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
  
  6 h3 e4 j2 R. u0 g. {+ Q6 l7 D

7 W. [. `9 q* @* a  |- A4 q

• 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：
  
  8 B: c+ d) O; ?; p6 x1 ]& n

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

- V9 F5 v* i# c2 p! ~0 Z

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。

( z" @6 E5 F8 e

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。

4 L1 w, J& L$ q% @8 y

) l2 c$ z5 [2 l  l1 c; F9 l$ B

• I2C总线协议
  
  2 \2 c  f3 @6 I6 Q4 L7 e

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。

! g$ q' X) d3 l, R9 y* g: t

2.空闲状态：SCL和SDA都保持着高电平。

- t& n8 k3 D$ V4 ?: p2 h

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。

$ ]7 R: ^+ V9 c7 `+ T6 X

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

; c0 l- u3 I" W. _

1 \+ x4 i7 V9 p1 c) R

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。

0 S8 W6 _, w# P0 V& ?$ M( m/ l

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。

1 L# e% q% L0 v, Z0 O

a.主设备向从设备写数据：

$ L: E/ U! V& q' v

b.主设备读从设备的数据：

$ R. V* b/ h+ X, v! K

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。

• STM32F4-I2C控制器特性
  
  + G- x: e: e8 o! j

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。

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。

( y# N6 `! I, F8 v5 X! {( ^1 l

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

" N: C! S6 J, v0 P6 f. b  E8 p0 |

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。

9 x" s3 O' N4 T3 ^+ P# ^. R: K

) Z# k, `1 S- x- J: t& `' Q$ ?% Z

• 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。

2 u  P4 a" F  y) y

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：

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。

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。

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。

/ }1 v" I3 i1 t2 Y# t1 z0 i

1 }+ r! \1 F0 P+ \- o4 P

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。

, I) g: N; d$ o* Z7 ~& t

• I2C读写EEPROM实例
  
  

. B+ q  p+ H% 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

2.配置PB6和PB7管脚

) ^4 A( }  t" b

3.配置I2C协议参数

$ ^2 M: b) X4 N" R. M8 h

4.编写代码

1. 
   $ O6 k6 M- f* E( ?" J' I3 Y
2. //mian.c
   
3. 
   
4. #include "main.h"
   
5. #include "stm32f4xx_hal.h"
   ; S0 q$ r$ c$ _& o; X6 [
6. #include "i2c.h"
   
7. #include "usart.h"
   - n) j% T( a5 o1 d. e
8. #include "gpio.h"
   , }. A7 O7 D7 B3 S3 {
9. 
   2 e9 K7 f4 M# w( g" j0 p
10. #define ReadAddr   0xA1
    ' J2 D! r9 J: M& Z6 h! k- n
11. #define WriteAddr  0xA0
    5 }1 }, z% E5 o, u
12. 
    
13. uint8_t Wbuf[20] = "EEPROM TEST OK!";
    
14. uint8_t Rbuf[20] = {0};
    
15. 
    
16. /*********  24C65写数据函数*****************************/
    
17. 
    $ s! x: U( Z  X; D. X
18. void  Eeprom_Write(uint16_t MemAddr, uint8_t *Wbuf, uint16_t len ){
    0 N* s: N5 R9 [" a
19.         while(len--){
    , Z5 b8 I  V2 i' s* K- U
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
    
25.                 while(HAL_I2C_Mem_Write(&hi2c1, WriteAddr, MemAddr, I2C_MEMADD_SIZE_16BIT, Wbuf, 1, 100) != HAL_OK){};
    / A; Y. r! j/ ~/ y
26. MemAddr++;
    ( M0 O* _* U% J
27. Wbuf++;
    , T/ H- F' o, e7 B7 E
28. }
    
29. }
    & c/ q% x, M; w
30. 
    - u" }/ M3 A2 m3 z% ~  u
31. 
    7 Y5 r( n; R) c8 @
32. /*********  24C65读数据函数*****************************/
    
