STM32F407VにてNUTTXを実行：その３ On board SPI flashとSDカードを同時に使う

STM32F4Discoveryと異なり、F4VBBにはSPI接続のW25Q16 Nor Flashが載っています。この接続はSPI1で接続しているのですが、接続は、PA5,PA6,PA7ではなく、PB3,PB4,PB5で接続されていて、CSはPB0で接続されていますので、STM32F4discoveryのコードそのままでは動きません。
また、ソースコードをみたところ、W25Qの初期化コードもF4Discoveryのコードには入っておらず、これもソースコードを修正しなければいけません。そこでnuttxでのデバイス初期化について、ネットで調べたところ、https://groups.google.com/g/nuttx/c/y0x8ud02rxA によると、CSピンの初期化は以下の様にするとありました。

stm32_gpiowrite(GPIO_DEVICE_CS_PIN, !selected);

また、SPIデバイスの初期化は、https://cwiki.apache.org/confluence/display/NUTTX/Using+SmartFS に、例えば、

int board_app_initialize(uintptr_t arg)
{
  FAR struct spi_dev_s *spi;
  FAR struct mtd_dev_s *mtd;
  int minor = 0;
 
  /* Initialize the SPI bus #3 with an M25P FLASH driver */
 
  spi = stm32_spibus_initialize(3);
  mtd = m25p_initialize(spi);
 
  /* Initialize SMART MTD to work with M25P FLASH device */
 
  smart_initialize(minor, mtd, NULL);
}

の様にすると記述がありました。そこで、ソースコードを見てみると、board_app_initializeは、stm32_bringup.cの int stm32_bringup(void) に該当することがわかりました。これでとりあえず足掛かりはできたので、早速コードを修正して動作させたところ、とりあえず動いているようです。なお、fatfsだけを使うようにしています。
1. 前回のconfigurationの保存と再利用
前回までのコンフィグレーションは、nuttx-9.1.0/.configにあるので、まずは、これを例えば、boards/arm/stm32/stm32f4discovery/configs/nsh_mmcsd以下に保存しておきます。

cd /usr/src/nuttx-9.1.0
mkdir boards/arm/stm32/stm32f4discovery/configs/nsh_mmcsd
cp -a .config boards/arm/stm32/stm32f4discovery/configs/nsh_mmcsd/defconfig

こうすることで、distcleanしても、

tools/configure.sh stm32f4discovery/nsh_mmcsd

で、設定を再利用できます。（無論、.configファイルを別名で保存して、それをmake menuconfigでロードする方法もあります。）
2. w25 configurationの追加
1の設定を再適用した後、w25の設定をconfigurationに追加します。

Device Drivers

[*] Memory Technology Device (MTD) Support  --->

[*]   SPI-based W25 FLASH
(0)     W25 SPI Mode (NEW) 
(20000000) W25 SPI Frequency (NEW)
[ ]     W25 Read-Only FLASH (NEW)
[*]     Simulate 512 byte Erase Blocks (NEW)

追加のconfiguration が済んだら、ひとまず .config にsaveしておいてください。
3. コードの修正と追加
修正箇所は、patchファイル形式だと以下の様になります。
boards/arm/stm32/stm32f4discovery/include/board.h

--- boards/arm/stm32/stm32f4discovery/include/board.h.orig      2020-09-21 00:09:41.194273021 +0900
+++ boards/arm/stm32/stm32f4discovery/include/board.h   2020-09-22 21:15:33.793430861 +0900
@@ -324,11 +324,18 @@
 #define GPIO_TIM2_CH2OUT  GPIO_TIM2_CH2OUT_1
 #define GPIO_TIM3_CH3OUT  GPIO_TIM3_CH3OUT_1

+#ifdef CONFIG_MTD_W25
+#define GPIO_SPI1_MISO    GPIO_SPI1_MISO_2
+#define GPIO_SPI1_MOSI    GPIO_SPI1_MOSI_2
+#define GPIO_SPI1_SCK     GPIO_SPI1_SCK_2
+#else
+
 /* SPI - There is a MEMS device on SPI1 using these pins: */

