SPI1 flash 并发约束

[English]

指令/数据 cache(用以执行固件)与 SPI1 外设(由像 SPI flash 驱动一样的驱动程序控制)共享 SPI0/1 总线。因此,SPI1 外设上的操作会对整个系统造成显著的影响。这类操作包括调用 SPI flash API 或者 SPI1 总线上的其他驱动、任何 flash 操作(如读取、写入、擦除)或是由其他用户定义的 SPI 操作(对主 flash 或是其他 SPI 从机)。

在 ESP32-S2 上,启用配置选项 CONFIG_SPIRAM_XIP_FROM_PSRAM (默认禁用)后将允许 flash/PSRAM 的 cache 访问和 SPI1 的操作并发执行。请参阅 在 PSRAM 中执行代码,查看详细信息。

禁用该选项时,在读取/写入/擦除 flash 期间,必须禁用 cache。使用驱动访问 SPI1 的相关约束参见 禁用 cache 时。这些约束会带来更多的 IRAM/DRAM 消耗。

禁用 cache 时

此时,在 flash 擦写操作中,所有的 CPU 都只能执行 IRAM 中的代码,而且必须从 DRAM 中读取数据。如果使用本文档中的 API 函数,上述限制将自动生效且透明(无需额外关注),但这些限制可能会影响系统中的其他任务的性能。

备注

启用 CONFIG_SPIRAM_XIP_FROM_PSRAM 选项后,不会禁用 cache。

为避免意外读取 flash cache,在 flash 操作完成前,所有 CPU 上,会禁用所有在 CPU 上非 IRAM 安全的中断。

另请参阅 OS 函数SPI 总线锁

除 SPI0/1 以外,SPI 总线上的其他 flash 芯片则不受这种限制。

请参阅 应用程序内存分布,查看内部 RAM(如 IRAM、DRAM)和 flash cache 的区别。

IRAM 安全中断处理程序

如果需要在 flash 操作期间运行中断处理程序(比如低延迟操作),请在 注册中断处理程序 时设置 ESP_INTR_FLAG_IRAM

请确保中断处理程序访问的所有数据和函数(包括其调用的数据和函数)都存储在 IRAM 或 DRAM 中。参见 如何将代码放入 IRAM

在未将函数或符号正确放入 IRAM/DRAM 的情况下,在 flash 操作期间,中断处理程序从 flash cache 中读取数据时,会导致程序崩溃。这可能是因为代码未正确放入 IRAM,产生了非法指令异常,也可能是因为常数未正确放入 DRAM,读取到了垃圾数据。

备注

在 ISRs 中处理字符串时,不建议使用 printf 和其他输出函数。为了方便调试,在从 ISRs 中获取数据时,请使用 ESP_DRAM_LOGE() 和类似的宏。请确保 TAG 和格式字符串都放置于 DRAM 中。

非 IRAM 安全中断处理程序

如果在注册时没有设置 ESP_INTR_FLAG_IRAM 标志,当禁用 cache 时,将不会执行中断处理程序。一旦 cache 恢复,非 IRAM 安全的中断将重新启用,中断处理程序随即再次正常运行。这意味着,只要禁用了 cache,就不会发生相应的硬件事件。

在 PSRAM 中执行代码

启用 CONFIG_SPIRAM_XIP_FROM_PSRAM 选项后,flash 中 .text 部分的数据(用于指令)和 flash 中 .rodata 部分的数据(用于只读数据)将被放入 PSRAM。

相应的虚拟内存地址将被映射到 PSRAM。

如果同时启用以上两个选项,则在 SPI1 flash 操作期间 cache 不会被禁用,无需确保 ISR、ISR 回调及相关数据放置在内部 RAM 中。