|
1.SPI总线及W25QXX芯片 1.1 SPI总线简介 SPI全称Serial Peripheral Interface,即串行外围设备接口。是Motorola首先在其MC68HCXX系列处理器上定义的。SPI接口主要应用在EEPROM、FLASH、实时时钟、AD转换器,还有数字信号处理器和数字信号解码器之间。SPI是一种高速的、全双工、同步通讯总线,在芯片的管脚上只占用四根线,节约了芯片的管脚,同时为PCB的布局节省空间提供了方便,正是这种简单易用的特性,如今越来越多的芯片集成了这种通讯协议。下图是SPI内部结构简易图
. Q) s( M! ]3 a9 c, [) e# i5 b+ C) {* G6 {* m! A K% n2 U/ e% [% S
从上图可以看出,主设备和从设备都有一个串行移位寄存器,主设备通过向它的SPI串行寄存器写入一个字节来发起一次传输,寄存器通过MOSI信号线将字节传送给从设备,从设备也将自已的移位寄存器中的内容通过MISO信号线返回给主设备。这样两个移位寄存器中的内容就被交换。外设的写操作和读操作时同步完成的,如果只进行写操作,主设备只需要忽略接收到的字节,如果主设备要进行读操作,就必须发送一个空字节来引发从设备的传输。 SPI接口一般使用4条线通讯,单向传输时也可以使用3条线,其中3条线为SPI总线(MISO,MOSI,SCLK),1条为SPI片选信号线(CS),它们的作用如下:
0 l; p9 X/ m6 ?" ~9 @& GMISO:主设备数据输入,从设备数据输出 MOSI:主设备数据输出,从设备数据输入 SCLK:时钟信号,由主设备产生
; \1 V" I9 ? t4 ~CS:从设备片选信号,由主设备控制 + u1 ^7 P* `+ `9 b: a
1 Q; F4 S# W8 n' c7 k T( C9 D
SPI使用MOSI/MISO信号线来传输数据,使用SCLK信号线进行数据同步。MOSI/MISO数据线在SCLK的每个时钟周期传输1位数据,且数据输入输出是同时进行的。数据传输时,MSB先行或LSB先行没有硬性规定,但是两个SPI通讯设备之间必须使用同样的协定,一般都会采用MSB先行模式。5 B0 M4 g$ u( H* Y F
当有多个SPI从设备与SPI主设备相连时,设备的MOSI/MISO/SCLK信号线并联到相同的SPI总线上,即无论有多少个从设备,都共同使用者3条总线;而每个从设备都有独立的1条CS信号线,该信号线独占主设备的一个引脚,即有多少个从设备就有多少条片选信号线。当主设备要选择从设备时,把该从设备的CS信号线设置为低电平,该从设备即被选中(片选有效),接着主设备开始与从设备进行SPI通讯。( A1 @4 l7 o, J% Q" E
SPI总线根据时钟极性(CPOL)和时钟相位(CPHA)的配置不同,可以有四种工作方式: 5 X+ O+ [9 g2 d7 U4 E1 Q
CPOL=0:串行同步时钟的空闲状态为低电平 CPOL=1:串行同步时钟的空闲状态为高电平 CPHA=0:在串行同步时钟的第一个跳变沿(上升或下降)数据被采样
0 B4 F$ f1 F' K2 B. U! zCPHA=1:在串行同步时钟的第二个跳变沿(上升或下降)数据被采样 ! f) C6 F: F3 E4 a$ a
/ d7 `* r" B9 V% Q5 C/ q' r: p . _- c- @5 n4 Y; f: Q
1.2 W25QXX芯片简介 W25QXX芯片是华邦公司推出的大容量SPI FLASH产品,该系列有W25Q16/32/62/128等。本例程使用W25Q64,W25Q64容量为64Mbits(8M字节):8MB的容量分为128个块(Block)(块大小为64KB),每个块又分为16个扇区(Sector)(扇区大小为4KB);W25Q64的最小擦除单位为一个扇区即4KB,因此在选择芯片的时候必须要有4K以上的SRAM(可以开辟4K的缓冲区)。W25Q64的擦写周期多达10万次,具有20年的数据保存期限。下表是W25QXX的常用命令表 # V/ A3 g) S8 f- u% P
1 E+ h4 d; b- f
2.硬件设计 D1指示灯用来提示系统运行状态,K_UP按键用来控制W25Q64数据写入,K_DOWN按键用来控制W25Q64数据读取,串口1用来打印写入和读取的数据信息
8 [+ M/ t/ a( r5 q! y, z2 q) c指示灯D1 USART1串口 W25Q64
' n& W6 r- \0 p, oK_UP和K_DOWN按键
! W" F0 o1 @$ @- }% w 4 N8 }, I! H i2 k
! g& L' v5 T# j N5 b
, b8 d5 p5 ?7 O. g% g- S
; c6 Z% [8 |# d6 P
3.软件设计  3.1 STM32CubeMX设置 ➡️ RCC设置外接HSE,时钟设置为72M ➡️ PC0设置为GPIO推挽输出模式、上拉、高速、默认输出电平为高电平 ➡️ USART1选择为异步通讯方式,波特率设置为115200Bits/s,传输数据长度为8Bit,无奇偶校验,1位停止位 ➡️ PA0设置为GPIO输入模式、下拉模式;PE3设置为GPIO输入模式、上拉模式 ➡️ PG13设置为GPIO推挽输出模式、上拉、高速(片选引脚) ➡️ 激活SPI2,不开启NSS,数据长度8位,MSB先输出,分频因子256,CPOL为HIGH,CPHA为第二个边沿,不开启CRC检验,NSS为软件控制 & p; \ L6 E& F8 ?) u
