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SPI NOR - NOR 存储器件

本文将讲述 SoC 搭配 SPI NOR 作为存储设备使用的相关配置，新物料支持等说明。SoC SPIF 控制器功能如下：

SPI Flash 控制器（SPiF）是一个同步的串行通信接口，允许以更少的软件中断进行快速的数据通信。与 SPI 不同，SPiF 通常设计用于更高速的 Flash 设备，并且仅在 Master 模式下工作。

  • 支持多种 SPI 模式
    • 标准 SPI
    • 双输出/双输入 SPI 和双 I/O SPI
    • 四输出/四输入 SPI、Quad I/O 和 QPI
  • 可编程串行数据帧长度
    • 1 位到 32 位
  • 支持单速率传输（STR）模式和双速率传输（DTR）模式
  • 高速时钟频率
    • 150 MHz（STR 模式）
    • 100 MHz（DTR 模式）
  • 软件写保护
    • 通过软件实现对全部或部分存储区的写保护
    • 顶部/底部块保护
  • 可编程事务间延迟
  • 支持模式 0 模式 1 模式 2 和模式 3
  • 支持控制信号配置
    • 一个片选信号支持多个外设
    • 芯片选择（SPIF_CS）和 SPI 时钟（SPIF_CLK）的极性和相位可配置

SPI NOR 新物料适配​

未适配 SPI NOR 物料的报错​

U-Boot 未支持物料导致烧录失败：

image-20250414182030130

Kernel 未支持物料导致启动失败：

image-20250414182034107

了解新物料的特性​

在拿到一款 SPI NOR 物料时，需要仔细阅读其手册。下图是 PY25Q256HB 物料的介绍页，可以看出支持 SPI，Dual SPI，QPI，DTR 模式，支持 4K 擦写。

image-20250414154506368

换一个物料 BY25Q128ES，手册中没有提到 DTR，这款物料不支持 DTR 模式。

image-20250424100536164

在文档后面电器参数章节，可以找到其运行的最高主频，在之后配置中需要小于这里的最高频率，切勿超频运行。

image-20250414154736979

部分 NOR 手册中还会标明其不同模式下支持的速率，可以作为参考

image-20250414154839669

  • 在 DTR 模式下默认 80M，读指令10可以支持100M

一般在文档末尾可以找到 SPI NOR 物料的器件 ID，适配新物料时需要重点关注。

image-20250414155119011

  • ID 是 0x852019

还可以找到 NOR 物料的内存布局

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  • 每个存储设备有 32MByte 空间
  • 每个块（扇区）有 64K（或者32K）
  • 总共有512（或1024）个块（扇区）

一般使用 64K 模式，则 NOR 物料为 64K * 512 = 32MByte

适配 U-Boot 驱动​

添加新物料，U-Boot 需要修改文件 brandy/brandy-2.0/u-boot-2018/drivers/mtd/spi/spi-nor-ids.c，U-Boot 使用一个列表存放支持的物料。我们只需要把新增的物料加入列表即可。

可以先找一下类型生产厂家的型号，例如这里找 PUYA 的型号，加上新物料 py25q256hb

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这里通过 INFO 宏定义了一个设备的信息，包括设备名称、ID、扇区大小、扇区数量、页面大小和一些设备特性。还有一个 INFO6 宏，如果芯片的 EXT_ID 较多可以使用这个宏。

1. 宏定义部分

#define INFO(_name, _jedec_id, _ext_id, _sector_size, _n_sectors, _flags) \
        INFO_NAME(_name) \
        .id = { \
            ((_jedec_id) >> 16) & 0xff, \
            ((_jedec_id) >> 8) & 0xff, \
            (_jedec_id) & 0xff, \
            ((_ext_id) >> 8) & 0xff, \
            (_ext_id) & 0xff, \
        }, \
        .id_len = (!(_jedec_id) ? 0 : (3 + ((_ext_id) ? 2 : 0))), \
        .sector_size = (_sector_size), \
        .n_sectors = (_n_sectors), \
        .page_size = 256, \
        .flags = (_flags),
  • INFO宏：这个宏用于定义设备的一些基本信息。它接受六个参数：
    • _name：设备名称。
    • _jedec_id：设备的JEDEC ID。
    • _ext_id：扩展ID。
    • _sector_size：扇区大小。
    • _n_sectors：扇区数量。
    • _flags：标志，通常是 SPI NOR 的一些附加的配置或特性。

2. 宏中的内容

  • INFO_NAME(_name)：宏调用 INFO_NAME，传递设备的名称 _name。
  • .id：这部分将 _jedec_id 和 _ext_id 以特定的方式拆分为字节数组。具体拆分方法：
    • 将 _jedec_id 右移16位、8位、0位，分别取出低8位，组成前三个字节。
    • 将 _ext_id 右移8位、0位，分别取出低8位，组成后两个字节。 结果是将 jedec_id 和 ext_id 组合成一个5字节的 ID，通常是一个设备标识符。
  • .id_len：根据 jedec_id 和 ext_id 是否为0来计算 ID 的长度。具体来说：
    • 如果 jedec_id 为0，表示没有有效的 ID，ID 长度为0。
    • 否则，ID 长度是3（固定的前3个字节），如果 ext_id 非零，则再加2个字节。
  • .sector_size：设置扇区的大小为 _sector_size。
  • .n_sectors：设置设备的扇区数量为 _n_sectors。
  • .page_size：设置页面大小为256字节，这个值是固定的。
  • .flags：设置设备的一些标志（如双读、四读、4字节操作码、使用IO模式等）。

