0. 目的与范围

本规范约束并行 NOR 器件在嵌入式固件中的软件行为：命令序列、地址换算、状态轮询、扇区保护、 XIP 冲突处置、掉电保护。凡本文与器件 datasheet 冲突，以 datasheet 为准。

• 统一命令序列：读（无命令，直接寻址）、编程（解锁 + A0h + 地址 + 数据）、擦除（六周期）各自固化为一套标准流程。
• 统一状态判读：只用 RY/BY# 或 DQ7 / DQ6 判定完成，并强制配 DQ5 超时二次确认，禁止固定延时。
• 统一地址换算：明确 x8 / x16 下的命令地址与「字地址 ↔ 字节地址」关系，消灭移植时最高频的地址错位 bug。
• 统一 XIP 规则：擦写期间禁止从本器件取指，给出三种可执行方案与各自的适用边界。
• 统一掉电保护：给出写窗口、A/B 双区提交协议与 IAP 双 Bank 流程，明确哪些操作是原子的。

一句话结论：并行 NOR 是「读像 SRAM、写像命令」的器件 —— 读只要拉低 CE#/OE# 就出数据， 任何写都是解锁周期（0x555 ← AA / 0x2AA ← 55）+ 命令码；擦写完成只看 RY/BY# 或 DQ7/DQ6， 并且必须用 DQ5 兜底判超时。 不做轮询的写会写出半字，不配 DQ5 的轮询会死循环，XIP 下不隔离取指的擦写会让程序直接跑飞。

文档使用说明

• 本文是《并行 NOR Flash（PPI NOR）电路设计指南》的软件配套篇：硬件篇解决「怎么接、怎么供电、怎么走线、等待周期怎么算」，本文解决「驱动怎么写、命令怎么发、状态怎么判、XIP 怎么保命」。
• 命令码以 CFI Primary Command Set = 0x0002（AMD / Fujitsu）为准，这是并行 NOR 的主流命令集；Intel 命令集（0x0001）器件不在本文范围内，须另行核对。
• 文中代码为 x16 总线示例（volatile uint16_t *），x8 总线需按 1.3 节的换算规则调整地址与数据宽度。
• 文中 C 代码为协议骨架伪代码，演示流程与判断条件；nor_cmd()、systick_ms()、delay_us() 为平台相关底层。

1 · 器件定位与阵列组织

并行 NOR 与串行器件最大的差别是地址线直连：CPU 的地址总线就是存储器的地址，读操作不需要任何命令。 软件设计的第一件事，是把「擦除粒度」和「地址换算」这两件事彻底搞清楚。

1.1 器件定位与关键参数

上述为跨厂商、跨工艺的典型值区间，仅用于方案评估；定稿前必须用目标型号 datasheet 对应表格替换（XTX 系列以 datasheet 为准）。

1.2 区块（Region）与扇区组织

并行 NOR 的擦除粒度不是全片统一的：器件把不同大小的扇区分成若干个「区块区域（Erase Block Region）」。 典型布局是「底部 / 顶部若干个 8 KB 小扇区 + 中间大量 64 KB 大扇区」，小扇区通常留给 bootloader 与参数区。

1.3 位宽、地址错位与字节序

这是并行 NOR 移植时出错率最高的一节。同一条命令序列，在 x8 与 x16 下落到 SoC 地址总线上的数值并不相同。

1.4 与 SPI NOR / 并行 NAND 的关键差异

2 · 术语与缩写

本章统一术语口径，避免「扇区 / 块 / 区域 / 字」在文档与代码里指的不是同一件事。

2.1 接口与命令术语

2.2 本文书写约定

• 命令码用小写十六进制带后缀 h 书写（如 A0h、F0h）；写周期写作 0x555 ← 0x00AA，表示「向地址 0x555 写入数据 0x00AA」。
• x16 模式为默认示例；x8 模式下的差异在 1.3 节与附录 A 单独标注。
• 状态位写作 DQ7 / DQ6 形式，判据用掩码表示，如 (d1 ^ d2) & 0x40 判断 DQ6 是否翻转。
• 时序符号沿用 datasheet：t_ACC（地址到数据有效）、t_SE（扇区擦除）、t_WHWH1（单字编程）、t_WHWH2（写缓冲编程）。「典型值 / 最大值」成对给出时，超时必须按最大值预算。
• 代码示例为 C 伪代码，省略 SoC 总线控制器配置，只表达命令序列与判据。

3 · 驱动架构与初始化

并行 NOR 的驱动比串行器件多两件事：总线时序配置与 XIP 隔离。这两件事没做对，后面的命令序列写得再标准也跑不起来。

3.1 分层职责

3.2 上电初始化流程

初始化顺序不能颠倒：先有时序，后有识别。总线等待周期没配好就去读 CFI，读回来的一定是噪声。

/* 上电初始化：返回 0 表示成功 */
int nor_init(void)
{
    /* 1. 复位释放后等待 tRH（按 datasheet，通常 µs ~ ms 级） */
    board_reset_release(); delay_us(100);

    /* 2. 总线：先给足等待周期，后续可收敛 */
    bus_config(BUS_WIDTH_16, WAIT_STATES_SAFE);   /* 例如 30 个等待周期 */

    /* 3. 读复位 */
    nor_cmd(0x0000, 0x00F0);

    /* 4. CFI 查询 —— 读不到 'QRY' 直接失败 */
    if (cfi_probe(&g_cfi) != 0) return -E_NODEV;
    if (g_cfi.interface == 2 && g_cfi.interface != BUS_WIDTH_16)
        return -E_WIDTH;                          /* 位宽与配置不符 */

