* s/ H  E; ?3 z' o

本系列为ARM开发的进阶知识，讲解与ARM芯片进行通信的大部分高级外设的原理及使用方法，不局限于ARM芯片内部，实操性较强且晦涩，需要一定的读者具备一定代码阅读和理解能力。

• STM32 I2C总线通信专题讲解
  
  

• 总线介绍：I2C（Inter-Integrated Circuit）总线（也称IIC或I2C）是由PHILIPS公司开发的两线式串行总线（单双工），用于连接微控制器及其外围设备，在这两根线上可以挂很多设备，同一时刻只能有一个节点处于主机模式，其他节点处于从机模式，总线上数据的传送都由主机发起。I2C总线没有片选信号线，所以需要通过协议来找到对应操作的芯片。是微电子通信控制领域广泛采用的一种总线标准。它是同步通信的一种特殊形式，具有接口线少，控制方式简单，期间封装形式少，通信速率高等优点。
  
  
  

• 总线特征：
  
  

1.两条总线线路：一条串行数据SDA，一条串行时钟线SCL（主从设备使用同一时钟，属于同步通信）来完成数据的传输及外围器件的扩展

2.I2C总线上的每一个设备都可以作为主设备或者从设备，而且每一个设备都会对应一个唯一的地址，通常是7位，有时候是10位

3.I2C总线数据传输速率在标准模式下可达100kbit/s，快速模式下可达400kbit/s，高速模式下可达3.4Mbit/s。在开发配置的时候，最好检查从设备的传输速率从而对主设备（一般是MCU）进行相应的配置。一般通过I2C总线接口可编程时钟来实现传输速率的调整，同时也跟所接的上拉电阻的阻值有关。

4.I2C总线上的主设备与从设备之间以字节(8位)为单位进行单双工的数据传输。

% K% A  O2 d* {; @- X  e

• 拓扑结构——总线型
  
  

I2C 总线在物理连接上分别由SDA(串行数据线)和SCL(串行时钟线)及上拉电阻组成，SCL由主机发出，SCL越快，通讯速率越快。通信原理是通过对SCL和SDA线高低电平时序的控制来产生I2C总线协议所需要的信号进行数据的传递。在总线空闲状态时，这两根线一般被上面所接的上拉电阻拉高，保持着高电平。

: C4 W8 {9 |+ \5 i0 i1 z( c0 q

• I2C总线协议
  
  

1.I2C协议规定:  总线上数据的传输必须以一个起始信号作为开始条件，以一个结束信号作为传输的停止条件。起始和结束信号总是由主设备产生。

  b0 e& q) J- P, l: a% u

2.空闲状态：SCL和SDA都保持着高电平。

7 U$ E2 P6 J. ~. }) Q  S

3.起始信号:  当SCL为高电平而SDA由高到低的跳变，表示产生一个起始条件，所有的从设备都能感受到这个跳变，做好准备等待被选择。

8 h/ s4 X/ t1 e  A

4.结束信号：当SCL为高而SDA由低到高的跳变，表示产生一个 停止条件

5.数据传输：数据传输以字节为单位 , 主设备在SCL线上产生每个时钟脉冲的过程中将在SDA线上传输一个数据位，数据在时钟的高电平被采样这时候采集到是１就是１，是０就是０，所以在传输数据时，当时钟处于高电平时一定要保持稳定，时钟处于低电平时可以变换数据。（高电平采样，低电平变换）一个字节按数据位从高位到低位的顺序进行传输。主设备在传输有效数据之前 要先指定从设备的地址，一般为7位，然后再发生数据传输的方向位， 0表示主设备向从设备写数据，1表示主设备向从设备读数据。主从设备以字节为单位（８位）进行数据传输，开始传输数据时把从设备地址加上方向位组成一个８位的字节进行发送并接收一个应答。

  I5 m+ y. ?5 v+ `5 I; p+ H+ ^# @

6.应答信号：接收数据的器件在接收到 8bit 数据后，向发送数据的器件发出低电平的应答信号，表示已收到数据。这个信号可以是主控器件发出，也可以是从动器件发出。总之，由接收数据的器件发出。

! W4 r: Q/ s4 c+ @. q9 }

3 I& e0 M1 R( \3 O* n

a.主设备向从设备写数据：

3 h7 {; M  w0 E2 q" l

/ }$ q5 K* E1 i& }  F  E! g9 b

b.主设备读从设备的数据：

c.主设备读从设备的某个寄存器：读设备的寄存器首先应该对该设备发送写命令，很多设备都可以看成是一段内存，所以写命令写给从设备，指明要读取哪个地址（寄存器）的数据，接下来才是真正的读数据。不同的从设备是由区别的，在驱动I2C从设备时应当查明设备的时序图，又怎样的要求，不同的时序对应了不同的命令。

6 d4 b' I& Y  d- y; b8 D2 P. v9 J

• STM32F4-I2C控制器特性
  
  

软件模拟I2C时序：由于直接控制 GPIO 引脚电平产生通讯时序时，需要由 CPU 控制每个时刻的引脚状态，所以称之为“软件模拟协议”方式。我们知道，驱动I2C设备只需要两根管脚，即使单片机上没有I2C控制器，根据协议控制每根管脚每一时刻的电平状态，一根模拟数据线，一根模拟时钟线，就可以驱动从设备，相对而言效率低，但是可以实现控制驱动。STM32内部具备专门的I2C控制器，使用时只需对其进行相应的配置即可。

' S( q$ t" ^1 x9 R& X

硬件控制产生I2C时序：STM32 的 I2C 片上外设专门负责实现 I2C 通讯协议，只要配置好该外设，它就会自动根据协议要求产生通讯信号，收发数据并缓存起来，CPU只要检测该外设的状态和访问数据寄存器，就能完成数据收发。这种由硬件外设处理I2C协议的方式减轻了 CPU 的工作，且使软件设计更加简单。