3. 使用这个宏的实例

{ INFO("py25q256hb", 0x852019, 0x0, 64 * 1024, 512, SECT_4K | SPI_NOR_DUAL_READ | SPI_NOR_QUAD_READ | SPI_NOR_4B_OPCODES | USE_IO_MODE | USE_RX_DTR) }
  • "py25q256hb"：设备的名称。
  • 0x852019：设备的JEDEC ID。
  • 0x0：扩展ID，这里是0，表示没有扩展ID。
  • 64 * 1024：扇区大小为64KB。
  • 512：扇区数量为512个。
  • SECT_4K | SPI_NOR_DUAL_READ | SPI_NOR_QUAD_READ | SPI_NOR_4B_OPCODES | USE_IO_MODE | USE_RX_DTR：这些是设备的特性标志。每个标志位的作用如下：
    • SECT_4K：表示扇区大小是4KB。
    • SPI_NOR_DUAL_READ：支持SPI NOR的双读模式。
    • SPI_NOR_QUAD_READ：支持SPI NOR的四读模式。
    • SPI_NOR_4B_OPCODES：支持4字节操作码，大于128Mib（16MByte）的设备需要配置。
    • USE_IO_MODE：使用IO模式。
    • USE_RX_DTR：使用接收数据传输模式。

完整的标志位及其含义如下表所示：

标志位位掩码描述
SECT_4KBIT(0)支持4KB的扇区。
SPI_NOR_NO_ERASEBIT(1)不需要擦除命令。
SST_WRITEBIT(2)使用SST字节编程模式。
SPI_NOR_NO_FRBIT(3)不支持快速读取模式。
SECT_4K_PMCBIT(4)支持4KB扇区PMC操作。
SPI_NOR_DUAL_READBIT(5)支持双读模式（Dual Read）。
SPI_NOR_QUAD_READBIT(6)支持四读模式（Quad Read）。
USE_FSRBIT(7)使用标志状态寄存器（Flag Status Register）。
SPI_NOR_HAS_LOCKBIT(8)支持通过状态寄存器（SR）进行锁定/解锁操作。
SPI_NOR_HAS_TBBIT(9)状态寄存器（SR）支持顶部/底部保护（Top/Bottom Protect）。必须与 SPI_NOR_HAS_LOCK 一起使用。
SPI_S3ANBIT(10)支持Xilinx Spartan 3AN系列的系统闪存。该闪存的制造商ID与Atmel闪存相同，因此无法通过制造商ID进行区分。
SPI_NOR_4B_OPCODESBIT(11)使用专用的4字节地址操作码，支持128Mib以上的内存大小。
NO_CHIP_ERASEBIT(12)不支持芯片擦除。
SPI_NOR_SKIP_SFDPBIT(13)跳过解析SFDP表格。
USE_CLSRBIT(14)使用CLSR命令（Clear Status Register）。
SPI_NOR_INDIVIDUAL_LOCKBIT(16)支持单独的块/扇区锁定模式。
SPI_NOR_HAS_LOCK_HANDLEBIT(17)锁定操作支持有锁定句柄。
SPI_NOR_OCTAL_READBIT(18)支持八通道读取模式（Octal Read）。
USE_IO_MODEBIT(19)支持地址和数据线宽度可变的IO模式。
USE_RX_DTRBIT(20)支持接收数据传输模式（RX DTR）。
USE_TX_DTRBIT(21)支持发送数据传输模式（TX DTR）。
USE_DQSBIT(22)支持DQS模式。
OCTAL_SPINORBIT(23)支持八通道SPI NOR模式。
SPI_NOR_STACK_DIEBIT(24)支持使用多芯片堆叠（multi-die）操作。

适配 Kernel 驱动​

添加新物料，Kernel 需要修改文件 bsp/drivers/mtd/spi-nor-5.4/spi-nor.c，Kernel 使用一个列表存放支持的物料。我们只需要把新增的物料加入列表即可。

可以先找一下类型生产厂家的型号，例如这里找 PUYA 的型号，加上新物料 py25q256hb

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这里通过 INFO 宏定义了一个设备的信息，包括设备名称、ID、扇区大小、扇区数量、页面大小和一些设备特性。还有一个 INFO6 宏，如果芯片的 EXT_ID 较多可以使用这个宏。

#define INFO(_jedec_id, _ext_id, _sector_size, _n_sectors, _flags)	\
		.id = {							\
			((_jedec_id) >> 16) & 0xff,			\
			((_jedec_id) >> 8) & 0xff,			\
			(_jedec_id) & 0xff,				\
			((_ext_id) >> 8) & 0xff,			\
			(_ext_id) & 0xff,				\
			},						\
		.id_len = (!(_jedec_id) ? 0 : (3 + ((_ext_id) ? 2 : 0))),	\
		.sector_size = (_sector_size),				\
		.n_sectors = (_n_sectors),				\
		.page_size = 256,					\
		.flags = (_flags),
  • INFO宏：这个宏用于定义设备的一些基本信息。它接受五个参数：
    • _jedec_id：设备的JEDEC ID。
    • _ext_id：扩展ID。
    • _sector_size：扇区大小。
    • _n_sectors：扇区数量。
    • _flags：标志，通常是 SPI NOR 的一些附加的配置或特性。

2. 宏中的内容

  • .id：这部分将 _jedec_id 和 _ext_id 以特定的方式拆分为字节数组。具体拆分方法：
    • 将 _jedec_id 右移16位、8位、0位，分别取出低8位，组成前三个字节。
    • 将 _ext_id 右移8位、0位，分别取出低8位，组成后两个字节。 结果是将 jedec_id 和 ext_id 组合成一个5字节的 ID，通常是一个设备标识符。
  • .id_len：根据 jedec_id 和 ext_id 是否为0来计算 ID 的长度。具体来说：
    • 如果 jedec_id 为0，表示没有有效的 ID，ID 长度为0。
    • 否则，ID 长度是3（固定的前3个字节），如果 ext_id 非零，则再加2个字节。
  • .sector_size：设置扇区的大小为 _sector_size。
  • .n_sectors：设置设备的扇区数量为 _n_sectors。
  • .page_size：设置页面大小为256字节，这个值是固定的。
  • .flags：设置设备的一些标志（如双读、四读、4字节操作码、使用IO模式等）。

