总线模式

4 Sep 2024

Read time: 3 minute(s)

总线模式包含以下类型：

注：除了 SPI 标准模式和三线模式，在其他模式下，必须配置 SPI_TCFG.TXDLY_EN 位为 1，保证单线切换多线时命令或地址被正确采样。

SPI 标准模式

SPI 标准模式，是 SPI 默认的标准总线模式，使用以下信号线实现通信：

标准模式时序图如下：

注： SPI 标准模式支持全双工，在发送数据的同时可以接收数据。

SPI 三线模式是标准模式的变体，仅当 SPI 工作在主机模式时有效。SPI 三线模式使用以下信号线实现通信：

三线模式时序图如下：

通过配置寄存器 0x040 SPI_BMTC.BMOD_SEL 字段为 0x2，使用三线数据传输模式。

注： SPI 三线模式默认是以位为单位的模式传输，通过配置 0x008 SPI_TCFG.3WIRE_EN，可以支持以字节为单位的模式传输。

SPI 双路输入/ 双路输出模式是指通过两根信号线 SPI_MOSI 和 SPI_MISO 进行发送或接收数据，传输速率是标准单路 SPI 模式的两倍。

SPI_CS：片选控制信号，在 SPI_CS 为低电平期间进行数据传输。
SPI_CLK：时钟线。
SPI_MOSI 和 SPI_MISO：命令/ 地址/ 填充数据通过 MOSI 线传输，有效数据通过 SPI_MOSI 和 SPI_MISO 两根信号线同时传输。
配置寄存器 0x038 SPI_TMC.DUAL_EN 位为 1，可选择 SPI 双路模式。

双路输入/ 输出模式时序图如下：

SPI 双路 I/O 模式的特点如下：

双路 IO 模式的时序图如下：

SPI 四路输入输出模式是指通过四根信号线（MOSI/ MISO/ WP/ HOLD）进行发送或接收数据，此时传输速率是标准 SPI 模式的四倍。

四路输入/输出模式的时序图如下：

SPI 四路 I/O 模式的地址和数据信号全都使用 4 线传输。SPI 四路 I/O 模式下：

四路 I/O 模式时序图如下：

QPI 模式命令、地址和数据全部使用 4 线传输。QPI 模式不是标准的 SPI 模式，与标准 SPI 模式之间需要使用命令进行切换。QPI 模式也支持突发传输配置。时序图如下：

当 SPI 工作在 Quad I/O 模式下，串行 Flash 设备支持带回环的突发传输 (Burst With Wrap)：

常用于 XIP 访问模式下，CPU 进行 Cache 操作，可以提高总线的传输效率，提高代码的执行性能。当 CPU 使用 Cache，并开启预取功能，突发传输类型配置为 WRAP，突发传输长度配置为 32 个字节。

在 XIP 模式下，配置 SPI_BTR.WRAP_EN 位为 1，使能回环模式，控制器在发送第一笔接收命令之前，会自动根据 SPI_BTR 寄存器的配置，自动发送突发传输配置命令。

当 SPI 工作在 QPI 模式，突发传输配置命令与标准模式下的命令不同，增加了频率相关的 dummy 字节数量的配置。对于 QPI 模式，不同厂家的突发传输配置方式或许不同，需要参考具体厂家的芯片规格书。举例 Winbond 的 W25Q128JW 芯片定义如下：


Mode Bit[5:4]	Dummy 时钟周期数	Mode Bit[1:0]	WRAP 长度
2b’01	4（80MHz）	2b’01	16 个字节
2b’10	6（104MHz）	2b’10	32 个字节
2b’11	8（133MHz）	2b’11	64 个字节