    /* 5. Autoselect 校验厂商 / 器件 ID */
    if (autoselect_check(EXPECT_MID, EXPECT_DID) != 0) return -E_NODEV;

    /* 6. 构建扇区表 + 坏扇区表 */
    sector_table_build(&g_cfi);
    bad_sector_table_load();
    return 0;
}

3.3 器件识别：CFI / Autoselect 双通道

1. CFI 查询（首选）：向 0x55 写 0x0098（x8 模式为向 0xAA 写 0x98）进入查询模式，按偏移读取自描述信息。它给出容量、写缓冲深度、区块区域表、编程/擦除典型与最大超时、V_CC 范围，是驱动自适应多料号的唯一可靠来源。
2. Autoselect（校验用）：三周期进入（0x555←AA / 0x2AA←55 / 0x555←90），读偏移 0x00 得制造商 ID、0x01 得器件 ID，用于防贴错料。读完必须发 F0h 退出。
3. 交叉校验：CFI 0x27 给出的容量应与 Autoselect 器件 ID 推断的容量一致；不一致说明读到了噪声或贴错料，应停机而非继续。

4 · 命令体系与解锁周期

并行 NOR 的所有写操作（编程、擦除、识别、保护）都遵循同一个骨架：解锁周期 → 命令码 → 地址 / 数据。 命令码写错、解锁地址写错，器件都会静默忽略——既不执行也不报错。

4.1 命令集总览

扇区保护（PPB / DYB / Password）为厂商自定义扩展，命令序列各厂商不同，必须查各自的 application note；本文只给出软件层面的使用原则（第 9 章）。

4.2 解锁周期与地址错位

/* 16 位总线：命令写宏（wa 为字地址，SoC 侧自动右移 1 位输出） */
static volatile uint16_t *const nor = (volatile uint16_t *)NOR_BASE;
static void nor_cmd(uint32_t wa, uint16_t d) { nor[wa] = d; }

/* 单字编程：解锁 → A0h → PA/PD */
int nor_program_word(volatile uint16_t *pa, uint16_t pd)
{
    nor_cmd(0x555, 0x00AA);
    nor_cmd(0x2AA, 0x0055);
    nor_cmd(0x555, 0x00A0);
    *pa = pd;                       /* 第 4 周期：目标地址 + 数据 */
    return nor_wait_ready(pa, pd, T_PROG_US);
}

4.3 读复位 F0h：万能恢复键

F0h 是单周期命令，可在任意地址写入，作用是让器件从任何特殊模式（Autoselect / CFI / 状态读 / 旁路） 退回读阵列状态，同时中止正在进行的编程或擦除。

• 它是异常恢复的第一动作：状态位异常、读不到正确数据、操作超时，先发 F0h 再排查。
• 部分器件也接受 FFh；优先用 F0h，它是 CFI 0x0002 命令集的标准复位码。
• 中止擦除后，被操作的扇区处于不确定状态，必须重新擦除，不能直接使用。
• 写缓冲编程中途发 F0h，本次缓冲内容作废，需重新装载。

4.4 Unlock Bypass

连续编程多个字时，每次都发三个解锁周期会浪费约 30 % 的总线带宽。Unlock Bypass 让器件进入「已解锁」状态，后续每个字只需 2 个周期。

/* Unlock Bypass 批量编程：进入 → N 个字 → 退出 */
int nor_program_bypass(volatile uint16_t *pa, const uint16_t *buf, size_t n)
{
    nor_cmd(0x555, 0x00AA);
    nor_cmd(0x2AA, 0x0020);                 /* 进入旁路 */
    for (size_t i = 0; i < n; i++) {
        *pa = 0x00A0;                       /* 旁路编程命令 */
        pa[i] = buf[i];                     /* 第 2 周期：地址 + 数据 */
        if (nor_wait_ready(&pa[i], buf[i], T_PROG_US) != 0) {
            nor_bypass_reset();             /* 异常也要退出，别把器件留在旁路 */
            return -E_PFAIL;
        }
    }
    nor_bypass_reset();                     /* 0x0090 → 0x0000 */
    return 0;
}
static void nor_bypass_reset(void)
{
    nor_cmd(0x0000, 0x0090);
    nor_cmd(0x0000, 0x0000);
}

4.5 写缓冲编程

写缓冲是最高效的大块写入方式：一次装载最多 16 ~ 32 字（由 CFI 0x2A 给出），再统一执行内部编程。

• 装载的字数 N 必须写在第 3 周期的 N−1 位置，写错会导致缓冲长度不符。
• 所有装载地址必须落在同一个扇区内；跨扇区会触发 DQ1 放弃标志，本次缓冲作废。
• 装载完成后必须写「缓冲编程确认」0x0029 到扇区地址 SA，内部编程才真正开始。
• 缓冲编程的地址连续性要求各厂商略有差异（是否要求严格连续递增），必须查 datasheet。

4.6 命令下发五步准则

1. 进入临界区：XIP 下禁止取指（RAM 执行 / 关中断 / 双 Bank），并禁止其它任务抢占总线。
2. 下发解锁周期：0x555 ← 0x00AA、0x2AA ← 0x0055（x8 模式地址与数据宽度按 1.3 节换算）。
3. 下发命令码与地址 / 数据：严格按命令表的周期数，不多发也不少发。
4. 轮询等待完成：RY/BY# 或 DQ7 / DQ6，并强制配 DQ5 二次确认（第 8 章）。
5. 退出与校验：Autoselect / CFI / 旁路必须显式退出；编程后回读比对，擦除后做 Blank Check。