0 _( @5 A! _7 F' d2 E

控制器功能：配置主从模式（一般都把STM32当作主机使用，作为从机时应当对其赋一个地址），通过配置其内部的寄存器产生一些中断和错误信号，配置通信速率位标准模式、快速模式、超快速模式等

& e& O0 I; O  U

STM32芯片有３组I2C外设，可以同时进行３组I2C传输。它们的I2C通讯信号引出到不同的GPIO引脚上，使用时必须配置到这些指定的引脚。

5 a* M$ N( A6 r' \2 j; ]) G9 W

• EEPROM(AT24CXX)存储芯片介绍
  
  

一个典型的I2C接口的从设备，专门用于存储数据的芯片。EEPROM (Electrically ErasableProgrammable read only memory)，带电可擦可编程只读存储器，一种掉电后数据不丢失的存储芯片。EEPROM可以在电脑上或专用设备上擦除已有信息，重新编程。

6 Y* ]' M2 T- U

EEPROM常用来存储一些配置信息，以便系统重新上电的时候加载之，容量不会很高。EEPOM 芯片最常用的通讯方式就是I2C协议。XX表示容量，常用值为01、02、04、16、32、64等，单位Kbit。一般的存储芯片都具有写保护功能，对WP管脚加一个高电平就开启了写保护功能，就无法往芯片内写数据了。在开发中通常将该管脚接地，确保能够写数据

典型24CXX芯片引脚如下：

/ v2 B2 e8 d( P! b# k7 _

例：24C65的设备地址为7位，高4位恒定为1010，低3位取决于A0-A2的电平状态，般主机在读写24CXX都是把设备地址连同读写位组合成一个字节一起发送。

( t7 C/ U/ q+ V4 x4 L) \

7 o' m* {* [5 I* r! Y

24C65的电气连线如下，根据电气连线可知，A0-A2均接地，因此读地址为1010 0001，即0xA1；写地址为10100000，即0xA0 ，且WP接地，用户随时可向芯片内部写入数据。

& I" W( C% U+ ^+ {& l

24C65写时序：首先发送一个起始信号，接着发送从设备地址以及方向位，收到应答后，向从设备发送要写的存储区域的首地址，24C65的存储地址是16位，先发送高８位，收到应答后再发送低８位，再次收到应答后开始写数据。６４Kbit大小位８K字节，需要１３位即可表示，所以高３位固定定为０，如下图。

这里是BYTE　WRITE，一次写一个字节，此芯片还支持PAGE　WRITE，一次写一页，也就是８个字节，如果想写更多，可设置一个for循环实现。

  s# N, H, E7 f0 J' H" @, w

$ H* m9 i. f% z6 z1 V' _

24C65 读时序与写时序基本相同，只不过在读之前要发送再发送重复开始位进行读操作。

7 V4 v" ~1 G5 z' p+ l9 Z# E: W) R% e

• I2C读写EEPROM实例
  
    o2 Q! g1 w+ B4 Y6 t

由电气原理图可知SCL和SDA分别接入了PB６和PB７管脚，读地址为1010 0001，即0xA1；写地址为10100000，即0xA0

步骤：

1.配置RCC

2.配置PB6和PB7管脚

2 Y2 j7 J0 {! I0 K2 W8 N

3.配置I2C协议参数

4.编写代码

1. 
   
2. //mian.c
   
3. 
   " f" z1 R& t2 `$ z7 h. h9 G: D
4. #include "main.h"
   ( U& B4 I3 W6 ~2 R3 ?1 p2 a0 \, g
5. #include "stm32f4xx_hal.h"
   $ c( X8 ]! _( I. `' T2 i3 G
6. #include "i2c.h"
   
7. #include "usart.h"
   
8. #include "gpio.h"
   % _3 |$ |# R/ _( c6 S/ E
9. 
   
10. #define ReadAddr   0xA1
    , @  p8 ^# `% T) c8 r2 L
11. #define WriteAddr  0xA0
    
12. 
    
13. uint8_t Wbuf[20] = "EEPROM TEST OK!";
    
14. uint8_t Rbuf[20] = {0};
    # u# l. p7 x) }9 \$ a: V
15. 
    
16. /*********  24C65写数据函数*****************************/
    ! R6 _! @8 i( G% v9 L+ r: c! }& `
17. 
    : E! g- o6 j! z# ^9 ~% |
18. void  Eeprom_Write(uint16_t MemAddr, uint8_t *Wbuf, uint16_t len ){
    
19.         while(len--){
    
20.         //I2C_MEMADD_SIZE_16BIT表示存储单元大小
    
21.         //默认为两个参数，分别是I2C_MEMADD_SIZE_16BIT和I2C_MEMADD_SIZE_8BIT
    
22.         //由于24C65的存储地址是16位的
    
23.         //所以我们选择I2C_MEMADD_SIZE_16BIT
    
24.         //1表示一次写一个字节
    / o4 O/ m1 ?" W' t* w" c: ~
25.                 while(HAL_I2C_Mem_Write(&hi2c1, WriteAddr, MemAddr, I2C_MEMADD_SIZE_16BIT, Wbuf, 1, 100) != HAL_OK){};
    % y; f; o5 s, s. P% I- Q
26. MemAddr++;
    
27. Wbuf++;
    3 S1 J: _( ]2 b5 E$ [2 c1 `, f1 a
28. }
    - _* X- e0 y- T, h
29. }
    
30. 
    
