04. SPI-QSPI协议专题(4) - 色彩格式及常见异常
前言
SPI/QSPI协议接口是显示类、存储类以及一些传感器设备的数据通信接口。
本技术专题详细讲解GR55xx系列芯片SPI/QSPI协议、芯片模块的设计特点、软件接口的用法以及如何构建高效率的应用接口，帮助用户快速地理解和发挥SPI/QSPI的高吞吐性能。
系列文章一般情况适用于GR551x、GR5525、GR5526；如果仅适用于特定芯片，会进行标注。
1. 屏幕颜色格式
1.1 常用的色码格式
当前市场穿戴设备显示屏使用较多的像素颜色格式为RGB565和RGBA8888（或RGBA8888的变序，比如ARGB8888等），分别用16bit（2字节）和32bit（3字节+1字节alpha）来表征色码值，可表征的色码值最大为65536和16777216色。他们的色码结构分别定义如下：
对于RGBA8888而言，由于每个字节单纯表示一个色域的信息，在存储和使用过程中，只有字节端序的问题需要处理；而对于RGB565格式，每个字节含有2个色域的信息，可能会存在字节端序和解析序两类问题。后文主要用RGB565格式为例，说明在显示过程中可能遇到的问题。RGBA8888及其他变序格式原理类似。
1.2 色码格式的存储及使用
当我们用工具将一个图片转换为RGB565格式表示后，在存储、读取及跟其他颜色格式的混合使用过程中，可能不小心使用异常端序，导致最终显示异常。下文以几个典型色彩为例，说明使用中可能存在的异常。
说明：
用RGB888格式表示的原因是方便用绘图软件拾色对比。
RGB565色还原为RGB888色的算法：
2. 可能的乱序原因分析
2.1 外部Flash读写宽度不一致导致的逆序
本小节适用于：
GR551x的SPIM及QSPI的寄存器类驱动接口用于读写Flash或写屏幕时
GR5525/GR5526的SPIM及QSPI的寄存器类驱动接口用于读写Flash或写屏幕时
QSPI对外设进行访问操作时，写或者读外部设备的数据序跟使用的数据宽度有关。
说明：
按照Byte宽度写入源数据，目的数据和源数据的存储位置一致。
按照Half Word宽度写入源数据，目的数据和源数据的存储位置每2字节进行逆序。
按照Word宽度写入源数据，目的数据和源数据的存储位置每4字节进行逆序。
对称使用写/读数据宽度，可以还原字节序。
宽字节序比窄字节序拥有更好的访问带宽，如果实际使用存在不匹配访问，可以提前对一端数据序进行逆序处理。
X-QSPI的Flash由于Cache的引入，其访问行为和SRAM一致，都是小端端序；无需关注逆序行为。
2.2 外部Flash内存映射读端序配置异常导致的逆序
本小节适用于：
GR5525/GR5526的QSPI接口用内存映射方式访问Flash或者PSRAM设备时
根据2.1章节对QSPI写读数据端序行为的描述，在使用内存映射模式读取QSPI外部存储设备时（NOR Flash及PSRAM），从芯片硬件层面设计了多端序模式：用户可以通过配置寄存器方式，将存储好的数据按照特定的端序进行读出，如下表：
在应用开发过程中，可以根据产品需要，设计合适的存储及访问模式。
2.3 DMA访问由于地址不对齐导致的乱序
在GR55xx全系列SoC中，使用DMA传输时，均要求源/目的地址进行地址对齐：
如果按照Byte宽度传输，任意地址都是对齐的。
如果按照Half Word宽度传输，传输地址需要是偶地址 (__align(2))。
如果按照Word宽度传输，传输地址需要是4字节地址对齐 (__align(4))。
否则会出现由于地址强制对齐转换带来的地址数据传输错位现象，如下表：
计划将位于0x2000-29E0地址开始的16字节数据，搬运到0x200029A3地址，选用Word传输宽度进行搬运。
由于DMA的强制对齐要求，可以看到，完成搬运后的地址实际是从0x200029A4开始存放的，跟预期的不一样，就造成了数据位置的错位。在应用过程中，需要避免这样的情况，避免不同宽度区分带来的Bug隐患，建议对需要操作的数据地址，直接声明为4字节对齐。
3. 常见的显示异常举例
下列组图展示了图片在正常和各种异常情况下的渲染结果，可以作为一个参考表，根据问题反查可能的问题原因。
RGB565正常渲染显示
RGB565像素高低字节交换
相邻像素两两交换
图片数据地址没有对齐
将RGB565格式做RGBA8888渲染
将RGB565格式做TSC4渲染
将RGBA8888格式做RGB565渲染
将RGBA8888格式做TSC4渲染
