一种显示设备中闪存连续读模式配置系统及配置方法与流程

本发明涉及闪存控制领域，更具体地，涉及一种显示设备中闪存连续读模式配置系统及配置方法。

背景技术：

1、闪存是一种使用spi接口规范进行通信的非易失性存储器，又称为spi flash。根据闪存颗粒性质的不同，spi flash又可以分为spi nor flash和spi nand flash。后面所提到的spi flash均指代spi nor flash，后文将不再赘述。

2、spi flash常见的工作模式有三种，即单线spi、双线（dual）spi和四线（quad）spi。理论上来说，io线的数量越多，其数据传输的吞吐量越大。设计人员可以根据需求来选择不同工作模式的spi flash。一般而言，三种工作模式是向下兼容的，即支持四线模式的同样也支持双线和单线spi。spi flash的特点在于接口简单、可单字节读取、支持四线连续读模式且数据读取速率较高等。这使其常作为系统启动时的固件存储器而应用于嵌入式系统中。

3、随着应用场景的多样化，spi flash在系统中所扮演的角色已不再仅限于程序存储器，而是会存储一些配置数据。例如在显示设备中会使用闪存存储一些显示设备初始化所需要的数据或固件。这些数据包含：pcie控制器中用于配置模拟电路关键功能的数据、ddr控制器中的一些初始化参数等。这些数据往往要求在一定时间内必须配置完成，这就对spi flash数据的读取速度有了更高的要求。

4、在读取速度和存储容量需求较小应用场景中，单、双线模式基本可以满足需求；一旦单/双线不能满足要求时，需要将flash配置为四线连续读模式，来应对高速需求。所谓的四线连续读模式，其实是四线spi flash的一种读的工作状态。其支持四线模式读取，且可以只在第一次读取时发送一次指令序列和地址序列，并完成一次数据读取。此后flash已进入连续读模式，在之后的读取中只需要向flash发送地址序列和模式码序列即可，省去了指令周期。这也是所有flash指令中的最快的读取模式。

5、大多数厂商在各自spi flash的产品中，会同时支持单线，双线，四线三种工作模式，而往往这种产品的出厂默认工作模式为单线模式。若要将其激活为四线连续读模式，需要对flash进行一些配置操作。常见的spi flash四线驱动方式都是基于“软件方式”操作的，依赖于cpu或操作系统的平台来运行。即需要系统中存在cpu或mcu等主控单元，依靠主控单元对flash进行配置。

6、对显示设备而言，可以在内部集成了cpu或mcu等主控单元对闪存进行四线连续读模式的控制，这种做法可行。但是如果在cpu启动之前，其他组件对flash有大量数据的读取需求，那么就无法使用软件方式完成spi flash四线连续读模式的配置。又或者在显示设备中处于成本考虑，并没有在其中集成一些cpu或mcu等主控单元，如果仍然想要从flash中快速获取大量的数据，就需要设计一种与flash进行四线通信方式的硬件模块，来完成系统与flash之间的数据交互。

7、因此，需要一种灵活、快速的硬件模块来的配置闪存的连续读模式，特别是一些无cpu的、及软件方式无法操作的场景。

技术实现思路

1、本发明针对现有技术中存在的技术问题，提供一种显示设备中闪存连续读模式配置系统及配置方法。

2、根据本发明的第一方面，提供了一种显示设备中闪存连续读模式配置系统，包括硬件命令机、仲裁机和spi控制器；

3、所述硬件命令机，用于接收由显示设备系统接口发送的控制信号，基于所述控制信号对所述spi控制器进行连续读模式配置或连续读模式退出；以及向显示设备系统接口发送配置成功信号和退出成功信号；

4、所述仲裁机，用于接收来自显示设备系统接口或所述硬件命令机的数据流，并发送至所述spi控制机；

5、所述spi控制机，用于接收所述硬件命令机发送的控制流和所述仲裁机发送的数据流，分别基于所述控制流和所述数据流生成相应的时序流发送至spi flash。

6、在上述技术方案的基础上，本发明还可以作出如下改进。

7、可选的，所述硬件命令机包括流程控制命令机、复位命令机、配置命令机、读取命令机和硬件命令数据接口；

8、所述复位命令机负责生成闪存颗粒的复位命令；

9、所述配置命令机负责将闪存颗粒和spi控制器配置为连续读模式；

10、所述读取命令机负责发送所述硬件命令机对颗粒数据的读取命令；

11、所述硬件命令数据接口负责将所述复位命令机、所述配置命令机和所述读取命令机所发送的命令和数据转化为与所述spi控制机的接口相符的协议信号；

12、所述流程控制命令机负责对所述复位命令机、配置命令机和读取命令机的工作进行控制和调配。

13、可选的，所述仲裁机为控制权仲裁机，用于决定所述spi控制机的控制权归属，在不同的阶段，所述spi控制机的控制权会分别移交给所述硬件命令机或者所述显示设备系统接口。

