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基于FPGA的QSPI协议设计W25Q128_FLASH芯片

1. 功能理解

本设计实现一套面向 Winbond W25Q128JV 的 FPGA QSPI Flash 控制器,在 50 MHz 系统时钟下,通过标准 SPI/QSPI 时序完成 Flash 的读、写、擦除操作。

本次优化重点如下:

优化项
目标
读操作去除多余 WIP 轮询 降低读延迟,读事务完成后直接回到空闲
复位采用异步断言、同步释放 降低复位释放亚稳态风险
sclk_en 高扇出信号加寄存器复制属性 改善综合布局布线后的高扇出时序
WIP 采样改为逐 bit 串行移位 更符合 SPI 状态寄存器协议
flash_ctrl 增加 WIP 超时计数器 防止 Flash 异常忙导致系统死锁

系统采用三层结构:

用户逻辑
|
| ctrl_valid / ctrl_ready / ctrl_op / ctrl

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