间),但最重要的是将 ChipSelectMode 设置为 QSPI_CHIP_SELECT_NONE


    QSPI_HandleTypeDef hqspi;
    // ... 其他配置 (时钟源、双/四线模式、FIFO等) ...
    hqspi.Init.ChipSelectHighTime = 1; // 通常设为1或根据Flash要求
    hqspi.Init.ChipSelectMode = QSPI_CHIP_SELECT_NONE; // ***关键:告诉硬件不管理CS***
    // ... 其他配置 ...
    if (HAL_QSPI_Init(&hqspi) != HAL_OK)
    {
    Error_Handler();
    }



  4. 在所有 QSPI 通信前后手动控制 CS: 这是关键步骤。每次你需要与 QSPI Flash 通信时:



    • 传输前: 手动将 PA4 拉低 (HAL_GPIO_WritePin(GPIOA, GPIO_PIN_4, GPIO_PIN_RESET)),选中 Flash。

    • 执行 QSPI 操作: 使用 HAL_QSPI 库函数(如 HAL_QSPI_Command, HAL_QSPI_Transmit, HAL_QSPI_Receive, HAL_QSPI_AutoPolling 等)发起实际的指令、地址、数据收发。

    • 传输后: 一旦操作完成(可以通过回调函数、状态轮询或函数返回状态判断),立即将 PA4 拉高 (HAL_GPIO_WritePin(GPIOA, GPIO_PIN_4, GPIO_PIN_SET)),取消选中 Flash。


    /* 示例:读取 ID 的操作 */
    QSPI_CommandTypeDef sCommand;
    uint8_t id_buffer[3] = {0};

    // 1. 配置读取ID指令 (例如 0x9F)
    sCommand.InstructionMode = QSPI_INSTRUCTION_1_LINE;
    sCommand.Instruction = 0x9F;
    sCommand.AddressMode = QSPI_ADDRESS_NONE;
    sCommand.AlternateByteMode = QSPI_ALTERNATE_BYTES_NONE;
    sCommand.DataMode = QSPI_DATA_1_LINE;
    sCommand.DummyCycles = 0;
    sCommand.DdrMode = QSPI_DDR_MODE_DISABLE;
    sCommand.DdrHoldHalfCycle = QSPI_DDR_HHC_ANALOG_DELAY;
    sCommand.SIOOMode = QSPI_SIOO_INST_EVERY_CMD;
    sCommand.NbData = 3; // 假设ID是3字节

    // 2. **手动拉低片选 (选中Flash)**
    HAL_GPIO_WritePin(GPIOA, GPIO_PIN_4, GPIO_PIN_RESET);

    // 3a. 发送读取ID指令
    if (HAL_QSPI_Command(&hqspi, &sCommand, HAL_QPSI_TIMEOUT_DEFAULT_VALUE) != HAL_OK)
    {
    // 错误处理...
    HAL_GPIO_WritePin(GPIOA, GPIO_PIN_4, GPIO_PIN_SET); // 出错也要记得拉高
    Error_Handler();
    }

    // 3b. 接收ID数据
    if (HAL_QSPI_Receive(&hqspi, id_buffer, HAL_QPSI_TIMEOUT_DEFAULT_VALUE) != HAL_OK)
    {
    // 错误处理...
    HAL_GPIO_WritePin(GPIOA, GPIO_PIN_4, GPIO_PIN_SET);
    Error_Handler();
    }

    // 4. **手动拉高片选 (取消选中Flash)**
    HAL_GPIO_WritePin(GPIOA, GPIO_PIN_4, GPIO_PIN_SET);

    // 5. 此时 id_buffer 中就是读取到的ID



  5. (可选) 注意时序: 手动控制 CS 需要确保拉低发生在发送实际命令之前,拉高发生在最后一个数据位传输之后。HAL_QSPI 库函数调用本身通常是阻塞的(或者由中断/DMA保证完成),所以只要在传输函数调用前拉低CS,在调用后拉高CS,并且在函数执行期间不发生任务切换(或者在切换时保证CS不被意外操作),时序基本可以保证。但在操作完成标志或回调函数中拉高CS最精确。




关键点总结:



  1. ChipSelectMode = QSPI_CHIP_SELECT_NONE 这个配置至关重要,它告诉 QUADSPI 硬件:“你不需要管理 CS 信号了,我(软件)自己来控制”。

  2. 手动拉低CS -> QSPI操作 -> 手动拉高CS: 严格遵守这个顺序是通信成功的基础。

  3. CS GPIO 初始化: 确保初始状态为高(未选中)。

  4. CS GPIO 速度: 设为高速模式 (GPIO_SPEED_FREQ_VERY_HIGH) 以确保CS能及时翻转。

  5. CS有效时间: 需要满足QSPI Flash芯片规格书规定的最小CS低电平宽度要求。只要你手动控制CS的操作(拉低->发送命令/数据->拉高)是在连续执行(没有被高优先级中断长时间打断),通常都能满足。


潜在影响:



  • 性能: 理论上,手动操作GPIO比硬件自动控制CS会多占用几个CPU周期,但在QSPI的实际通信速率下(几十到上百MHz),这部分开销通常可以忽略不计。

  • DMA: 对于简单的数据传输(如读取大块数据),配合DMA使用没问题。手动控制CS发生在DMA传输开始前和结束后即可。对于复杂的命令序列(指令+地址+数据),需要将指令、地址等操作与非DMA的数据传输分开,在它们之间正确控制CS。确保整个Flash操作(读、写、擦除)都在CS低电平期间完成。DMA传输本身的CS控制依然由硬件完成(但因为你设为了NONE,所以硬件不管了,需要你在开始DMA传输请求前拉低CS,在DMA传输完成中断或回调中拉高CS)。

  • Flash挂载为内存映射: 此方法无法支持将外部QSPI Flash映射为可直接通过地址读取的内存映射(XIP)模式。内存映射模式必须依赖硬件管理的CS信号(PB6)来响应CPU对内存区域的操作。如果你需要XIP模式,PB6是唯一选择。


替代方案分析:



  • 尝试使用 AF0 复用功能: 某些STM32引脚配置为AF0可以模拟出特殊功能,但这只适用于非常特定的引脚(通常是调试口),对于QSPI_NCS没有意义,手册明确指出它只能用PB6。

  • 交换其他功能: 如果PB6被你设计中另一个关键功能占用了,尝试能否修改设计,把那另一个功能移到其他引脚上。这通常是硬件改动成本最低的方案。

  • 换型号/封装: 如果项目尚早,且必须使用硬件CS+XIP模式,但布线无法使用PB6,可以考虑评估使用引脚兼容但不同型号(如果存在)或相同型号更大封装的芯片,这些封装可能将QSPI_NCS映射到了不同的引脚。


结论:


对于绝大多数只需要使用命令模式(非XIP)访问QSPI Flash的场景,使用软件控制GPIO作为片选 (ChipSelectMode = QSPI_CHIP_SELECT_NONE + 手动控制CS GPIO) 是最可靠、最灵活的解决方案,也是ST官方推荐的做法。它有效规避了PB6的硬件绑定限制。请确保代码中所有QSPI操作都正确包裹在手动控制CS拉低和拉高的语句之间。

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