SPIM Receive data is always 1bit shift Thingy91

[PedroR]

Hello, I searched the forum for similar issues and found a few, such as  SPIM Recevie data is allways 1bit shift

I am currently implementing a PSRAM is66wvs4m8 on the Thingy 91 via SPI, using SPIM3.

The problem I'm facing is that the data I read is shifted. I’ve attached a ZIP file containing the project and some logs that show the issue.

When I write the same value to multiple memory addresses and read them back, the logic analyzer shows the correct value repeating (similar to a PWM signal), but the data is misaligned with the clock, causing parsing errors.

I’ve tried different SPI modes (only mode 0 seems to work, matching the PSRAM datasheet) and various clock frequencies, but the issue persists.

Any advice or suggestions?

Thanks in advance!

```

START - test_psram
Set up CS 8 at gpio@842500 pin 8
Set up CS 7 at gpio@842500 pin 7
CE pin 10
D: dest[0]: 0x00
D: dest[1]: 0x00
D: dest[2]: 0x00
D: dest[3]: 0x00
D: dest[4]: 0x31
D: dest[5]: 0x85
D: dest[6]: 0x00
D: dest[7]: 0x30
D: dest[8]: 0x08
D: dest[9]: 0x09
D: dest[10]: 0x8c
D: dest[11]: 0x28
D: Manufacturer ID: 0x31
D: KGD: 0x85
D: Device Density: 8 Mb
E: Error: Manufacturer ID does not match expected value of 0x9d
E: Error: Could not read vendor id
D: memc_is66wvs4m8_init: -5
D: Data: 0 0x00 0b00000000
D: Writing 16 bytes to address 0x000000
D: SPI TX[0]:   2       0x02    0b00000010
D: SPI TX[1]:   0       0x00    0b00000000
D: SPI TX[2]:   0       0x00    0b00000000
D: SPI TX[3]:   0       0x00    0b00000000
D: SPI TX[4]:   0       0x00    0b00000000
D: SPI TX[5]:   0       0x00    0b00000000
D: SPI TX[6]:   0       0x00    0b00000000
D: SPI TX[7]:   0       0x00    0b00000000
D: SPI TX[8]:   0       0x00    0b00000000
D: SPI TX[9]:   0       0x00    0b00000000
D: SPI TX[10]:  0       0x00    0b00000000
D: SPI TX[11]:  0       0x00    0b00000000
D: SPI TX[12]:  0       0x00    0b00000000
D: SPI TX[13]:  0       0x00    0b00000000
D: SPI TX[14]:  0       0x00    0b00000000
D: SPI TX[15]:  0       0x00    0b00000000
D: SPI TX[16]:  0       0x00    0b00000000
D: SPI TX[17]:  0       0x00    0b00000000
D: SPI TX[18]:  0       0x00    0b00000000
D: SPI TX[19]:  0       0x00    0b00000000
D: memc_is66wvs4m8_write: 0
D: Reading 16 bytes from address 0x00000000
D: SPI RX[0]:   0       0x00    0b00000000
D: SPI RX[1]:   0       0x00    0b00000000
D: SPI RX[2]:   0       0x00    0b00000000
D: SPI RX[3]:   0       0x00    0b00000000
D: SPI RX[4]:   0       0x00    0b00000000
D: SPI RX[5]:   0       0x00    0b00000000
D: SPI RX[6]:   0       0x00    0b00000000
D: SPI RX[7]:   0       0x00    0b00000000
D: SPI RX[8]:   0       0x00    0b00000000
D: SPI RX[9]:   0       0x00    0b00000000
D: SPI RX[10]:  0       0x00    0b00000000
D: SPI RX[11]:  0       0x00    0b00000000
D: SPI RX[12]:  0       0x00    0b00000000
D: SPI RX[13]:  0       0x00    0b00000000
D: SPI RX[14]:  0       0x00    0b00000000
