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SPI Flash 和片外 SPI RAM 配置
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:link_to_translation:`en:[English]`
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本文档提供配置 SPI flash 和片外 SPI RAM 的指南，还详细说明了支持的频率和模式组合，以及错误处理。
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术语表
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.. list-table::
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:header-rows: 1
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:widths: 20 80
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:align: center
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* - 术语
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- 定义
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* - **SPI**
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- 串行外设接口
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* - **MSPI**
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- 存储器 SPI 外设，专用于存储器的 SPI 外设
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* - **SDR**
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- 单倍数据传输速率 (SDR)，也被称为 STR（单次传输速率）
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* - **DDR**
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- 双倍数据传输速率 (DDR)，也被称为 DTR（双次传输速率）
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* - **行模式**
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- 在 SPI 事务的数据阶段，用来传输数据的信号数量。例如，4 位模式下，数据阶段的速度为每个时钟周期内加载 4 位数据。
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* - **FxRx**
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- F 代表 flash，R 代表 PSRAM，x 代表行模式。例如，F4R4 指的是具有四线 flash 和四线 PSRAM 的 {IDF_TARGET_NAME}。
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.. note::
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在 {IDF_TARGET_NAME}上，MSPI 代表 SPI0/1，SPI0 和 SPI1 共享一个公共 SPI 总线。主 flash 和 PSRAM 连接到 MSPI 外设，CPU 通过 Cache 访问它们。
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.. _flash-psram-configuration:
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如何配置 Flash 和 PSRAM
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运行 ``idf.py menuconfig``，打开配置菜单。
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配置 Flash
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在 ``Serial flasher config`` 菜单下，可以找到 flash 相关的配置。
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1. 选择在板上使用的 flash 类型。如果是八线 flash，请选择 :ref:`CONFIG_ESPTOOLPY_OCT_FLASH`；如果是四线 flash，则不必选择此配置。
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2. 选择 flash 的行模式。在 :ref:`CONFIG_ESPTOOLPY_FLASHMODE` 中选择行模式，线模式越高，SPI 速度越快。有关行模式的术语，请参阅上述术语表。
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3. 选择 flash 的采样模式。在 :ref:`CONFIG_ESPTOOLPY_FLASH_SAMPLE_MODE` 中选择采样模式，DDR 模式比 SDR 模式速度更快。有关 SDR 和 DDR 模式的术语，请参阅上述术语表。
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4. 选择 flash 的速度。在 :ref:`CONFIG_ESPTOOLPY_FLASHFREQ` 中选择 flash 频率。
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5. 选择 flash 的大小。在 :ref:`CONFIG_ESPTOOLPY_FLASHSIZE` 中选择 flash 的大小，以兆字节为单位。
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配置 PSRAM
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要启动 PSRAM，请在 ``Component config / Hardware Settings`` 菜单下启用 :ref:`CONFIG_SPIRAM`。在 ``SPI RAM config`` 菜单下可以看到所有与 PSRAM 相关的配置。
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1. 选择在板上使用的 PSRAM 类型。在 :ref:`CONFIG_SPIRAM_MODE` 中可以选择四线或八线 PSRAM。
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2. 选择 PSRAM 的速度。在 :ref:`CONFIG_SPIRAM_SPEED` 中选择 PSRAM 的频率。
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.. note::
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应根据实际硬件选择 flash 和 PSRAM 的配置 1。
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如果要重置上述配置：
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- flash 和 PSRAM 共享相同的内部时钟。
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- 四线 flash 仅支持 STR 模式。八线 flash 在 OPI 模式下可能支持 STR/DTR 模式中的一种或两种，具体取决于 flash 的型号和供应商。
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- 四线 PSRAM 仅支持 STR 模式，而八线 PSRAM 仅支持 DTR 模式。
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因此，在选择 flash 的配置 2、3、4 以及 PSRAM 的配置 2 时，应留意上述限制。更多信息请参阅 :ref:`所有支持的模式和速度 <flash-psram-combination>`。
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.. note::
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如果配有八线 flash 的开发板在第二阶段引导加载程序之前复位，请参考 :ref:`错误处理章节 <flash-psram-error>`。
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.. _flash-psram-combination:
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所有支持的模式和速度
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.. note::
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在 MSPI DDR 模式下，数据在正边沿和负边沿都会被采样。例如，将 flash 设置为 80 MHz，DDR 模式，则 flash 的最终速度为 160 MHz，比直接将 flash 设置为 120 MHz，STR 模式更快。
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.. important::
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120 MHz DDR 模式为实验性功能，仅在启用下述选项时才能实现：
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- :ref:`CONFIG_IDF_EXPERIMENTAL_FEATURES`
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通过上述步骤，就能看到 120 MHz 的选项。
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风险：
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如果芯片在某个温度下上电，当温度上升或下降超过 20 摄氏度后，访问 PSRAM/flash 或是从 PSRAM/flash 获取数据的操作将随机崩溃，而 flash 访问的崩溃将导致程序崩溃。
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请注意，20 摄氏度并不是一个完全准确的数字，这个值在不同芯片间可能会有所不同。
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.. note::
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PSRAM 在 120M 运行时需要相位点校准算法。相位点设置与启动时的温度有关。当芯片运行期间温度大幅上升（下降）时，PSRAM 可能会出现读写错误。为解决这一问题，可以使能 :ref:`CONFIG_SPIRAM_TIMING_TUNING_POINT_VIA_TEMPERATURE_SENSOR`，根据温度值动态调整 PSRAM 相位点。这将创建一个任务，每隔 :ref:`CONFIG_SPIRAM_TIMING_MEASURE_TEMPERATURE_INTERVAL_SECOND` 秒测量一次温度，并相应调整 PSRAM 相位点。
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F8R8 硬件
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.. list-table::
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:header-rows: 1
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:widths: 20 30 20 30
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:align: center
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* - 组别
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- Flash 模式
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- 组别
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- PSRAM 模式
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* - A
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- 120 MHz DDR
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- A
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- 120 MHz DDR
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* - A
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- 120 MHz SDR
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- A
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-
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* - B
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- 80 MHz DDR
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- B
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- 80 MHz DDR
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* - C
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- 80 MHz SDR
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- C
