【经验】如何使用AT32 MCU的SPIM作为外部存储器的扩展功能

时间： 2022-08-30 来源：雅特力

技术问答

SPIM（External SPI FLASH memory interface）最大地址段为0x08400000-0x093FFFFF（16MB），是AT32 MCU独有的一种Flash访问方式。用户可以使用自己的Flash作为AT32 MCU的外挂Flash。该方式有别于片上Bank1/Bank2，用户可根据具体需求选择是否开启。开启SPIM后可以作为Flash扩展实现如下功能：

在SPIM地址存放用户执行程序，类似于Bank1/Bank2一样执行程序。
用户程序直接访问SPIM地址，作为存储字体库，图片等存储器使用。

本文雅特力介绍如何使用AT32 MCU的SPIM作为外部存储器的扩展功能。

SPIM配置

SPIM仅允许按字（32bit）或者半字（16bit）操作，在执行读、编程、擦除SPIM前，必须首先执行初始化及解锁操作。

SPIM在AT32不同系列产品及不同封装上，可能使用的pin有所不同，具体请参考对应型号产品的RM和DS，下面以AT32F403A系列为例，描述操作步骤。

初始化及解锁操作

初始化及解锁的步骤，在AT32的BSP中已经封装成库函数，用户可以直接调用

1) 使能GPIOA、GPIOB和IOMUXCRM时钟。

2) 配置对应pin PA8、PA11、PA12、PB1、PB6、PB7为推挽复用输出模式。

3) IOMUX_REMAP2寄存器中使能SPIM接口。

4) 设置FLASH_SELECT寄存器选择配置SPIM Flash的类型。

5) 使用KEY解锁SPIM：写FLASH_UNLOCK3寄存器2次，按顺序分别写0x45670123和0xCDEF89AB。

6) 检查SPIM是否解锁成功，读取FLASH_CTRL3寄存器的OPLK位，如果被清除为0，则可以开始操作SPIM。

Flash型号选择

SPIM可以配置支持不同型号的spi Flash，支持的指令集如下表，更详细描述可以看参考手册FlASH章节。

表1. SPIM支持的指令集

读操作

直接按字（32bit）或者半字（16bit）访问需要读取数据的地址段：0x08400000–0x093FFFFF

编程操作

编程操作步骤，在AT32的BSP中已经封装成库函数，用户可以直接调用

1) 打开编程操作，FLASH_CTRL3寄存器FPRGM位置1

2) 直接按字（32bit）或者半字（16bit）在需要编程的地址写入数据

3) 检查是否写入完成读取FLASH_STS3寄存器的OBF位是否清除，如果清除表示写入完成

4) 关闭编程操作，FLASH_CTRL3寄存器FPRGM位置0

5) 检查是否写入成功，读取FLASH_STS3寄存器的PRGMERR和EPPERR位，如果都为0则表示写入成功

擦除操作

SPIM擦除分为Mass Erase和Sector Erase，每个sector固定为4KB，在AT32的BSP中已经封装成库函数，用户可以直接调用

Mass Erase

1) 使能擦除，FLASH_CTRL3寄存器CHPERS位置1

2) 开始擦除，FLASH_CTRL3寄存器ERSTR位置1

3) 关闭擦除，FLASH_CTRL3寄存器CHPERS位置0

Sector Erase

1) 使能擦除，FLASH_CTRL3寄存器SECERS位置1

2) 选择擦除扇区地址，FLASH_ADDR3寄存器写入需要擦除扇区的地址

3) 开始擦除，FLASH_CTRL3寄存器ERSTR位置1

4) 关闭擦除，FLASH_CTRL3寄存器SECERS位置0

加密操作

因为SPIM电路裸露在MCU芯片外部，为防止存储在SPIM Flash里边的数据被外界直接读取，SPIM提供了加密功能，将原始数据通过特有算法进行加密操作后再写入Flash，AT32 MCU读取SPIM数据时会先进行解密得到原始数据，然后才使用，保证数据安全。加密算法所用的SPIM scrambled KEY为用户系统数据区的地址0x1FFFF820-0x1FFFF82F范围内数据。

