8 C+ e. @% ~" I6 Z, E% f

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。

, t$ s  J+ |" ^' H# q$ u6 Y

• STM32 I2C总线通信专题讲解
  
  ( y( f& G! l7 ?. m

. x8 b* w4 j5 ^2 z4 x* {9 B

• 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。
  * {% y- x$ l& d  F. e( q8 D% n
  
  

• 总线特征：
  
  : y, E9 c( p8 [. g' L6 x

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

! l  c$ O% ]; f( q6 O

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。

• 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。

5 h( a# x( F# }1 E0 }3 L. B/ x

• I2C总线协议
  
  $ \1 m, ~+ B- X+ [

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。

5 c7 z3 m! [0 v, h5 p) z8 R! M

2.空闲状态：SCL和SDA都保持着高电平。

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。

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

1 g, f2 Z) ^  B+ t

7 m( e" D3 s: L$ o

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。

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。

; B. \* A" }% {5 l/ f

a.主设备向从设备写数据：

3 `0 H/ O! D* W! l( `2 s+ c

) Q! V5 v! p/ G; {  X* ]) p6 I! C( ?

b.主设备读从设备的数据：

2 V, h4 {, ?$ J& l8 W  z

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。

+ J# W0 N$ U3 x

• STM32F4-I2C控制器特性
  
  & q8 t4 A; {& g6 H( E$ Q; h9 h0 l  N

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。

# J/ H: s% L! E$ ^8 y

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。

9 K/ y# n2 W, X7 ?3 E$ U0 K- a

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

' R* A4 I: ?2 y! g* [* M

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。

, R% q2 R& |; u& A

• 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。

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：

' A3 ]1 O( p( t4 S; Q7 [9 L/ P1 j

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。

; K$ j# y% R& k# l* l

$ G' {& U1 ^5 Z! b6 s+ V! u

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。

2 `% L+ r( ^/ P2 W+ M

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。

! x' v4 v, P/ U/ j' v3 }8 P5 K

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。

) V: Q  @1 d/ _% Z* Z

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。

• I2C读写EEPROM实例
  
  5 T( ~, w* A( U) W9 W

" ~* o9 C- I6 _* _: C

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

; q' q0 G4 Y# m0 ?" o9 P

2.配置PB6和PB7管脚

6 [" N8 c) Q5 S+ C+ e2 l

" z; T9 ]4 s% O1 n: X

3.配置I2C协议参数

4 E2 P# E9 _0 H9 b6 U

4.编写代码

1. 
   # Q1 n8 m+ g3 J1 B- o. I
2. //mian.c
   
3. 
   
4. #include "main.h"
   
5. #include "stm32f4xx_hal.h"
   ! s; |3 V3 j- Y* _: A. C) m; ~
6. #include "i2c.h"
   - j! L: C- u8 X( ~# C
7. #include "usart.h"
   
8. #include "gpio.h"
   
9. 
   , x9 Q0 }; x, H# a- u; j
10. #define ReadAddr   0xA1
    2 o6 b! H& Y$ v4 ~' M3 v  R5 U
11. #define WriteAddr  0xA0
      v& S% Z7 F: q) d$ O
12. 
      ]; P+ ]& ]& E0 g7 l- E: M" z
13. uint8_t Wbuf[20] = "EEPROM TEST OK!";
    
14. uint8_t Rbuf[20] = {0};
    . R: ?- |' P4 Z  z% k2 ^3 z7 w3 x
15. 
    / M& K) {+ k% }7 E, B- w
16. /*********  24C65写数据函数*****************************/
    ! `9 `2 p; M  X- U6 ^/ w; z
17. 
    