31. 
    8 I. o3 H& r) m
32. /*********  24C65读数据函数*****************************/
    
33. 
    - `3 l! f: c0 R
34. void  Eeprom_Read(uint16_t MemAddr, uint8_t *Rbuf, uint16_t len ){
    6 S8 W* Z" A2 Z* r4 v% |* a
35.         //可以连续读，所以无需循环
    1 ?& U! p5 y( o& Y
36.         while(HAL_I2C_Mem_Read(&hi2c1, ReadAddr, MemAddr, I2C_MEMADD_SIZE_16BIT, Rbuf, len, 100) != HAL_OK );
    
37. }
    
38. int mian(){
    
39.       MX_GPIO_Init();
    # t- L; X; E! _" X: I2 N, {, U
40.       MX_I2C1_Init();
    
41.       MX_USART1_UART_Init();
    # q* J* R6 y% G3 Y  s! A8 ~) _$ t
42.       printf("this is i2c eeprom test\n");
    & m- b. E8 ^' {8 r2 n% D3 K' @
43. 
    
44.       Eeprom_Write(0, Wbuf, sizeof(Wbuf) );
    
45.       HAL_Delay(500);
    
46.       Eeprom_Read(0 , Rbuf, sizeof(Rbuf));
    & C4 @0 @% G' Z8 g) K; h
47.       printf("READ:  %s\n", Rbuf);
    
48. 
    
49.       while(){
    " `+ Q! k( a' O1 t  h# ~& k; n
50. 
    
51.       }
    
52. }

复制代码

4 `: X* X' S# a

• STM32 SPI总线通信专题讲解
  
  0 Y4 H2 H* \8 w

SPI接口是Motorola 首先提出的全双工三线同步串行外围接口，采用主从模式（Master Slave）架构；支持多slave模式应用，一般仅支持单Master。时钟由Master控制，在时钟移位脉冲下，数据按位传输，是高位在前还是低位在前是可以配置的，配置时根据从设备的通信进行相应配置，一般是高位在前，低位在后（MSB first）。SPI接口有2根单向数据线，为全双工通信，目前应用中的数据速率可达几Mbps的水平。

SPI总线被广泛地使用在FLASH、ADC、LCD等设备与MCU间，要求通讯速率较高的场合。

SPI接口共有4根信号线，分别是：设备选择线、时钟线、串行输出数据线、串行输入数据线。

! ?+ Y, J. k( G/ X* T( a4 A" _

（1）MOSI：主器件数据输出，从器件数据输入，连接从机的MOSI，与串口不同，串口需要反着连接（Rx-----Tx）

（2）MISO：主器件数据输入，从器件数据输出，连接从机的MISO

（3）SCLK ：时钟信号，由主器件产生

（4）/SS：从器件使能信号，由主器件控制（片选），一般情况下为地电平选中设备，高电平释放设备。

• SPI总线协议
  
  5 R; C; t) D# p( O& N/ B& e% ^

1.数据交换逻辑：主机和从机都包含一个串行移位寄存器，主机通过向它的SPI串行寄存器写入一个字节发起一次传输。寄存器通过MOSI信号线将字节传送给从机，从机也将自己的移位寄存器中的内容通过MISO信号线返回给主机。这样两个移位寄存器中的内容就被交换了。从机的写操作和读操作时同步完成的，因此SPI成为一个很有效的协议。

如果主机只想写不想读，只需把数据放在数据寄存器，SPI控制器会自动传给外设，同时忽略掉外设传过来的数据即可；如果主机只想读不想写，主机写给外设一个空字符或者随便写一个数据，外设就会把数据传过来，不管是只读还是只写，主机与外设的读和写都h会发生且同时进行。

2.起始信号:  NSS信号线由高变低，是SPI通讯的起始信号。

3.结束信号：NSS信号由低变高，是SPI通讯的停止信号。

! }- {" W2 z1 P+ w9 w

4.数据传输：SPI使用MOSI及MISO信号线来传输数据，使用SCK信号线进行数据同步。MOSI及MISO数据线在SCK的每个时钟周期传输一位数据，按位传输，且数据输入输出是同时进行的。SPI每次数据传输可以 8 位或 16 位为单位，每次传输的单位数不受限制，要么是8位，要么是16位，可以配置。

$ a4 D8 w" j: h2 i1 J

7 r! a" y  f8 I3 }$ Z, n  T* E5 d

• SPI的4种通信模式
  
  

/ ?3 e$ n# \  P4 a0 j4 r; W7 u

在SPI操作中，最重要的两项设置就是时钟极性（CPOL）和时钟相位（CPHA）这两项即是主从设备间数据采样的约定方式。由CPOL及CPHA的不同状态，SPI分成了四种模式，主机与从机需要工作在相同的模式下才可以正常通讯，因此通常主机要按照从机支持的模式去设置。同样在配置时一定要弄明白从机支持什么通信模式进行相应的配置。

7 q$ r* Q3 T$ A, Z* X

1.时钟极性CPOL : 设置时钟空闲时的电平：

a.当CPOL= 0 ，SCK引脚在空闲状态保持低电平；

b.当CPOL= 1 ，SCK引脚在空闲状态保持高电平。

: ^+ n- |2 z4 E' Z7 [- [$ @! o5 b

2.时钟相位CPHA ：设置数据采样时的时钟沿：

a.当 CPHA=0时，MOSI或 MISO 数据线上的信号将会在 SCK时钟线的奇数边沿被采样

b.当 CPHA=1时， MOSI或 MISO 数据线上的信号将会在 SCK时钟线的偶数边沿被采样

" Z" V( w0 t+ D( ~- r: W4 w

( X( I: v& G  H2 J& ]$ {

• STM32F4-SPI控制器特性
  
  3 a# {4 t9 U6 u0 m6 S7 G7 P

; r5 ?7 B) P7 p2 D. c

1.通讯引脚：

STM32F4芯片最多支持6个SPI外设控制器，它们的SPI通讯信号引出到不同的GPIO引脚上，使用时必须配置到这些指定的引脚，以《STM32F4xx规格书》为准。f407只有SPI1、SPI2、SPI3。

