STM32 入门：介绍 SPI 总线，读写 W25Q64 (FLASH)（硬件 + 模拟时序） - SPI 时序比较简单，CPU 如果没有硬件支持，可以直接使用 IO 端口编写代码来模拟，下面以模拟时序代码为例：
最编程
2024-04-07 08:44:02
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SPI的模式1: u8 SPI_ReadWriteOneByte(u8 tx_data) { u8 i,rx_data=0; SCK=0; //空闲电平(默认初始化情况) for(i=0;i<8;i++) { /*1. 主机发送一位数据*/ SCK=0;//告诉从机,主机将要发送数据 if(tx_data&0x80)MOSI=1; //发送数据 else MOSI=0; SCK=1; //告诉从机，主机数据发送完毕 tx_data<<=1; //继续发送下一位 /*2. 主机接收一位数据*/ rx_data<<=1; //默认认为接收到0 if(MISO)rx_data|=0x01; } SCK=0; //恢复空闲电平 return rx_data; } SPI的模式2: u8 SPI_ReadWriteOneByte(u8 tx_data) { u8 i,rx_data=0; SCK=0; //空闲电平(默认初始化情况) for(i=0;i<8;i++) { /*1. 主机发送一位数据*/ SCK=1;//告诉从机,主机将要发送数据 if(tx_data&0x80)MOSI=1; //发送数据 else MOSI=0; SCK=0; //告诉从机，主机数据发送完毕 tx_data<<=1; //继续发送下一位 /*2. 主机接收一位数据*/ rx_data<<=1; //默认认为接收到0 if(MISO)rx_data|=0x01; } SCK=0; //恢复空闲电平 return rx_data; } SPI的模式3: u8 SPI_ReadWriteOneByte(u8 tx_data) { u8 i,rx_data=0; SCK=1; //空闲电平(默认初始化情况) for(i=0;i<8;i++) { /*1. 主机发送一位数据*/ SCK=1;//告诉从机,主机将要发送数据 if(tx_data&0x80)MOSI=1; //发送数据 else MOSI=0; SCK=0; //告诉从机，主机数据发送完毕 tx_data<<=1; //继续发送下一位 /*2. 主机接收一位数据*/ rx_data<<=1; //默认认为接收到0 if(MISO)rx_data|=0x01; } SCK=1; //恢复空闲电平 return rx_data; } SPI的模式4: u8 SPI_ReadWriteOneByte(u8 tx_data) { u8 i,rx_data=0; SCK=1; //空闲电平(默认初始化情况) for(i=0;i<8;i++) { /*1. 主机发送一位数据*/ SCK=0;//告诉从机,主机将要发送数据 if(tx_data&0x80)MOSI=1; //发送数据 else MOSI=0; SCK=1; //告诉从机，主机数据发送完毕 tx_data<<=1; //继续发送下一位 /*2. 主机接收一位数据*/ rx_data<<=1; //默认认为接收到0 if(MISO)rx_data|=0x01; } SCK=1; //恢复空闲电平 return rx_data; }
四、W25Q64的示例代码
4.1 STM32采用硬件SPI读写W25Q64示例代码
/* 函数功能：SPI初始化(模拟SPI) 硬件连接： MISO--->PB14 MOSI--->PB15 SCLK--->PB13 */ void SPI_Init(void) { /*开启时钟*/ RCC->APB1ENR|=1<<14; //开启SPI2时钟 RCC->APB2ENR|=1<<3; //PB GPIOB->CRH&=0X000FFFFF; //清除寄存器 GPIOB->CRH|=0XB8B00000; GPIOB->ODR|=0X7<<13; //PB13/14/15上拉--输出高电平 /*SPI2基本配置*/ SPI2->CR1=0X0; //清空寄存器 SPI2->CR1|=0<<15; //选择“双线双向”模式 SPI2->CR1|=0<<11; //使用8位数据帧格式进行发送/接收； SPI2->CR1|=0<<10; //全双工(发送和接收)； SPI2->CR1|=1<<9; //启用软件从设备管理 SPI2->CR1|=1<<8; //NSS SPI2->CR1|=0<<7; //帧格式，先发送高位 SPI2->CR1|=0x0<<3;//当总线频率为36MHZ时，SPI速度为18MHZ，高速。 SPI2->CR1|=1<<2; //配置为主设备 SPI2->CR1|=1<<1; //空闲状态时， SCK保持高电平。 