18. void  Eeprom_Write(uint16_t MemAddr, uint8_t *Wbuf, uint16_t len ){
    
19.         while(len--){
    ' K) G0 i7 @! v. T* j
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
    6 Q0 g3 b( i2 d) U! E  ]
24.         //1表示一次写一个字节
    
25.                 while(HAL_I2C_Mem_Write(&hi2c1, WriteAddr, MemAddr, I2C_MEMADD_SIZE_16BIT, Wbuf, 1, 100) != HAL_OK){};
    
26. MemAddr++;
    8 l( Z7 a& ~7 |3 V) \- i" R  ^
27. Wbuf++;
    
28. }
    # ~: E) C5 h- C
29. }
    , Z1 o* l! k  ^! {
30. 
    
31. 
    
32. /*********  24C65读数据函数*****************************/
    ' M  ]; v; }" R9 M$ `% R
33. 
    
34. void  Eeprom_Read(uint16_t MemAddr, uint8_t *Rbuf, uint16_t len ){
    
35.         //可以连续读，所以无需循环
    + _7 ^8 ^: |( x0 k( d
36.         while(HAL_I2C_Mem_Read(&hi2c1, ReadAddr, MemAddr, I2C_MEMADD_SIZE_16BIT, Rbuf, len, 100) != HAL_OK );
    7 ^4 n5 G' L) R- @* \9 \, \+ d1 B& g
37. }
    & `/ {* e. o8 x, o, O& F  K! Y
38. int mian(){
    1 c3 c! e9 I+ [
39.       MX_GPIO_Init();
    
40.       MX_I2C1_Init();
      k; b' a0 v& ~& S) n. g& w
41.       MX_USART1_UART_Init();
    ( Z/ O- W* e$ E) a: Q
42.       printf("this is i2c eeprom test\n");
    
43. 
    3 h9 _5 E  d' E& E
44.       Eeprom_Write(0, Wbuf, sizeof(Wbuf) );
    
45.       HAL_Delay(500);
    # r) Y, i1 n6 q! Y" |8 `
46.       Eeprom_Read(0 , Rbuf, sizeof(Rbuf));
    
47.       printf("READ:  %s\n", Rbuf);
    0 u; L% |+ p& {9 y$ I4 f
48. 
    5 S0 N. _5 a6 T* U# r9 z
49.       while(){
    
50. 
    
51.       }
    6 |3 g& w3 b8 g5 W
52. }

复制代码

, B9 v0 L* F0 O; @: }( `( w

• STM32 SPI总线通信专题讲解
  
  

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。

+ k! `7 Z2 ?6 H+ B2 o/ M8 `

) e5 @8 I" X( s* f# q/ N% {2 {' C

（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。

. y' O. G& S3 @9 |

• SPI总线协议
  
  % L0 @3 q7 y9 [9 g. z

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。

' d# A7 e# u& u  x! x: G# Z3 z- s

! ?1 `' @/ r7 l3 ~

2.起始信号:  NSS信号线由高变低，是SPI通讯的起始信号。

7 t  r1 @9 K6 b) x7 m: M9 S7 F

3.结束信号：NSS信号由低变高，是SPI通讯的停止信号。

2 r- {+ p0 ?+ S. ?' R! r! n. m! k& ]/ ^

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。

# a* z$ i" _5 O  N- B' f

7 v  y* j0 p, T, }

• SPI的4种通信模式
  
  $ E+ ^; c0 @  j' T1 y* N# R, b0 Z7 Y

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。

! t% j1 R: G. _

: K5 P  g6 M/ M( q2 G& ~6 |" w3 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。

4 h9 W8 s9 M  U2 F8 ^& Z

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

% X+ C" w0 V# h

) u* Z' S$ @# S) G

• STM32F4-SPI控制器特性
  
  " q5 W4 M" B* V1 R5 x1 o

* |# E9 J9 V4 o; @' O' A! E- ]