当SPIM scrambled KEY值全为0xFFFFFFFF时，加密功能关闭。
当SPIM scrambled KEY值不全为0xFFFFFFFF时，加密功能开启。AT32 MCU根据FLASH_DA寄存器值作为加密范围分界，小于0x08400000+FLASH_DA地址段的数据为密文，其余范围数据仍然采用明文存储。

注意：数据写入时的加密状态必须和读取时的加密状态保持一致，否则可能导致读取的数据是乱码而无法正确使用或者运行。即写入时如果配置了SPIM scrambled KEY及FLASH_DA，那么在读取时也必须配置相同的SPIM scrambled KEY及FLASH_DA。

图1. SPIM scrambled KEY存放地址

图2. SPIM地址范围

硬件电路

因为SPIM连接在外部电路，受环境影响较大，为保证电路稳定，需尽量减少PCB布线长度。

注意：SPIM运行频率为MCU的AHB时钟频率的1/2，所以当开启SPIM时，MCU对应的运行AHB频率有最大限制值，不同型号MCU在SPIM开启时运行的最大频率值请用户参考DS的通用工作条件章节描述。

图3. 参考电路

I/O复用

要使用SPIM，需要注意跟其他外设IP的IO复用问题。

当SPIM使用的IO还有对应的其他外设使能的话，有些IO即使其他外设应用中没有用到，但也可能会占用。

例如：XMC和SPIM同时使用时，在F403A上PB7用作SPIM的IO2，但是如果配置使能了XMC，即使XMC_NADV功能没有使用，则PB7也会被XMC_NADV默认开启占用，导致SPIM工作异常。此时需手动配置IOMUX_REMAP2寄存器关闭XMC_NADV功能，调用库函数即可，如下gpio_pin_remap_config（XMC_NADV_MUX，TRUE）

图4. XMC和SPIM共用引脚

图5. 单独关闭XMC_NADV功能

demo示例

AT32的BSP中，有两个例程operate_spim和run_in_spim演示了如何使用SPIM。

用户程序访问SPIM存储区

如果通过用户程序去执行读、编程及擦除操作，只需要按照正常配置初始化及解锁后就可以实现。BSP中examples\flash\operate_spim执行了SPIM的初始化、擦除、编程和读取流程，并通过LED显示执行结果。

下载用户程序到SPIM或者用户程序在SPIM执行

如果用户程序通过keil下载到SPIM中，或者想程序直接在SPIM执行，需要执行一些额外的操作。附件工程run_in_spim通过LED的闪烁，简单的演示了代码如何在SPIM上运行。

1) Options-Debug-Settings-Flash Download中选择添加外挂flash类型。

图6. 配置SPIM Flash类型

2) Options-Target中添加SPIM起始地址和容量大小，但不勾选。Demo中将SPIM定义在IROM2位置，用于存储C文件注意：如果勾选则KEIL在编译时可能会将其余不需要运行在SPIM的函数编译到SPIM地址段。

图7. 配置SPIM起始地址和容量

3) Project中选择需要运行在SPIM对应位置的C文件，鼠标右键选Options进入将Memory Assignment的code地址改为对应地址段。

注意：如果工程中函数还有更多指定地址分段编译的需求，可以继续添加到对应 ROM1/2/3 等，也可以手动修改sct文件

图8. 配置需运行在SPIM第一部分代码

4) 编译时勾选自动生成sct文件的选项，编译完成后浏览sct文件可以发现需要运行在SPIM区域的函数已被正确编译到该区域。

图9 勾选自动生成sct文件

图10 自动生成的sct文件

注意：整个代码的启动必须从bank1开始，须保证SPIM flash的初始化代码在程序执行到SPIM前运行。

关于雅特力
雅特力科技于2016年成立，是一家致力于推动全球市场32位微控制器（MCU）创新趋势的芯片设计公司，专注于ARM ®Cortex®-M4/M0+的32位微控制器研发与创新，全系列采用55nm先进工艺及ARM® Cortex®-M4高效能或M0+低功耗内核，缔造M4业界最高主频288MHz运算效能，并支持工业级别芯片工作温度范围（-40~105℃）。