33. 
    6 O) s. o& A+ i- y3 f( ?( Y
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
    
36.         while(HAL_I2C_Mem_Read(&hi2c1, ReadAddr, MemAddr, I2C_MEMADD_SIZE_16BIT, Rbuf, len, 100) != HAL_OK );
    
37. }
    7 B/ N4 r5 V; s2 P
38. int mian(){
    , g$ i( A* k. o! `6 K6 J% e' @
39.       MX_GPIO_Init();
    
40.       MX_I2C1_Init();
    * ~" H% D4 V% [
41.       MX_USART1_UART_Init();
    - r* X. g/ w% ^
42.       printf("this is i2c eeprom test\n");
    ; x; j9 e1 s; G) s% i7 T' N+ D
43. 
    ; L6 W. p  r. X" }
44.       Eeprom_Write(0, Wbuf, sizeof(Wbuf) );
    
45.       HAL_Delay(500);
    
46.       Eeprom_Read(0 , Rbuf, sizeof(Rbuf));
    
47.       printf("READ:  %s\n", Rbuf);
    6 C7 P( w$ H0 h5 H& j
48. 
    + [" D. H, Q; Z4 }0 y
49.       while(){
    
50. 
    4 ?" w, h' b$ u% c5 D) }" W
51.       }
    ( }* s7 M6 }/ I. j. q% I7 g0 z
52. }

复制代码

* B$ h0 o+ z" `' E/ p2 b

• 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。

, k* I& p1 H8 Q& }3 x5 l' E$ z/ B

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。

（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
  
  " `) [& j8 P% V, @; [# C9 Q

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。

4 X$ M" B. l9 @" \  U) B

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。

9 u, |+ u# w1 B9 L6 g1 U9 O. c

& B: r3 ?- B) I9 R2 g6 Q+ O

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。

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。

& v/ x* ], w  Q6 t) I- m* b

• SPI的4种通信模式
  
  + _! t. @; ]* J: d) F% \

5 e# Z1 P+ Q9 i6 D  d

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。

, N) Q, o9 U+ d! E- l: Z/ }& {

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。

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

0 v9 h2 w8 R, y, J

3 O3 t6 U% G8 o" {

• STM32F4-SPI控制器特性
  
  ; S- E% h& C( `

, q( \. o& P; U8 x+ H

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。

4 @& l. {/ ^- g' P

- n2 W& I  b# o5 {

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。

8 E8 t% E4 E4 a/ j

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。

8 k& X# [; ~! u+ Y# q9 c" L$ k

) O" ]  y, ?& g, q% x

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

. e% L8 I( @& {" E

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。

. [5 v; C$ T8 l- m- [" j" d

b.通过读“数据寄存器DR”，可以获取接收缓冲区中的内容。

5 j  b1 o( m6 {' g

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。

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% G, f$ W. g+ \* l2 W

( \# B6 T$ }+ V# Z8 D( H1 a

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。

6 |" u$ L2 t! R  J' ?3 J

' S2 ^9 K4 Y$ m; ]4 o6 ]2 F

1.W25X16的硬件连线如下：

- ~, A: D/ Z, ]  q

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

/ d; p4 A! c: P0 c" B$ E

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.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）

2 ~& A% C' q! _" @7 a; v7 d. a

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。

1 Y2 l8 D% v' c. ^

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。

6 H& Z: w6 i- C

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。

" k2 e. q5 y. d& P

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）

8 I, L8 D8 z! o* Y% t, H

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。

& G+ [2 h) n7 p" U) T

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 f) k# M5 U8 O9 `, ~* V

• STM32 SPI_FLASH基本配置和操作
  
  1 J& D7 k, j& p

根据如下的硬件连线图进行配置

! @3 }8 G! W5 e8 y2 D1 h. y- C

9 L( O0 h" C1 W/ O/ {

步骤：

1.使能时钟RCC

2.使能SPI1，配置相应管脚

. c( F5 `2 b: H' g/ G6 Z

3.配置SPI协议

4 s3 g" A4 [7 p5 g1 }. d

4.编码

1. //main.c
   
2. 
   
