QSPI PIO 통신

Raspberry Pi 5 (RP1 칩) 전용 PIO 기반 QSPI 통신 구현

개발 단계

Phase 1: 클럭 생성 ✅

• 50MHz 정확한 클럭 생성
• 50% 듀티비 보장
• clock_pio 레퍼런스 완성

Phase 2: QSPI 기본 구조 🚧

• 프로젝트 구조 복사
• 기본 클럭 테스트
• 데이터 라인 PIO 프로그램
• CS 제어 구현

Phase 3: W6300 통신 📋

• W6300 QSPI 프로토콜 분석
• 읽기/쓰기 명령 구현
• 레지스터 접근 테스트

핀 배치

신호	GPIO	설명
CLK	6	50MHz 클럭
DQ0	7	데이터 0
DQ1	8	데이터 1
DQ2	9	데이터 2
DQ3	10	데이터 3
CS	11	Chip Select

빌드 및 실행

빌드 방법

# 프로젝트 빌드 (CMake 사용)
make

# 또는 수동 빌드
mkdir build
cd build
cmake ..
make

실행 방법

# cnt_pio 예제 실행 (안정적)
sudo ./cnt_pio

# qspi_test 예제 실행 (개발 중)
sudo ./qspi_test

# gpio_test 예제 실행
sudo ./gpio_test

# 클럭 테스트 (10초)
make run

# W5500 테스트 (예정)
make run-w5500

예제 설명

cnt_pio (안정적 예제)

• 기능: GPIO 13-15에 3비트 카운터 출력 (7→6→...→0 반복)
• PIO 프로그램: FIFO 기반으로 데이터 입력받아 감소시키면서 출력
• 사용법: 로직 애널라이저로 GPIO 13-15 확인, 0.1초마다 카운터 반복
• 코드: src/cnt_pio.c – PIO 명령어 직접 구현

qspi_test (개발 중 예제)

• 기능: QSPI Quad 모드 데이터 전송 테스트
• PIO 프로그램: wizchip_qspi_pio.pio 기반, GPIO 0-3에 4비트 출력
• 사용법: GPIO 0-3, CS(4), CLK(5) 확인
• 코드: src/qspi_test.c – PIO 어셈블리어 레벨 사용

현재 상태

• 클럭 생성: clock_pio 레퍼런스 기반으로 완성
• 프로젝트 구조: Makefile, CMake 빌드 시스템 준비
• 안정적 예제: cnt_pio – PIO 기본 동작 확인 가능
• 다음 단계: 데이터 전송 PIO 프로그램 구현

참고

• 기반 프로젝트: /clock_pio (절대 수정 금지)
• PIOLib 의존성: ../utils/piolib

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Commit d179216

• QSPI 통신 파형 TEST
• QSPI 를 위한 (PIO 코드 -> HEX코드) 검증

commit 869d17f

DMA 기능 추가하여 신호 생성 TEST

W6300 SPI Frame TEST

• Datesheet

• Raspberry Pi 5 signal

commit ed73350

Write / Read TEST

-SIPR 레지스터에 IP 주소를 작성( IP = 12.48.12.48)

-SIPR 레지스터에 작성된 IP를 읽기( IP = 12.48.12.48)

IoLibrary 연동

IoLibrary에서 사용되는 close() 함수와 동일한 이름을 가진 함수를 리눅스 표준 헤더인 unistd.h에서도 정의해두었고, 중복정의 에러발생 IoLibrary에 전처리기를 이용하여 close() 함수의 이름을 wiz_close()로 변경.

git clone을한다음 patch를 적용할 수 있도록 파일을 만들어두었음.

 #define close wiz_close

loopback TEST

performance

22Mhz 까지 정상동작하는것을 확인하였음

How To Start

git clone --recursive https://github.com/seok930927/RPI5_PIO_TEST_example.git
cd RPI5_PIO_TEST_example/
sudo ./patch.sh
cmake . && make
sudo ./qspi_test

다음 STEP

• 최적화 진행.
• TOE performance 측정
• Linux QSPI(using PIO) 드라이버 작성
• Linux W6300 드라이버 작성