用邏輯分析儀進(jìn)行串行閃存測量

在許多的電子產(chǎn)品中都有使用串行閃存的需求。串行閃存具有較簡(jiǎn)單的控制程序和電路以及可靠的儲存能力，因而倍受青睞。因此，它常被電子產(chǎn)品用來(lái)存儲較關(guān)鍵的啟動(dòng)程序或者系統設置數據。每當系統激活時(shí)，串行閃存就會(huì )忙碌起來(lái)，盡快地把儲存在里面的程序或數據加載到系統內。但越來(lái)越復雜的命令組合和命令差異，使得開(kāi)發(fā)與除錯工作變得更加困難。本文將介紹使用邏輯分析儀來(lái)進(jìn)行串行閃存的測量工作。

單線(xiàn)(Single)模式譯碼

早期的串行閃存使用SPI總線(xiàn)架構定義了4根與命令/數據傳輸有關(guān)的引腳，分別是：CS(片選)、SCK(時(shí)鐘)、DI(數據輸入)和DO(數據輸出)。傳輸時(shí)，由DI將命令或數據傳入串行閃存，而DO將數據讀出，如圖1所示。這種模式一般稱(chēng)之為單線(xiàn)模式。使用者若要測量串行閃存總線(xiàn)，只需使用具有SPI總線(xiàn)的儀器或者工具，就可以將單線(xiàn)模式的串行閃存命令/地址/數據解出。這是業(yè)內行之多年的作法。

圖1：串行閃存單線(xiàn)模式(1-1-1)。注：JEDEC標準No. 216：(x-y-z)標示串行閃存I/O的模式，分別為命令碼(opcode x)、地址(address y)和數據(Data z)。

雙線(xiàn)(Dual)及四線(xiàn)(Quad)模式譯碼

鑒于電子產(chǎn)品越來(lái)越需要大容量的儲存空間，串行閃存的容量也相應擴大。儲存容量擴大之后衍生而來(lái)的問(wèn)題是讀取數據的時(shí)間越來(lái)越長(cháng)。于是串行閃存開(kāi)始提高其工作頻率——通過(guò)較高的傳輸頻率縮短傳輸數據的時(shí)間。但這樣卻還不夠快，因而進(jìn)一步發(fā)展出了所謂的雙線(xiàn)模式(如圖2)和4線(xiàn)模式(如圖3)的串行閃存。其總線(xiàn)傳輸的架構已漸漸與單線(xiàn)模式的SPI架構不同，這也使原有的SPI儀器或工具用于此類(lèi)串行閃存的總線(xiàn)除錯工作開(kāi)始出現困難。

圖2：串行閃存雙線(xiàn)模式(2-2-2)。

圖3：串行閃存4線(xiàn)模式(4-4-4)。

各廠(chǎng)商推出的串行閃存更增加了多種不同數量的命令與數據組合。若沒(méi)有識別閃存命令的軟件工具，將很難看出總線(xiàn)的內容。這樣的需求使得具有支持串行閃存總線(xiàn)分析的邏輯分析儀成為了不可或缺的工具，它可以協(xié)助分析這種多樣性的信號。它可以隨著(zhù)閃存命令的改變，而做出相應的分析。

使用邏輯分析儀分析不同命令的組合

隨著(zhù)命令的不同，串行閃存會(huì )以不同數量的傳輸線(xiàn)工作。以下范例列舉了幾種不同形式的串行閃存結構，從中可以一窺命令差異所帶來(lái)的影響。

范例一：如圖4所示，此命令3BH(Fast Read Dual I/O)是一個(gè)(1-1-2)結構的命令。輸入命令與地址時(shí)只需要使用1根線(xiàn)，但數據輸出時(shí)為雙線(xiàn)。從圖例可以看出，傳送命令需要使用8個(gè)時(shí)鐘周期，但接收數據只需4個(gè)時(shí)鐘周期。

圖4：閃存命令3BH波形畫(huà)面(1-1-2)。

范例二：如圖5所示，此命令EBH(Fast Read Quad I/O)是一個(gè)(1-4-4)結構的命令，輸入命令使用1根線(xiàn)，但地址與數據皆為4根線(xiàn)。從圖例可以看出，傳送命令需要使用8個(gè)時(shí)鐘周期，但傳送地址和接收數據只需2個(gè)時(shí)鐘周期。

圖5：閃存命令EBH波形畫(huà)面(1-4-4)。

范例三：如圖6所示，此命令6BH(Fast Read Quad Ouput)是一個(gè)(1-1-4)結構的命令，傳送地址時(shí)只需要使用1根線(xiàn)，但數據輸出時(shí)為4根線(xiàn)。從圖例可以看出，傳送命令與地址需要使用8個(gè)時(shí)鐘周期，但接收數據只需2個(gè)時(shí)鐘周期。

圖6：閃存命令6BH波形畫(huà)面(1-1-4)。

更勝于SPI總線(xiàn)分析的功能：從圖7可以看出，有別于SPI數據，當輸入與輸出分成兩根線(xiàn)時(shí)，不容易判別數據輸出的時(shí)間點(diǎn)。光標A所在位置，就是串行閃存開(kāi)始輸出數據的時(shí)刻。從信道SPI-DO查看時(shí)，必須自行數到第5個(gè)字節，才算是數據的輸出點(diǎn)。有時(shí)候串行閃存在輸入時(shí)還會(huì )安插虛擬字節(Dummy Byte)，這樣就更增加了查看輸出信號的困擾。但若采用串行閃存總線(xiàn)分析，借由清楚的文字說(shuō)明，就可以清楚地標示數據的意義。

圖7：串行閃存(SFlash)與SPI(SPI-DI、SPI-DO)總線(xiàn)分析比較。

圖8：即使閃存進(jìn)入性能增強模式，地址與數據也可被正確分析出來(lái)。

性能增強模式(PEM)的分析：為了加快閃存數據的傳輸速度，在進(jìn)入性能增強模式后，讀取數據不需要再下命令。因此，第一筆輸入數據即為地址，而非命令。此法可減少下命令的次數，以達到加速的效果。由于性能增強模式的設置參數都是包含在虛擬字節里面，并且各廠(chǎng)商設置與復位的規則也不相同，這使得在判讀上困難許多。圖8所示就是一個(gè)設置進(jìn)入性能增強模式的波形范例。