1 j) I" v% ]) k1 _' u& y$ L➡️输入工程名,选择路径(不要有中文),选择MDK-ARM V5;勾选Generated periphera initialization as a pair of ‘.c/.h’ files per IP ;点击GENERATE CODE,生成工程代码 8 d. s' j1 e. [
3.2 MDK-ARM软件编程 ➡️ 在spi.c文件下可以看到SPI2的初始化函数,片选管脚的初始化在gpio.c中
3 Z3 U$ }1 i* C h9 Q" v
- void MX_SPI2_Init(void){& }$ `2 y$ ?7 b4 A! A( s2 h
- hspi2.Instance = SPI2;
( C; i) K1 A4 [ - hspi2.Init.Mode = SPI_MODE_MASTER;//设置为主模式) t3 r$ O8 d8 S7 h% B5 V6 r9 r$ H
- hspi2.Init.Direction = SPI_DIRECTION_2LINES;//双线模式
3 h7 }# s. v& ?+ d- b - hspi2.Init.DataSize = SPI_DATASIZE_8BIT;//8位数据长度, Q: d; O% n! h" A% @; E
- hspi2.Init.CLKPolarity = SPI_POLARITY_HIGH;//串行同步时钟空闲状态为高电平) u% z- X1 ~; T/ h. j! J- l
- hspi2.Init.CLKPhase = SPI_PHASE_2EDGE;//第二个跳变沿采样
9 A Q% ~9 e: c5 J5 `6 G - hspi2.Init.NSS = SPI_NSS_SOFT;//NSS软件控制
& t: I$ [$ l0 r - hspi2.Init.BaudRatePrescaler = SPI_BAUDRATEPRESCALER_256;//分配因子256
: `) d, B& q. N; `+ ` - hspi2.Init.FirstBit = SPI_FIRSTBIT_MSB;//MSB先行
$ X7 \( J. b' F6 x( e$ _2 S8 a7 | - hspi2.Init.TIMode = SPI_TIMODE_DISABLE;//关闭TI模式; v2 H8 [, G2 V! d1 \, B& ^1 r2 `# @
- hspi2.Init.CRCCalculation = SPI_CRCCALCULATION_DISABLE;//关闭硬件CRC校验( a% { H, N. P5 P4 k
- hspi2.Init.CRCPolynomial = 10;
, w3 b/ a' d* k8 q6 p - if (HAL_SPI_Init(&hspi2) != HAL_OK){0 F2 g" V7 @! i) _& B3 X+ T$ K v& G
- Error_Handler();+ x' G+ r( E, K" z5 S5 Z
- }
% n. a8 v7 X* I9 M - }% J4 e% q% ~& D2 R8 g9 `7 j6 R
- X W2 u: ]2 p8 b) ^- void HAL_SPI_MspInit(SPI_HandleTypeDef* spiHandle){0 @4 N% X! b7 c6 g7 i" a
- GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStruct = {0};5 L( {0 C* } M
- if(spiHandle->Instance==SPI2){
( w% G' c: ]" h$ ] - __HAL_RCC_SPI2_CLK_ENABLE(); 9 r) x' }- U2 g. W# K) o8 D+ j+ \
- __HAL_RCC_GPIOB_CLK_ENABLE();7 D5 }( s+ L1 b, y* e
- /**SPI2 GPIO Configuration
0 o3 b: |0 \9 f9 e - PB13 ------> SPI2_SCK
& R0 }. G' ?0 b5 M2 o1 A3 @ - PB14 ------> SPI2_MISO
0 S3 Q" a. _, R: C - PB15 ------> SPI2_MOSI */
$ V+ Z1 U' S& ]7 O5 {3 l& G* ] ? - GPIO_InitStruct.Pin = GPIO_PIN_13|GPIO_PIN_15;) ]7 ]( b7 J' j1 {8 k+ C! p$ I& R( B
- GPIO_InitStruct.Mode = GPIO_MODE_AF_PP;; l* h0 O, }) c1 K; T6 t
- GPIO_InitStruct.Speed = GPIO_SPEED_FREQ_HIGH;