3. #include "w25x16.h"
   
4. 
   
5. uint8_t RD_Buffer[5000] = {0};
   
6. uint8_t WR_Buffer[5000] = "SPI FLASH WRITE TEST\n";
   $ t) a7 X& R  {; Z4 @! p( Y; S
7. 
   " o- v7 a  J8 I9 k1 Q3 _4 [' s
8. int main(){
   . m; `2 N# b( E) \0 L) R
9.     uint16_t FLASH_ID = 0;
   
10.     uint32_t i;
    
11.    
    # X. l6 I8 H: g3 P/ s
12.     MX_GPIO_Init();
    
13.     MX_SPI1_Init();
    
14.     FLASH_ID = sFLASH_ReadID();
    2 b. C* R; _1 L# P
15.    
    
16.     /******测试擦除******/
    . F/ Q& v2 r# x+ r9 W* _
17.     sFLASH_EraseSector(4096*0);
    ) z( W2 e8 f% D! t
18.     //sFLASH_EraseSector(4096*1);
    . Q9 \, Y9 @; s2 I  d
19.     sFLASH_ReadBuffer(RD_Buffer,0,4096);
    
20.     printf("读数据开始\n");
    ! J, e) D: k  J4 Z
21.     for(i=0; i<4096; i++)
    % X' B4 y" ?; V4 S
22.     {
    0 k9 @2 L- E8 L/ J9 F8 ~
23.     printf("%x ",RD_Buffer[i]);
    + h7 Z1 P% ~9 n) `
24.     }
    ( P: s# v8 r9 a- E/ ]
25.     printf("读数据结束\n");
    5 ^8 l; T5 p) ?3 a
26. 
    
27. 
    % x4 D  a$ R) {& ]& t- C
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);
    & v! N4 r! U! }- R  o. A
32.     sFLASH_ReadBuffer(RD_Buffer,0,20);
    
33.     printf("READ DATA: %s\n",RD_Buffer);
    , L; l3 ~# |* A  e* @
34.    
    # `+ E8 p" h- i6 U  e7 S5 C9 D1 H
35.     /******测试写操作2*****/
    & u! x) h8 B: x7 i1 ?
36.     //写之前都需要擦除扇区
    
37.     sFLASH_EraseSector(4096*0);
    
38.     sFLASH_EraseSector(4096*1);                           
    
39.     for(i=0; i<4096; i++)
    
40.     {
    
41.     WR_Buffer[i] = 0x55;
    
42.     }
    / ]: _+ U, W/ N' K2 |+ k0 L5 h$ \
43.     sFLASH_WriteBuffer(WR_Buffer,4090, 1000);
    
44.     sFLASH_ReadBuffer(RD_Buffer,4090,1000);
    1 h. w1 R  S* G/ L* N1 e
45.     for(i=0; i<1000; i++)
    5 `: p8 [; D0 D- L2 l- l& n
46.     {
    - X4 m/ Q/ \# O5 k& v
47.     printf("%x ",RD_Buffer[i]);
    0 p* p# Y2 C5 G7 ~: ^0 L- I
48.     }
    ; j4 c9 `2 V- G$ n1 P% z! {
49.     /*****************/
    9 V' E$ W. U. x; i
50.     while(){}
    ! x. k! F1 }5 y9 h  r& b7 @- M# R
51. }

复制代码

1. //w25x16.h
   ( o6 R( ?! P' e: H( D, @
2. 
   . h6 @% B' H2 w" q7 k
3. #ifndef __W25X16_H
   
4. #define __W25X16_H
   
5. 
   