8 r+ {$ }, a/ ^9 t

# g, n7 F( D) a* ?1 u

其中SPI1、SPI4、SPI5、SPI6是APB2上的设备，最高通信速率达42Mbtis/s，SPI2、SPI3是APB1上的设备，最高通信速率为21Mbits/s。其它功能上没有差异。

9 S3 T8 O3 \6 s" B! j. D; w1 V

2.时钟控制逻辑：

SCK线的时钟信号，由波特率发生器根据“控制寄存器CR1”中的BR[0:2]位控制，该位是对f pclk 时钟的分频因子，对f pclk 的分频结果就是SCK引脚的输出时钟频率。

  U0 x) U. V3 C% V  I; K

其中的fpclk 频率是指SPI所在的APB总线频率，APB1为fpclk1 ，APB2为fpckl2

( N/ p6 E, A* z

3.数据控制逻辑：

STM32F4的MOSI及MISO都连接到数据移位寄存器上，数据移位寄存器的数据来源来源于接收缓冲区及发送缓冲区。

' R! D) x/ i6 O/ v1 A1 C! Q

a.通过写SPI的“数据寄存器DR”把数据填充到发送缓冲区中。

b.通过读“数据寄存器DR”，可以获取接收缓冲区中的内容。

c.其中数据帧长度可以通过“控制寄存器CR1”的“DFF位”配置成8位及16位模式；配置“LSBFIRST位”可选择MSB先行（高位在前）还是LSB先行（低位在前）。

! d9 D: e7 B; y/ K4 b3 p

4.整体控制逻辑：

a.整体控制逻辑负责协调整个SPI外设，控制逻辑的工作模式根据“控制寄存器(CR1/CR2)”的参数而改变，基本的控制参数包括前面提到的SPI模式、波特率、LSB先行、主从模式、单双向模式（同时发送和接收、只发送关掉接收、只接收关掉发送）等等。

b.在外设工作时，控制逻辑会根据外设的工作状态修改“状态寄存器(SR)”，只要读取状态寄存器相关的寄存器位，就可以了解SPI的工作状态了。除此之外，控制逻辑还根据要求，负责控制产生SPI中断信号、DMA请求及控制NSS信号线。

- P( G0 O8 T6 C& ^. s+ B+ i* a

c.实际应用中，一般不使用STM32 SPI外设的标准NSS信号线，而是更简单地使用普通的GPIO，软件控制它的电平输出，从而产生通讯起始和停止信号。

• 串行FLASH_W25X16简介
  
  ) ^3 l! x" q) z, o9 q

0 ]( h: _+ X# T

FLSAH 存储器又称闪存，它与EEPROM都是掉电后数据不丢失的存储器，但FLASH存储器容量普遍大于 EEPROM，现在基本取代了它的地位。我们生活中常用的 U盘、SD卡、SSD 固态硬盘以及我们 STM32 芯片内部用于存储程序的设备，都是 FLASH 类型的存储器。在存储控制上，最主要的区别是FLASH 芯片只能一大片一大片地擦写，而EEPROM可以单个字节擦写。

W25X16有8192个可编程页，每页256字节。用“页编程指令”每次就可以编程256个字节。用扇区擦除指令每次可以擦除16页，即一个扇区包含16页，用块擦除指令每次可以擦除256页，用整片擦除指令即可以擦除整个芯片。W25X16有512个可擦除扇区或32个可擦除块。

1.W25X16的硬件连线如下：

8 h. A' A# {8 h; B3 |

CS:    片选引脚，低电平有效，连接到STM32-PH2管脚

SO:   连接到STM32-PB4管脚（MISO）

SI:    连接到STM32-PB5管脚（MOSI）

CLK:  连接到STM32-PA5管脚（CLK）

WP:   写保护管脚，低电平有效，有效时禁止写入数据。接电源未使用

HOLD: HOLD 引脚可用于暂停通讯，该引脚为低电平时，通讯暂停，未使用

( _% N, s) d2 B+ a! ^$ r' g

2.W25X16控制指令：

我们需要了解如何对FLASH芯片进行读写。FLASH 芯片自定义了很多指令，我们通过控制 STM32利用 SPI总线向 FLASH 芯片发送指令，FLASH芯片收到后就会执行相应的操作。

而这些指令，对主机端(STM32)来说，只是它遵守最基本的 SPI通讯协议发送出的数据，但在设备端(FLASH 芯片)把这些数据解释成不同的意义，所以才成为指令。

( a, a) X# N; R& ~5 @1 L  I

' s6 `9 V4 q$ {! b! A

a.读制造商/设备ID（90）：该指令通常在调试程序的时候用到，判断SPI通信是否正常。该指令通过主器件拉低/CS片选使能器件开始传输，首先通过DI线传输“90H”指令，接着传输000000H的24位地址（A23-A0），之后从器件会通过DO线返回制造商ID（EFH）和设备ID。（注：SPI为数据交换通信，主器件在发送“90H”指令时也会接收到一个字节FFH，但此数据为无效数据）

b.写使能命令（06H）：在向 FLASH 芯片存储矩阵写入数据前，首先要使能写操作，通过“Write Enable”命令即可写使能。

) ?# E& b% ~: A5 C- j9 ]# I

c.扇区擦除（20H）：由于 FLASH 存储器的特性决定了它只能把原来为“1”的数据位改写成“0”，而原来为“0”的数据位不能直接改写为“1”。所以这里涉及到数据“擦除”的概念。

