使用QSPI驱动PM004MNIA

概述

STT-MRAM PM004MNIA 是一种具有 随机存取（Random Access） 特性的非易失性存储器，无需擦除操作，可进行 任意地址的读写操作。它的核心基于 自旋转移扭矩（Spin Transfer Torque, STT） 技术，通过控制电流方向来改变磁性存储单元的状态，从而实现数据的存储与读取。支持写无延迟（Write No Delay） 的特性，显著提高了存储效率。 广泛应用于需要 高速读写、低功耗和长期数据保存 的场景，例如 IoT 设备、工业控制模块、可穿戴设备、传感器系统 等。
特性描述存储容量4Mbit存储技术自旋转移扭矩磁随机存取存储器（STT-MRAM）随机存取能力支持任意地址的读写操作，无需擦除，写入延迟低接口支持SPI 和 QPI（四线并行）最大 SPI 频率50MHz低功耗Sleep 模式下仅需 2μA数据保留时间可达 20 年（在 85°C 环境下）写入耐久性支持高达 10⁸ 次 P/E 周期写保护功能支持配置写保护区域，确保数据安全附录-使用STM32H750驱动程序

1、外设初始化文件

• quadspi.c文件
  

1. #include "quadspi.h"
4. QSPI_HandleTypeDef hqspi;
6. /**
7. * @brief     quad spi 外设初始化函数
8. * @param     无
9. * @retval    无
10. */
11. void QUADSPI_Init(void)
12. {
13.         hqspi.Instance = QUADSPI;
14.         hqspi.Init.ClockPrescaler = 5;                                                                        /* QSPI时钟预分频器（决定实际通信时钟频率） */
15.         hqspi.Init.FifoThreshold = 32;                                                                        /* FIFO阈值（单位：字节），当FIFO中的数据量达到该值时触发中断/DMA请求 */
17.         /* 采样移位模式：
18.      * HALFCYCLE：在时钟半周期时采样（提高时序余量）
19.      * NONE：不在半周期采样 */
20.         hqspi.Init.SampleShifting = QSPI_SAMPLE_SHIFTING_HALFCYCLE;
22.         hqspi.Init.FlashSize = 23 - 1;                                                                        /* FLASH内存大小 = 2 ^ (FlashSize + 1) */
23.        
24.         /* 片选高电平时间：
25.      * 表示两次传输之间CS保持高电平的最小时钟周期数 */
26.         hqspi.Init.ChipSelectHighTime = QSPI_CS_HIGH_TIME_1_CYCLE;
28.             /* 时钟模式：
29.      * MODE_0：CLK空闲低电平，第1边沿（上升沿）采样
30.      * MODE_3：CLK空闲高电平，第2边沿（下降沿）采样
31.      * 需与Flash芯片规格书一致 */
32.         hqspi.Init.ClockMode = QSPI_CLOCK_MODE_0;
34.         /* Flash芯片选择：
35.      * ID_1：使用Bank1（对应BK1_IOx引脚）
36.      * ID_2：使用Bank2（仅双Flash模式） */
37.         hqspi.Init.FlashID = QSPI_FLASH_ID_1;
39.         /* 双Flash模式：
40.      * DISABLE：单Flash模式
41.      * ENABLE：并联两个Flash（地址空间翻倍） */
42.         hqspi.Init.DualFlash = QSPI_DUALFLASH_DISABLE;
43.         if (HAL_QSPI_Init(&hqspi) != HAL_OK)
44.         {
45.                 Error_Handler();
46.         }
47. }
49. /**
50. * @brief     quad spi 外设初始化回调函数
51. * @param     qspiHandle：QSPI句柄
52. * @retval    无
53. */
54. void HAL_QSPI_MspInit(QSPI_HandleTypeDef* qspiHandle)
55. {
56.         GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStruct = {0};
57.         RCC_PeriphCLKInitTypeDef PeriphClkInitStruct = {0};
58.         if(qspiHandle->Instance==QUADSPI)
59.         {
60.         /** Initializes the peripherals clock
61.          */
62.                 PeriphClkInitStruct.PeriphClockSelection = RCC_PERIPHCLK_QSPI;
63.                 PeriphClkInitStruct.QspiClockSelection = RCC_QSPICLKSOURCE_D1HCLK;
64.                 if (HAL_RCCEx_PeriphCLKConfig(&PeriphClkInitStruct) != HAL_OK)
65.                 {
66.                         Error_Handler();
67.                 }
69.                 /* QUADSPI clock enable */
70.                 __HAL_RCC_QSPI_CLK_ENABLE();
