QSPI Flash的作用

QSPI Flash（Quad SPI Flash）是一種非易失性存儲器，通過四線SPI接口與處理器或FPGA/SoC（如Xilinx ZYNQ）通信。它在嵌入式系統中的核心作用如下：

1. 核心功能

• 存儲啟動代碼（Boot Code）

  • 多數嵌入式系統（如ZYNQ的PS）從QSPI Flash啟動，存儲第一階段的引導程序（如FSBL，First Stage Boot Loader）、硬件配置文件（如PL比特流）或操作系統鏡像。
  • 系統上電時，處理器直接從QSPI Flash加載并執行初始化代碼。

• 存儲FPGA配置數據

  • 在ZYNQ等SoC中，PL（可編程邏輯）的硬件比特流文件可存儲在QSPI Flash中，由PS在啟動時加載到PL，實現邏輯配置。

• 固件與應用程序存儲

  • 存儲用戶應用程序、操作系統內核或其他長期不變的固件代碼，支持脫機運行。

• 數據存儲

  • 保存系統參數、校準數據或日志等需要長期保留的信息。

2. 在ZYNQ平臺中的典型應用

• 啟動流程

  1. ZYNQ上電后，PS的BootROM從QSPI Flash讀取FSBL。
  2. FSBL初始化PS（如DDR、外設），并將PL的比特流文件或應用程序（如U-Boot）從QSPI加載到內存。
  3. 啟動操作系統或用戶程序。

• 動態重配置
  通過PS在運行時從QSPI Flash讀取不同比特流文件，動態重構PL邏輯功能。

3. 對比其他存儲器的優勢

*XIP（eXecute In Place）：代碼可直接在Flash中運行，無需加載到RAM。

4. 設計注意事項

• 分區規劃：需合理劃分QSPI Flash區域（如Boot分區、PL配置分區、數據分區）。
• 讀寫壽命：Flash有擦寫次數限制（通常10萬次），頻繁寫入需配合磨損均衡算法。
• 接口配置：ZYNQ需在Vivado中正確配置QSPI控制器，并設置Boot模式引腳選擇QSPI啟動。

總結

QSPI Flash在嵌入式系統中扮演啟動媒介、配置存儲和固件倉庫的角色，尤其適合需要快速啟動、低引腳占用和可靠非易失存儲的場景。在ZYNQ等SoC中，它是連接PS與PL協同工作的關鍵硬件基礎之一。