! y* b7 |4 g5 T4 b$ J

在写入前，必须要对目标存储矩阵进行擦除操作，把矩阵中的数据位擦除为“1”，在数据写入的时候，如果要存储数据“1”，那就不修改存储矩阵 ，在要存储数据“0”时，才更改该位。

0 `7 r2 e% {# c+ X3 ]

d.读状态寄存器（05H）：FLASH 芯片向内部存储矩阵写入数据需要消耗一定的时间，并不是在总线通讯结束的一瞬间完成的，所以在写操作后需要确认FLASH芯片“空闲”。我们只需要读取FLASH芯片内部的状态寄存器SRP的S0即可（当这个位为“1”时，表明 FLASH芯片处于忙碌状态，它可能正在对内部的存储矩阵进行“擦除”或“数据写入”的操作）

# c: Q( V. r3 S1 q* j6 x

e.读数据（03H）：读数据指令可从存储器依次一个或多个数据字节，该指令通过主器件拉低/CS电平使能设备开始传输，然后传输“03H”指令，接着通过DI管脚传输24位芯片存储地址，从器件接到地址后，寻址存储器中的数据通过DO引脚输出。每传输一个字节地址自动递增，所以只要时钟继续传输，可以不断读取存储器中的数据。

f.写数据——页编程（02H）:页编程指令可以在已擦除的存储单元中写入256个字节。该指令先拉低/CS引脚电平，接着传输“02H”指令和24位地址。后面接着传输至少一个数据字节，最多256字节。

注:当数据写到一个新的扇区的时候，需要重新发起一个页编程信号才能继续写入数据。

* [1 w# q5 B! H, q) c  E

• STM32 SPI_FLASH基本配置和操作
  
  ) a( X8 i! a( w

( _( o7 e; w! W

根据如下的硬件连线图进行配置

* b( Y. n' i5 l2 G  \

步骤：

1.使能时钟RCC

2.使能SPI1，配置相应管脚

( z# o6 E* L9 R

* v9 r$ L5 t7 h/ I: S, m8 u

3.配置SPI协议

: Y0 @$ d: e$ L) @$ D9 D1 L

4.编码

1. //main.c
   
2. 
   
3. #include "w25x16.h"
   ; |8 A+ l: k4 w+ X' d$ m, f5 b0 X. A
4. 
   4 w- s6 u- F" n) F) p
5. uint8_t RD_Buffer[5000] = {0};
   
6. uint8_t WR_Buffer[5000] = "SPI FLASH WRITE TEST\n";
   % V* t2 U7 C# o/ A/ I8 S9 O
7. 
   
8. int main(){
   
9.     uint16_t FLASH_ID = 0;
   , V% J3 n8 m) n* u# M; @3 V  Z4 @
10.     uint32_t i;
    
11.    
    
12.     MX_GPIO_Init();
    ' d+ x4 O) _2 J: _9 M8 q- m
13.     MX_SPI1_Init();
    
14.     FLASH_ID = sFLASH_ReadID();
    $ m. H- m, x1 t3 f1 J- ~
15.    
    0 Z# c( ~( K/ f8 j8 A
16.     /******测试擦除******/
    
17.     sFLASH_EraseSector(4096*0);
    5 W9 R- V2 Q0 y+ I% M5 D
18.     //sFLASH_EraseSector(4096*1);
    ( G; f" s) u" ^$ S  f$ S( E
19.     sFLASH_ReadBuffer(RD_Buffer,0,4096);
    9 K2 u/ Y/ }, L
20.     printf("读数据开始\n");
    
21.     for(i=0; i<4096; i++)
    3 A2 s/ V$ v. v' B; ^0 t. f
22.     {
    % E' X+ H0 p( q- f
23.     printf("%x ",RD_Buffer[i]);
    
24.     }
    
25.     printf("读数据结束\n");
    6 I3 c0 L  l, T6 |) V* Z; R8 c/ U+ ~3 J* \8 F
26. 
    - G# i" w  y2 E9 ~) Y7 x* u- s
27. 
    
28.     /******测试写操作1*****/
    
29.     //写之前都需要擦除扇区
    
30.     sFLASH_EraseSector(4096*0);
    
31.     sFLASH_WritePage(WR_Buffer,0, 20);
    1 I6 P1 r" g( C5 Y# s
32.     sFLASH_ReadBuffer(RD_Buffer,0,20);
    * ?1 \2 R9 L7 F2 U3 g
33.     printf("READ DATA: %s\n",RD_Buffer);
    
34.    
    6 F, {( l, f0 a3 r  H
35.     /******测试写操作2*****/
    / q7 u. L. W, N( x7 s7 O: l$ m
36.     //写之前都需要擦除扇区
    0 f& d0 a8 y5 m$ B% F
37.     sFLASH_EraseSector(4096*0);
    
38.     sFLASH_EraseSector(4096*1);                           
    ; }8 J# g$ ^" v$ l7 [* a: ?
39.     for(i=0; i<4096; i++)
    , n0 \1 M3 h6 k! k
40.     {
    5 C* U, L8 ^: `5 e- @$ F! u
41.     WR_Buffer[i] = 0x55;
    
42.     }
    
43.     sFLASH_WriteBuffer(WR_Buffer,4090, 1000);
    & A9 U% |- Y  m# F) ?+ D' a
44.     sFLASH_ReadBuffer(RD_Buffer,4090,1000);
    $ K4 K) H! R, `& @. B# A  ^
45.     for(i=0; i<1000; i++)
    4 c7 G7 y0 r. V9 G
46.     {
    4 a$ i' t, ~, w9 @7 N: a
47.     printf("%x ",RD_Buffer[i]);
    3 ^2 `) q( b+ v9 s
48.     }
    
49.     /*****************/
    
50.     while(){}
    - m3 w% i$ ?4 J6 k  c' f& }9 X
51. }

复制代码

1. //w25x16.h
   
2. 
   