71.                 __HAL_RCC_GPIOB_CLK_ENABLE();
72.                 __HAL_RCC_GPIOF_CLK_ENABLE();
73.         
74.                 /**QUADSPI GPIO Configuration
75.                 PB6     ------> QUADSPI_BK1_NCS
76.                 PF6     ------> QUADSPI_BK1_IO3
77.                 PF7     ------> QUADSPI_BK1_IO2
78.                 PF8     ------> QUADSPI_BK1_IO0
79.                 PF10     ------> QUADSPI_CLK
80.                 PF9     ------> QUADSPI_BK1_IO1
81.                 */
82.                 GPIO_InitStruct.Pin = GPIO_PIN_6;
83.                 GPIO_InitStruct.Mode = GPIO_MODE_AF_PP;
84.                 GPIO_InitStruct.Pull = GPIO_NOPULL;
85.                 GPIO_InitStruct.Speed = GPIO_SPEED_FREQ_LOW;
86.                 GPIO_InitStruct.Alternate = GPIO_AF10_QUADSPI;
87.                 HAL_GPIO_Init(GPIOB, &GPIO_InitStruct);
89.                 GPIO_InitStruct.Pin = GPIO_PIN_6|GPIO_PIN_7|GPIO_PIN_10;
90.                 GPIO_InitStruct.Mode = GPIO_MODE_AF_PP;
91.                 GPIO_InitStruct.Pull = GPIO_NOPULL;
92.                 GPIO_InitStruct.Speed = GPIO_SPEED_FREQ_LOW;
93.                 GPIO_InitStruct.Alternate = GPIO_AF9_QUADSPI;
94.                 HAL_GPIO_Init(GPIOF, &GPIO_InitStruct);
96.                 GPIO_InitStruct.Pin = GPIO_PIN_8|GPIO_PIN_9;
97.                 GPIO_InitStruct.Mode = GPIO_MODE_AF_PP;
98.                 GPIO_InitStruct.Pull = GPIO_NOPULL;
99.                 GPIO_InitStruct.Speed = GPIO_SPEED_FREQ_LOW;
100.                 GPIO_InitStruct.Alternate = GPIO_AF10_QUADSPI;
101.                 HAL_GPIO_Init(GPIOF, &GPIO_InitStruct);
102.         }
103. }
105. /**
106. * @brief     quad spi 外设重初始化回调函数
107. * @param     qspiHandle：QSPI句柄
108. * @retval    无
109. */
110. void HAL_QSPI_MspDeInit(QSPI_HandleTypeDef* qspiHandle)
111. {
113.         if(qspiHandle->Instance==QUADSPI)
114.         {
115.                 /* Peripheral clock disable */
116.                 __HAL_RCC_QSPI_CLK_DISABLE();
118.                 /**QUADSPI GPIO Configuration
119.                 PB6     ------> QUADSPI_BK1_NCS
120.                 PF6     ------> QUADSPI_BK1_IO3
121.                 PF7     ------> QUADSPI_BK1_IO2
122.                 PF8     ------> QUADSPI_BK1_IO0
123.                 PF10     ------> QUADSPI_CLK
124.                 PF9     ------> QUADSPI_BK1_IO1
125.                 */
126.                 HAL_GPIO_DeInit(GPIOB, GPIO_PIN_6);
128.                 HAL_GPIO_DeInit(GPIOF, GPIO_PIN_6|GPIO_PIN_7|GPIO_PIN_8|GPIO_PIN_10
129.                                                         |GPIO_PIN_9);
130.         }
131. }

复制代码

• quadspi.h文件
  

1. #ifndef __QUADSPI_H__
2. #define __QUADSPI_H__
4. #ifdef __cplusplus
5. extern "C" {
6. #endif
8. #include "main.h"
9. #include "string.h"
11. extern QSPI_HandleTypeDef hqspi;
13. void QUADSPI_Init(void);
15. #ifdef __cplusplus
16. }
17. #endif
19. #endif /* __QUADSPI_H__ */