14、可选的，所述spi控制机包括命令缓存单元、数据缓存单元、模式控制器、写时序生成器、读时序生成器和时序仲裁器；

15、所述命令缓存单元和数据缓存单元分别负责命令和数据的存储，其中，所述命令来自于显示设备系统接口或所述硬件命令机，所述数据来自于所述显示设备系统接口、所述硬件命令机或闪存颗粒；

16、所述模式控制器负责控制所述spi控制机的读写工作状态，以及读写模式，所述读写模式为单线读写模式或四线读写模式；其中，闪存颗粒的连续读模式的配置过程为单线操作，配置完成后的操作为四线操作；

17、所述写时序发生器和读时序发生器分别负责在所述模式控制器的控制下，接收来自所述命令缓存单元的命令和来自所述数据缓存单元的数据，并将命令和数据转换为符合spi协议的单线或四线时序信号序列；

18、所述时序仲裁器负责判断工作状态，并根据工作状态向闪存颗粒中发送不同的指令序列，其中，当所述写时序生成器工作时，将写相关时序命令发送至闪存颗粒；当所述读时序生成器工作时，将读相关时序命令发送至闪存颗粒。

19、根据本发明的第二方面，提供一种显示设备中闪存连续读模式配置方法，所述方法应用于显示设备中闪存连续读模式配置系统，所述显示设备中闪存连续读模式配置系统包括硬件命令机、仲裁机和spi控制器，所述硬件命令机包括流程控制命令机、复位命令机、配置命令机、读取命令机和硬件命令数据接口，所述方法包括：

20、步骤1，系统时钟复位有效后，当所述硬件命令机捕获到配置信号cfg的上升沿时，开始进行配置流程；

21、步骤2，硬件命令机执行复位，复位完成后，流程控制命令机指导复位命令机以单线模式向spi控制机写入复位指令，配置闪存颗粒复位；

22、步骤3，闪存颗粒复位完成后，流程控制命令机指导配置命令机以单线模式向spi控制机发送写使能指令；

23、步骤4，写使能发送完毕，流程控制命令机指导读取命令机以单线模式向spi控制机发送读状态寄存器低字节指令，spi控制机接收颗粒闪存返回的1个字节数据；判断字节数据中第1位wel=1，则表示写使能配置成功；若wel=0，则表示配置失败；

24、步骤5，当写使能配置成功后，流程控制命令机指导配置命令机以单线模式向spi控制机发送配置颗粒状态寄存器的写使能指令，对颗粒状态寄存器的高字节进行配置，流程控制命令机指导配置命令机以单线模式向颗粒状态寄存器高字节的qe bit位写1；

25、步骤6，操作结束后，流程控制命令机指导读取命令机以单线模式向spi控制机发送读状态寄存器高字节指令，spi控制器随后接收颗粒返回的1个字节数据。

26、步骤7，判断字节数据中第0位qe=1，则表示写使能配置成功，若qe=0，则表示配置失败；

27、步骤8，当写使能配置成功后，闪存颗粒具备四线读写功能；

28、步骤9，流程控制命令机指导读取命令机以四线模式向spi控制机连续发送1字节连续读指令、3字节地址和1字节的模式码，模式码设置为0xaf，并在接收完闪存颗粒返回的1字节数据后，结束本次读取；至此连续读模式配置完成，拉高配置成功信号cfg_done = 1；

29、步骤10，将spi控制机的控制权转移至显示设备系统接口。

30、可选的，所述步骤9之后，包括：

31、步骤11，显示设备系统接口使用连续读模式读取闪存颗粒，显示设备系统接口将发送3字节地址至仲裁机，仲裁机接收3字节地址码后，将连续模式码0xaf移植到最低位0字节后，使3字节地址其转换为4字节，发送给spi控制机；

32、步骤12，spi控制机接收地址码与连续模式码0xaf；

33、步骤13，spi接收机按地址码从闪存颗粒中取出相应的数据，同时将连续模式码0xaf发送至闪存颗粒中，告知闪存颗粒下一笔操作仍然为连续读模式；

34、步骤14，当收到退出信号exit=1上升沿时，将spi控制机的控制权转移至硬件命令机；

35、步骤15，硬件命令机发送3字节地址至仲裁机，仲裁机接收3字节地址后，将模式退出码0xff移植到最低位0字节后，使3字节地址其转换为4字节；

36、步骤16，spi控制机接收地址码与模式退出码0xff；

37、步骤17，spi接收机按地址码从闪存颗粒中取出相应的数据，同时将模式退出码0xff发送至闪存颗粒中，告知闪存颗粒下一笔操作将退出连续读模式；

38、步骤18，拉高退出成功信号exit_done，将spi控制机的控制权移交至显示设备系统接口。

39、本发明提供的一种显示设备中闪存连续读模式配置系统及配置方法，在显示设备没有cpu或者cpu尚未工作的场景下，基于硬件逻辑方式实现将闪存配置为连续读模式，并可以通过硬件方式退出该模式。