3. 使用这个宏的实例

INFO(0x852019, 0x0, 64 * 1024, 512, SECT_4K | SPI_NOR_DUAL_READ | SPI_NOR_QUAD_READ | SPI_NOR_4B_OPCODES | USE_IO_MODE | USE_RX_DTR)
  • 0x852019：设备的JEDEC ID。
  • 0x0：扩展ID，这里是0，表示没有扩展ID。
  • 64 * 1024：扇区大小为64KB。
  • 512：扇区数量为512个。
  • SECT_4K | SPI_NOR_DUAL_READ | SPI_NOR_QUAD_READ | SPI_NOR_4B_OPCODES | USE_IO_MODE | USE_RX_DTR：这些是设备的特性标志。每个标志位的作用如下：
    • SECT_4K：表示扇区大小是4KB。
    • SPI_NOR_DUAL_READ：支持SPI NOR的双读模式。
    • SPI_NOR_QUAD_READ：支持SPI NOR的四读模式。
    • SPI_NOR_4B_OPCODES：支持4字节操作码，大于128Mib（16MByte）的设备需要配置。
    • USE_IO_MODE：使用IO模式。
    • USE_RX_DTR：使用接收数据传输模式。

完整的标志位及其含义如下表所示：

标志位位掩码描述
SECT_4KBIT(0)支持4KB的扇区。
SPI_NOR_NO_ERASEBIT(1)不需要擦除命令。
SST_WRITEBIT(2)使用SST字节编程模式。
SPI_NOR_NO_FRBIT(3)不支持快速读取模式。
SECT_4K_PMCBIT(4)支持4KB扇区PMC操作。
SPI_NOR_DUAL_READBIT(5)支持双读模式（Dual Read）。
SPI_NOR_QUAD_READBIT(6)支持四读模式（Quad Read）。
USE_FSRBIT(7)使用标志状态寄存器（Flag Status Register）。
SPI_NOR_HAS_LOCKBIT(8)支持通过状态寄存器（SR）进行锁定/解锁操作。
SPI_NOR_HAS_TBBIT(9)状态寄存器（SR）支持顶部/底部保护（Top/Bottom Protect）。必须与 SPI_NOR_HAS_LOCK 一起使用。
SPI_S3ANBIT(10)支持Xilinx Spartan 3AN系列的系统闪存。该闪存的制造商ID与Atmel闪存相同，因此无法通过制造商ID进行区分。
SPI_NOR_4B_OPCODESBIT(11)使用专用的4字节地址操作码，支持128Mib以上的内存大小。
NO_CHIP_ERASEBIT(12)不支持芯片擦除。
SPI_NOR_SKIP_SFDPBIT(13)跳过解析SFDP表格。
USE_CLSRBIT(14)使用CLSR命令（Clear Status Register）。
SPI_NOR_INDIVIDUAL_LOCKBIT(16)支持单独的块/扇区锁定模式。
SPI_NOR_HAS_LOCK_HANDLEBIT(17)锁定操作支持有锁定句柄。
SPI_NOR_OCTAL_READBIT(18)支持八通道读取模式（Octal Read）。
USE_IO_MODEBIT(19)支持地址和数据线宽度可变的IO模式。
USE_RX_DTRBIT(20)支持接收数据传输模式（RX DTR）。
USE_TX_DTRBIT(21)支持发送数据传输模式（TX DTR）。
USE_DQSBIT(22)支持DQS模式。
OCTAL_SPINORBIT(23)支持八通道SPI NOR模式。
SPI_NOR_STACK_DIEBIT(24)支持使用多芯片堆叠（multi-die）操作。

SPI NOR 设备树配置​

配置 SPI NOR 一般在设备树中配置，包括 uboot 设备树和 kernel 设备树。

U-Boot 设备树配置​

SPIF 引脚配置如下：

&pio {
	spif_pins_a: spif@0 {
		allwinner,pins = "PC8", "PC9", "PC11";
		allwinner,pname = "spif_mosi", "spif_clk", "spif_miso";
		allwinner,function = "spif";
		allwinner,muxsel = <2>;
		allwinner,drive = <3>;
		allwinner,pull = <0>;
	};

	spif_pins_b: spif@1 {
		allwinner,pins = "PC6", "PC7", "PC10";
		allwinner,pname = "spif_wp", "spif_hold", "spif_cs0";
		allwinner,function = "spif";
		allwinner,muxsel = <2>;
		allwinner,drive = <3>;
		allwinner,pull = <1>;   // only CS should be pulled up
	};

	spif_pins_c: spif@2 {
		allwinner,pins = "PC6", "PC7", "PC8", "PC9", "PC10", "PC11";
		allwinner,function = "gpio_in";
		allwinner,muxsel = <0xf>;
		allwinner,drive = <1>;
		allwinner,pull = <0>;
	};
};

该配置描述了为 SPI Flash（SPIF）接口所分配的 GPIO 引脚，并为每个引脚设置了特定的属性，如功能、驱动能力和上拉/下拉设置。

配置详解

  1. spif_pins_a: spif@0

    • 功能：该部分配置了 SPI 接口的主要信号引脚，包含 MOSI（主输出从输入）、SCK（时钟信号）和 MISO（主输入从输出）。
    • 引脚：
      • PC8：MOSI（Master Out Slave In）
      • PC9：SCK（Serial Clock）
      • PC11：MISO（Master In Slave Out）
    • 属性：
      • allwinner,function = "spif"：此配置将引脚功能设置为 SPI Flash。
      • allwinner,muxsel = <2>：选择多路复用功能为 SPI Flash。
      • allwinner,drive = <3>：设置驱动能力为最大值，确保信号强度足够。
      • allwinner,pull = <0>：不启用任何上拉或下拉电阻。