D: SPI RX[15]:  0       0x00    0b00000000
D: SPI RX[16]:  0       0x00    0b00000000
D: SPI RX[17]:  0       0x00    0b00000000
D: SPI RX[18]:  0       0x00    0b00000000
D: SPI RX[19]:  0       0x00    0b00000000
D: memc_is66wvs4m8_read: 0
D: Data: 17 0x11 0b00010001
D: Writing 16 bytes to address 0x000400
D: SPI TX[0]:   2       0x02    0b00000010
D: SPI TX[1]:   0       0x00    0b00000000
D: SPI TX[2]:   4       0x04    0b00000100
D: SPI TX[3]:   0       0x00    0b00000000
D: SPI TX[4]:   17      0x11    0b00010001
D: SPI TX[5]:   17      0x11    0b00010001
D: SPI TX[6]:   17      0x11    0b00010001
D: SPI TX[7]:   17      0x11    0b00010001
D: SPI TX[8]:   17      0x11    0b00010001
D: SPI TX[9]:   17      0x11    0b00010001
D: SPI TX[10]:  17      0x11    0b00010001
D: SPI TX[11]:  17      0x11    0b00010001
D: SPI TX[12]:  17      0x11    0b00010001
D: SPI TX[13]:  17      0x11    0b00010001
D: SPI TX[14]:  17      0x11    0b00010001
D: SPI TX[15]:  17      0x11    0b00010001
D: SPI TX[16]:  17      0x11    0b00010001
D: SPI TX[17]:  17      0x11    0b00010001
D: SPI TX[18]:  17      0x11    0b00010001
D: SPI TX[19]:  17      0x11    0b00010001
D: memc_is66wvs4m8_write: 0
D: Reading 16 bytes from address 0x00000400
D: SPI RX[0]:   0       0x00    0b00000000
D: SPI RX[1]:   0       0x00    0b00000000
D: SPI RX[2]:   0       0x00    0b00000000
D: SPI RX[3]:   0       0x00    0b00000000
D: SPI RX[4]:   0       0x00    0b00000000
D: SPI RX[5]:   0       0x00    0b00000000
D: SPI RX[6]:   0       0x00    0b00000000
D: SPI RX[7]:   0       0x00    0b00000000
D: SPI RX[8]:   0       0x00    0b00000000
D: SPI RX[9]:   0       0x00    0b00000000
D: SPI RX[10]:  0       0x00    0b00000000
D: SPI RX[11]:  0       0x00    0b00000000
D: SPI RX[12]:  0       0x00    0b00000000
D: SPI RX[13]:  0       0x00    0b00000000
D: SPI RX[14]:  0       0x00    0b00000000
D: SPI RX[15]:  0       0x00    0b00000000
D: SPI RX[16]:  2       0x02    0b00000010
D: SPI RX[17]:  30      0x1e    0b00011110
D: SPI RX[18]:  3       0x03    0b00000011
D: SPI RX[19]:  253     0xfd    0b11111101
D: memc_is66wvs4m8_read: 0
D: Data: 34 0x22 0b00100010
D: Writing 16 bytes to address 0x000800
D: SPI TX[0]:   2       0x02    0b00000010
D: SPI TX[1]:   0       0x00    0b00000000
D: SPI TX[2]:   8       0x08    0b00001000
D: SPI TX[3]:   0       0x00    0b00000000
D: SPI TX[4]:   34      0x22    0b00100010
D: SPI TX[5]:   34      0x22    0b00100010
D: SPI TX[6]:   34      0x22    0b00100010
D: SPI TX[7]:   34      0x22    0b00100010
D: SPI TX[8]:   34      0x22    0b00100010
D: SPI TX[9]:   34      0x22    0b00100010
D: SPI TX[10]:  34      0x22    0b00100010
D: SPI TX[11]:  34      0x22    0b00100010
D: SPI TX[12]:  34      0x22    0b00100010
D: SPI TX[13]:  34      0x22    0b00100010
D: SPI TX[14]:  34      0x22    0b00100010
D: SPI TX[15]:  34      0x22    0b00100010
D: SPI TX[16]:  34      0x22    0b00100010