雅特力目前已累积相当多元的终端产品成功案例：如微型打印机、扫地机、光流无人机、热成像仪、激光雷达、工业缝纫机、伺服驱控、电竞周边市场、断路器、ADAS、T-BOX、数字电源、电动工具等终端设备应用，广泛地覆盖5G、物联网、消费、商务及工控等领域。

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雅特力（Artery）AT32全系列32位微控制器（MCU）选型指南（英文）

描述- Founded in 2016, ARTERY Technology is a professional design company that is committed to promoting innovative development of the 32-bit microcontroller industry, supported by its state-of-the-art R&D technology, a comprehensive set of IP databases, and deep expertise in resource integration.

型号- AT-SURF-F437,AT32F413CCU7,AT32A403ACGU7,AT32F405CCU7,AT32F403A SERIES,AT32F405 SERIES,AT32F407 SERIES,AT32L021K6U7-4,AT32F421K6T7,AT32F425R8T7,AT32F423VBT7,AT32F423RBT7-7,AT32A403ACGT7,AT32A423RBT7-7,AT32A423CCU7,AT32F413CBT7,AT32F435CMT7,AT32F403ARCT7,AT32L021C4T7,AT32F435RCT7,AT32F435ZGT7,AT32F405CCT7,AT32F403ACET7,AT32A423R8T7,AT32L021K8T7,AT32A423 SERIES,AT32 WB SERIES,AT32F437 SERIES,AT32A423CBT7,AT32L021F8P7,AT32-AUDIO-EV,AT32F435CMU7,AT32F415KBU7-4,AT32F413CBU7,AT32F402CBT7,AT32F405KCU7-4,AT32F407RCT7,AT32L021G4U7,AT32F403ACGU7,AT32F425K8U7-4,AT32F402KBU7-4,AT32F425R8T7-7,AT32F415RCT7,AT32F423VCT7,AT32F402CBU7,AT32-COMM-EV,AT32F423T8U7,AT32F425K6T7,AT32F435CDT7,AT32F405RBT7,AT32A403ARCT7,AT32F421K6U7,AT32F421G8U7,AT32F415RBT7-7,AT32F421F4P7,AT32A423CCT7,AT32 F SERIES,AT32F413KCU7-4,AT32F425F6P7,AT32F423C8T7,AT32A403ACEU7,AT32F421 SERIES,AT32F423 SERIES,AT32F423RCT7-7,AT32A423TBU7,AT32A423C8T7,AT32-MOTOR-EV,AT32F421K8T7,AT32-LCD-EV,AT32F413C8T7,AT32F415RBT7,AT32F403ARET7,AT32F435CGT7,AT32A423K8U7-4,AT32A403ACET7,AT32F435VCT7,AT32A423C8U7,AT32F403ACGT7,AT32F421C4T7,AT32L021K6T7,AT32A423R8T7-7,AT32F403AVCT7,AT32L021F6P7,AT32F415RCT7-7,AT32F435CGU7,AT-LINK-ISO+,AT32F415CCT7,AT32F405KBU7-4,AT32F407VCT7,AT32F405CBU7,AT32F415KCU7-4,AT32A423TCU7,AT32F407RET7,AT32F415 SERIES,AT32 A,AT32A423CBU7,AT32F435RMT7,AT32L021K8U7,AT32L021,AT32 F,AT-LINK-EZ,AT32 L,AT32A423KBU7-4,AT32F423C8U7,AT32F435RDT7,AT32L021F8U7,AT32F425K8T7,AT32F405CBT7,AT32A403AVCT7,AT32F421K8U7,AT32A403ARET7,AT32F423TBU7,AT32F421K6U7-4,AT32F435-DVP-EV,AT32F421F6P7,AT32F403A,AT32 L SERIES,AT32F402 SERIES,AT32A403ACCU7,AT32F415CBT7,AT32F415R8T7,AT32F425F8P7,AT32A403A,AT32F423R8T7,AT32F425C6U7,AT32A423T8U7,AT-START,AT32F421K4U7-4,AT32A,AT32F423CCU7,AT32F402RCT7,AT-LINK,AT32L021C8T7,AT32F403ARGT7,AT32WB415CCU7-7,AT32F415CCU7,AT32A403ACCT7,AT32F403AVET7,AT32F435RGT7,AT32F435VMT7,AT32F421C6T7,AT32A423VBT7,AT32L021K4U7-4,AT32L021K4T7,AT32F423TCU7,AT32F405RBT7-7,AT32F413KBU7-4,AT32F435ZCT7,AT32 A SERIES,AT32F423CCT7,AT32WB415,AT32L021F4P7,AT32L021G8U7,AT32F407VET7,AT32F413 SERIES,AT32F407RGT7,AT32F403ACCU7,AT32L021K6U7,AT32F423CBU7,AT32A423RCT7-7,AT32F435VDT7,AT-LINK FAMILY,AT32F415CBU7,AT32L021K8U7-4,AT32A423VCT7,AT32L021F6U7,AT32A403AVET7,AT32 WB,AT32F425K6U7-4,AT32F425C6T7,AT32F421G4U7,AT32A403ARGT7,AT32A423KCU7-4,AT32F425 SERIES,AT32F421F8P7,AT32F423CBT7,AT32F413RCT7,AT32F425R6T7-7,AT32F413,AT32F423V8T7,AT32F415,AT32F423KCU7-4,AT32F402CCT7,AT32F421K4T7,AT32F435CDU7,AT32F425C8U7,AT32WB415 SERIES,AT32F425R6T7,AT32F423RBT7,AT32F423K8U7-4,AT32F421,AT32F402,AT32F435VGT7,AT32F405,AT32A423RBT7,AT32L021C6T7,AT32F407,AT32F402CCU7,AT32F421C8T7,AT32F435CCT7,AT32F403AVGT7,AT32F405RCT7,AT32F423R8T7-7,AT32F403ACCT7,AT32F435ZMT7,AT32A423V8T7,AT32F413RBT7,AT32F405RCT7-7,AT32F415C8T7,AT32F402RBT7-7,AT32F435,AT32F437,AT32F407VGT7,AT32F435CCU7,AT32L021G6U7,AT32,AT32F402RCT7-7,AT32F403ACEU7,AT32F415K8U7-4,AT32L021K4U7,AT32F415R8T7-7,AT-LINK+,AT32F423RCT7,AT32F402KCU7-4,AT32F402RBT7,AT32F423,AT32F425,AT32F413CCT7,AT32A423RCT7,AT32F421K4U7,AT32F421K8U7-4,AT32L021F4U7,AT32F425C8T7,AT32A403AVGT7,AT32F421G6U7,AT32F423KBU7-4,AT32F435ZDT7,AT32A423