6. #include "stm32f4xx_hal.h"
   
7. 
   
8. //使用宏定义芯片指令
   1 o" K* {+ {2 o4 w- t  N  U
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  */
    6 w' V9 e5 R/ o/ a* U/ i
12. #define sFLASH_CMD_SE          0x20/* Sector Erase instruction */
    ' x8 _& H; }1 \/ @
13. #define sFLASH_CMD_WRITE       0x02  /* Write to Memory instruction */
    ' }2 r. M: x: l9 ~8 m5 n# T6 o
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
    1 l8 l1 |5 D( Y. M& |' X
17. #define sFLASH_SPI_PAGESIZE    0x100
    # w5 j! R  F  z, l
18. 
    
19. /* 选中芯片，拉低信号 */
    
20. #define sFLASH_CS_LOW()       HAL_GPIO_WritePin(GPIOH,GPIO_PIN_2,GPIO_PIN_RESET)
    
21. /* 释放芯片，拉高信号 */
    
22. #define sFLASH_CS_HIGH()      HAL_GPIO_WritePin(GPIOH,GPIO_PIN_2,GPIO_PIN_SET)
    
23. 
    
24. //定义函数
    
25. uint8_t sFLASH_SendByte(uint8_t byte);
    ! \! ^/ P' @' [* }
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);
    
29. void sFLASH_WritePage(uint8_t* pBuffer, uint32_t WriteAddr, uint32_t NumByteToWrite);
    8 O6 i( o8 d, P6 j) I
30. void sFLASH_ReadBuffer(uint8_t* pBuffer, uint32_t ReadAddr, uint32_t NumByteToRead);
    / C) k; Z. k0 K3 T( t- y
31. #endif

复制代码

1. 
   ) I4 P/ q9 |6 E( n/ |
2. //w25x16.c
   4 l# \- a  L+ h/ O& x2 l* D
3. 
   
4. #include "w25x16.h"
   $ N$ p0 U7 {; d" ~  W4 X. D! ]& d1 |
5. 
   0 K8 t2 ?8 X. G8 Q6 i+ H/ M
6. extern SPI_HandleTypeDef hspi1;
   ; v+ u2 x* ]8 a: r8 d. q* H
7. 
   % o1 a$ b" T, P7 t
8. /*读写一个字节函数，因为SPI读和写同时完成*/
   
9. /*发送数据一定会接收到一个数据*/
   7 z& m1 U! y( X; R) S
10. uint8_t sFLASH_SendByte(uint8_t byte)
    
11. {
    $ C3 U3 `" G( ]5 V1 D' j2 U
12.     uint8_t TX_DATA = byte;
    
13.     uint8_t RX_DATA = 0;
    
14.     HAL_SPI_TransmitReceive(&hspi1, &TX_DATA ,&RX_DATA , 1, 1000);
    
15.     return RX_DATA;
    1 \# m6 X& h9 r  y# D
16. }
    : K; R( }$ @. V$ ^- p/ L
17. 
    0 N4 {* T9 V' {% I/ ?1 c' @
18. /*等待擦除或者写数据完成*/
    0 `) _5 |4 t0 Y; \4 d" \
19. void sFLASH_WaitForEnd(void)
    ( ~  q6 j+ }) `# q- @2 {* v
20. {
    # D8 p7 d  e6 ^" m, I% T- a
21.     uint8_t sr_value = 0;
      L5 W3 `8 D& f) }7 \
22.     sFLASH_CS_LOW();
    
23.     sFLASH_SendByte(sFLASH_CMD_RDSR);
    
24.             //读S0的值，为1表示忙碌，为0表示停止         
      _! Q$ P$ P$ m, |8 z( {
25.     do{
    