D: SPI TX[17]:  34      0x22    0b00100010
D: SPI TX[18]:  34      0x22    0b00100010
D: SPI TX[19]:  34      0x22    0b00100010
D: memc_is66wvs4m8_write: 0
D: Reading 16 bytes from address 0x00000800
D: SPI RX[0]:   0       0x00    0b00000000
D: SPI RX[1]:   0       0x00    0b00000000
D: SPI RX[2]:   0       0x00    0b00000000
D: SPI RX[3]:   0       0x00    0b00000000
D: SPI RX[4]:   0       0x00    0b00000000
D: SPI RX[5]:   0       0x00    0b00000000
D: SPI RX[6]:   0       0x00    0b00000000
D: SPI RX[7]:   0       0x00    0b00000000
D: SPI RX[8]:   0       0x00    0b00000000
D: SPI RX[9]:   0       0x00    0b00000000
D: SPI RX[10]:  0       0x00    0b00000000
D: SPI RX[11]:  0       0x00    0b00000000
D: SPI RX[12]:  0       0x00    0b00000000
D: SPI RX[13]:  0       0x00    0b00000000
D: SPI RX[14]:  0       0x00    0b00000000
D: SPI RX[15]:  0       0x00    0b00000000
D: SPI RX[16]:  4       0x04    0b00000100
D: SPI RX[17]:  104     0x68    0b01101000
D: SPI RX[18]:  15      0x0f    0b00001111
D: SPI RX[19]:  246     0xf6    0b11110110
D: memc_is66wvs4m8_read: 0
D: Data: 51 0x33 0b00110011
D: Writing 16 bytes to address 0x000c00
D: SPI TX[0]:   2       0x02    0b00000010
D: SPI TX[1]:   0       0x00    0b00000000
D: SPI TX[2]:   12      0x0c    0b00001100
D: SPI TX[3]:   0       0x00    0b00000000
D: SPI TX[4]:   51      0x33    0b00110011
D: SPI TX[5]:   51      0x33    0b00110011
D: SPI TX[6]:   51      0x33    0b00110011
D: SPI TX[7]:   51      0x33    0b00110011
D: SPI TX[8]:   51      0x33    0b00110011
D: SPI TX[9]:   51      0x33    0b00110011
D: SPI TX[10]:  51      0x33    0b00110011
D: SPI TX[11]:  51      0x33    0b00110011
D: SPI TX[12]:  51      0x33    0b00110011
D: SPI TX[13]:  51      0x33    0b00110011
D: SPI TX[14]:  51      0x33    0b00110011
D: SPI TX[15]:  51      0x33    0b00110011
D: SPI TX[16]:  51      0x33    0b00110011
D: SPI TX[17]:  51      0x33    0b00110011
D: SPI TX[18]:  51      0x33    0b00110011
D: SPI TX[19]:  51      0x33    0b00110011
D: memc_is66wvs4m8_write: 0
D: Reading 16 bytes from address 0x00000c00
D: SPI RX[0]:   0       0x00    0b00000000
D: SPI RX[1]:   0       0x00    0b00000000
D: SPI RX[2]:   0       0x00    0b00000000
D: SPI RX[3]:   0       0x00    0b00000000
D: SPI RX[4]:   36      0x24    0b00100100
D: SPI RX[5]:   146     0x92    0b10010010
D: SPI RX[6]:   73      0x49    0b01001001
D: SPI RX[7]:   36      0x24    0b00100100
D: SPI RX[8]:   146     0x92    0b10010010
D: SPI RX[9]:   73      0x49    0b01001001
D: SPI RX[10]:  36      0x24    0b00100100
D: SPI RX[11]:  146     0x92    0b10010010
D: SPI RX[12]:  73      0x49    0b01001001
D: SPI RX[13]:  36      0x24    0b00100100
D: SPI RX[14]:  146     0x92    0b10010010
D: SPI RX[15]:  73      0x49    0b01001001
D: SPI RX[16]:  130     0x82    0b10000010
D: SPI RX[17]:  62      0x3e    0b00111110
D: SPI RX[18]:  3       0x03    0b00000011
D: SPI RX[19]:  253     0xfd    0b11111101