 #define GPIO_SPI1_MISO    GPIO_SPI1_MISO_1
 #define GPIO_SPI1_MOSI    GPIO_SPI1_MOSI_1
 #define GPIO_SPI1_SCK     GPIO_SPI1_SCK_1
+#endif

 /* SPI DMA -- As used for I2S DMA transfer with the audio configuration */

boards/arm/stm32/stm32f4discovery/src/stm32f4discovery.h

--- boards/arm/stm32/stm32f4discovery/src/stm32f4discovery.h.orig       2020-09-21 00:09:41.198272963 +0900
+++ boards/arm/stm32/stm32f4discovery/src/stm32f4discovery.h    2020-09-22 14:34:59.881038217 +0900
@@ -343,6 +343,11 @@
 #define STM32_LCD_RS      (GPIO_OUTPUT|GPIO_PUSHPULL|GPIO_SPEED_50MHz|\
                            GPIO_OUTPUT_SET|GPIO_PORTB|GPIO_PIN8)

+#ifdef CONFIG_MTD_W25
+#define STM32_W25_CS     (GPIO_OUTPUT|GPIO_PUSHPULL|GPIO_SPEED_50MHz|\
+                          GPIO_OUTPUT_SET|GPIO_PORTB|GPIO_PIN0)
+#endif
+
 /* STM32F4DIS-BB MicroSD
  *
  * ---------- ------------- ------------------------------
@@ -863,5 +868,17 @@
 int stm32_gs2200m_initialize(FAR const char *devpath, int bus);
 #endif

+/****************************************************************************
+ * Name: stm32_w25initialize
+ *
+ * Description:
+ *   Called to initialize Winbond W25 memory
+ *
+ ****************************************************************************/
+
+#ifdef CONFIG_MTD_W25
+int stm32_w25initialize(int minor);
+#endif
+
 #endif /* __ASSEMBLY__ */
 #endif /* __BOARDS_ARM_STM32_STM32F4DISCOVERY_SRC_STM32F4DISCOVERY_H */

boards/arm/stm32/stm32f4discovery/src/stm32_spi.c

--- boards/arm/stm32/stm32f4discovery/src/stm32_spi.c.orig      2020-09-21 00:09:41.194273021 +0900
+++ boards/arm/stm32/stm32f4discovery/src/stm32_spi.c   2020-09-22 07:26:05.814053943 +0900
@@ -104,6 +104,9 @@
   stm32_configgpio(GPIO_OLED_DC);    /* OLED Command/Data */
 # endif
 #endif
+#if defined(STM32_W25_CS)
+  stm32_configgpio(STM32_W25_CS);
+#endif
 }

 /****************************************************************************
@@ -167,6 +170,13 @@
     }
 #endif

+#ifdef STM32_W25_CS
+  if (devid == SPIDEV_FLASH(0))
+    {
+      stm32_gpiowrite(STM32_W25_CS, !selected);
+    }
+#endif
+
 #if defined(CONFIG_LCD_UG2864AMBAG01) || defined(CONFIG_LCD_UG2864HSWEG01) || \
     defined(CONFIG_LCD_SSD1351)
   if (devid == SPIDEV_DISPLAY(0))

boards/arm/stm32/stm32f4discovery/src/stm32_bringup.c

--- boards/arm/stm32/stm32f4discovery/src/stm32_bringup.c.orig  2020-09-21 00:09:41.194273021 +0900
+++ boards/arm/stm32/stm32f4discovery/src/stm32_bringup.c       2020-09-22 09:32:34.239627757 +0900
@@ -122,6 +122,10 @@
 #include "stm32_xen1210.h"
 #endif

+#if !defined(CONFIG_NSH_W25MINOR)
+#  define CONFIG_NSH_W25MINOR 0
+#endif
+
 /****************************************************************************
  * Public Functions
  ****************************************************************************/
@@ -223,6 +227,17 @@
     }
 #endif