SPI2->CR1|=1<<0; //数据采样从第二个时钟边沿开始。 SPI2->CR1|=1<<6; //开启SPI设备。 } /* 函数功能：SPI读写一个字节 */ u8 SPI_ReadWriteOneByte(u8 data_tx) { u16 cnt=0; while((SPI2->SR&1<<1)==0) //等待发送区空--等待发送缓冲为空 { cnt++; if(cnt>=65530)return 0; //超时退出 u16=2个字节 } SPI2->DR=data_tx; //发送一个byte cnt=0; while((SPI2->SR&1<<0)==0) //等待接收完一个byte { cnt++; if(cnt>=65530)return 0; //超时退出 } return SPI2->DR; //返回收到的数据 } /* 函数功能：W25Q64初始化 硬件连接： MOSI--->PB15 MISO--->PB14 SCLK--->PB13 CS----->PB12 */ void W25Q64_Init(void) { /*1. 开时钟*/ RCC->APB2ENR|=1<<3; //PB /*2. 配置GPIO口模式*/ GPIOB->CRH&=0xFFF0FFFF; GPIOB->CRH|=0x00030000; W25Q64_CS=1; //未选中芯片 SPI_Init(); //SPI初始化 } /* 函数功能：读取芯片的ID号 */ u16 W25Q64_ReadID(void) { u16 id; /*1. 拉低片选*/ W25Q64_CS=0; /*2. 发送读取ID的指令*/ SPI_ReadWriteOneByte(0x90); /*3. 发送24位的地址-0*/ SPI_ReadWriteOneByte(0); SPI_ReadWriteOneByte(0); SPI_ReadWriteOneByte(0); /*4. 读取芯片的ID*/ id=SPI_ReadWriteOneByte(0xFF)<<8; id|=SPI_ReadWriteOneByte(0xFF); /*5. 拉高片选*/ W25Q64_CS=1; return id; } /* 函数功能：检测W25Q64状态 */ void W25Q64_CheckStat(void) { u8 stat=1; while(stat&1<<0) { W25Q64_CS=0; //选中芯片 SPI_ReadWriteOneByte(0x05); //发送读状态寄存器1指令 stat=SPI_ReadWriteOneByte(0xFF); //读取状态 W25Q64_CS=1; //取消选中芯片 } } /* 函数功能：页编程 说 明：一页最多写256个字节。 写数据之前，必须保证空间是0xFF 函数参数： u32 addr:页编程起始地址 u8 *buff:写入的数据缓冲区 u16 len :写入的字节长度 */ void W25Q64_PageWrite(u32 addr,u8 *buff,u16 len) { u16 i; W25Q64_Enabled(); //写使能 W25Q64_CS=0; //选中芯片 SPI_ReadWriteOneByte(0x02); //页编程指令 SPI_ReadWriteOneByte(addr>>16); //24~16地址 SPI_ReadWriteOneByte(addr>>8); //16~8地址 SPI_ReadWriteOneByte(addr); //8~0地址 for(i=0;i<len;i++) { SPI_ReadWriteOneByte(buff[i]); //8~0地址 } W25Q64_CS=1; //取消选中芯片 W25Q64_CheckStat(); //检测芯片忙状态 } /* 函数功能：连续读数据 函数参数： u32 addr:读取数据的起始地址 u8 *buff:读取数据存放的缓冲区 u32 len :读取字节的长度 */ void W25Q64_ReadByteData(u32 addr,u8 *buff,u32 len) { u32 i; W25Q64_CS=0; //选中芯片 SPI_ReadWriteOneByte(0x03); //读数据指令 SPI_ReadWriteOneByte(addr>>16); //24~16地址 SPI_ReadWriteOneByte(addr>>8); //16~8地址 SPI_ReadWriteOneByte(addr); //8~0地址 for(i=0;i<len;i++)buff[i]=SPI_ReadWriteOneByte(0xFF); W25Q64_CS=1; //取消选中芯片 } /* 函数功能：擦除一个扇区 函数参数： u32 addr:擦除扇区的地址范围 */ void W25Q64_ClearSector(u32 