D: memc_is66wvs4m8_read: 0
D: Data: 68 0x44 0b01000100
D: Writing 16 bytes to address 0x001000
D: SPI TX[0]:   2       0x02    0b00000010
D: SPI TX[1]:   0       0x00    0b00000000
D: SPI TX[2]:   16      0x10    0b00010000
D: SPI TX[3]:   0       0x00    0b00000000
D: SPI TX[4]:   68      0x44    0b01000100
D: SPI TX[5]:   68      0x44    0b01000100
D: SPI TX[6]:   68      0x44    0b01000100
D: SPI TX[7]:   68      0x44    0b01000100
D: SPI TX[8]:   68      0x44    0b01000100
D: SPI TX[9]:   68      0x44    0b01000100
D: SPI TX[10]:  68      0x44    0b01000100
D: SPI TX[11]:  68      0x44    0b01000100
D: SPI TX[12]:  68      0x44    0b01000100
D: SPI TX[13]:  68      0x44    0b01000100
D: SPI TX[14]:  68      0x44    0b01000100
D: SPI TX[15]:  68      0x44    0b01000100
D: SPI TX[16]:  68      0x44    0b01000100
D: SPI TX[17]:  68      0x44    0b01000100
D: SPI TX[18]:  68      0x44    0b01000100
D: SPI TX[19]:  68      0x44    0b01000100
D: memc_is66wvs4m8_write: 0
D: Reading 16 bytes from address 0x00001000
D: SPI RX[0]:   0       0x00    0b00000000
D: SPI RX[1]:   0       0x00    0b00000000
D: SPI RX[2]:   0       0x00    0b00000000
D: SPI RX[3]:   0       0x00    0b00000000
D: SPI RX[4]:   0       0x00    0b00000000
D: SPI RX[5]:   0       0x00    0b00000000
D: SPI RX[6]:   0       0x00    0b00000000
D: SPI RX[7]:   0       0x00    0b00000000
D: SPI RX[8]:   0       0x00    0b00000000
D: SPI RX[9]:   0       0x00    0b00000000
D: SPI RX[10]:  0       0x00    0b00000000
D: SPI RX[11]:  0       0x00    0b00000000
D: SPI RX[12]:  0       0x00    0b00000000
D: SPI RX[13]:  0       0x00    0b00000000
D: SPI RX[14]:  0       0x00    0b00000000
D: SPI RX[15]:  0       0x00    0b00000000
D: SPI RX[16]:  4       0x04    0b00000100
D: SPI RX[17]:  40      0x28    0b00101000
D: SPI RX[18]:  15      0x0f    0b00001111
D: SPI RX[19]:  246     0xf6    0b11110110
D: memc_is66wvs4m8_read: 0
D: Data: 85 0x55 0b01010101
D: Writing 16 bytes to address 0x001400
D: SPI TX[0]:   2       0x02    0b00000010
D: SPI TX[1]:   0       0x00    0b00000000
D: SPI TX[2]:   20      0x14    0b00010100
D: SPI TX[3]:   0       0x00    0b00000000
D: SPI TX[4]:   85      0x55    0b01010101
D: SPI TX[5]:   85      0x55    0b01010101
D: SPI TX[6]:   85      0x55    0b01010101
D: SPI TX[7]:   85      0x55    0b01010101
D: SPI TX[8]:   85      0x55    0b01010101
D: SPI TX[9]:   85      0x55    0b01010101
D: SPI TX[10]:  85      0x55    0b01010101
D: SPI TX[11]:  85      0x55    0b01010101
D: SPI TX[12]:  85      0x55    0b01010101
D: SPI TX[13]:  85      0x55    0b01010101
D: SPI TX[14]:  85      0x55    0b01010101
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D: Data: 255 0xff 0b11111111
D: Writing 16 bytes to address 0x003c00
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D: Reading 16 bytes from address 0x00003c00
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D: memc_is66wvs4m8_read: 0