选型指南 - 雅特力 - 202401 PDF 英文下载

AT32讲堂 | 雅特力AT32 MCU的随机数生成

本章介绍了使用软件触发方式触发ADC，配置普通信道和DMA。本篇应用笔记适用于AT32各系列MCU，只要有ADC外设皆可适用。

设计经验发布时间 : 2024-09-29

博流（Bouffalo Lab）智能物联网芯片选型指南

目录- 智能物联网芯片

型号- BL602L-20-Q2H,BL602L-10-Q2H,BL602C-20-Q2I,BL706S-10-Q2I,BL706C-10-Q2I,BL606P-08-Q2I,BL706C-22-Q2I,BL604E-20-Q2I,BL702S-10-Q2I,BL606P-65-Q2I,BL702C-10-Q2H,BL702S-A0-Q2I,BL602C-00-Q2I

选型指南 - 博流 - 2022/9/19 PDF 中文下载

【经验】雅特力MCU AT32F403ARCT7的IIC控制器做主设备时需要注意哪些事项？

雅特力科技推出的AT32F403ARCT7是一颗高性能MCU，搭载32位ARM Cortex-M4内核，主频最高可以跑到240MHz。内建的单精度浮点运算单元(FPU)及数字信号处理器(DSP)，还提供了丰富的外设控制器，在工业、医疗、消费等各个行业有着广泛的应用。