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。

2 V- I1 W$ n. m! f# ~. Z

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。

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。

/ k9 H) l0 O! P& z) h

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

- B4 I; r2 m# [+ p( d0 {

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。

a.通过写SPI的“数据寄存器DR”把数据填充到发送缓冲区中。

# O3 {/ P8 [1 L* a% W5 c+ C

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）。

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。

- \3 @: b1 v; ]# L/ V2 |

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。

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
  
  # a, M! A9 _, W! V: `

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。

" h9 w! ]0 K( @: d

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。

. K# [5 c6 {7 P6 S0 p

1.W25X16的硬件连线如下：

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

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。

: g0 J# _% l: D, s9 d

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）

# f$ w3 R- G  L3 T6 V2 D

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。

: @7 m9 M2 o8 G, b' R3 L) `

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。

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。

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( ]7 ?5 V2 W: w; b

3 y5 i$ Q+ C9 {* p

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。

. k3 y: W6 j* y  R

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。

" V- B: {4 s# f* l. B  Y1 T

• STM32 SPI_FLASH基本配置和操作
  
  4 h4 M) X1 G4 F" J

+ Y: s) s8 A2 h/ I

根据如下的硬件连线图进行配置

步骤：

1.使能时钟RCC

2.使能SPI1，配置相应管脚

7 B! Z+ H" C' M! ?  e( ?# a

( g9 y- t: _2 m

3.配置SPI协议

3 l: |/ J( H, X

/ Z) h( U2 e5 [: _2 ]* x0 ?

4.编码

1. //main.c
   $ e0 c: O; |3 h& b
2. 
   ' z. \0 ~2 ?: M8 Z+ T# c; }: d- r
3. #include "w25x16.h"
   
4. 
   " C/ P; J3 b& {: T* d; n! U
5. uint8_t RD_Buffer[5000] = {0};
   " i/ f/ z1 N% ^2 ]4 F: I, A+ x% e
6. uint8_t WR_Buffer[5000] = "SPI FLASH WRITE TEST\n";
   
7. 
   : u# I  P% I" K8 ^' l& L
8. int main(){
   5 D: W" w0 _" p0 P8 {. S: X
9.     uint16_t FLASH_ID = 0;
   
10.     uint32_t i;
    
11.    
      H9 f2 D; X7 J
12.     MX_GPIO_Init();
    , F1 L  s; p6 K( N0 h) m
13.     MX_SPI1_Init();
    
14.     FLASH_ID = sFLASH_ReadID();
    & f' ?$ b# i$ M
15.    
    
16.     /******测试擦除******/
    
17.     sFLASH_EraseSector(4096*0);
    7 g9 @6 r- M3 ^; V& y& Y( l
18.     //sFLASH_EraseSector(4096*1);
    . i5 g7 ?1 m) T3 R5 B# O' g
19.     sFLASH_ReadBuffer(RD_Buffer,0,4096);
    
20.     printf("读数据开始\n");
    # o# d1 X! D. V# N" j6 V
21.     for(i=0; i<4096; i++)
    
22.     {
    : k( a+ I$ A% K  G
23.     printf("%x ",RD_Buffer[i]);
    $ d8 R# G$ B* g  M* `( m0 [
24.     }
    . p5 T# N1 }$ F1 o: c
25.     printf("读数据结束\n");
    & j: v4 _9 j- S1 j
26. 
    8 ], X* h% I: Q+ S9 s) J8 D# r3 d1 u) n
27. 
    ( w2 E. s8 h: Q! \, Y0 ~
28.     /******测试写操作1*****/
    
29.     //写之前都需要擦除扇区
    
30.     sFLASH_EraseSector(4096*0);
    & s9 }+ h5 i; ~  q
31.     sFLASH_WritePage(WR_Buffer,0, 20);
    % b( t# L- N# y2 P8 _8 x
32.     sFLASH_ReadBuffer(RD_Buffer,0,20);
    / m5 ]" r( _- x! E" R- L9 J
33.     printf("READ DATA: %s\n",RD_Buffer);
    . v- K( x- v  o6 X
34.    
    ) G5 E  t* s9 [$ ^- k. _
35.     /******测试写操作2*****/
    + u5 S3 p$ \7 i6 B; f: J
36.     //写之前都需要擦除扇区
    ( F% U5 J2 d. r  h& z/ [! ?, N
37.     sFLASH_EraseSector(4096*0);
    