26.                 //发一个空字节，得到S0的值            
    
27.                 sr_value = sFLASH_SendByte(sFLASH_DUMMY_BYTE);
    ; t4 e$ [! \" r2 ^+ R8 x1 K
28.     }while( sr_value & sFLASH_BUSY_FLAG);
    & |, W) d5 r  K# U2 I3 s: ^. D
29. 
    , M8 V2 x4 Y1 p8 \
30.     sFLASH_CS_HIGH();
    1 Y( k$ K: \3 ^: @* ^4 h& Z
31. }
    $ R! u5 W/ y4 O
32. 
    " C' s1 {3 t( _$ x8 @
33. void sFLASH_WriteEnable(void)
    1 V" i9 v$ A$ f  c
34. {
    
35.     sFLASH_CS_LOW();
    / t' J+ u4 w# B2 n' J- J, G. Q
36.    
    2 h  `" X$ x2 I, f0 k  Z" b. E
37.     sFLASH_SendByte(sFLASH_CMD_WREN);
    
38.    
    
39.     sFLASH_CS_HIGH();
    + t, L9 e# Q% k- T: ]4 U/ O# `! v
40. }
    4 q! a3 h5 @7 n% W" N
41. 
    
42. 
    
43. /*读设备ID*/
    7 R; Y7 d- Y' \- J, K# d6 J6 Z8 G
44. uint16_t sFLASH_ReadID(void)
    ! J- A: W; A7 `  [' \
45. {
    % Z2 f, {3 p+ d  c0 ]& {8 f
46.     uint16_t FLASH_ID;
    
47.     uint8_t temp0,temp1;
    
48.    
    9 E0 d( K; c  K; L
49.    
    4 m1 X, n/ n: m
50.     sFLASH_CS_LOW();
    
51.    
    
52.     sFLASH_SendByte(W25X_ManufactDeviceID);
    # b* M$ a7 Z$ V
53.     //读设备指令后要发24位地址，所以要发三次
    
54.     sFLASH_SendByte(sFLASH_DUMMY_BYTE);
    
55.     sFLASH_SendByte(sFLASH_DUMMY_BYTE);
    3 {" N  k- o8 i/ x- W4 e" g* h% [. R
56.     sFLASH_SendByte(sFLASH_DUMMY_BYTE);
    ; ]5 P% b0 D- J4 F
57.     //制造商ID
    0 p, Q6 L2 [1 q/ M9 ~, \
58.     temp0 = sFLASH_SendByte(sFLASH_DUMMY_BYTE);
    0 B& o/ p: s5 v! F
59.     //设备商ID
    4 I7 {; j, x6 g: |
60.             temp1 = sFLASH_SendByte(sFLASH_DUMMY_BYTE);
    6 i0 h( R* ?' e: D; D; P+ e7 Z% D3 i2 D
61.    
    * a4 V- ]$ _& B$ m
62.     sFLASH_CS_HIGH();
    
63.    
    
64.     FLASH_ID = (temp0 << 8) | temp1;
      f7 m6 {/ f3 X0 B
65.    
    
66.     return FLASH_ID;
    
67. }
    
68. 
    
69. //擦除扇区，擦除为1，因为只能由1变为0 ，不能0变1
    
70. void sFLASH_EraseSector(uint32_t SectorAddr)
    ) R3 k" ?4 E4 I+ A! h9 `- d' u
71. {
    
72.     //SectorAddr表示擦除第几个扇区
    7 l6 _$ m1 }% y, r" M
73.     sFLASH_WriteEnable();  //开启写使能
    
74.     sFLASH_CS_LOW();//拉低,片选
    
75.     //擦除命令
    
76.     sFLASH_SendByte(sFLASH_CMD_SE);
    $ Y, e1 V: W1 n9 M0 R8 ^
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                  
    
79.     sFLASH_SendByte( (SectorAddr>>16) & 0xff);   
    
80.     sFLASH_SendByte( (SectorAddr>>8) & 0xff);    //传送中8位
    
81.     sFLASH_SendByte( (SectorAddr>>0) & 0xff);    //传送低8位
    / Z! O' w4 M. T" ]" m1 e
82.      
    7 _- q2 x' ^6 L7 b( F0 ^
83.     sFLASH_CS_HIGH();
    
84.    
    1 @; A4 W& Q5 N# a; C0 }4 x! p
85.     /*读状态寄存器，等待擦除完成*/
    / ~: C) a2 S. _; K2 G
86.     sFLASH_WaitForEnd();
    
87. }
    
88. 
    
