QSPI Flash的作用
QSPI Flash（Quad SPI Flash）是一种非易失性存储器，通过四线SPI接口与处理器或FPGA/SoC（如Xilinx ZYNQ）通信。它在嵌入式系统中的核心作用如下：
1. 核心功能
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存储启动代码（Boot Code）
- 多数嵌入式系统（如ZYNQ的PS）从QSPI Flash启动，存储第一阶段的引导程序（如FSBL，First Stage Boot Loader）、硬件配置文件（如PL比特流）或操作系统镜像。
- 系统上电时，处理器直接从QSPI Flash加载并执行初始化代码。
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存储FPGA配置数据
- 在ZYNQ等SoC中，PL（可编程逻辑）的硬件比特流文件可存储在QSPI Flash中，由PS在启动时加载到PL，实现逻辑配置。
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固件与应用程序存储
- 存储用户应用程序、操作系统内核或其他长期不变的固件代码，支持脱机运行。
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数据存储
- 保存系统参数、校准数据或日志等需要长期保留的信息。
2. 在ZYNQ平台中的典型应用
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启动流程
- ZYNQ上电后，PS的BootROM从QSPI Flash读取FSBL。
- FSBL初始化PS（如DDR、外设），并将PL的比特流文件或应用程序（如U-Boot）从QSPI加载到内存。
- 启动操作系统或用户程序。
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动态重配置
通过PS在运行时从QSPI Flash读取不同比特流文件，动态重构PL逻辑功能。
3. 对比其他存储器的优势
| 特性 | QSPI Flash | NOR/NAND Flash | SD/eMMC |
|---|---|---|---|
| 接口 | 四线SPI，引脚占用少 | 并行/SPI接口 | SD/MMC总线 |
| 启动支持 | 直接支持处理器启动（XIP*） | NOR支持XIP，NAND不支持 | 通常需BootLoader加载 |
| 随机读取速度 | 高速（四线模式提升吞吐量） | NOR较快，NAND较慢 | 中等 |
| 容量 | 通常几Mb~几Gb | NOR较小，NAND较大 | 较大（几GB~TB） |
| 成本与复杂度 | 低（接口简单，无需控制器） | NOR成本高，NAND需坏块管理 | 需协议栈支持 |
*XIP（eXecute In Place）：代码可直接在Flash中运行，无需加载到RAM。
4. 设计注意事项
- 分区规划：需合理划分QSPI Flash区域（如Boot分区、PL配置分区、数据分区）。
- 读写寿命：Flash有擦写次数限制（通常10万次），频繁写入需配合磨损均衡算法。
- 接口配置：ZYNQ需在Vivado中正确配置QSPI控制器，并设置Boot模式引脚选择QSPI启动。
总结
QSPI Flash在嵌入式系统中扮演启动媒介、配置存储和固件仓库的角色，尤其适合需要快速启动、低引脚占用和可靠非易失存储的场景。在ZYNQ等SoC中，它是连接PS与PL协同工作的关键硬件基础之一。