addr) { W25Q64_Enabled(); //写使能 W25Q64_CS=0; //选中芯片 SPI_ReadWriteOneByte(0x20); //扇区擦除指令 SPI_ReadWriteOneByte(addr>>16); //24~16地址 SPI_ReadWriteOneByte(addr>>8); //16~8地址 SPI_ReadWriteOneByte(addr); //8~0地址 W25Q64_CS=1; //取消选中芯片 W25Q64_CheckStat(); //检测芯片忙状态 } /* 函数功能：写使能 */ void W25Q64_Enabled(void) { W25Q64_CS=0; //选中芯片 SPI_ReadWriteOneByte(0x06); //写使能 W25Q64_CS=1; //取消选中芯片 } /* 函数功能：指定位置写入指定个数的数据，不考虑擦除问题 注意事项：W25Q64只能将1写为，不能将0写为1。 函数参数： u32 addr---写入数据的起始地址 u8 *buff---写入的数据 u32 len---长度 */ void W25Q64_WriteByteDataNoCheck(u32 addr,u8 *buff,u32 len) { u32 page_remain=256-addr%256; //计算当前页还可以写下多少数据 if(len<=page_remain) //如果当前写入的字节长度小于剩余的长度 { page_remain=len; } while(1) { W25Q64_PageWrite(addr,buff,page_remain); if(page_remain==len)break; //表明数据已经写入完毕 buff+=page_remain; //buff向后偏移地址 addr+=page_remain; //起始地址向后偏移 len-=page_remain; //减去已经写入的字节数 if(len>256)page_remain=256; //如果大于一页，每次就直接写256字节 else page_remain=len; } } /* 函数功能：指定位置写入指定个数的数据，考虑擦除问题，完善代码 函数参数： u32 addr---写入数据的起始地址 u8 *buff---写入的数据 u32 len---长度 说明：擦除的最小单位扇区，4096字节 */ static u8 W25Q64_READ_WRITE_CHECK_BUFF[4096]; void W25Q64_WriteByteData(u32 addr,u8 *buff,u32 len) { u32 i; u32 len_w; u32 sector_addr; //存放扇区的地址 u32 sector_move; //扇区向后偏移的地址 u32 sector_size; //扇区大小。（剩余的空间大小） u8 *p=W25Q64_READ_WRITE_CHECK_BUFF;//存放指针 sector_addr=addr/4096; //传入的地址是处于第几个扇区 sector_move=addr%4096; //计算传入的地址存于当前的扇区的偏移量位置 sector_size=4096-sector_move; //得到当前扇区剩余的空间 if(len<=sector_size) { sector_size=len; //判断第一种可能性、一次可以写完 } while(1) { W25Q64_ReadByteData(addr,p,sector_size); //读取剩余扇区里的数据 for(i=0;i<sector_size;i++) { if(p[i]!=0xFF)break; } if(i!=sector_size) //判断是否需要擦除 { W25Q64_ClearSector(sector_addr*4096); } // for(i=0;i<len;i++) // { // W25Q64_READ_WRITE_CHECK_BUFF[i]=buff[len_w++]; } // W25Q64_WriteByteDataNoCheck(addr,W25Q64_READ_WRITE_CHECK_BUFF,sector_size); W25Q64_WriteByteDataNoCheck(addr,buff,sector_size); if(sector_size==len)break; addr+=sector_size; //向后偏移地址 buff+=sector_size ;//向后偏移 len-=sector_size; //减去已经写入的数据 sector_addr++; //校验第下个扇区 if(len>4096) //表明还可以写一个扇区 { sector_size=4096;//继续写一个扇区 } else { sector_size=len; //剩余的空间可以写完 } } }
4.2 STM32采用硬件SPI读写W25Q64示例代码