! C; ]# v& y: _$ s* K3 | - HAL_GPIO_Init(GPIOB, &GPIO_InitStruct);
5 m Y9 b9 T7 z - GPIO_InitStruct.Pin = GPIO_PIN_14;
7 f. b- a# M* L4 S+ m - GPIO_InitStruct.Mode = GPIO_MODE_INPUT;! N/ }' p4 U# x- Q; M5 k9 ^% Q
- GPIO_InitStruct.Pull = GPIO_NOPULL;) o7 q, J" ?: A4 s
- HAL_GPIO_Init(GPIOB, &GPIO_InitStruct);& a+ T, M. X% y1 q
- }! B& M% J3 l& U- ]' J' D- {
- }
复制代码
9 O. y: W+ U2 m9 `8 A) `$ l➡️ 创建按键驱动文件key.c 和相关头文件key.h ➡️ 创建包含W25Q64芯片的相关操作函数及驱动函数的文件w25qxx.c和w25qxx.h,这里仅介绍几个重要的函数,源文件下载方式见文末介绍 - //这里仅介绍几个重要的函数4 C) r$ J& @9 J/ [" N. p3 k2 @
- void W25QXX_Init(void){
1 q& P+ z8 ]7 a5 r6 v, K - W25Qx_Disable();* _4 C0 I1 H5 i' z4 v* Z+ V
- W25QXX_TYPE = W25QXX_ReadID();//读取芯片ID* N& \# \# O7 V$ K% `
- printf("FLASH ID:%X\r\n",W25QXX_TYPE);7 a& `6 ^: G, |1 i% j
- if(W25QXX_TYPE == 0xc816)4 m8 N A! d6 p1 |$ S3 C
- printf("FLASH TYPE:W25Q64\r\n");4 f* R$ C9 y6 M; ^- u/ w0 u" S
- }2 \# S5 W% z+ v$ n
0 U% F/ U) `& l& V# I# n+ s3 A- uint16_t W25QXX_ReadID(void){3 _2 S- P1 q/ E$ l% T" U; J/ ~) H
- uint16_t ID;4 E6 L4 y3 {0 }" o8 g* W0 @
- uint8_t id[2]={0};
+ e: s0 B# l5 S" [0 s G4 u Y - uint8_t cmd[4] = {W25X_ManufactDeviceID,0x00,0x00,0x00};//读取ID命令 1 s/ [: H5 r# Y, ]8 t
- W25Qx_Enable();//使能器件( C0 S; `& f. a* C( j4 @
- HAL_SPI_Transmit(&hspi2,cmd,4,1000);
* u+ R% z) |% `5 ]" K, }% @ - HAL_SPI_Receive(&hspi2,id,2,1000);4 v8 v: N& ^& X
- W25Qx_Disable();//取消片选
' D( l" i. T/ a% X7 _+ \" h2 W" E - ID = (((uint16_t)id[0])<<8)|id[1];* u" r5 {" ^( S+ X( q( U8 g9 h( c
- return ID;7 a: _2 r5 a9 y- D% U# y9 C
- }. S, B+ Z5 v6 s# O% S/ c3 Q
- . l. p' ~2 c/ P6 Z
- void W25QXX_Read(uint8_t* pBuffer,uint32_t ReadAddr,uint16_t NumByteToRead){; [9 Q2 L6 j) f1 \4 ^& A
- uint8_t cmd[4] = {0};+ ?& ? g8 _- z* h& P9 j. x
- cmd[0] = W25X_ReadData;//读取命令; E2 s: r8 n/ U0 a& V
- cmd[1] = ((uint8_t)(ReadAddr>>16));
; [. o3 J" l! B; A! B q - cmd[2] = ((uint8_t)(ReadAddr>>8));0 f$ x1 U/ c3 V
- cmd[3] = ((uint8_t)ReadAddr);
" [( x0 X! n. ]% ?6 j$ W - @. {8 ?) _0 l J
- W25Qx_Enable();//使能器件2 Z! V' t, d6 T A
- HAL_SPI_Transmit(&hspi2,cmd,4,1000);
2 e& u! A" Y$ j+ ?2 ~4 D% I - HAL_SPI_Receive(&hspi2,pBuffer,NumByteToRead,1000);% e$ h/ O) B& B
- W25Qx_Disable();//取消片选
7 T' h& Z$ L% q( e1 P - }5 F6 J' n* i, z( r: z) l
- B' l4 J$ M# J1 k! f4 v