+#ifdef CONFIG_MTD_W25
+  /* Initialize and register the W25 FLASH file system. */
+
+  ret = stm32_w25initialize(CONFIG_NSH_W25MINOR);
+  if (ret < 0)
+    {
+      syslog(LOG_ERR, "ERROR: Failed to initialize W25 minor %d: %d\n",
+             CONFIG_NSH_W25MINOR, ret);
+    }
+#endif
+
 #ifdef CONFIG_SENSORS_ZEROCROSS
   /* Configure the zero-crossing driver */

boards/arm/stm32/stm32f4discovery/src/Make.defs

--- boards/arm/stm32/stm32f4discovery/src/Make.defs.orig        2020-09-21 00:09:41.194273021 +0900
+++ boards/arm/stm32/stm32f4discovery/src/Make.defs     2020-09-22 09:07:14.341615744 +0900
@@ -191,6 +191,10 @@
 CSRCS += stm32_gs2200m.c
 endif

+ifeq ($(CONFIG_MTD_W25),y)
+  CSRCS += stm32_w25.c
+endif
+
 DEPPATH += --dep-path board
 VPATH += :board
 CFLAGS += $(shell $(INCDIR) "$(CC)" $(TOPDIR)$(DELIM)arch$(DELIM)$(CONFIG_ARCH)$(DELIM)src$(DELIM)board$(DELIM)board)

続いて、stm32_w25.cは、他のボード用にあるので、それを流用・修正します。

cp -a boards/arm/stm32/stm32f103-minimum/src/stm32_w25.c boards/arm/stm32/stm32f4discovery/src/

--- boards/arm/stm32/stm32f103-minimum/src/stm32_w25.c  2020-09-21 00:09:41.186273140 +0900
+++ boards/arm/stm32/stm32f4discovery/src/stm32_w25.c   2020-09-22 13:59:26.720407318 +0900
@@ -1,5 +1,5 @@
 /****************************************************************************
- * boards/arm/stm32/stm32f103-minimum/src/stm32_w25.c
+ * boards/arm/stm32/stm32f4discovery/src/stm32_w25.c
  *
  *   Copyright (C) 2017 Gregory Nutt. All rights reserved.
  *   Author: Gregory Nutt 
@@ -56,7 +56,7 @@

 #include "stm32_spi.h"

-#include "stm32f103_minimum.h"
+#include "stm32f4discovery.h"

 /****************************************************************************
  * Pre-processor Definitions

修正・追加は以上です。
4. コンパイル・書き込み・起動
説明は前回と同じなので省略します（失敬）。起動すると以下の様になります。

NuttShell (NSH) NuttX-9.1.0
nsh> ls /dev
/dev:
 console
 mmcsd0
 mtdblock0
 null
 ttyS0

mmcsd0に加えてmtdblock0が見えていますね。mtdblock0をフォーマットしてマウントします。2MBですがフォーマットは少し時間がかかります。

nsh> mkfatfs /dev/mtdbloc0
nsh> mount -t vfat /dev/mtdblock0  /mnt/w25q16

エラーメッセージがなければ、フォーマット、マウントは成功しています。続いて、sdcardをマウントし、テキストファイルをsd上に作成し、w25とsd間でファイルのコピーをしてみます。

nsh> mount -t vfat /dev/mmcsd0 /mnt/sd0
nsh> cd /mnt/sd0
nsh> echo "This is a test text file. Written 1st on sd card."  > test.txt
nsh> cp test.txt /mnt/w25q16/
nsh> cat /mnt/w25q16/test.txt
This is a test text file. Written 1st on sd card.

こちらもエラーメッセージがなければ、一応動作していることになります。
5. 今回のconfigurationの保存

cd /usr/src/nuttx-9.1.0
mkdir boards/arm/stm32/stm32f4discovery/configs/nsh_mmcsd_w25
cp -a .config boards/arm/stm32/stm32f4discovery/configs/nsh_mmcsd_w25/defconfig

高負荷テストはしていませんので、動いたよ程度ですが参考になれば幸いです。今回は以上です。それでは。