```

psram.zip

[Håkon Alseth]

Hi,

 

D: Writing 16 bytes to address 0x000c00
D: SPI TX[0]:   2       0x02    0b00000010
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D: SPI TX[9]:   51      0x33    0b00110011
D: SPI TX[10]:  51      0x33    0b00110011
D: SPI TX[11]:  51      0x33    0b00110011
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D: memc_is66wvs4m8_write: 0
D: Reading 16 bytes from address 0x00000c00
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D: SPI RX[14]:  146     0x92    0b10010010
D: SPI RX[15]:  73      0x49    0b01001001
D: SPI RX[16]:  130     0x82    0b10000010
D: SPI RX[17]:  62      0x3e    0b00111110
D: SPI RX[18]:  3       0x03    0b00000011
D: SPI RX[19]:  253     0xfd    0b11111101

I am unable to see a pattern here that matches your description:

The problem I'm facing is that the data I read is shifted. I

0x33 shifted, either way, is not equal to the data that you read back. There are bit flips in addition, making this a more random pattern than a direct shift.

This is similar in all your other write/reads.

D: Manufacturer ID: 0x31
D: KGD: 0x85
D: Device Density: 8 Mb
E: Error: Manufacturer ID does not match expected value of 0x9d
E: Error: Could not read vendor id
D: memc_is66wvs4m8_init: -5

This also seems to be a mismatch. Are you certain that you have connected MISO/MOSI correctly between your devices?

Have you checked if there are any power-up restrictions/timing or similar on this device?

 

Kind regards,

Håkon

[PedroR]

Hi,

You can see these patterns when I write a byte with two continuous bits settled to 1.

The answer, despite the values are wrong, it is creating these patrons. The bytes in the logic analyzer seems equal between them (0x24, 0x92, 0x49... truly, seems such a PWM signal, but wrongly parsed with the clock or misaligned, I do not know).

The case is the PSRAM is answering the commands, and storing in the memory some values (if not, these patrons cannot be possible...).  So I guess some things are working properly.

The wires are well-connected, and the timing restrictions should not be a problem, reviewing the datasheet and the logic analyzer samples.

[Håkon Alseth]

Hi,

 

PedroR said:

You can see these patterns when I write a byte with two continuous bits settled to 1.

Sorry, but I do not see a clear pattern here. Example: Writing all '0xbb' does not give you a consistent read back content.

Please point directly to the example where this happens, and also share the saleae trace file of this. 

As previously mentioned, you are not able to read out the static IDs correctly, so something is quite off here. I would strongly recommend on focusing to read out these 64 bits correctly before trying to r/w any data.

 

Kind regards,

Håkon

[PedroR]

Hi,

Take a look when I write these bytes, and the generated patrons:

0x33    0b00110011 -> (0x24    0b00100100) (0x92    0b10010010) (0x49    0b01001001) Bit shifting to the right.

0x66 0b01100110 -> (0x49    0b01001001) (0x24    0b00100100) (0x92    0b10010010) Bit shifting to the right, and repeated data in different order.

0x77 0b01110111 -> (0x6d    0b01101101) (0xb6    0b10110110)  (0xdb    0b11011011)  Different patron with three 1 in the written value.

0x99    0b10011001 -> (0x24    0b00100100) (0x92    0b10010010)  (0x49    0b01001001) Again, same values as 0x33 or 0x66 with different order.

0xbb    0b10111011 -> (0x6d    0b01101101) (0xb6    0b10110110) (0xdb    0b11011011) Same patron as 0x77 with three continuous 1.

0xcc    0b11001100 -> (0x92    0b10010010) (0x49    0b01001001) (0x24    0b00100100) Same patron as two continuous 1 with different order.

0xdd    0b11011101 -> (0xb6    0b10110110) (0xdb    0b11011011)  (0x6d    0b01101101) Same as 0xbb or 0x77 with different order.

0xee    0b11101110 -> (0xdb    0b11011011) (0x6d    0b01101101) (0xb6    0b10110110) Same patron again in different order.

0xff    0b11111111 -> 0xff well stored.

I think there are a clear patron depending on the continuous number of bits set to 1 in the written number and their evolution. Which can be confusing is the last 4 bytes, which seems random, but this is because of the number of bytes that I am writing. If I write 32 and read 16, for example, instead of 16-16, the patron will continue.

[Håkon Alseth]

Hi,

 

PedroR said:

0xee    0b11101110 -> (0xdb    0b11011011) (0x6d    0b01101101) (0xb6    0b10110110) Same patron again in different order.

I am sorry, but I do not see the same pattern as you here as compared to your original written pattern.

Writing all '0xee', then reading 0xdb, and 0x6d, and then 0xb6.

This does not reflect the original written data. Since you do not have control over what is actually written to the device, you can not trust the read out either.

 

Start with reading a known register and see how that behaves.

 

Kind regards,

Håkon