  2. spif_pins_b: spif@1

    • 功能：该部分配置了 SPI Flash 的其他控制引脚，包含写保护（WP）、挂起（Hold）和片选（CS0）。
    • 引脚：
      • PC6：WP（Write Protect，写保护）
      • PC7：Hold（挂起）
      • PC10：CS0（Chip Select 0，片选信号）
    • 属性：
      • allwinner,function = "spif"：此配置将引脚功能设置为 SPI Flash。
      • allwinner,muxsel = <2>：选择多路复用功能为 SPI Flash。
      • allwinner,drive = <3>：设置驱动能力为最大值。
      • allwinner,pull = <1>：启用片选引脚（CS0）的上拉电阻，以确保在没有有效片选信号时该引脚保持高电平。

  3. spif_pins_c: spif@2

    • 功能：此部分配置了 SPI Flash 引脚的备用功能，将这些引脚配置为 GPIO 输入模式。
    • 引脚：
      • PC6、PC7、PC8、PC9、PC10、PC11
    • 属性：
      • allwinner,function = "gpio_in"：将这些引脚的功能设置为普通 GPIO 输入。
      • allwinner,muxsel = <0xf>：选择 GPIO 输入模式。
      • allwinner,drive = <1>：设置低驱动能力，适用于 GPIO 输入模式。
      • allwinner,pull = <0>：不启用上拉或下拉电阻。

说明

  • allwinner,pins：指定每个组的引脚标识符。
  • allwinner,pname：每个引脚的功能名称。
  • allwinner,function：配置引脚的具体功能，这里设置为 "spif" 表示 SPI Flash。
  • allwinner,muxsel：选择引脚的多路复用功能。
  • allwinner,drive：设置引脚的驱动能力。<3> 表示最大驱动能力，适用于 SPI 信号线。
  • allwinner,pull：配置引脚的上下拉电阻。<0> 表示不使用上下拉电阻，<1> 表示启用上拉电阻。

SPIF 设备节点：

&spif {
	clock-frequency = <100000000>;
	pinctrl-0 = <&spif_pins_a &spif_pins_b>;
	pinctrl-1 = <&spif_pins_c>;
	pinctrl-names = "default", "sleep";
	/*spi-supply = <&reg_dcdc1>;*/
	status = "disabled";

	spif-nor {
		device_type = "spi_board0";
		compatible = "spi-nor";
		spif-max-frequency = <100000000>;
		m25p,fast-read = <1>;
		/*individual_lock;*/
		reg = <0x0>;
		spif-rx-bus-width=<0x04>;
		spif-tx-bus-width=<0x04>;
		dtr_mode_enabled=<1>;	/* choose double edge trigger mode */
		io_mode_enabled=<1>;	/* 1_x_x && x_x_x mode */
		status="disabled";
	};
};

该设备节点配置了 SPI Flash 设备（SPIF），定义了其工作时的引脚设置、时钟频率、数据传输模式以及总线宽度等参数。默认状态为禁用，需要显式启用。通过设置如 fast-read、双边缘触发模式和 4 位数据总线宽度等，设备支持高效的数据传输。配置中的 pinctrl 定义了不同的引脚控制模式，用于设备的正常工作与睡眠状态下的引脚管理。

配置详解

&spif {
	clock-frequency = <100000000>;
	pinctrl-0 = <&spif_pins_a &spif_pins_b>;
	pinctrl-1 = <&spif_pins_c>;
	pinctrl-names = "default", "sleep";
	/*spi-supply = <&reg_dcdc1>;*/
	status = "disabled";

  1. clock-frequency = <100000000>

    • 设置 SPI Flash 时钟频率为 100 MHz。该频率决定了 SPI 数据传输的速度。

  2. pinctrl-0 = <&spif_pins_a &spif_pins_b>

    • 配置了 SPI 引脚组 spif_pins_a 和 spif_pins_b，用于设备的默认运行模式。

  3. pinctrl-1 = <&spif_pins_c>

    • 配置 spif_pins_c 引脚组作为 SPI 的“睡眠”模式下的引脚配置。

  4. pinctrl-names = "default", "sleep"

    • 引脚控制名称，定义了两种模式：default 表示默认引脚配置，sleep 表示在设备进入睡眠模式时的引脚配置。

  5. status = "disabled"

    • 配置该 SPI Flash 设备为初始禁用状态，一般会自动根据 BOOT0 识别到的存储设备启用，这里不需要设置。
	spif-nor {
		device_type = "spi_board0";
		compatible = "spi-nor";
		spif-max-frequency = <100000000>;
		m25p,fast-read = <1>;
		/*individual_lock;*/
		reg = <0x0>;
		spif-rx-bus-width=<0x04>;
		spif-tx-bus-width=<0x04>;
		dtr_mode_enabled=<1>;	/* choose double edge trigger mode */
		io_mode_enabled=<1>;	/* 1_x_x && x_x_x mode */
		status="disabled";
	};

  1. spif-nor

    • 这是 SPI Flash NOR 类型的设备节点，用于描述特定于 SPI Flash NOR 存储器的配置。

  2. device_type = "spi_board0"

    • 设定设备的类型为 spi_board0，用于标识 SPI 总线上的设备。

  3. compatible = "spi-nor"

    • 该设备兼容 SPI NOR 存储器，标明设备与 NOR 型 SPI Flash 兼容。

  4. spif-max-frequency = <100000000>

    • 设置该 SPI Flash 设备的最大传输频率为 100 MHz。

  5. m25p,fast-read = <1>

    • 启用 fast-read 模式，该模式提升了 SPI Flash 数据读取的速度。

  6. reg = <0x0>

    • 表示设备的 SPI 总线地址或寄存器地址，0x0 可能代表该设备的起始地址。

  7. spif-rx-bus-width = <0x04>

    • 配置接收总线宽度为 4 位（Quad SPI）。这表示数据传输时采用 4 位并行模式，提高数据传输速率。

  8. spif-tx-bus-width = <0x04>

    • 配置发送总线宽度为 4 位。类似于接收宽度，该设置确保发送数据采用 4 位并行模式。

  9. dtr_mode_enabled = <1>

    • 启用双边缘触发模式（Double-Edge Trigger Mode）增加传输性能（需要物料支持）。

  10. io_mode_enabled = <1>

    • 启用 I/O 模式，允许 SPI 总线以支持 1_x_x 和 x_x_x 模式的形式进行数据传输。

  11. status = "disabled"

