痞子衡嵌入式：i.MXRT中FlexSPI外设速度上限的三个影响因子(数据手册里的纠结)

news/2025/11/27 22:52:28/文章来源:https://www.cnblogs.com/henjay724/p/19279720

　　大家好，我是痞子衡，是正经搞技术的痞子。今天痞子衡给大家分享的是i.MXRT中FlexSPI外设速度上限的三个影响因子。

　　FlexSPI 几乎是开发 i.MXRT 系列绕不开的外设，XIP 性能、OTA 设计、显存扩展这些话题均不可避免要和 FlexSPI 打交道，这其中我们最关心的点就是 FlexSPI 的速度上限，这直接影响最终应用程序的运行性能。

　　在芯片参考手册(RM)里更多地是介绍 FlexSPI 共性功能，而速度这个性能方面的参数会因平台而异（不同芯片型号之间可能有一定差异），因此这些差异化信息往往会被放在芯片数据手册(DS)里介绍。今天痞子衡以 RT1180 数据手册里关于 FlexSPI 速度方面的纠结性描述为例来聊聊影响 FlexSPI 速度上限的三个关键因子：

一、FlexSPI外设性能设计

　　从 i.MXRT 家族第一个成员 RT1050 （2018年发布）到最新的 RT1180（2025年发布），其中 FlexSPI 外设的功能设计经历了多次迭代和优化，但是始终坚持了同一个上限性能标准，那就是满足 200MHz SDR/DDR 时序（这里仅指外设本身，但在 MCU 系统里最终性能可能会有损失）。

　　FlexSPI 外设本身性能上限原则上也算一个影响因子，但考虑到 i.MXRT 家族全系列这个指标都一样，所以我们就不特别指出这个影响因子。

二、清爽的RT3digits数据手册

　　我们打开 RT500 的 DS（Rev.3），找到 FlexSPI Flash interface 小节，可以清晰地看到 FlexSPI 性能能够达到本身上限，所以这里没有啥疑义。（关于 RX Clock source 选项解释详见痞子衡旧文《i.MXRT中FlexSPI外设采样时钟源》）

　　这里有必要指出影响 FlexSPI 性能上限的第一个因子，那就是 VDDCORE 电源电压。从下表可以看出，RT500 在不同电压等级下，FlexSPI 的最大时钟频率是不同的：

　　此外如果有些 FlexSPI Port 没有将 DQS 信号从 PAD 引出，那么最大性能也是达不到的，比如 RT600 PortB。由于这个因子属于特殊情况（更多详见痞子衡旧文《i.MXRT中不支持DQS的FlexSPI引脚组》），这里我们也不将其特别指出。

　　美中不足的是 RT3digits 系列的数据手册里未发现 I/O AC 参数表（最大频率 fmax, 上升时间 tr, 下降时间 tf 等），这可能是因为 RT3digits 来源于 LPC 平台，而 LPC 系列的数据手册里也找不到 fmax，关于这个 fmax 有什么用，下一节我们会细讲。

三、从纠结的RT1180数据手册引出三个影响因子

　　在讲 RT1180 之前，我们先简单过一下 RT10xx 系列数据手册，它们都是单核产品，MCU 系统架构相对简单，所以 FlexSPI 性能描述也比较清爽，虽然上限没达到 SDR/DDR 200MHz，但是超频跑也不是完全不可以，恩智浦芯片设计 Margin 一般都会留得比较足。另外 I/O AC 参数表里虽然没有 fmax，但是由于各 PAD 组性能并没有差异，这里我们暂时也没必要进一步讨论。

MCU型号	FlexSPIn_MCR0[RXCLKSRC]
MCU型号	0x0	0x1	0x3
RT1010	SDR 60MHz, DDR 30MHz	SDR 133MHz, DDR 66MHz	SDR/DDR 133MHz
RT1020/1040/1050/1060	SDR 60MHz, DDR 30MHz	SDR 133MHz, DDR 66MHz	SDR/DDR 166MHz

　　现在我们来看双核产品 RT1170/1180，这里数据手册描述就开始变得有点纠结了。从 RT1180 的数据手册（Rev.7）里，我们可以看到一些比较有意思的细节。首先是 PAD 被分类了，有 fmax 208MHz/200MHz 高速 PAD 和 fmax 104MHz 标准 PAD 之分，这是影响 FlexSPI 性能上限的第二个因子，如果 PAD fmax 性能不够，那么 FlexSPI 的最大频率也会受限。

　　从 RT1180 数据手册里我们看到 FlexSPI parameters 小节里提及的上限性能仍然是 166MHz SDR/DDR，这似乎和 RT1050 它们没啥区别，别着急我们继续往下看：

　　细心找，你会发现如下 SDR200M 和 DDR200M 的补充表格，这说明 RT1180 实际上是支持 200MHz SDR/DDR 的，但是仅在 FlexSPI1 上（注意 RT1180 有两个 FlexSPI 外设）。这似乎是影响 FlexSPI 速度上限的第三个因子（即 FlexSPI 外设编号），不同编号的 FlexSPI 可能有不同的性能上限，这个结论既对又不对，并不是 FlexSPI 外设本身性能差异，而是不同编号 FlexSPI 在 MCU 系统架构中的位置不同导致的性能差异（与 PAD 之间的 path 长度），这才是真正的第三个影响因子。