#include "spi.h" /* 函数功能：SPI初始化(模拟SPI) 硬件连接： MISO--->PB14 MOSI--->PB15 SCLK--->PB13 */ void SPI_Init(void) { /*1. 开时钟*/ RCC->APB2ENR|=1<<3; //PB /*2. 配置GPIO口模式*/ GPIOB->CRH&=0x000FFFFF; GPIOB->CRH|=0x38300000; /*3. 上拉*/ SPI_MOSI=1; SPI_MISO=1; SPI_SCLK=1; } /* 函数功能：SPI读写一个字节 */ u8 SPI_ReadWriteOneByte(u8 data_tx) { u8 data_rx=0; //存放读取的数据 u8 i; for(i=0;i<8;i++) { SPI_SCLK=0; //准备发送数据 if(data_tx&0x80)SPI_MOSI=1; else SPI_MOSI=0; data_tx<<=1; //依次发送最高位 SPI_SCLK=1; //表示主机数据发送完成，表示从机发送完毕 data_rx<<=1; //表示默认接收的是0 if(SPI_MISO)data_rx|=0x01; } return data_rx; } #include "W25Q64.h" /* 函数功能：W25Q64初始化 硬件连接： MOSI--->PB15 MISO--->PB14 SCLK--->PB13 CS----->PB12 */ void W25Q64_Init(void) { /*1. 开时钟*/ RCC->APB2ENR|=1<<3; //PB /*2. 配置GPIO口模式*/ GPIOB->CRH&=0xFFF0FFFF; GPIOB->CRH|=0x00030000; W25Q64_CS=1; //未选中芯片 SPI_Init(); //SPI初始化 } /* 函数功能：读取芯片的ID号 */ u16 W25Q64_ReadID(void) { u16 id; /*1. 拉低片选*/ W25Q64_CS=0; /*2. 发送读取ID的指令*/ SPI_ReadWriteOneByte(0x90); /*3. 发送24位的地址-0*/ SPI_ReadWriteOneByte(0); SPI_ReadWriteOneByte(0); SPI_ReadWriteOneByte(0); /*4. 读取芯片的ID*/ id=SPI_ReadWriteOneByte(0xFF)<<8; id|=SPI_ReadWriteOneByte(0xFF); /*5. 拉高片选*/ W25Q64_CS=1; return id; } /* 函数功能：检测W25Q64状态 */ void W25Q64_CheckStat(void) { u8 stat=1; while(stat&1<<0) { W25Q64_CS=0; //选中芯片 SPI_ReadWriteOneByte(0x05); //发送读状态寄存器1指令 stat=SPI_ReadWriteOneByte(0xFF); //读取状态 W25Q64_CS=1; //取消选中芯片 } } /* 函数功能：页编程 说 明：一页最多写256个字节。 写数据之前，必须保证空间是0xFF 函数参数： u32 addr:页编程起始地址 u8 *buff:写入的数据缓冲区 u16 len :写入的字节长度 */ void W25Q64_PageWrite(u32 addr,u8 *buff,u16 len) { u16 i; W25Q64_Enabled(); //写使能 W25Q64_CS=0; //选中芯片 SPI_ReadWriteOneByte(0x02); //页编程指令 SPI_ReadWriteOneByte(addr>>16); //24~16地址 SPI_ReadWriteOneByte(addr>>8); //16~8地址 SPI_ReadWriteOneByte(addr); //8~0地址 for(i=0;i<len;i++) { SPI_ReadWriteOneByte(buff[i]); //8~0地址 } W25Q64_CS=1; //取消选中芯片 W25Q64_CheckStat(); //检测芯片忙状态 } /* 函数功能：连续读数据 函数参数： u32 addr:读取数据的起始地址 u8 *buff:读取数据存放的缓冲区 u32 len :读取字节的长度 */ void W25Q64_ReadByteData(u32 addr,u8 *buff,u32 len) { u32 i; W25Q64_CS=0; //选中芯片 SPI_ReadWriteOneByte(0x03); //读数据指令 SPI_ReadWriteOneByte(addr>>16); //24~16地址 SPI_ReadWriteOneByte(addr>>8); //16~8地址 