3. #ifndef __W25X16_H
   
4. #define __W25X16_H
   2 g( W) M$ o$ Q) j
5. 
   
6. #include "stm32f4xx_hal.h"
   
7. 
   
8. //使用宏定义芯片指令
   6 m0 C( g  ?9 |& F$ X. m: N! |
9. #define W25X_ManufactDeviceID  0x90  /* Read identification */
   
10. #define sFLASH_CMD_WREN        0x06/* Write enable instruction */
    
11. #define sFLASH_CMD_RDSR        0x05/* Read Status Register instruction  */
    
12. #define sFLASH_CMD_SE          0x20/* Sector Erase instruction */
    ' g4 P2 l$ f9 X  ~
13. #define sFLASH_CMD_WRITE       0x02  /* Write to Memory instruction */
    
14. #define sFLASH_CMD_READ        0x03/* Read from Memory instruction */
    + f5 h, d( z  q' U, |2 p) Q0 x6 y! L: M
15. #define sFLASH_DUMMY_BYTE      0x00 //空字节，用于只读传回来的数据
    
16. #define sFLASH_BUSY_FLAG       0x01
    
17. #define sFLASH_SPI_PAGESIZE    0x100
    0 l- x, J" G) I" I
18. 
    / |) k# g) `7 z
19. /* 选中芯片，拉低信号 */
    # W- E1 F1 ^2 d
20. #define sFLASH_CS_LOW()       HAL_GPIO_WritePin(GPIOH,GPIO_PIN_2,GPIO_PIN_RESET)
    
21. /* 释放芯片，拉高信号 */
    # M/ ?& T( C" n  ?+ |5 W! A. _* Y
22. #define sFLASH_CS_HIGH()      HAL_GPIO_WritePin(GPIOH,GPIO_PIN_2,GPIO_PIN_SET)
    5 `9 ^5 A  q) m. n6 Q' U
23. 
    
24. //定义函数
    
25. uint8_t sFLASH_SendByte(uint8_t byte);
    
26. uint16_t sFLASH_ReadID(void);
    
27. void sFLASH_EraseSector(uint32_t SectorAddr);
    " b9 l, _7 U, N$ }
28. void sFLASH_WriteBuffer(uint8_t* pBuffer, uint32_t WriteAddr, uint32_t NumByteToWrite);
    6 l( K, [7 A* a. {0 q
29. void sFLASH_WritePage(uint8_t* pBuffer, uint32_t WriteAddr, uint32_t NumByteToWrite);
    
30. void sFLASH_ReadBuffer(uint8_t* pBuffer, uint32_t ReadAddr, uint32_t NumByteToRead);
    
31. #endif

复制代码

1. 
   ) s# U4 ~: P7 [6 I$ X
2. //w25x16.c
   
3. 
   
4. #include "w25x16.h"
   6 w% x# t6 @9 O
5. 
   7 Q) q) t% \" W/ m
6. extern SPI_HandleTypeDef hspi1;
   
7. 
   
8. /*读写一个字节函数，因为SPI读和写同时完成*/
   - f: m4 m- S* N# m% p
9. /*发送数据一定会接收到一个数据*/
   # h5 K8 I: O6 d. E! |% g, n/ a% w9 V; ?
10. uint8_t sFLASH_SendByte(uint8_t byte)
    
11. {
    
12.     uint8_t TX_DATA = byte;
    3 n/ j4 {& m1 }! o$ B
13.     uint8_t RX_DATA = 0;
    - z; Y; U" ]% N4 T- q" e
14.     HAL_SPI_TransmitReceive(&hspi1, &TX_DATA ,&RX_DATA , 1, 1000);
    , e) B2 F5 [! f! [5 r6 w
15.     return RX_DATA;
    7 A7 m9 V2 w9 ?) r+ w0 J# {6 s0 d
16. }
    
17. 
    / f! f) {' ?8 |2 `# f4 O
18. /*等待擦除或者写数据完成*/
    # j& X! ?4 s6 b( r( X
19. void sFLASH_WaitForEnd(void)
    + {$ l; J* D+ |. f) _  I' ~  e
20. {
    - x# `5 @: [0 j
21.     uint8_t sr_value = 0;
    ) n; {2 v% z1 @6 Y/ e! Z
22.     sFLASH_CS_LOW();
    * G, D- Y  K/ {
23.     sFLASH_SendByte(sFLASH_CMD_RDSR);
    ' K, g- k+ a  R1 @+ n" t! [
24.             //读S0的值，为1表示忙碌，为0表示停止         
    
25.     do{
    ) U0 O& K, T* U$ H2 C
26.                 //发一个空字节，得到S0的值            
    
27.                 sr_value = sFLASH_SendByte(sFLASH_DUMMY_BYTE);
    
28.     }while( sr_value & sFLASH_BUSY_FLAG);
    
29. 
    " M  Y/ P! x6 ?  X6 \
30.     sFLASH_CS_HIGH();
    
31. }
    
32. 
    9 z  {+ n7 w7 _- f6 W2 e0 k
33. void sFLASH_WriteEnable(void)
    
34. {
    ' e' T% B0 p' _  d' w
35.     sFLASH_CS_LOW();
    
36.    
    
37.     sFLASH_SendByte(sFLASH_CMD_WREN);
    
38.    
    