38.     sFLASH_EraseSector(4096*1);                           
    2 S# o  C# n0 d+ q+ |2 E" J
39.     for(i=0; i<4096; i++)
    
40.     {
    
41.     WR_Buffer[i] = 0x55;
    ; V" ?' v# e5 l
42.     }
    
43.     sFLASH_WriteBuffer(WR_Buffer,4090, 1000);
    - t9 w4 P) C; `3 o
44.     sFLASH_ReadBuffer(RD_Buffer,4090,1000);
    
45.     for(i=0; i<1000; i++)
    
46.     {
    
47.     printf("%x ",RD_Buffer[i]);
    , Y+ y1 ^. P. j! i' g0 Q" z; M
48.     }
    
49.     /*****************/
    
50.     while(){}
    
51. }

复制代码

1. //w25x16.h
   # `2 O2 \+ }8 K
2. 
   4 h5 b) ~7 ~9 ]/ x- x$ c
3. #ifndef __W25X16_H
   
4. #define __W25X16_H
   , K  C' ]; F+ \9 D+ O! G
5. 
   
6. #include "stm32f4xx_hal.h"
   & \) j/ a, B( H
7. 
   % ~4 e: U1 s$ z
8. //使用宏定义芯片指令
     e; }' [, T5 w6 `8 q
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  */
    ! w) `: `* j2 B: d8 V6 Q( {
12. #define sFLASH_CMD_SE          0x20/* Sector Erase instruction */
    
13. #define sFLASH_CMD_WRITE       0x02  /* Write to Memory instruction */
    
14. #define sFLASH_CMD_READ        0x03/* Read from Memory instruction */
    
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
    # W3 e" Z! x" f3 M$ W
18. 
    ( k+ M# v+ U$ [* |, V" C
19. /* 选中芯片，拉低信号 */
    / u% Y5 {; o7 ?' Y" n; F
20. #define sFLASH_CS_LOW()       HAL_GPIO_WritePin(GPIOH,GPIO_PIN_2,GPIO_PIN_RESET)
    0 B6 E' K4 w0 K
21. /* 释放芯片，拉高信号 */
    ; w6 A2 [5 a. S4 B( r1 X9 J7 G1 j
22. #define sFLASH_CS_HIGH()      HAL_GPIO_WritePin(GPIOH,GPIO_PIN_2,GPIO_PIN_SET)
    5 s% o# l4 ?- W7 J7 W* v
23. 
    
24. //定义函数
    " q+ M% |# M; x: F4 ^! U
25. uint8_t sFLASH_SendByte(uint8_t byte);
    
26. uint16_t sFLASH_ReadID(void);
    
27. void sFLASH_EraseSector(uint32_t SectorAddr);
    
28. void sFLASH_WriteBuffer(uint8_t* pBuffer, uint32_t WriteAddr, uint32_t NumByteToWrite);
    9 q7 y: s* @% j# W
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. 
   
2. //w25x16.c
   4 {+ t/ ~7 O2 z% e
3. 
   
4. #include "w25x16.h"
   
5. 
   2 ~1 G8 E7 t, C) w7 D. j+ M- D
6. extern SPI_HandleTypeDef hspi1;
   
7. 
   , D* M) E# p9 H, I
8. /*读写一个字节函数，因为SPI读和写同时完成*/
   5 G- a' H  A5 W/ k; r0 [
9. /*发送数据一定会接收到一个数据*/
   : J% v4 U/ y  I/ I- ?: N/ x
10. uint8_t sFLASH_SendByte(uint8_t byte)
    
11. {
    
12.     uint8_t TX_DATA = byte;
    2 d) n: U3 G, o8 @
13.     uint8_t RX_DATA = 0;
    
14.     HAL_SPI_TransmitReceive(&hspi1, &TX_DATA ,&RX_DATA , 1, 1000);
    
15.     return RX_DATA;
    
16. }
    
17. 
    