- void W25QXX_Write(uint8_t* pBuffer,uint32_t WriteAddr,uint16_t NumByteToWrite){* E0 [# R, e8 f8 L; ^8 T _# V
- uint32_t secpos;
7 C( s0 k: v. W - uint16_t secoff;
# x5 S7 T* u/ H - uint16_t secremain;
# g4 ~; y- D6 n - uint16_t i;
! r4 _! D ~/ }+ {; r$ v }- H - uint8_t *W25QXX_BUF;, B6 j' V+ X( W8 V% ?1 @# ~
- - H& D' U# D( a0 O" t4 A
- W25QXX_BUF = W25QXX_BUFFER;
; D, a/ e& [: `0 h6 c+ I+ h - secpos = WriteAddr/4096; //扇区地址& q, G9 @! ]. q
- secpos = WriteAddr%4096; //在扇区里的偏移
0 d( M2 v/ z; J6 r& M) J - secremain = 4096-secoff; //扇区剩余空间大小
, R: r3 Q# K. f1 y. K% B - printf("WriteAddr:0x%X,NumByteToWrite:%d\r\n",WriteAddr,NumByteToWrite);9 V% x; K+ @. R2 R
- if(NumByteToWrite <= secremain) //不大于4K字节* d6 }# G- \# A: b. D- l
- secremain = NumByteToWrite;/ z7 v0 e5 p% H
- while(1){' p$ m8 p7 a# l3 R, b. v( B* o0 P
- W25QXX_Read(W25QXX_BUF,secpos*4096,4096);//读取整个扇区内容
% ^6 v, w' I3 g/ x, p - for(i=0;i<secremain;i++){//校验数据
+ K( f3 t1 O7 {, j- U3 D% H - if(W25QXX_BUF[secoff+i] != 0xff)//需要擦除
m9 j3 _& L5 v' N4 v% p - break;7 w2 b( t: |% b8 z' W" G
- }2 d# T B' S" I( f- D
- / p" p* j! {' O9 t+ ]. X, I5 G6 f
- if(i < secremain){//需要擦除5 `; P8 {: T) L) E
- W25QXX_Erase_Sector(secpos);//擦除扇区9 a+ C8 M: ~: |3 s8 w0 d
- for(i=0;i<secremain;i++){) f u+ d. p0 Z5 P3 H! [
- W25QXX_BUF[i+secoff] = pBuffer[i];
! O. U, b# S \5 p( U6 ]5 e - }
# T4 u4 s: n, T s' p& F) N - W25QXX_Write_NoCheck(W25QXX_BUF,secpos*4096,4096);//写入整个扇区* x/ J- c+ P8 G' H
- }; M( B( h0 g; A
- else{
6 ]1 Q# ?/ y# {. x3 x) l: c. U - W25QXX_Write_NoCheck(pBuffer,WriteAddr,secremain);//写入扇区剩余空间
0 T% Z% P& o: o1 i7 i' T, M7 m - }4 V/ `: [. z* W( F, ]
-
7 f- G5 Q, Q) G9 g: A8 H0 S' _ - if(NumByteToWrite == secremain){//写入结束了& J: N A( i7 e8 @1 I' u
- break;
8 s; P3 U+ w8 _# v0 n - }* O- [8 @7 D8 ?+ \; t$ [0 \+ x
- else{ //写入未结束3 B6 W$ P6 b5 F' r
- secpos++; //扇区地址增1
+ f+ l/ c" v, g# Y( r8 Q - secoff = 0; //偏移位置为0 . l( E9 \* _; t$ H
- pBuffer += secremain; //指针偏移) p$ g7 }6 d6 Y, t- B# E7 Z
- WriteAddr += secremain; //写地址偏移9 x& ]. h8 C9 k$ m# ~
- NumByteToWrite -= secremain;//字节数递减
9 N) a% b& p) `5 m7 ] - if(NumByteToWrite > 4096)
4 i$ `3 {. H3 P9 f- T# n - secremain = 4096; //下个扇区还没是写不完9 E/ C2 Z: F% W5 r0 Z1 ~
- else5 d) G; e: f- _5 t
- secremain = NumByteToWrite;//下个扇区可以写完了1 L- t, O8 c5 w6 p& }