39.     sFLASH_CS_HIGH();
    
40. }
    
41. 
    8 X, S: z8 Y. q- L5 ]( m' I
42. 
    & x# ?+ q2 R) O! a  s" {: b
43. /*读设备ID*/
    
44. uint16_t sFLASH_ReadID(void)
    1 f8 Y/ \; b6 }# J: W2 c1 e+ O
45. {
    5 u4 x. a3 u3 K; V
46.     uint16_t FLASH_ID;
    8 ^% L& n1 r3 |: [& P6 ?
47.     uint8_t temp0,temp1;
    * b2 V3 V. E+ K* {2 A7 Z
48.    
    , C  A( e0 A' V! ]& j
49.    
    
50.     sFLASH_CS_LOW();
    9 z% p; U4 M  X5 u. e
51.    
    0 h( T( m6 l# X. f' c4 S
52.     sFLASH_SendByte(W25X_ManufactDeviceID);
    
53.     //读设备指令后要发24位地址，所以要发三次
    - ~' H$ o( n) j2 l5 |0 d+ Y0 X
54.     sFLASH_SendByte(sFLASH_DUMMY_BYTE);
    3 i: c6 {0 ~5 K+ @  i% @* G
55.     sFLASH_SendByte(sFLASH_DUMMY_BYTE);
    ) j5 r" o4 H  _+ K; S
56.     sFLASH_SendByte(sFLASH_DUMMY_BYTE);
    
57.     //制造商ID
    ( _; @9 T) x. Z  |) ]7 C9 k
58.     temp0 = sFLASH_SendByte(sFLASH_DUMMY_BYTE);
    ' O! e4 \! X) j; A
59.     //设备商ID
    $ l6 C, r* W7 T7 d, N, a3 R
60.             temp1 = sFLASH_SendByte(sFLASH_DUMMY_BYTE);
    3 f6 `" J- q6 s5 o+ w$ z6 `$ B
61.    
    
62.     sFLASH_CS_HIGH();
    
63.    
    9 H+ p1 P% k. ^0 H) x
64.     FLASH_ID = (temp0 << 8) | temp1;
    
65.    
    - d2 g# ?/ G- I/ a
66.     return FLASH_ID;
    
67. }
    
68. 
    & d7 O& O/ P4 E, e* R5 ~
69. //擦除扇区，擦除为1，因为只能由1变为0 ，不能0变1
    ) c' \5 S' [9 S. O
70. void sFLASH_EraseSector(uint32_t SectorAddr)
    5 @# H4 e) n1 q
71. {
    
72.     //SectorAddr表示擦除第几个扇区
    
73.     sFLASH_WriteEnable();  //开启写使能
    ( c* g4 T9 d# L! J4 o" C6 O, ^
74.     sFLASH_CS_LOW();//拉低,片选
    5 x+ F4 H' Z4 Y) z! R: s7 w: Z
75.     //擦除命令
    
76.     sFLASH_SendByte(sFLASH_CMD_SE);
    # Q3 @+ f- J7 B) V/ o2 t7 }% q
77.             //传24位地址
    
78.             //传送高8位，将中8位和低8位一共16位移出去，得到高8位                  
    ! `) a. |1 X5 o) n, Z% ?
79.     sFLASH_SendByte( (SectorAddr>>16) & 0xff);   
    
80.     sFLASH_SendByte( (SectorAddr>>8) & 0xff);    //传送中8位
    ! ]0 O' E9 z* f: i5 s% q
81.     sFLASH_SendByte( (SectorAddr>>0) & 0xff);    //传送低8位
    
82.      
    
83.     sFLASH_CS_HIGH();
    * z4 I1 y5 H) k$ }
84.    
    
85.     /*读状态寄存器，等待擦除完成*/
    7 w3 q3 y# L: q0 L' h, D9 Q7 s7 |
86.     sFLASH_WaitForEnd();
    
87. }
    + t! A5 o8 t0 [1 \4 i- J3 A. }
88. 
    7 Z7 P. L5 j/ ]
89. //读数据
    4 A) ^4 P! p! F1 R1 |: V
90. //读命令和读地址发送后，芯片内部会自动不断递增读数据
    
91. void sFLASH_ReadBuffer(uint8_t* pBuffer, uint32_t ReadAddr, uint32_t NumByteToRead)
    
92. {
    - L$ S7 E6 y( G9 H
93.     sFLASH_CS_LOW();
    
94.    
    
95.     sFLASH_SendByte(sFLASH_CMD_READ);
    
96.     sFLASH_SendByte( (ReadAddr>>16) & 0xff);   //传送高8位
    
97.     sFLASH_SendByte( (ReadAddr>>8) & 0xff);    //传送中8位
    ; y8 P) n8 Q2 A. I- E
98.     sFLASH_SendByte( (ReadAddr>>0) & 0xff);    //传送低8位
    
99.    
    
100.     while(NumByteToRead--)
     
101.     {
     ) a0 O! A5 Q: X. n- R
102.     * pBuffer = sFLASH_SendByte(sFLASH_DUMMY_BYTE);
     
103.     pBuffer++;
     
104.     }
     . [" [5 A7 O4 K5 y( D
105.    
     3 b5 c) |6 a7 [1 x  p6 {0 T! d
106.     sFLASH_CS_HIGH();
     
107. }
     - L, f; V$ L1 t6 ^8 w6 V! P7 w
108. 
     
109. //写一页最多只能写256个字节，一个扇区16页，一个块16个扇区                              
     
110. void sFLASH_WritePage(uint8_t* pBuffer, uint32_t WriteAddr, uint32_t NumByteToWrite)
     " \" k4 @, \- w3 H# E4 }
111. {
     # Y) h! K9 o) r2 t6 M' ^
112.     if(NumByteToWrite > sFLASH_SPI_PAGESIZE )
     9 F- k% V7 V5 j) r9 g. g
113.     {
     
114.     NumByteToWrite = sFLASH_SPI_PAGESIZE;
     " y4 d/ C% ~) U, u& K
115.    
     5 v6 t+ @$ |9 }
116.     printf("写数据量过大，超过一页大小\n");
     % ^! L! a9 [7 L6 K( Z
117.     }
     
118.    
     ) L# |( q/ l# ]3 u4 \8 T5 v
119.     sFLASH_WriteEnable();  //开启写使能
     
120.    
     ! Q& S( ?  q8 Y/ Y! Z
121.     sFLASH_CS_LOW();
     
122.    
     