    • 配置该 SPI Flash 设备为初始禁用状态，一般会自动根据 BOOT0 识别到的存储设备启用，这里不需要设置。

配置示例​

  • 单线模式
  • 双线模式
  • 四线模式
  • 单线模式 + DTR
  • 双线模式 + DTR
  • 四线模式 + DTR

单线模式一般用于调试使用，用于排除硬件走线问题。

&pio {
	spif_pins_a: spif@0 {
		allwinner,pins = "PC8", "PC9", "PC11";
		allwinner,pname = "spif_mosi", "spif_clk", "spif_miso";
		allwinner,function = "spif";
		allwinner,muxsel = <2>;
		allwinner,drive = <3>;
		allwinner,pull = <0>;
	};

	spif_pins_b: spif@1 {
		allwinner,pins = "PC10";
		allwinner,pname = "spif_cs0";
		allwinner,function = "spif";
		allwinner,muxsel = <2>;
		allwinner,drive = <3>;
		allwinner,pull = <1>;   // only CS should be pulled up
	};

	spif_pins_c: spif@2 {
		allwinner,pins = "PC8", "PC9", "PC10", "PC11";
		allwinner,function = "gpio_in";
		allwinner,muxsel = <0xf>;
		allwinner,drive = <1>;
		allwinner,pull = <0>;
	};
};

&spif {
	clock-frequency = <100000000>;
	pinctrl-0 = <&spif_pins_a &spif_pins_b>;
	pinctrl-1 = <&spif_pins_c>;
	pinctrl-names = "default", "sleep";
	status = "disabled";

	spif-nor {
		device_type = "spi_board0";
		compatible = "spi-nor";
		spif-max-frequency = <100000000>;
		m25p,fast-read = <1>;
		reg = <0x0>;
		spif-rx-bus-width=<0x01>;
		spif-tx-bus-width=<0x01>;
		status="disabled";
	};
};

双线模式一般用于省 IO，会降低读写速度。

&pio {
	spif_pins_a: spif@0 {
		allwinner,pins = "PC8", "PC9", "PC11";
		allwinner,pname = "spif_mosi", "spif_clk", "spif_miso";
		allwinner,function = "spif";
		allwinner,muxsel = <2>;
		allwinner,drive = <3>;
		allwinner,pull = <0>;
	};

	spif_pins_b: spif@1 {
		allwinner,pins = "PC10";
		allwinner,pname = "spif_cs0";
		allwinner,function = "spif";
		allwinner,muxsel = <2>;
		allwinner,drive = <3>;
		allwinner,pull = <1>;   // only CS should be pulled up
	};

	spif_pins_c: spif@2 {
		allwinner,pins = "PC8", "PC9", "PC10", "PC11";
		allwinner,function = "gpio_in";
		allwinner,muxsel = <0xf>;
		allwinner,drive = <1>;
		allwinner,pull = <0>;
	};
};

&spif {
	clock-frequency = <100000000>;
	pinctrl-0 = <&spif_pins_a &spif_pins_b>;
	pinctrl-1 = <&spif_pins_c>;
	pinctrl-names = "default", "sleep";
	status = "disabled";

	spif-nor {
		device_type = "spi_board0";
		compatible = "spi-nor";
		spif-max-frequency = <100000000>;
		m25p,fast-read = <1>;
		reg = <0x0>;
		spif-rx-bus-width=<0x02>;
		spif-tx-bus-width=<0x01>;
		status="disabled";
	};
};
&pio {
	spif_pins_a: spif@0 {
		allwinner,pins = "PC8", "PC9", "PC11";
		allwinner,pname = "spif_mosi", "spif_clk", "spif_miso";
		allwinner,function = "spif";
		allwinner,muxsel = <2>;
		allwinner,drive = <3>;
		allwinner,pull = <0>;
	};

	spif_pins_b: spif@1 {
		allwinner,pins = "PC6", "PC7", "PC10";
		allwinner,pname = "spif_wp", "spif_hold", "spif_cs0";
		allwinner,function = "spif";
		allwinner,muxsel = <2>;
		allwinner,drive = <3>;
		allwinner,pull = <1>;   // only CS should be pulled up
	};

	spif_pins_c: spif@2 {
		allwinner,pins = "PC6", "PC7", "PC8", "PC9", "PC10", "PC11";
		allwinner,function = "gpio_in";
		allwinner,muxsel = <0xf>;
		allwinner,drive = <1>;
		allwinner,pull = <0>;
	};
};

&spif {
	clock-frequency = <100000000>;
	pinctrl-0 = <&spif_pins_a &spif_pins_b>;
	pinctrl-1 = <&spif_pins_c>;
	pinctrl-names = "default", "sleep";
	status = "disabled";

	spif-nor {
		device_type = "spi_board0";
		compatible = "spi-nor";
		spif-max-frequency = <100000000>;
		m25p,fast-read = <1>;
		reg = <0x0>;
		spif-rx-bus-width=<0x04>;
		spif-tx-bus-width=<0x04>;
		status="disabled";
	};
};
&pio {
	spif_pins_a: spif@0 {
		allwinner,pins = "PC8", "PC9", "PC11";
		allwinner,pname = "spif_mosi", "spif_clk", "spif_miso";
		allwinner,function = "spif";
		allwinner,muxsel = <2>;
		allwinner,drive = <3>;
		allwinner,pull = <0>;
	};

	spif_pins_b: spif@1 {
		allwinner,pins = "PC10";
		allwinner,pname = "spif_cs0";
		allwinner,function = "spif";
		allwinner,muxsel = <2>;
		allwinner,drive = <3>;
		allwinner,pull = <1>;   // only CS should be pulled up
	};

	spif_pins_c: spif@2 {
		allwinner,pins = "PC8", "PC9", "PC10", "PC11";
		allwinner,function = "gpio_in";
		allwinner,muxsel = <0xf>;
		allwinner,drive = <1>;
		allwinner,pull = <0>;
	};
};

