本文总结本人最近的一项工作：NEXYS A7开发板通过Xilinx FPGA自带的Microblaze CPU核来完成读写FLASH操作。
首先吐槽一下，Microblaze核的资料太有限，虽然这个核其实性能还可以，但无奈是用的人太少了。CPU这种东西，就是用的人多了，软件资源才能丰富。
NEXYS A7是以 Xilinx Artix-7 系列FPGA为核心的一个开发板，Xilinx的开发工具提供一种软核Microblaze作为嵌入式CPU来使用，本文的目的就是优化Microblaze核读写FLASH的速率，原则上所有Xilinx系列FPGA都可以采用本文的方式来优化。
FLAHS说明 型号：S25FL128SAGNFI00这个是Spansion公司的flash芯片，现Spansion已经被Cypress公司收购，相应的datasheet可以在网上搜索到。
读写指令flash支持的读写指令如下表所示
仅介绍两个高速读指令：QOR、QIOR
QOR读：
从波形图上可以看到，SPI接口通过IO0信号线发出intruction+addr之后，经过8个dummy cycle后，以4线的方式返回当前地址的数据。并持续返回之后地址的数据，一直到读完整个地址！
也就是说，如果发一个从0地址开始的读命令，flash将自动返回整个地址空间的数据，且不会有额外的延时开销。此时是最理想的情况，将会达到理论最大速率。
QIOR读：
从波形图上可以看出，它比QOR读指令发addr的效率更高，QOR读需要24个时钟来发送24bit的addr，而QIOR读则通过4线来发送addr，因此仅需要6个时钟。
这种特性，对于高密度的访问非连续地址的应用场景非常合适，比如flash支持的XIP模式，即直接在flash上运行程序，那就需要flash读数据的延迟尽可能的小，此时QIOR读就显得非常有必要了。
页-page、扇区-sector、块-block
以上述组织形式的flash为例，
每页（page）为256字节（Byte）。一般以页为单位去写flash（又称“编程”），即每次要写256字节的数据。
扇区（sector）是flash做擦除的最小单位，即每次最少擦除一个扇区，也可以擦除4个扇区等。
典型的扇区（sector）大小为64KB，其包含64K/256=256个页（page）
有的flash在尾部/头部存在一组4KB大小的扇区，其包含4KB/256=16个页（page）
上述例子的flash，有254个64K字节大小的扇区 和 32个4K字节的扇区，总地址0x0000_0000 ~ 0x00FF_FFFF，共16M-Byte，即128M-bit
块（block）则是一组扇区（sector）的组合，没有固定大小，如4个扇区、8个扇区、16个扇区、半个芯片的扇区 等等。
实测性能：
系统工作时钟为100Mhz，例化SPI模块来读写flash，timer模块来计时，uart模块来打印log
测试读10个page，即2560字节的数据量
采用QOR读指令（0x6B），用时2.593ms，数据速率0.987MBps
采用QIOR读指令（0xEB），用时2.581ms，数据速率 0.991MBps
测试读200个page，即256*200=51200=50K字节的数据量
采用QOR读指令（0x6B），用时41.462ms，数据速率1.206MBps
采用QIOR读指令（0xEB），用时41.450ms，数据速率1.206MBps
通过上述结果可以看出，每次读取的数据量越大，实际数据率会越高。
上述程序如果在片外ram上运行的话，数据速率会大大下降，实测最大数据率小于0.6MBps，可以软件的延迟开销占据了主要因素。