18. /*等待擦除或者写数据完成*/
    ( P( Z) s# }/ \! ~1 H
19. void sFLASH_WaitForEnd(void)
    : W) n8 m3 q, D# a- [) O+ G4 q
20. {
    4 P' x, x7 g& {2 z; n
21.     uint8_t sr_value = 0;
    
22.     sFLASH_CS_LOW();
    
23.     sFLASH_SendByte(sFLASH_CMD_RDSR);
    + q, e4 x, o$ ^( v" ~# r' O: z
24.             //读S0的值，为1表示忙碌，为0表示停止         
    
25.     do{
    
26.                 //发一个空字节，得到S0的值            
    
27.                 sr_value = sFLASH_SendByte(sFLASH_DUMMY_BYTE);
    " C5 A+ |# f, P. F' x& E2 J
28.     }while( sr_value & sFLASH_BUSY_FLAG);
    
29. 
    & d/ W" [$ H) `/ T3 G- T
30.     sFLASH_CS_HIGH();
    9 c+ {! Q' G& G1 E8 d; q4 N2 r& E
31. }
    
32. 
    
33. void sFLASH_WriteEnable(void)
    
34. {
    & j9 D! i: l5 f4 J3 R1 a
35.     sFLASH_CS_LOW();
    % T: H; U0 i" J; b# \& r
36.    
    
37.     sFLASH_SendByte(sFLASH_CMD_WREN);
    
38.    
    $ o3 e2 l+ K: h$ u2 L, l
39.     sFLASH_CS_HIGH();
    ) w+ ]9 r' E/ J; u' G
40. }
    % J% X) M9 i8 _! k4 I6 G
41. 
    % C& |! \1 b- d9 m5 U3 [) q8 @+ z
42. 
    
43. /*读设备ID*/
    - x3 O3 ^9 L* M* b
44. uint16_t sFLASH_ReadID(void)
    + U' b% F6 d+ L% B) K3 n# e  }
45. {
    
46.     uint16_t FLASH_ID;
    
47.     uint8_t temp0,temp1;
    
48.    
    ) ?+ a- v( p% |" o
49.    
    ' [+ \, H: C1 y1 [6 E
50.     sFLASH_CS_LOW();
    
51.    
    
52.     sFLASH_SendByte(W25X_ManufactDeviceID);
    & p" g0 o0 N$ n* ]# ]' |7 z
53.     //读设备指令后要发24位地址，所以要发三次
    1 Q3 A: r/ @$ S! p4 X
54.     sFLASH_SendByte(sFLASH_DUMMY_BYTE);
      ?$ e) a+ L0 a+ V) s
55.     sFLASH_SendByte(sFLASH_DUMMY_BYTE);
    
56.     sFLASH_SendByte(sFLASH_DUMMY_BYTE);
    
57.     //制造商ID
    
58.     temp0 = sFLASH_SendByte(sFLASH_DUMMY_BYTE);
    
59.     //设备商ID
    
60.             temp1 = sFLASH_SendByte(sFLASH_DUMMY_BYTE);
    ) x2 O5 |4 I% h4 \
61.    
    4 d- k- A$ r. }" J5 P0 i$ j" f
62.     sFLASH_CS_HIGH();
    . w2 ]9 r1 D$ \: o5 A) P; k. T
63.    
    
64.     FLASH_ID = (temp0 << 8) | temp1;
    
65.    
    / l" C/ k- d! l5 u4 a% g
66.     return FLASH_ID;
    % O- B  C& _3 n
67. }
    ! P7 g) S4 |  K$ S$ I6 o7 P
68. 
    
