Rust 嵌入式：STM32G474 通过 XIP 扩容 Flash

等待 PCB 打样和焊接
验证

目前开发项目，写着写着固件体积超了，不得研究 XIP 技术来将程序放到外部扩展的存储器中使用。可惜 G4 系列只有少数高端系列支持 XIP，目前没时间折腾，直接换了大容量的版本 G474 先开发项目，等有时间了再用 G474 验证 XIP。

背景知识

eXecute In Place (XIP): 一种直接在非易失性存储器（如 NOR Flash）中运行代码的技术，无需加载到 RAM，常用于嵌入式系统优化启动时间和内存占用。

Quad SPI (QSPI): 四通道高速串行外设接口，支持同时传输4位数据，用于连接闪存等设备，显著提升嵌入式系统的存储访问速度和带宽。

NOR Flash: 一种非易失性存储器，支持随机快速读取和就地执行（XIP）特性，常用于嵌入式系统固件存储，写入速度较慢但可靠性高于NAND Flash。

probe-rs: 开源跨平台嵌入式调试工具链，支持ARM Cortex-M/RISC-V芯片的Flash烧录、内存调试和实时控制，兼容J-Link/ST-Link/DAPlink等多种调试器，提供Rust生态集成与CLI工具链。

预研

STM32G474 支持 Quad SPI 和 XIP

在 AN4760 中有详细介绍 STM32 系列 Quad SPI 接口相关内容，其中，STMG474 是支持 Quad SPI 和 XIP 的。

同时，在 RM0440 的：

2.2.2 Memory map and register boundary addresses
2.6.1 Boot configuration
10 System configuration controller (SYSCFG)
20.3.7 QUADSPI memory-mapped mode

在 2.2.2 小节中，有提到 QSPI bank1 在地址的 0x9000 0000 ~ 0xA000 0000 的范围内。在 10 章中有提到可以通过修改寄存器位来选择 memory 映射。

Rust 开发环境下搞定 XIP 的可行性

STM32G474 启用 XIP 的流程概要

要让 STM32G474 通过 QSPI 接口从 W25Q128JVPIQ 实现 XIP，首先需要将外部 Flash 连接到 MCU 的 QSPI 引脚并供电 3.3V。一个运行在内部 Flash 的 bootloader 会负责初始化 QSPI，将 W25Q128JVPIQ 映射到 0x90000000，然后跳转过去执行主程序。主程序需要编译并链接到这个地址，而整个过程依靠 MCU 上电后从内部 Flash 启动 bootloader，最终实现从外部 Flash 的直接执行。

使用 Rust 编写 Bootloader 实现 XIP

用 Rust 打造 bootloader 时，重点在于配置 QSPI 以适配 W25Q128JVPIQ。开发者需要启用 QSPI 时钟，设置 Flash 大小为 16MB，调整时钟分频和模式，使用快速四线读取指令并启用内存映射模式，确保地址和数据通过四线传输，配合适当的时序要求。完成后，bootloader 将控制权交给 0x90000000 的主程序。这个过程需要硬件连接正确并与 W25Q128JVPIQ 的规格一致，最终通过工具刷到内部 Flash 执行。

probe-rs 刷写固件与 Quad SPI 的关系

probe-rs 刷写固件时，通过 SWD 或 JTAG 调试接口直接将数据送到指定地址，比如 0x90000000 或内部 Flash 的 0x08000000。它借助调试探针与 MCU 的硬件调试单元通信，利用 ARM Cortex-M 的调试功能（例如通过 DAP，Debug Access Port），完全绕过 MCU 的正常运行状态。这意味着刷写时 MCU 不需要执行任何代码，数据直接被写入目标地址，宛如通过“魔法”般精准操作。

然而，刷写外部 Flash（如 W25Q128JVPIQ）时，probe-rs 本身并不能直接控制 QSPI 接口，因为它只与 MCU 的调试系统交互，无法自行发送 QSPI 命令。要实现外部 Flash 的烧录，通常需要一种间接方式：先将一个临时程序刷到 MCU 的内部 RAM 或 Flash，这个程序会在 MCU 上电运行时，通过 QSPI 发送写命令（如 W25Q128JVPIQ 的 Quad Page Program 指令）将固件写入外部 Flash。probe-rs 的“魔法”在于它能通过调试接口加载并触发这个临时程序，暂停 MCU 执行，操作内存，甚至控制寄存器，让 QSPI 在调试模式下完成数据传输。另一种方法是借助外部工具直接编程，但若坚持用 probe-rs，这种借道 MCU 的技巧是关键。刷写阶段不依赖 bootloader，因为它只在正常启动时初始化 QSPI，而调试过程完全由探针主导。

总结

启用 XIP 的流程中，bootloader 配置 QSPI 并跳转到 W25Q128JVPIQ 的地址。probe-rs 通过调试接口刷写固件到指定位置，写入外部 Flash 则需借道 MCU 执行临时程序，整个过程将刷写与运行清晰分开，确保 XIP 的实现。