&spif {
	clock-frequency = <100000000>;
	pinctrl-0 = <&spif_pins_a &spif_pins_b>;
	pinctrl-1 = <&spif_pins_c>;
	pinctrl-names = "default", "sleep";
	status = "disabled";

	spif-nor {
		device_type = "spi_board0";
		compatible = "spi-nor";
		spif-max-frequency = <100000000>;
		m25p,fast-read = <1>;
		reg = <0x0>;
		spif-rx-bus-width=<0x01>;
		spif-tx-bus-width=<0x01>;
        dtr_mode_enabled=<1>;	/* choose double edge trigger mode */
		io_mode_enabled=<1>;	/* 1_x_x && x_x_x mode */
		status="disabled";
	};
};
&pio {
	spif_pins_a: spif@0 {
		allwinner,pins = "PC8", "PC9", "PC11";
		allwinner,pname = "spif_mosi", "spif_clk", "spif_miso";
		allwinner,function = "spif";
		allwinner,muxsel = <2>;
		allwinner,drive = <3>;
		allwinner,pull = <0>;
	};

	spif_pins_b: spif@1 {
		allwinner,pins = "PC10";
		allwinner,pname = "spif_cs0";
		allwinner,function = "spif";
		allwinner,muxsel = <2>;
		allwinner,drive = <3>;
		allwinner,pull = <1>;   // only CS should be pulled up
	};

	spif_pins_c: spif@2 {
		allwinner,pins = "PC8", "PC9", "PC10", "PC11";
		allwinner,function = "gpio_in";
		allwinner,muxsel = <0xf>;
		allwinner,drive = <1>;
		allwinner,pull = <0>;
	};
};

&spif {
	clock-frequency = <100000000>;
	pinctrl-0 = <&spif_pins_a &spif_pins_b>;
	pinctrl-1 = <&spif_pins_c>;
	pinctrl-names = "default", "sleep";
	status = "disabled";

	spif-nor {
		device_type = "spi_board0";
		compatible = "spi-nor";
		spif-max-frequency = <100000000>;
		m25p,fast-read = <1>;
		reg = <0x0>;
		spif-rx-bus-width=<0x02>;
		spif-tx-bus-width=<0x01>;
        dtr_mode_enabled=<1>;	/* choose double edge trigger mode */
		io_mode_enabled=<1>;	/* 1_x_x && x_x_x mode */
		status="disabled";
	};
};
&pio {
	spif_pins_a: spif@0 {
		allwinner,pins = "PC8", "PC9", "PC11";
		allwinner,pname = "spif_mosi", "spif_clk", "spif_miso";
		allwinner,function = "spif";
		allwinner,muxsel = <2>;
		allwinner,drive = <3>;
		allwinner,pull = <0>;
	};

	spif_pins_b: spif@1 {
		allwinner,pins = "PC6", "PC7", "PC10";
		allwinner,pname = "spif_wp", "spif_hold", "spif_cs0";
		allwinner,function = "spif";
		allwinner,muxsel = <2>;
		allwinner,drive = <3>;
		allwinner,pull = <1>;   // only CS should be pulled up
	};

	spif_pins_c: spif@2 {
		allwinner,pins = "PC6", "PC7", "PC8", "PC9", "PC10", "PC11";
		allwinner,function = "gpio_in";
		allwinner,muxsel = <0xf>;
		allwinner,drive = <1>;
		allwinner,pull = <0>;
	};
};

&spif {
	clock-frequency = <100000000>;
	pinctrl-0 = <&spif_pins_a &spif_pins_b>;
	pinctrl-1 = <&spif_pins_c>;
	pinctrl-names = "default", "sleep";
	status = "disabled";

	spif-nor {
		device_type = "spi_board0";
		compatible = "spi-nor";
		spif-max-frequency = <100000000>;
		m25p,fast-read = <1>;
		reg = <0x0>;
		spif-rx-bus-width=<0x04>;
		spif-tx-bus-width=<0x04>;
		dtr_mode_enabled=<1>;	/* choose double edge trigger mode */
		io_mode_enabled=<1>;	/* 1_x_x && x_x_x mode */
		status="disabled";
	};
};

Kernel 设备树配置​

&spif0 {
	clock-frequency = <100000000>;
	pinctrl-0 = <&spif_pins_default &spif_pins_cs>;
	pinctrl-1 = <&spif_pins_sleep>;
	pinctrl-names = "default", "sleep";
	spif-rx-bus-width = <0x4>;
	spif-tx-bus-width = <0x4>;
	dtr_mode_enabled;				/* choose double edge trigger mode */
	io_mode_enabled;				/* 1_x_x && x_x_x mode */
	status = "okay";

	spif-nor  {
		device_type = "spi_board0";
		compatible = "spif-nor";
		spi-max-frequency = <0x5f5e100>;
		reg = <0x0>;
		status = "okay";
	};
};

该配置描述了一个 SPI Flash (SPIF) 控制器的设备节点设置。配置包括时钟频率、引脚控制、数据传输模式以及 SPI NOR 存储器的配置。该节点支持高频率的 SPI 通信，并启用了双边缘触发模式和 4 位总线宽度来提高数据传输速率。

