借助Serial Plot軟件觀測Flash頁編程執(zhí)行時(shí)間

大家好，我是痞子衡，是正經(jīng)搞技術(shù)的痞子。今天痞子衡給大家介紹的是i.MXRT系列FlexSPI驅(qū)動Flash頁編程執(zhí)行時(shí)間。

痞子衡之前寫過一篇文章 《串行NOR Flash的頁編程模式對于量產(chǎn)效率的影響》，簡要分析了 NOR Flash 的 Page Program 命令不同模式對于整體量產(chǎn)時(shí)間的影響，文章僅從理論計(jì)算角度做了分析，假定了 Flash 中所有 Page 擦寫表現(xiàn)都是一致的，但是每個(gè) Page 的表現(xiàn)真的是完全一致嗎？今天我們從一個(gè)客戶問題出發(fā)來探討下這個(gè)話題：

一、引入客戶問題

最近有一個(gè) i.MXRT1170 客戶反饋，他們的應(yīng)用程序里 IAP 功能代碼對于 Flash 擦寫表現(xiàn)不穩(wěn)定。他們的 IAP 代碼就是移植的 SDK_2.10.0_MIMXRT1170-EVKboardsevkmimxrt1170driver_examplesflexspinorpolling_transfer 例程，F(xiàn)lash 選用得跟官方 EVK 上一樣的型號 IS25WP128-JBLE，測試代碼會把整個(gè) Flash 的 16MB 循環(huán)擦除寫入，反復(fù)進(jìn)行測試，在測試過程中發(fā)現(xiàn)的部分區(qū)域表現(xiàn)速度較慢，這個(gè)慢的定義是在部分 256 字節(jié)（一個(gè) Page）寫入時(shí)，寫入 API 返回時(shí)間較長（因?yàn)槭禽喸兡Ｊ剑欠祷貭顟B(tài)是正確的。

由于客戶并沒有進(jìn)一步給出 Page 寫入快慢時(shí)間分別是多少，痞子衡只能先盲猜。既然寫入 API 返回狀態(tài)是正確的，那說明 FlexSPI 驅(qū)動是能正常工作的，先排除板級硬件設(shè)計(jì)問題。那么只剩下兩種可能：一、FlexSPI 軟件驅(qū)動執(zhí)行穩(wěn)定性問題；二、Flash 本身 Page 表現(xiàn)一致性問題。這兩個(gè)問題都可以通過觀察統(tǒng)計(jì)全部 Page 的寫入時(shí)間來進(jìn)一步確認(rèn)。對于第二個(gè)可能性，從 Flash 手冊里我們可以得知 Page 寫入命令的等待時(shí)間典型值是 0.2ms，最大值是 0.8ms，但這個(gè)表述并沒有明確這是針對不同 Flash 芯片而言，還是針對同一 Flash 內(nèi)不同 Page 而言。

二、確定測量方案

帶著上述疑問，痞子衡決定在官方 MIMXRT1170-EVK 上實(shí)測一下，我們僅需簡單改造一下 SDK_2.10.0_MIMXRT1170-EVKboardsevkmimxrt1170driver_examplesflexspinorpolling_transfer 例程，在 flexspi_nor_polling_transfer.c 源文件中 main() 函數(shù)里加入計(jì)時(shí)代碼統(tǒng)計(jì) flexspi_nor_flash_page_program() 函數(shù)執(zhí)行時(shí)間即可，其中計(jì)時(shí)實(shí)現(xiàn)可用 https://github.com/JayHeng/microseconds 項(xiàng)目，具體用法參考 《通用微秒(microseconds)計(jì)時(shí)函數(shù)框架設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)》 一文。

//?保存?65536?個(gè)?Page?的寫入?API?執(zhí)行時(shí)間
uint16_t?timeRes[65536];

int?main(void)
{
????//?省略原?Flash?初始化、擦除代碼

????microseconds_init();

#if?!(defined(XIP_EXTERNAL_FLASH))
????uint32_t?startAddr?=?0;
#else
????uint32_t?startAddr?=?0x8000;
#endif
????uint32_t?endAddr?=?0x1000000;
????while?(startAddr?<?endAddr)
????{
????????//?計(jì)時(shí)開始
????????uint64_t?startTicks?=?microseconds_get_ticks();
????????uint64_t?endTicks?=?startTicks;
????????uint64_t?deltaTicks?=?0;
????????status_t?status?=?flexspi_nor_flash_page_program(FLEXSPI1,?startAddr,?(void?*)s_nor_program_buffer);
????????if?(status?==?kStatus_Success)
????????{
????????????//?計(jì)時(shí)結(jié)束
????????????endTicks?=?microseconds_get_ticks();
????????????deltaTicks?=?endTicks?-?startTicks;
????????????uint16_t?costMicroseconds?=?microseconds_convert_to_microseconds(deltaTicks);
????????????timeRes[startAddr?/?256]?=?costMicroseconds;
????????}
????????startAddr?+=?256;
????}

????for?(uint32_t?i?=?0;?i?<?sizeof(timeRes)?/sizeof(uint16_t);?i++)
????{
????????PRINTF("%drn",?timeRes[i]);
????}
????
????while?(1)
????{
????}
}

三、選一款串口波形顯示軟件

上一節(jié)代碼中，我們把所有 Page 的寫入時(shí)間都通過串口打印了出來，現(xiàn)在需要一款串口波形顯示軟件，來直觀地看這 65536 個(gè)時(shí)間結(jié)果的差異。痞子衡試用了好幾款軟件：Serial Plot v0.12.0、Serial Chart V034、Serial Hunter V31，發(fā)現(xiàn)做得最完善的是 Serial Plot 軟件，推薦給大家：

Serial Plot 軟件源碼：https://github.com/hyOzd/serialplotSerial Plot 軟件安裝包：https://serialplot.ozderya.net/downloads/serialplot-0.12.0-win32-setup.exe

Serial Plot 軟件做得最好的地方是對串口接收數(shù)據(jù)格式的完善支持，既可以是 Binary（單通道字節(jié)長度可設(shè)），也可以是 ASCII 碼（通道間隔符可設(shè)），還可以是自定義數(shù)據(jù)幀（幀頭、幀格式可設(shè)），通道數(shù)也可以任意設(shè)，基本上可以滿足大部分串口波形顯示需求了。

四、測試結(jié)果分析

準(zhǔn)備就緒，給板卡通上電，將測試程序下載進(jìn)去跑起來，打開 Serial Plot 設(shè)置好串口接收參數(shù)后觀測結(jié)果，我們發(fā)現(xiàn)波形顯示是一條直線，即 65536 個(gè) Page 寫入時(shí)間是穩(wěn)定的，都是 271us（測試工程選擇的是 debug build），這個(gè)結(jié)果推翻了我們之前的兩個(gè)猜測，寫入 API 執(zhí)行時(shí)間是穩(wěn)定的，F(xiàn)lash 的各 Page 表現(xiàn)也是一致的。后來跟客戶進(jìn)一步溝通，客戶反饋他們是在 ThreadX 的 LevelX 中發(fā)現(xiàn)的，所以看起來客戶問題和 ThreadX 系統(tǒng)調(diào)度有關(guān)，那就是另外一個(gè)話題了，以后再展開。

至此，i.MXRT系列FlexSPI驅(qū)動Flash頁編程執(zhí)行時(shí)間痞子衡便介紹完畢了，掌聲在哪里~~~