复制代码

2、驱动文件

• bsp_pm004mniatr.c文件
  

[code]#include "bsp_pm004mniatr.h"#include "quadspi.h"/** * @brief   读NOR Flash的状态寄存器 * @param   addr: 状态寄存器地址(寄存器1、2、3 对应地址为 0x00、0x01、0x02) * @retval  状态寄存器的值 */uint8_t pm004mniatr_read_sr(uint8_t addr){    uint8_t byte;    QSPI_CommandTypeDef qspi_command_struct = {0};    qspi_command_struct.InstructionMode = QSPI_INSTRUCTION_1_LINE;    qspi_command_struct.Instruction = PM004MNIATR_COMMAND_READ_MODE_REGISTER;    qspi_command_struct.AddressMode = QSPI_ADDRESS_1_LINE;        qspi_command_struct.AddressSize = QSPI_ADDRESS_24_BITS;        qspi_command_struct.Address = addr;    qspi_command_struct.AlternateByteMode = QSPI_ALTERNATE_BYTES_NONE;    qspi_command_struct.DummyCycles = 2;    qspi_command_struct.DataMode = QSPI_DATA_1_LINE;    qspi_command_struct.NbData = 1;    qspi_command_struct.DdrMode = QSPI_DDR_MODE_DISABLE;    qspi_command_struct.DdrHoldHalfCycle = QSPI_DDR_HHC_ANALOG_DELAY;    qspi_command_struct.SIOOMode = QSPI_SIOO_INST_EVERY_CMD;    HAL_QSPI_Command(&hqspi, &qspi_command_struct, HAL_QSPI_TIMEOUT_DEFAULT_VALUE);        HAL_QSPI_Receive(&hqspi, &byte, HAL_QSPI_TIMEOUT_DEFAULT_VALUE);        return byte;}/** * @brief   写NOR Flash的状态寄存器 * @param   addr: 状态寄存器地址(寄存器1、2、3 对应地址为 0x00、0x01、0x02) * @param   byte：寄存器写入值 * @retval  无 */void pm004mniatr_write_sr(uint8_t addr, uint8_t byte){    QSPI_CommandTypeDef qspi_command_struct = {0};        qspi_command_struct.InstructionMode = QSPI_INSTRUCTION_1_LINE;    qspi_command_struct.Instruction = PM004MNIATR_COMMAND_WRITE_MODE_REGISTER;    qspi_command_struct.AddressMode = QSPI_ADDRESS_1_LINE;        qspi_command_struct.AddressSize = QSPI_ADDRESS_24_BITS;        qspi_command_struct.Address = addr;    qspi_command_struct.AlternateByteMode = QSPI_ALTERNATE_BYTES_NONE;    qspi_command_struct.DummyCycles = 0;    qspi_command_struct.DataMode = QSPI_DATA_1_LINE;    qspi_command_struct.NbData = 1;    qspi_command_struct.DdrMode = QSPI_DDR_MODE_DISABLE;    qspi_command_struct.DdrHoldHalfCycle = QSPI_DDR_HHC_ANALOG_DELAY;    qspi_command_struct.SIOOMode = QSPI_SIOO_INST_EVERY_CMD;    HAL_QSPI_Command(&hqspi, &qspi_command_struct, HAL_QSPI_TIMEOUT_DEFAULT_VALUE);        HAL_QSPI_Transmit(&hqspi, &byte, HAL_QSPI_TIMEOUT_DEFAULT_VALUE);}/** * @brief   发送快速指令 * @param   无 * @retval  无 */void pm004mniatr_send_command(uint8_t command){        QSPI_CommandTypeDef qspi_command_struct = {0};                qspi_command_struct.InstructionMode = QSPI_INSTRUCTION_1_LINE;                  /* 设置指令模式：使用1线传输模式 */        qspi_command_struct.Instruction = command;                                      /* 设置指令代码 */        qspi_command_struct.AddressMode = QSPI_ADDRESS_NONE;                            /* 地址模式：不使用地址 */        qspi_command_struct.AlternateByteMode = QSPI_ALTERNATE_BYTES_NONE;              /* 备用字节模式：不使用 */        qspi_command_struct.DummyCycles = 0;                                            /* 空周期数：0 */         qspi_command_struct.DataMode = QSPI_DATA_NONE;                                  /* 数据模式：不使用数据传输 */         qspi_command_struct.DdrMode = QSPI_DDR_MODE_DISABLE;                            /* DDR模式：禁用双倍数据率模式 */        qspi_command_struct.DdrHoldHalfCycle = QSPI_DDR_HHC_ANALOG_DELAY;               /* DDR半周期保持：使用模拟延迟 */        qspi_command_struct.SIOOMode = QSPI_SIOO_INST_EVERY_CMD;                        /* SIOO模式：每次发送指令 */            HAL_QSPI_Command(&hqspi, &qspi_command_struct, HAL_QSPI_TIMEOUT_DEFAULT_VALUE);}/** * @brief   启用quad spi 操作模式 * @param   无 * @retval  无 */static inline void pm004mniatr_qspi_mode_enable(void){    pm004mniatr_send_command(PM004MNIATR_COMMAND_ENTER_QSPI);}/** * @brief   退出quad spi 操作模式 * @param   无 * @retval  无 */void inline pm004mniatr_qspi_mode_disable(void){    pm004mniatr_send_command(PM004MNIATR_COMMAND_EXIT_QSPI);}/** * @brief   写使能NOR Flash * @param   无 * @retval  无 */static inline void pm004mniatr_write_enable(void){    pm004mniatr_send_command(PM004MNIATR_COMMAND_WRITE_ENABLE);}/** * @brief   进入睡眠模式 * @param   无 * @retval  无 */static inline void pm004mniatr_sleep(void){    pm004mniatr_send_command(PM004MNIATR_COMMAND_ENTRY_SLEEP);}/** * @brief   唤醒PM004MNIA * @param   无 * @retval  无 */static inline void pm004mniatr_wake_up(void){    pm004mniatr_send_command(PM004MNIATR_COMMAND_EXIT_SLEEP);}/** * @brief   复位PM004MNIA * @param   无 * @retval  无 */static inline void pm004mniatr_reset(void){    pm004mniatr_send_command(PM004MNIATR_COMMAND_RESE_ENABLE);    pm004mniatr_send_command(PM004MNIATR_COMMAND_RESET);}/** * @brief   初始化 PM004MNIA * @param   无 * @retval  无 */void pm004mniatr_init(void){        /* 初始化quad spi外设 */    QUADSPI_Init();        /* ------------------安全启动 --------------------*/    delay_ms(20);    /* 复位PM004MNIA */    pm004mniatr_reset();    delay_ms(10);    /* 进入睡眠状态 */    pm004mniatr_sleep();    delay_ms(10);    /* 唤醒 */    pm004mniatr_wake_up();    delay_ms(10);    /* ----------------安全启动 END -----------------*/            /* 启动写使能 */        pm004mniatr_write_enable();        /* 进入qspi操作模式 */        pm004mniatr_qspi_mode_enable();}/** * @brief   读PM004MNIA芯片ID * @param   无 * @retval  PM004MNIA芯片ID */uint16_t pm004mniatr_read_id(void){    uint8_t id[16];    QSPI_CommandTypeDef qspi_command_struct = {0};        qspi_command_struct.InstructionMode = QSPI_INSTRUCTION_1_LINE;              /* 1线指令模式 */    qspi_command_struct.Instruction = PM004MNIATR_COMMAND_READ_ID;                /* 读取指令 */    qspi_command_struct.AddressMode = QSPI_ADDRESS_1_LINE;                      /* 无地址模式 */    qspi_command_struct.AddressSize = QSPI_ADDRESS_24_BITS;                     /* 24位地址 */    qspi_command_struct.Address = 0x000000;                                     /* 地址 */    qspi_command_struct.AlternateByteMode = QSPI_ALTERNATE_BYTES_NONE;          /* 无交替字节 */    qspi_command_struct.DummyCycles = 0;                                        /* 空白周期个数 */    qspi_command_struct.DataMode = QSPI_DATA_1_LINE;                            /* 1线数据模式 */    qspi_command_struct.NbData = 2;    qspi_command_struct.DdrMode = QSPI_DDR_MODE_DISABLE;    qspi_command_struct.DdrHoldHalfCycle = QSPI_DDR_HHC_ANALOG_DELAY;    qspi_command_struct.SIOOMode = QSPI_SIOO_INST_EVERY_CMD;    HAL_QSPI_Command(&hqspi, &qspi_command_struct, HAL_QSPI_TIMEOUT_DEFAULT_VALUE);        HAL_QSPI_Receive(&hqspi, id, HAL_QSPI_TIMEOUT_DEFAULT_VALUE);        return (((uint16_t)id[0]