- }
1 O$ N ]$ r7 f- F+ {' H0 t9 t3 } - }3 }# X- |+ y& n ~8 T% U
- }
复制代码 / U' w# K. _) m, `. @
➡️ 在main.c文件下编写SPI测试代码 - /* USER CODE BEGIN PV */9 g2 S' h, A3 Z: @- _
- uint8_t wData[0x100];8 x8 R" E9 {* U) s3 k8 T) R
- uint8_t rData[0x100];
8 T- [! X S$ \3 n: q4 a+ I- J - uint32_t i;
& W! C( c4 ^8 u5 e3 ]5 f - /* USER CODE END PV */$ L$ J# N+ u. i: @, i$ c. ~
- int main(void){
) M3 {/ e/ z& k6 P/ x7 y. {5 r" u - /* USER CODE BEGIN 1 */& y! o# Q- h, I( S( W
- uint8_t key;
7 Z8 _- } e5 I( P- u8 W; G3 b, y - /* USER CODE END 1 */
7 S# G7 g3 S: N8 L - HAL_Init();6 k0 p% S- Y) I0 {* ?% O% z5 J
- SystemClock_Config();
) n L3 K; Q( t; j" n* Y' e0 y - MX_GPIO_Init();( S& U P# x6 q( ?+ ?
- MX_SPI2_Init();
* ^$ j1 E9 L7 W" W - MX_USART1_UART_Init();
2 m5 T s5 g8 P9 H( | - /* USER CODE BEGIN 2 */
, K# F9 ]3 `) E( q/ @ - W25QXX_Init();
$ F) a8 c8 }1 x" b - for(i=0;i<0x100;i++){
3 ^) p' g: y+ ]6 S3 R" |0 N - wData[i] = i;
7 I: t8 {& M6 y+ w5 k) A9 s - rData[i] = 0;
+ j/ `2 ?, ~+ C0 ]* W; a! [ - }
' |/ x" \% t( C2 @7 N1 s - /* USER CODE END 2 */
* Y9 x& }) c% k3 X; ]8 h - while (1){7 `1 H" A( s4 H
- key = KEY_Scan(0);
( v$ e1 q# |9 K; [6 r1 G - if(key == KEY_UP_PRES){
: F7 l$ O2 ~$ I8 I; H - printf("KEY_UP_PRES write data...\r\n");
5 O6 w# y- F6 D1 q - W25QXX_Erase_Sector(0);
) b% r/ h4 |" T, b, N - W25QXX_Write(wData,0,256); ; D- O6 m8 A1 L
- }
# S7 {4 }. l+ ?, K( F - 8 y4 o+ E/ U0 _9 J# C' H9 y
- if(key == KEY_DOWN_PRES){
, l/ p1 K, ^' `+ O( Z6 } - printf("KEY_DOWN_PRES read data...\r\n");' [6 J& M1 s- B! a
- W25QXX_Read(rData,0,256);
; [& H4 K: L8 ?0 _ - for(i=0;i<256;i++){3 P* e4 N g4 X! R- `
- printf("0x%02X ",rData[i]);
# l o8 s6 s; g* m+ j9 g% ?* T - }
) g" @7 y5 ?9 X; c: Y5 f - }9 ]6 P7 n2 ^7 `
- a. ?( g2 _6 O; Q& e- f
- HAL_GPIO_TogglePin(GPIOC,GPIO_PIN_0);: ~9 R+ i+ Y8 S% w
- HAL_Delay(200);$ Z( s* l! C9 A5 K2 z9 V' ^
- }# ^6 |1 k/ A" {! U1 T3 W5 v
- }
复制代码
+ I! s O9 V, Z! _3 j& v/ p1 ?8 K1 w/ Y4.下载验证 编译无误下载到开发板后,可以看到D1指示灯不断闪烁,当按下K_UP按键后数据写入到W25Q64芯片内,当按下K_DOWN按键后读取W25Q64芯片的值,同时串口打印出相应信息 * c6 p- a) W# P U& n/ [
/ `$ i: l4 {2 w5 U0 `
3 u1 X6 U a3 @( ~: w1 k转载自: 嵌入式攻城狮; ^' f' I0 ?9 k% Q
如有侵权请联系删除" z; S# j0 X4 y' t- i* }8 @
/ W2 C1 k6 `* v+ \& O
6 b" R: R& y" S7 A0 I/ A$ U5 m0 z* K; A" V; M
|