设计经验发布时间 : 2023-08-01

AT32 雅特力MCUs 微控制器产品选型表

型号- AT-SURF-F437,AT32F413CCU7,AT32F437ZCT7,AT32A403ACGU7,AT32F456CCU7,AT32F405CCU7,AT32F455RCT7,AT32L021K6U7-4,AT32F421K6T7,AT32F437VMT7,AT32F425R8T7,AT32M412C8T7,AT32F455CET7,AT32F437RGT7,AT32M412K8U7-4,AT32F423VBT7,AT32F423RBT7-7,AT32A403A 系列,AT32A403ACGT7,AT32A423RBT7-7,AT32A423CCU7,AT32F413CBT7,AT32M416E8P7,AT32F435CMT7,AT32F403ARCT7,AT32L021C4T7,AT32F435ZGT7,AT32F435RCT7,AT32F405CCT7,AT32 A 系列,AT32F403ACET7,AT32F457 系列,AT32F405 系列,AT32A423R8T7,AT32L021K8T7,AT32 L 系列,AT32A423CBT7,AT32L021F8P7,AT32 F 系列,AT32F435CMU7,AT32F437VDT7,AT32F415KBU7-4,AT32F413CBU7,AT32F402CBT7,AT32F405KCU7-4,AT32F407RCT7,AT32L021G4U7,AT32F403ACGU7,AT32F425K8U7-4,AT32F402KBU7-4,AT32F425R8T7-7,AT32F415RCT7,AT32F423VCT7,AT32M412E8P7,AT32M416EBP7,AT32F402CBU7,AT32F457RET7,AT32F456ZCT7,AT32F423T8U7,AT32F457VCT7,AT32F425K6T7,AT32F435CDT7,AT32F405RBT7,AT32A403ARCT7,AT32F421K6U7,AT32F455ZET7,AT32M416C8T7,AT32F421G8U7,AT32F415RBT7-7,AT32F421F4P7,AT32M416KBU7-4,AT32A423CCT7,AT32F456VET7,AT32F413KCU7-4,AT32F423C8T7,AT32A403ACEU7,AT32F437VGT7,AT32F437ZMT7,AT32F423RCT7-7,AT32M412KBU7-4,AT32F455RET7,AT32A423TBU7,AT32A423C8T7,AT32F421K8T7,AT32F455VCT7,AT32M412KBT7,AT32F435 系列,AT32F413C8T7,AT32F415RBT7,AT32F403ARET7,AT32F435CGT7,AT32A423K8U7-4,AT32A403ACET7,AT32F435VCT7,AT32A423C8U7,AT32F403ACGT7,AT32F421C4T7,AT32L021K6T7,AT32A423R8T7-7,AT32F403AVCT7,AT32L021F6P7,AT32F437ZDT7,AT32F415RCT7-7,AT32F435CGU7,AT-LINK-ISO+,AT32F415CCT7,AT32F405KBU7-4,AT32F407VCT7,AT32F405CBU7,AT32F415KCU7-4,AT32A423TCU7,AT32F407RET7,AT32 A,AT32F456 系列,AT32A423CBU7,AT32F435RMT7,AT32 M 系列,AT32L021K8U7,AT32L021,AT32 F,AT-LINK-EZ,AT32 L,AT32 M,AT32A423KBU7-4,AT32F423C8U7,AT32F423 系列,AT32F435RDT7,AT32M416KBT7,AT32L021F8U7,AT32F425K8T7,AT32F405CBT7,AT32A403AVCT7,AT32F421K8U7,AT32F455ZCT7,AT32F457RCT7,AT32A403ARET7,AT32F423TBU7,AT32F421K6U7-4,AT32F421F6P7,AT32F403A,AT32F456RET7,AT32F456VCT7,AT32F455,AT32F456,AT32F457,AT32A403ACCU7,AT32F415CBT7,AT32F415R8T7,AT32F425F8P7,AT32A403A,AT32F437ZGT7,AT32F423R8T7,AT32F455VET7,AT32M412K8T7,AT32F425C6U7,AT32A423T8U7,AT-START,AT32F421K4U7-4,AT32A,AT32F437RCT7,AT32F423CCU7,AT32F402 