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- 40 MHz DDR
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* - C
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- 40 MHz DDR
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- C
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-
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* - C
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- < 40 MHz
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- C
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-
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* - D
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-
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- D
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- 禁用
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1. 组别 A 中的 flash 模式与组别 A/D 中的 PSRAM 模式配对。
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2. 组别 B/C 中的 flash 模式与组别 B/C/D 中的 PSRAM 模式配对。
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F4R8 硬件
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.. list-table::
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:header-rows: 1
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:widths: 20 30 20 30
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:align: center
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* - 组别
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- Flash 模式
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- 组别
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- PSRAM 模式
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* - A
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- 120 MHz SDR
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- A
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- 120 MHz DDR
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* - B
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- 80 MHz SDR
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||
- B
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- 80 MHz DDR
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* - C
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- 40 MHz SDR
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- C
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- 40 MHz DDR
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* - C
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- 20 MHz SDR
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- C
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-
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* - D
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-
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- D
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- 禁用
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1. 组别 A 中的 flash 模式与组别 A/D 中的 PSRAM 模式配对。
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2. 组别 B/C 中的 flash 模式与组别 B/C/D 中的 PSRAM 模式配对。
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F4R4 硬件
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.. list-table::
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:header-rows: 1
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:widths: 20 30 20 30
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:align: center
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* - 组别
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- Flash 模式
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- 组别
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- PSRAM 模式
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* - A
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- 120 MHz
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- A
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- 120 MHz
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* - B
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- 80 MHz
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- B
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- 80 MHz
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* - C
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- 40 MHz
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||
- C
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- 40 MHz
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* - C
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- 20 MHz
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||
- C
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-
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* - D
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-
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- D
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- disable
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1. 组别 A 中的 flash 模式 与组别 A/C/D 的 PSRAM 模式配对。
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2. 组别 B 中的 flash 模式 与组别 B/C/D 的 PSRAM 模式配对。
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3. 组别 C 中的 flash 模式 与组别 A/B/C/D 的 PSRAM 模式配对。
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.. _flash-psram-error:
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错误处理
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1. 如果配有八线 flash 的开发板在第二阶段引导加载程序之前复位:
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.. code-block:: c
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ESP-ROM:esp32s3-20210327
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Build:Mar 27 2021
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rst:0x7 (TG0WDT_SYS_RST),boot:0x18 (SPI_FAST_FLASH_BOOT)
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Saved PC:0x400454d5
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SPIWP:0xee
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mode:DOUT, clock div:1
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load:0x3fcd0108,len:0x171c
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ets_loader.c 78
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这可能意味着必要的 efuse 未得到正确烧录。请使用命令 ``espefuse.py summary``，检查芯片的 eFuse 位。
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ROM 引导加载程序可通过 eFuse 位 ``FLASH_TYPE`` 将 flash 复位为默认模式（SPI 模式）。如果未烧录此位，且 flash 处于 OPI 模式，则 ROM 引导加载程序可能无法从 flash 中读取并加载以下图像。
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2. 如果启用 :ref:`CONFIG_ESPTOOLPY_OCT_FLASH` 后出现如下错误日志：
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.. code-block:: c
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Octal Flash option selected, but EFUSE not configured!
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这意味着：
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- 要么当前正在使用配有四线 flash 的开发板，
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- 要么当前正在使用带有八线 flash 的板，但未烧录 eFuse 位 ``FLASH_TYPE``。乐鑫保证在制造模组时烧录此位，但如果模组由其他公司制造，则可能遇到上述情况。
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以下是烧录 eFuse 位的方法：
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.. code-block:: shell
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idf.py -p PORT efuse-burn --do-not-confirm FLASH_TYPE 1
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.. note::
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此步骤不可逆，请确保使用配有八线 flash 的开发板。
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