123.     sFLASH_SendByte(sFLASH_CMD_WRITE);
     
124.     sFLASH_SendByte( (WriteAddr>>16) & 0xff);   //传送高8位
     . N0 T8 w7 Z; a: ^0 ?7 g
125.     sFLASH_SendByte( (WriteAddr>>8) & 0xff);     //传送中8位
       G: k1 i& O/ Q; \$ r- G
126.     sFLASH_SendByte( (WriteAddr>>0) & 0xff);      //传送低8位
     5 R+ ~; \( E4 o6 A
127.    
     * i9 i" `: O) }! D: J. p
128.     while(NumByteToWrite--)
     
129.     {
     
130.     sFLASH_SendByte(* pBuffer);
     
131.     pBuffer++;
     6 ~! ~+ R5 T6 ]4 k$ I+ U. G) l
132.     }
     . @2 o) ], Y! a. b
133.    
     
134.     sFLASH_CS_HIGH();
     2 u$ R4 {( V% H6 T; V: V
135.    
     0 T- m& ?; a5 p* W: c; b3 O
136.     /*擦除和写数据都涉及到写动作，一定要等待完成*/
     
137.     sFLASH_WaitForEnd();
     ; n! R+ r7 g5 g# B/ o5 N* o
138. }
     ) x' _$ ~- F2 F* Q) ^) ~% ]
139. 
     
140. //写任意地址、任意长度
     
141. void sFLASH_WriteBuffer(uint8_t* pBuffer, uint32_t WriteAddr, uint32_t NumByteToWrite)
     8 @& n& v; k; G. \* `
142. {
     
143.     uint16_t NumOfPage, NumOfBytes, count, offset;
     & v' Y) u9 O( v1 v3 v
144.     //求WriteAddr在某一页的位置        
     
145.     offset = WriteAddr % sFLASH_SPI_PAGESIZE;
     ; w# I7 Y1 z5 x4 y8 e% m5 L
146.     //求某一页剩余的大小
     
147.     count = sFLASH_SPI_PAGESIZE - offset;
     ; A8 P/ k4 p7 J# V; v
148.    
       j) E0 F& _3 f
149.     /*处理页不对齐的情况，防止页内覆盖*/
     . @. ]& ?- O; w
150.     //先把某一页剩下的部分写掉，之后的就能新页的起始处开始写        /*offset有值表示需要页对齐，如果要写的字节数小于某一页剩余的部分，那就无需对齐*/                  
     
151.     /*这两个条件必须同时满足*/
     " A1 w* N6 ~" L( X; @
152.     if(offset && (NumByteToWrite > count ))
     & q8 q7 L' i* X; A  |8 j
153.     {
     
154.     sFLASH_WritePage(pBuffer,WriteAddr,count);
     - ?% f$ g9 ]. Y+ D& S7 b; C' e
155.     NumByteToWrite -= count;//去掉已经写了的，从新页开始
     8 _* I4 d3 R* d4 U2 K3 J$ G
156.     pBuffer += count;
     
157.     WriteAddr += count;
     
158.     }
     
159.    
     
160.     /*最多可分多少页*/
     
161.     NumOfPage = NumByteToWrite / sFLASH_SPI_PAGESIZE;
     
162.     /*剩余多少字节*/
     
163.     NumOfBytes = NumByteToWrite % sFLASH_SPI_PAGESIZE;
     
164.    
     ) W# @; \% @! i2 D; F: R8 J" j
165.     if(NumOfPage)
     
166.     {
     
167.         while(NumOfPage--)
     1 E! v9 G  p5 N2 F2 H. g  p
168.         {
       M) q2 T- J7 W* F. `' a/ @, i7 y9 O
169.              //每一页都发起页编程
     0 e6 I% @& c$ U" M! Y( T6 O
170.              sFLASH_WritePage(pBuffer,WriteAddr,sFLASH_SPI_PAGESIZE);
     6 Q, I+ W4 Q: x
171.              pBuffer += sFLASH_SPI_PAGESIZE;
     
172.      WriteAddr += sFLASH_SPI_PAGESIZE;
     
173.          }
     
174.     }
     7 S8 W/ Q* v2 @  F) j5 {8 n
175.    
     / h* {: j! t! K" \4 K
176.     if(NumOfBytes)
     % V3 a  v& H% |" a/ C  t' b& b, q
177.     {
     
178.     sFLASH_WritePage(pBuffer,WriteAddr,NumOfBytes);
     
179.     }
     1 S) A2 g, x& I
180. }

复制代码

• 为什么会有两种写操作函数，是因为这里的写操作有两个特点：
  
  " j/ e& D# A! ?5 K* p% L1 N
  . h. S* h. B1 o

1.无法突破页限制，超过一页需要重新发起页编程信号。另外如果要写的数据大于剩余一页剩余的容量，那么超出的数据会写到当前页起始地址出。例如，初始输入的写地址为200，而要写的数据大小为100，那么要写的前56个字节会从地址200开始依次写入，剩下的44个字节会从当前页的0地址开始依次写入，这很有可能覆盖之前的数据。

2.无法突破扇区的限制，当数据写到一个新的扇区的时候，需要重新发起一个页编程信号才能继续写入数据。

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' ^' H! k6 c/ L. ~9 `