系列,AT32M412,AT32F425 系列,AT32F402RCT7,AT32M416,AT-LINK,AT32L021C8T7,AT32F403ARGT7,AT32WB415CCU7-7,AT32F415CCU7,AT32A403ACCT7,AT32F403AVET7,AT32F435VMT7,AT32F435RGT7,AT32F421C6T7,AT32A423VBT7,AT32L021K4U7-4,AT32L021K4T7,AT32F423TCU7,AT32F405RBT7-7,AT32F413KBU7-4,AT32F435ZCT7,AT32WB415 系列,AT32M412 系列,AT32F423CCT7,AT32WB415,AT32L021F4P7,AT32L021G8U7,AT32F407VET7,AT32F407RGT7,AT32F403ACCU7,AT32L021K6U7,AT32F423CBU7,AT32F403A 系列,AT32F456CET7,AT32A423RCT7-7,AT32F435VDT7,AT-LINK FAMILY,AT32F415CBU7,AT32L021K8U7-4,AT32A423VCT7,AT32L021F6U7,AT32A403AVET7,AT32 WB,AT32F413 系列,AT32F457ZET7,AT32F425K6U7-4,AT32F425C6T7,AT32F421G4U7,AT32F407 系列,AT32A403ARGT7,AT32A423KCU7-4,AT32M416K8T7,AT32F455CCU7,AT32F455 系列,AT32F421F8P7,AT32F423CBT7,AT32F413RCT7,AT32F456RCT7,AT32F425R6T7-7,AT32M416 系列,AT32F456CEU7,AT32F413,AT32F423V8T7,AT32F415,AT32F437VCT7,AT32F423KCU7-4,AT32F402CCT7,AT32M416K8U7-4,AT32F421K4T7,AT32F435CDU7,AT32F425C8U7,AT32F425R6T7,AT32F455CCT7,AT32F423RBT7,AT32A423 系列,AT32M416CBT7,AT32M412CBT7,AT-LINK-PRO,AT32F423K8U7-4,AT32F421,AT32F402,AT32 WB 系列,AT32F421 系列,AT32F435VGT7,AT32F405,AT32A423RBT7,AT32L021C6T7,AT32F407,AT32F402CCU7,AT32F421C8T7,AT32F435CCT7,AT32F415 系列,AT32F403AVGT7,AT32F405RCT7,AT32F423R8T7-7,AT32F403ACCT7,AT32F435ZMT7,AT32A423V8T7,AT32F413RBT7,AT32F405RCT7-7,AT32F415C8T7,AT32F402RBT7-7,AT32F435,AT32F437,AT32F407VGT7,AT32F435CCU7,AT32L021G6U7,AT32,AT32F402RCT7-7,AT32F403ACEU7,AT32F415K8U7-4,AT32L021K4U7,AT32F415R8T7-7,AT-START系列,AT-LINK+,AT32F437RDT7,AT32F423RCT7,AT32F437 系列,AT32F402KCU7-4,AT32F402RBT7,AT32M412EBP7,AT32F456CCT7,AT32F456ZET7,AT32F425,AT32F413CCT7,AT32A423RCT7,AT32F421K4U7,AT32F421K8U7-4,AT32L021F4U7,AT32F425C8T7,AT32F437RMT7,AT32F457VET7,AT32A403AVGT7,AT32F421G6U7,AT32F455CEU7,AT32F457ZCT7,AT32L021 系列,AT32F423KBU7-4,AT32F435ZDT7,AT32A423

选型指南 - 雅特力 - 2024/6/26 PDF 中文下载