&spif0 {
	clock-frequency = <100000000>;
	pinctrl-0 = <&spif_pins_default &spif_pins_cs>;
	pinctrl-1 = <&spif_pins_sleep>;
	pinctrl-names = "default", "sleep";
	spif-rx-bus-width = <0x4>;
	spif-tx-bus-width = <0x4>;
	dtr_mode_enabled;				/* choose double edge trigger mode */
	io_mode_enabled;				/* 1_x_x && x_x_x mode */
	status = "okay";

  1. clock-frequency = <100000000>

    • 设置 SPI Flash 控制器的时钟频率为 100 MHz。时钟频率决定了数据传输的速度。

  2. pinctrl-0 = <&spif_pins_default &spif_pins_cs>

    • 设置引脚控制配置为 spif_pins_default 和 spif_pins_cs，这些配置定义了 SPI 控制器的正常运行引脚。

  3. pinctrl-1 = <&spif_pins_sleep>

    • 设置引脚控制配置为 spif_pins_sleep，该配置用于设备进入睡眠模式时的引脚设置。

  4. pinctrl-names = "default", "sleep"

    • 定义了两种引脚控制模式：default 表示正常工作模式，sleep 表示睡眠模式下的引脚配置。

  5. spif-rx-bus-width = <0x4>

    • 配置接收总线宽度为 4 位（Quad SPI）。这是为了提高数据传输速率，支持同时传输更多数据位。

  6. spif-tx-bus-width = <0x4>

    • 配置发送总线宽度为 4 位。确保发送数据时采用 4 位并行模式。

  7. dtr_mode_enabled

    • 启用双边缘触发模式（Double-Edge Trigger Mode）

  8. io_mode_enabled

    • 启用 I/O 模式，支持 1_x_x 和 x_x_x 模式

  9. status = "okay"

    • 设置设备的状态为“正常”（okay），表示该设备已启用。
	spif-nor  {
		device_type = "spi_board0";
		compatible = "spif-nor";
		spi-max-frequency = <0x5f5e100>;
		reg = <0x0>;
		status = "okay";
	};
  1. spif-nor
    • 该节点配置了一个 SPI NOR 存储器（spif-nor）设备，适用于存储设备，如 Flash 存储器。
  2. device_type = "spi_board0"
    • 该字段指定了设备的类型为 spi_board0，用于标识 SPI 总线上的设备。
  3. compatible = "spif-nor"
    • 指定该设备兼容 SPI NOR 存储器，表明该设备是一个 SPI Flash 存储设备。
  4. spi-max-frequency = <0x5f5e100>
    • 设置该设备的最大 SPI 时钟频率为 100 MHz（0x5f5e100，十六进制表示为 100,000,000 Hz）。
  5. reg = <0x0>
    • 指定设备的地址或寄存器地址。0x0 表示该设备在 SPI 总线上的起始地址。
  6. status = "okay"
    • 配置该 SPI Flash 设备为初始禁用状态，一般会自动根据 U-Boot 识别到的存储设备启用，这里不需要设置。

配置示例​

  • 单线模式
  • 双线模式
  • 四线模式
  • 单线模式 + DTR
  • 双线模式 + DTR
  • 四线模式 + DTR

单线模式一般用于调试使用，用于排除硬件走线问题，需要与 U-Boot 同样配置。

&pio {
  	spif_pins_default: spif@0 {
		pins = "PC9", "PC8", "PC11"; /* clk, mosi, miso */
		function = "spif";
		allwinner,drive = <1>;
	};

	spif_pins_cs: spif@1 {
		pins = "PC10"; /* wp, hold, cs */
		function = "spif";
		allwinner,drive = <1>;
		bias-pull-up;
	};

	spif_pins_sleep: spif@2 {
		pins = "PC9", "PC8", "PC11", "PC10";
		function = "io_disabled";
	};  
};

&spif0 {
	clock-frequency = <100000000>;
	pinctrl-0 = <&spif_pins_default &spif_pins_cs>;
	pinctrl-1 = <&spif_pins_sleep>;
	pinctrl-names = "default", "sleep";
	spif-rx-bus-width = <0x1>;
	spif-tx-bus-width = <0x1>;
	status = "okay";

	spif-nor  {
		device_type = "spi_board0";
		compatible = "spif-nor";
		spi-max-frequency = <0x5f5e100>;
		reg = <0x0>;
		status = "okay";
	};
};

双线模式一般用于省 IO，会降低读写速度。

&pio {
  	spif_pins_default: spif@0 {
		pins = "PC9", "PC8", "PC11"; /* clk, mosi, miso */
		function = "spif";
		allwinner,drive = <1>;
	};

	spif_pins_cs: spif@1 {
		pins = "PC10"; /* wp, hold, cs */
		function = "spif";
		allwinner,drive = <1>;
		bias-pull-up;
	};

	spif_pins_sleep: spif@2 {
		pins = "PC9", "PC8", "PC11", "PC10";
		function = "io_disabled";
	};  
};

&spif0 {
	clock-frequency = <100000000>;
	pinctrl-0 = <&spif_pins_default &spif_pins_cs>;
	pinctrl-1 = <&spif_pins_sleep>;
	pinctrl-names = "default", "sleep";
	spif-rx-bus-width = <0x2>;
	spif-tx-bus-width = <0x1>;
	status = "okay";

	spif-nor  {
		device_type = "spi_board0";
		compatible = "spif-nor";
		spi-max-frequency = <0x5f5e100>;
		reg = <0x0>;
		status = "okay";
	};
};
&pio {
    	spif_pins_default: spif@0 {
		pins = "PC9", "PC8", "PC11"; /* clk, mosi, miso */
		function = "spif";
		allwinner,drive = <1>;
	};

	spif_pins_cs: spif@1 {
		pins = "PC6", "PC7", "PC10"; /* wp, hold, cs */
		function = "spif";
		allwinner,drive = <1>;
		bias-pull-up;
	};

	spif_pins_sleep: spif@2 {
		pins = "PC6", "PC7", "PC9", "PC8", "PC11", "PC10";
		function = "io_disabled";
	};
};