89. //读数据
    + I( ?1 s" U4 w- ]3 ]9 k. W
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
    ) o& F8 v5 D* O4 Q. E" J: X' V
91. void sFLASH_ReadBuffer(uint8_t* pBuffer, uint32_t ReadAddr, uint32_t NumByteToRead)
    ) d) k: m9 U8 R$ ]; ~
92. {
    
93.     sFLASH_CS_LOW();
    * s5 J' i6 _1 u' j5 X2 S
94.    
    0 G  V: ]( G  }
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
    - _; u3 ^9 h9 [; T
98.     sFLASH_SendByte( (ReadAddr>>0) & 0xff);    //传送低8位
    
99.    
    0 c5 @$ L, \/ ~& Z
100.     while(NumByteToRead--)
     
101.     {
     
102.     * pBuffer = sFLASH_SendByte(sFLASH_DUMMY_BYTE);
     
103.     pBuffer++;
     
104.     }
     
105.    
     
106.     sFLASH_CS_HIGH();
     
107. }
     $ w' `" ~) C% L
108. 
     6 d. `, O, E0 |- J: E  \) |
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                              
     % z" e, k3 I# r0 m1 N9 c
110. void sFLASH_WritePage(uint8_t* pBuffer, uint32_t WriteAddr, uint32_t NumByteToWrite)
     : n6 ?7 y! ]7 |. J! }/ {
111. {
     
112.     if(NumByteToWrite > sFLASH_SPI_PAGESIZE )
     
113.     {
     
114.     NumByteToWrite = sFLASH_SPI_PAGESIZE;
     
115.    
     9 R1 M7 j. T8 H$ O9 H
116.     printf("写数据量过大，超过一页大小\n");
     
117.     }
     
118.    
     6 x, G  z0 A6 ]! R7 n
119.     sFLASH_WriteEnable();  //开启写使能
     ' ~5 d$ {, O( T% z
120.    
     
121.     sFLASH_CS_LOW();
     
122.    
     , {1 c- A' E0 W: ]! q
123.     sFLASH_SendByte(sFLASH_CMD_WRITE);
     # B/ o- L/ p  Q8 K6 x8 ]* @( q
124.     sFLASH_SendByte( (WriteAddr>>16) & 0xff);   //传送高8位
     8 u7 d( M, Y6 I
125.     sFLASH_SendByte( (WriteAddr>>8) & 0xff);     //传送中8位
     % p) |1 ?0 N/ Y$ i: j+ y1 K' k; h8 g
126.     sFLASH_SendByte( (WriteAddr>>0) & 0xff);      //传送低8位
     ; g* Y, E3 @# g$ b, M6 v* S
127.    
     / l( }7 {7 Q7 d5 e- e* ?
128.     while(NumByteToWrite--)
     
129.     {
     + K4 Q4 X# L3 U$ \# @! n" r; f6 _
130.     sFLASH_SendByte(* pBuffer);
     & {8 i, W8 @4 d8 s$ i6 m2 A
131.     pBuffer++;
     " F$ }6 r% F5 Y8 K% M" q+ q
132.     }
     
133.    
     3 W6 ~8 D8 n0 q0 A$ q1 [
134.     sFLASH_CS_HIGH();
     % z3 F9 Z4 D. O/ h  X$ M  U
135.    
     + F7 ^% B* [6 H8 _' c, D% x' Y  i6 o
136.     /*擦除和写数据都涉及到写动作，一定要等待完成*/
     # ?3 [( g+ |7 Z5 H; y8 T
137.     sFLASH_WaitForEnd();
     