69. //擦除扇区，擦除为1，因为只能由1变为0 ，不能0变1
    $ b- b) x' y# y( j5 l# N7 J) c
70. void sFLASH_EraseSector(uint32_t SectorAddr)
    / m, b) a' \. ^5 b# {) h
71. {
    
72.     //SectorAddr表示擦除第几个扇区
    ! ^* O3 {) q9 {& P/ k
73.     sFLASH_WriteEnable();  //开启写使能
    , _4 o8 X' l$ N; \) T
74.     sFLASH_CS_LOW();//拉低,片选
    
75.     //擦除命令
    
76.     sFLASH_SendByte(sFLASH_CMD_SE);
    3 H4 J. A- i. }1 v
77.             //传24位地址
    / U2 U7 \: Y) z
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                  
    
79.     sFLASH_SendByte( (SectorAddr>>16) & 0xff);   
    
80.     sFLASH_SendByte( (SectorAddr>>8) & 0xff);    //传送中8位
    ( u0 X* I& t: y6 e( s' y9 M
81.     sFLASH_SendByte( (SectorAddr>>0) & 0xff);    //传送低8位
    
82.      
    % H# D- G5 A% S0 ~
83.     sFLASH_CS_HIGH();
    3 N! K. v+ t% D' C
84.    
    - e; o) B; N$ A
85.     /*读状态寄存器，等待擦除完成*/
      F4 v2 j7 f1 p. _& j: t
86.     sFLASH_WaitForEnd();
    7 ]2 W7 n  A1 \' O
87. }
    7 y/ w, W% I3 N2 x
88. 
    $ v% I5 q0 v. Q2 W, m* ?
89. //读数据
    ( [4 O" a3 h9 i
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. {
    8 v" u6 b3 j4 o0 B1 M  D( R
93.     sFLASH_CS_LOW();
    ' g& M% f, C* e+ ~! M+ {
94.    
    / v8 A2 n) z. F/ d+ s. g% H
95.     sFLASH_SendByte(sFLASH_CMD_READ);
    
96.     sFLASH_SendByte( (ReadAddr>>16) & 0xff);   //传送高8位
      r2 {% v! Q4 j1 `  b
97.     sFLASH_SendByte( (ReadAddr>>8) & 0xff);    //传送中8位
    3 c; _- n4 j1 `1 k0 u
98.     sFLASH_SendByte( (ReadAddr>>0) & 0xff);    //传送低8位
    
99.    
    ! e7 ~- g5 h$ v& z% }4 K( t2 O
100.     while(NumByteToRead--)
     
101.     {
     5 O, {) _# u" L# Q
102.     * pBuffer = sFLASH_SendByte(sFLASH_DUMMY_BYTE);
     % D" K5 S5 N0 Z8 [& B/ z; ?
103.     pBuffer++;
     8 K! I4 U+ }) k
104.     }
     
105.    
     5 R7 Z5 _6 k3 S; S% d( {# r' A0 Q% \
106.     sFLASH_CS_HIGH();
     7 x) o' @+ P- D- w- n' O
107. }
     
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)
     
111. {
     0 X5 O8 Y9 V# q
112.     if(NumByteToWrite > sFLASH_SPI_PAGESIZE )
     
113.     {
     ' `3 Y/ n% u- v) ?% x2 x
114.     NumByteToWrite = sFLASH_SPI_PAGESIZE;
     " t9 h6 g% n/ ^. f
115.    
     5 E" E5 C. N" K$ O  ?0 ^6 W* ?
116.     printf("写数据量过大，超过一页大小\n");
     
117.     }
     - Q1 A  Q, `; M4 o2 L+ j
118.    
     
119.     sFLASH_WriteEnable();  //开启写使能
     
120.    
     
121.     sFLASH_CS_LOW();
     
122.    
     * @7 W3 D- F8 E1 s' \% x5 O' F
123.     sFLASH_SendByte(sFLASH_CMD_WRITE);
     ' t3 j. U- q* I3 H4 t9 C& H% g# G
124.     sFLASH_SendByte( (WriteAddr>>16) & 0xff);   //传送高8位
     
125.     sFLASH_SendByte( (WriteAddr>>8) & 0xff);     //传送中8位
     ' f  M( H7 k8 b
126.     sFLASH_SendByte( (WriteAddr>>0) & 0xff);      //传送低8位
     