&spif0 {
	clock-frequency = <100000000>;
	pinctrl-0 = <&spif_pins_default &spif_pins_cs>;
	pinctrl-1 = <&spif_pins_sleep>;
	pinctrl-names = "default", "sleep";
	spif-rx-bus-width = <0x4>;
	spif-tx-bus-width = <0x4>;
	status = "okay";

	spif-nor  {
		device_type = "spi_board0";
		compatible = "spif-nor";
		spi-max-frequency = <0x5f5e100>;
		reg = <0x0>;
		status = "okay";
	};
};
&pio {
  	spif_pins_default: spif@0 {
		pins = "PC9", "PC8", "PC11"; /* clk, mosi, miso */
		function = "spif";
		allwinner,drive = <1>;
	};

	spif_pins_cs: spif@1 {
		pins = "PC10"; /* wp, hold, cs */
		function = "spif";
		allwinner,drive = <1>;
		bias-pull-up;
	};

	spif_pins_sleep: spif@2 {
		pins = "PC9", "PC8", "PC11", "PC10";
		function = "io_disabled";
	};  
};

&spif0 {
	clock-frequency = <100000000>;
	pinctrl-0 = <&spif_pins_default &spif_pins_cs>;
	pinctrl-1 = <&spif_pins_sleep>;
	pinctrl-names = "default", "sleep";
	spif-rx-bus-width = <0x1>;
	spif-tx-bus-width = <0x1>;
	dtr_mode_enabled;				/* choose double edge trigger mode */
	io_mode_enabled;				/* 1_x_x && x_x_x mode */
	status = "okay";

	spif-nor  {
		device_type = "spi_board0";
		compatible = "spif-nor";
		spi-max-frequency = <0x5f5e100>;
		reg = <0x0>;
		status = "okay";
	};
};
&pio {
  	spif_pins_default: spif@0 {
		pins = "PC9", "PC8", "PC11"; /* clk, mosi, miso */
		function = "spif";
		allwinner,drive = <1>;
	};

	spif_pins_cs: spif@1 {
		pins = "PC10"; /* wp, hold, cs */
		function = "spif";
		allwinner,drive = <1>;
		bias-pull-up;
	};

	spif_pins_sleep: spif@2 {
		pins = "PC9", "PC8", "PC11", "PC10";
		function = "io_disabled";
	};  
};

&spif0 {
	clock-frequency = <100000000>;
	pinctrl-0 = <&spif_pins_default &spif_pins_cs>;
	pinctrl-1 = <&spif_pins_sleep>;
	pinctrl-names = "default", "sleep";
	spif-rx-bus-width = <0x2>;
	spif-tx-bus-width = <0x1>;
	dtr_mode_enabled;				/* choose double edge trigger mode */
	io_mode_enabled;				/* 1_x_x && x_x_x mode */
	status = "okay";

	spif-nor  {
		device_type = "spi_board0";
		compatible = "spif-nor";
		spi-max-frequency = <0x5f5e100>;
		reg = <0x0>;
		status = "okay";
	};
};
&pio {
    	spif_pins_default: spif@0 {
		pins = "PC9", "PC8", "PC11"; /* clk, mosi, miso */
		function = "spif";
		allwinner,drive = <1>;
	};

	spif_pins_cs: spif@1 {
		pins = "PC6", "PC7", "PC10"; /* wp, hold, cs */
		function = "spif";
		allwinner,drive = <1>;
		bias-pull-up;
	};

	spif_pins_sleep: spif@2 {
		pins = "PC6", "PC7", "PC9", "PC8", "PC11", "PC10";
		function = "io_disabled";
	};
};

&spif0 {
	clock-frequency = <100000000>;
	pinctrl-0 = <&spif_pins_default &spif_pins_cs>;
	pinctrl-1 = <&spif_pins_sleep>;
	pinctrl-names = "default", "sleep";
	spif-rx-bus-width = <0x4>;
	spif-tx-bus-width = <0x4>;
	dtr_mode_enabled;				/* choose double edge trigger mode */
	io_mode_enabled;				/* 1_x_x && x_x_x mode */
	status = "okay";

	spif-nor  {
		device_type = "spi_board0";
		compatible = "spif-nor";
		spi-max-frequency = <0x5f5e100>;
		reg = <0x0>;
		status = "okay";
	};
};

SPI NOR 稳定性测试​

在适配新物料之后，需要进行稳定性测试。

序号测试项目要求（非兼容性测试）要求（兼容性测试）tina-test测试指令规格要求备注
1重启3000次1000次tt /stress/reboot系统能正常启动
2常温读写老化48小时12小时tt /stress/storage/fulldisk读写压测正常，没有 check fail
3高温读写老化80℃/24小时不用做tt /stress/storage/fulldisk读写压测正常，没有 check fail可取IC+dram+flash规格最小值
4低温读写老化-40℃/24小时不用做tt /stress/storage/fulldisk读写压测正常，没有 check fail可取IC+dram+flash规格最大值
5掉电8000次/上电25s/掉电2s4000次/上电25s/掉电2stt /stress/storage/power-fail系统能正常启动，没有 check fail
6高温保持125℃/10小时不用做
7休眠唤醒1000次/10s休眠/10s唤醒5次/10s休眠/10s唤醒tt /stress/standby休眠唤醒正常，读写压测正常，没有 crc error/squash error
8性能在常温读写老化后进行在常温读写老化后进行顺序读写：tt /spec/storage/seq；随机读写：tt /spec/storage/rand

SPI NOR 常见问题​

报错：unrecognized JEDEC id：

image-20250414191658297

排查：读ID失败，且读出来是全FF，一般是硬件问题，检测 Flash 是否有虚焊，或者检查原理图接线是否正确，或者MUX是否正确。