138. }
     0 O( t7 n/ l* |. v5 s
139. 
     * Y4 ?0 C2 x/ M  R7 w
140. //写任意地址、任意长度
     
141. void sFLASH_WriteBuffer(uint8_t* pBuffer, uint32_t WriteAddr, uint32_t NumByteToWrite)
     8 L9 u1 _& A4 L* I9 `
142. {
     
143.     uint16_t NumOfPage, NumOfBytes, count, offset;
     
144.     //求WriteAddr在某一页的位置        
     
145.     offset = WriteAddr % sFLASH_SPI_PAGESIZE;
     # X9 q  o/ i. E1 p% R+ _0 W! ]. v
146.     //求某一页剩余的大小
     
147.     count = sFLASH_SPI_PAGESIZE - offset;
     9 O$ d3 O4 L' I
148.    
     & \$ G& B7 s  A" O" k
149.     /*处理页不对齐的情况，防止页内覆盖*/
     " V6 F! ~7 j, C( w# f/ I9 `
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*/                  
     ) Y; `% f$ p5 ]# _, ^
151.     /*这两个条件必须同时满足*/
     0 f% r" l" Q3 z2 e  ]4 c5 V
152.     if(offset && (NumByteToWrite > count ))
     4 z0 a# R! C4 V, o
153.     {
     
154.     sFLASH_WritePage(pBuffer,WriteAddr,count);
     6 I! t/ p, x' E( A2 K
155.     NumByteToWrite -= count;//去掉已经写了的，从新页开始
     
156.     pBuffer += count;
     & Z' }$ y8 M& L5 s
157.     WriteAddr += count;
     ; o9 d7 D2 ?$ f! w/ N7 @! p  J
158.     }
     $ K" n4 w. t; ^* ]0 v, g0 X/ x
159.    
     6 u$ i( Y% d& _" Z8 U
160.     /*最多可分多少页*/
     8 J4 ?  s! c" v% q
161.     NumOfPage = NumByteToWrite / sFLASH_SPI_PAGESIZE;
     7 R* j; l0 ~& n& @$ O
162.     /*剩余多少字节*/
     # Z. ~. S: G; c# K7 T
163.     NumOfBytes = NumByteToWrite % sFLASH_SPI_PAGESIZE;
     $ ^. K3 i& X8 j2 g6 g# \
164.    
     
165.     if(NumOfPage)
     
166.     {
       |+ n, F9 x8 s2 d
167.         while(NumOfPage--)
     5 u& r0 l4 H# {' S& P  r" O" n# |/ B
168.         {
     $ T8 W) O3 H7 F1 `% t7 b  x* o$ K
169.              //每一页都发起页编程
     
170.              sFLASH_WritePage(pBuffer,WriteAddr,sFLASH_SPI_PAGESIZE);
     $ }2 N! a+ V4 l* V4 K
171.              pBuffer += sFLASH_SPI_PAGESIZE;
     
172.      WriteAddr += sFLASH_SPI_PAGESIZE;
     
173.          }
     : {* V  m& z2 k( P2 x  S" P0 c, ]
174.     }
     + U, j  m9 @7 }9 J
175.    
     3 T2 J' a+ ]: h# I
176.     if(NumOfBytes)
     : D  h& L% n1 J. g+ ?
177.     {
     0 ?3 O, f. n8 a6 Y( X9 {/ A7 t
178.     sFLASH_WritePage(pBuffer,WriteAddr,NumOfBytes);
     
179.     }
     : y  X, h) L* R5 `% g6 d
180. }

复制代码

  d' @, }) L9 m

• 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：
  
  
  2 w* @3 ^5 _6 `+ C, G/ W

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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" I; _' X2 ?# x, p0 g4 ^