127.    
     ' y2 o2 R5 E! n' u9 R  c
128.     while(NumByteToWrite--)
     - R6 t3 S5 B0 o- [5 f
129.     {
     
130.     sFLASH_SendByte(* pBuffer);
     
131.     pBuffer++;
     
132.     }
     
133.    
     + B: z' ?+ t  V) [( W3 H" @' p' T
134.     sFLASH_CS_HIGH();
     ) V" a$ U0 e' t! r  W
135.    
     6 m! n8 a, v2 z
136.     /*擦除和写数据都涉及到写动作，一定要等待完成*/
     
137.     sFLASH_WaitForEnd();
     
138. }
     3 i% H5 k3 o( O# c" K
139. 
     
140. //写任意地址、任意长度
     7 d& K/ i; T0 ^- ]
141. void sFLASH_WriteBuffer(uint8_t* pBuffer, uint32_t WriteAddr, uint32_t NumByteToWrite)
     ( _6 Y! k1 l. K8 R6 A
142. {
     
143.     uint16_t NumOfPage, NumOfBytes, count, offset;
     
144.     //求WriteAddr在某一页的位置        
     
145.     offset = WriteAddr % sFLASH_SPI_PAGESIZE;
     1 I+ I* C. j/ t" u% |+ t! C
146.     //求某一页剩余的大小
     
147.     count = sFLASH_SPI_PAGESIZE - offset;
     1 ?. v! Q5 H: b$ H
148.    
     
149.     /*处理页不对齐的情况，防止页内覆盖*/
     $ W& S* x, j% u- B, Y7 v0 A
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*/                  
     8 q2 g! Z, v  e
151.     /*这两个条件必须同时满足*/
     
152.     if(offset && (NumByteToWrite > count ))
     
153.     {
     - U; G% m1 l4 O6 i; S; @
154.     sFLASH_WritePage(pBuffer,WriteAddr,count);
     
155.     NumByteToWrite -= count;//去掉已经写了的，从新页开始
     
156.     pBuffer += count;
     # L+ N, R/ V# E( x, C$ a/ z
157.     WriteAddr += count;
     1 V) g  r# o6 _* q5 A
158.     }
     4 S4 d9 z( @: K
159.    
     
160.     /*最多可分多少页*/
     0 B6 |* Z  |$ Q  c7 M
161.     NumOfPage = NumByteToWrite / sFLASH_SPI_PAGESIZE;
     
162.     /*剩余多少字节*/
     
163.     NumOfBytes = NumByteToWrite % sFLASH_SPI_PAGESIZE;
     
164.    
     , o' c+ q( F8 E* F5 J* a& l2 U
165.     if(NumOfPage)
     
166.     {
     8 h! \; R& N6 o4 Q$ S, n4 }
167.         while(NumOfPage--)
     
168.         {
     
169.              //每一页都发起页编程
       {' c6 L5 d' G- x; U# N
170.              sFLASH_WritePage(pBuffer,WriteAddr,sFLASH_SPI_PAGESIZE);
     
171.              pBuffer += sFLASH_SPI_PAGESIZE;
     ; u8 b1 o: v+ c  G% i* y$ ~
172.      WriteAddr += sFLASH_SPI_PAGESIZE;
     + D1 |/ {+ r# y* c* o+ V
173.          }
     8 x% F$ o, C( }+ N: l
174.     }
     ) Z& u# d( {- g( F6 W! ?$ ?# q& s
175.    
     
176.     if(NumOfBytes)
     
177.     {
     ) H& z# W7 L3 l/ r4 Q
178.     sFLASH_WritePage(pBuffer,WriteAddr,NumOfBytes);
     
179.     }
     + n- @8 a9 f  R: @. n  u; }% o
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：
  
  
  

8 X5 R* `5 Q8 V

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。

" [, X" }; t/ j* }$ [1 d转载自： 骆驼听海
- P& i7 u8 p' _: P如有侵权请联系删除
% ]5 c  l" k7 q' i  M: t