SPI_ReadWriteOneByte(addr); //8~0地址 for(i=0;i<len;i++)buff[i]=SPI_ReadWriteOneByte(0xFF); W25Q64_CS=1; //取消选中芯片 } /* 函数功能：擦除一个扇区 函数参数： u32 addr:擦除扇区的地址范围 */ void W25Q64_ClearSector(u32 addr) { W25Q64_Enabled(); //写使能 W25Q64_CS=0; //选中芯片 SPI_ReadWriteOneByte(0x20); //扇区擦除指令 SPI_ReadWriteOneByte(addr>>16); //24~16地址 SPI_ReadWriteOneByte(addr>>8); //16~8地址 SPI_ReadWriteOneByte(addr); //8~0地址 W25Q64_CS=1; //取消选中芯片 W25Q64_CheckStat(); //检测芯片忙状态 } /* 函数功能：写使能 */ void W25Q64_Enabled(void) { W25Q64_CS=0; //选中芯片 SPI_ReadWriteOneByte(0x06); //写使能 W25Q64_CS=1; //取消选中芯片 } /* 函数功能：指定位置写入指定个数的数据，不考虑擦除问题 注意事项：W25Q64只能将1写为，不能将0写为1。 函数参数： u32 addr---写入数据的起始地址 u8 *buff---写入的数据 u32 len---长度 */ void W25Q64_WriteByteDataNoCheck(u32 addr,u8 *buff,u32 len) { u32 page_remain=256-addr%256; //计算当前页还可以写下多少数据 if(len<=page_remain) //如果当前写入的字节长度小于剩余的长度 { page_remain=len; } while(1) { W25Q64_PageWrite(addr,buff,page_remain); if(page_remain==len)break; //表明数据已经写入完毕 buff+=page_remain; //buff向后偏移地址 addr+=page_remain; //起始地址向后偏移 len-=page_remain; //减去已经写入的字节数 if(len>256)page_remain=256; //如果大于一页，每次就直接写256字节 else page_remain=len; } } /* 函数功能：指定位置写入指定个数的数据，考虑擦除问题，完善代码 函数参数： u32 addr---写入数据的起始地址 u8 *buff---写入的数据 u32 len---长度 说明：擦除的最小单位扇区，4096字节 */ static u8 W25Q64_READ_WRITE_CHECK_BUFF[4096]; void W25Q64_WriteByteData(u32 addr,u8 *buff,u32 len) { u32 i; u32 sector_addr; //存放扇区的地址 u32 sector_move; //扇区向后偏移的地址 u32 sector_size; //扇区大小。（剩余的空间大小） u8 *p=W25Q64_READ_WRITE_CHECK_BUFF;//存放指针 sector_addr=addr/4096; //传入的地址是处于第几个扇区 sector_move=addr%4096; //计算传入的地址存于当前的扇区的偏移量位置 sector_size=4096-sector_move; //得到当前扇区剩余的空间 if(len<=sector_size) { sector_size=len; //判断第一种可能性、一次可以写完 } while(1) { W25Q64_ReadByteData(addr,p,sector_size); //读取剩余扇区里的数据 for(i=0;i<sector_size;i++) { if(p[i]!=0xFF)break; } if(i!=sector_size) //判断是否需要擦除 { W25Q64_ClearSector(sector_addr*4096); } W25Q64_WriteByteDataNoCheck(addr,buff,sector_size); if(sector_size==len)break; addr+=sector_size; //向后偏移地址 buff+=sector_size ;//向后偏移 len-=sector_size; //减去已经写入的数据 sector_addr++; //校验第下个扇区 if(len>4096) //表明还可以写一个扇区 { sector_size=4096;//继续写一个扇区 } else { sector_size=len; //剩余的空间可以写完 } } }