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基于STM32关闭SPI导致WRPERR错误经验分享

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STMCU小助手 发布时间:2023-8-13 14:06
01引言
' A0 I% n" j; D" A
在STM32的应用中,SPI算是用的比较多的外设了,也是单片机最常见外设之一。客户说它执行了关闭SPI的代码,竟然会导致Flash中的WRPERR标志置位,致使应用碰到一些问题。这就奇怪了,SPI和内部Flash看起来是风马牛不相及的事情,为什么会发生这种事呢?一起来看看吧。

9 B2 `1 _; [9 W# ~
02问题
2.1 问题起源

7 ]4 g6 K) _; K& a
客户在使用STM32L072RBT6的时候,使用STM32 CubeL0库,在程序编写时,发现执行关闭SPI代码时,会导致Flash的写保护错误标志WRPERR置位,导致其后面准备写EEPROM的时候,就无法对EEPROM写入了。
' {" Z; O: j4 n( W, O; G
客户使用两个标志flag1和flag2,来观察WRPERR标志的变化。代码如图1所示。

* o* p% L% ]5 h- i( s8 ~- D. z
微信图片_20230813140430.png
图1.用户测试代码

2 ^9 }( A: b  _0 o' _" d% G
在执行这个代码时,前面flag1还等于0,执行到flag2那句,就变成flag2等于1了,同样地取了WRPERR标志位的值。所以客户就怀疑执行_HAL_SPI_DISABLE()会把Flash的WRPERR标志置1了。
! a5 Q% N# E$ R3 M! \& u- S- F
因为在对EEPROM编程中,需要先调用位于stm32l0xx_hal_flash.c中的FLASH_WaitForLastOperation()函数,此函数中,将会对Flash所有错误标志进行检查,如果出现了错误,它则返回HAL_ERROR,导致后续对EEPROM的编程不会被执行。
. R# ~; S0 [9 o) v3 H6 a" B
2.2 问题重现
6 A: k% \8 c0 J- E* d7 B1 p
使用NUCLEO-L053R8来验证客户的这个问题。在\STM32Cube_FW_L0_V1.10.0\Projects\STM32L052R8-Nucleo\Examples\SPI\SPI_FullDuplex_ComPolling例程中直接进行修改测试。

/ F- t1 m4 K7 _5 W  q
首先,把客户的测试代码加到例程中SPI初始化之后的位置。如图2所示。
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微信图片_20230813140431_9.png
图2.测试代码1(位于SPI初始化之后)

( ~6 m- z4 w( X% L+ z
编译,并在线调试,发现并没有出现客户所描述的问题。如图3所示。

% i/ }' R. Z# K; `1 T. `
微信图片_20230813140431_8.png
图3.测试代码1结果(位于SPI初始化之后)

- P4 c- |. {4 d( ~
可以看到,WRPERR的值并没有被置1,Flag1和Flag2的值也都是0。那么,为什么客户说他那边会有这个问题呢?
! O$ }; b  L* `( g
再回头仔细看一下客户的测试代码,发现客户的测试代码中并没有对SPI进行初始化,其_HAL_SPI_DISABLE()代码是放在其他外设初始化之后的。
+ W0 T  K6 o: N: N& ]
好,那么再来修改一下测试代码,把客户这三句测试代码挪动到SPI初始化之前,如图4所示。

& h5 V; _/ V. h5 ?/ t
微信图片_20230813140431_7.png
图4.测试代码2(位于SPI初始化之前)

- ?/ J4 y' v( E! _" A
编译,并在线调试,这时,会惊奇地发现客户所描述地问题来了。其结果如图5所示。
7 K7 ^( w& S" o! c; Z
微信图片_20230813140431_6.png
图5.测试代码2结果(位于SPI初始化之前)
4 Y$ p9 `8 M! `8 l3 c* G- z
可以看到,这时Flash的WRPERR标志位置1了,测试代码中,flag2的值也跟flag1不同了。
  v  i' r# T8 I3 }& |0 M* u, P7 v
再做一个实验,将此处的HAL库写法,改成直接操作寄存器,来试一下。测试代码变成是图6这样的。

: p0 A6 \$ i9 R. a. T
微信图片_20230813140431_5.png
图6.测试代码3(位于SPI初始化之前,直接操作寄存器)

1 @* l7 s2 Q0 B
编译,在线调试,这次又惊喜地发现,问题不见了。结果如图7所示。
) u3 ?: I# V, Y9 R# D
微信图片_20230813140431_4.png
图7.测试代码3结果(位于SPI初始化之前,直接操作寄存器)

' C; l! G) N* b2 \! m) S' Y
三种操作,为什么只有第二种方式有问题呢?而且为什么错的偏偏是Flash的写保护错误标志WRPERR呢?接下来可以分析一下它们的反汇编代码,看看到底是哪里出问题了。
/ F5 Q% `) G5 C* g
2.3 反汇编分析
3 x: [% j0 v/ n: t3 c7 ^
对于三种情况,把反汇编拉出来看最清楚其操作过程了。

4 k+ ?  R! @( x2 c% C; D- a
先分析第一种情况——测试代码位于SPI初始化之后。其反汇编如图8所示。
5 j7 R7 k+ T' d* ^% Q
微信图片_20230813140431_3.png
图8.测试代码1的反汇编(位于SPI初始化之后)

2 U9 B; a* j5 L
从之前的Watch窗口,知道flag1的地址为 0x2000000c,flag2的地址为0x2000000d。
9 O! \: y% F0 i: ^4 A' u
现在对三句C语言测试语句的反汇编语句进行解析,如下:

0 t$ A/ `7 J0 f2 O; P: C
微信图片_20230813140431_1.png
微信图片_20230813140431_2.png

- S! j, X0 R( Z1 C" I; W
可以看到,这段汇编是一点问题都没有的。

, @' E6 D& _  U! Z( J- @+ q
接下来,先分析第三种情况——也就是测试代码放在SPI初始化之前,但是使用直接操作寄存器的方式。其反汇编如图9所示。

. w1 W* P/ R' H8 g) |& ^
微信图片_20230813140431.png
图9.测试代码3的反汇编(位于SPI初始化之前,直接操作寄存器)

: b' _* e. f6 E
从之前的Watch窗口,知道flag1的地址为0x2000000c,flag2的地址为0x2000000d。
( ]# J+ s0 l' x+ O- b. c
现在对三句C语言测试语句的反汇编语句进行解析,如下:
  ~) `5 g6 t( e/ _+ o1 [
微信图片_20230813140432_11.png
微信图片_20230813140432_10.png
可以看到,这段汇编也是一点问题都没有的。

# x& t1 s5 X. G
最后,再来分析一下有问题的第二种情况,也就是测试代码放在SPI初始化之前,但是使用_HAL_SPI_DISABLE()关闭SPI的情况。其反汇编如图10所示。

7 X3 k: f$ \& x, G, S
微信图片_20230813140432_9.png
图10.测试代码2的反汇编(位于SPI初始化之前)

1 F" l+ x4 {6 W, m8 d6 f
从之前的Watch窗口,知道flag1的地址为0x20000008,flag2的地址为0x20000009。
* k6 [1 ]  S" y3 ^
现在对三句C语言测试语句的反汇编语句进行解析,如下:
, Z  N# H5 X( R4 ~
微信图片_20230813140432_8.png
微信图片_20230813140432_7.png

& w6 ^$ f( x, \7 R8 T7 s* Y0 T
可以看到,问题出在哪了?问题就出在“STR R3,[R 2]”这个语句上,这个语句在0x00000000这个位置写值,而0x00000000此时映射的是Flash的地址0x08000000,也就是Stack Pointer的位置。如图11和图12所示。
3 E' `  g- z; I' c& \
微信图片_20230813140432_6.png
图11.0x00000000地址的数据
& G% O7 L$ I4 Q: ?! b
微信图片_20230813140432_5.png
图12.0x08000000地址的数据
3 h8 a& d, n9 O2 V+ g
首先,这个位置本来就不应该被修改。
: |. G2 ]- J% h& S
第二,因为没有对Flash程序存储器进行解锁,就往里边写值,就会造成写保护错误,导致WRPERR标志位置位。所以,可以明白为什么WRPERR会被置位了。

* ^, x% M$ e3 R6 ?: x5 }
可是关键的问题在哪儿呢?在执行“LDR  R2,[R0,#4]”这条语句时,R2本来应该是SPI2_CR1的地址,但是它竟然是0x00000000!如图13所示。
7 N1 E# x9 ~! _* z
微信图片_20230813140432_4.png
图13.0x2000000c地址的数据

! c- ^% s7 G0 F
从Watch窗口来看一下SpiHandle的情况。如图14所示。
# C6 q3 a- X0 f
微信图片_20230813140432_3.png
图14.SpiHandle(未初始化)

( E/ T2 q# d9 F- @. Q( c
从图14可以看到,其实刚才的0x2000000c地址就是SpiHandle结构体的地址,也是SpiHandle.Instance的地址,而SpiHandle.Instance的值为0。SpiHandle.Ins tance.CR1的地址为0x0,导致显示它装载的值是Stack pointer的值0x20000468,这里本应该是SPI2_CR1的地址和SPI2_CR1的值。
( L% e) u$ V9 q  X9 [
也就是因为这里的问题,才会导致了后面的WRPERR错误。

) E. j+ C4 k. Y; m0 |
2.4 代码分析
4 J6 [6 W4 P3 {8 G3 q
再回到代码这边来看一下,有问题的代码究竟是有什么情况。客户的代码主要就是一句关闭SPI的语句“_HAL_SPI_DISABLE(&SpiHandle);”。

: Z; g- B6 D. ]
这个语句是怎么解析的?它再stm32l0xx_hal_spi.h中解析,如图15所示。
( n0 M2 B- {$ p* M; ^# _+ x0 O
微信图片_20230813140432_2.png
图15._HAL_SPI_DISABLE函数
! ]1 ^8 J) z9 b& O$ Z- d
看到这个函数时,看到了重要的字眼——“Instance”!就明白是什么问题了,因为这个SpiHandle.Instance还没有被初始化呢!这也说明了为什么在图14中,看到的SpiHandle.Instance的值为0x0,而SpiHandle.Instance. CR2的值为0x20000468。关键就在于这个SpiHandle. Instance还没有初始化。
7 w& Z# T7 L7 c8 f) ~
所以,把客户的测试代码放在SPI初始化代码之后没有问题,就是因为这个SpiHandle.Instance已经被初始化过了。所以,它不会有问题。
2 k3 f! n+ Y: i0 e, Q7 n& f
03
7 B$ f4 @5 l( W
问题解决

# V7 ?7 `5 X& p( j, M* e
本来客户的代码就没有必要这么写,因为SPI都没初始化,对它进行关闭并没有什么意义。

" L+ L' D9 V$ \  b8 @7 W. Q" i- A) X
如果非要在这里关闭SPI的话,那就要先对SpiHandle.Instance进行初始化才行。如图16所示。

. ?) n1 X) M' L
微信图片_20230813140432_1.png
图16._HAL_SPI_DISABLE函数

9 H5 J$ Z5 l4 K9 X3 A/ Y
加了“SpiHandle.Instance=SPIx;”初始化后,再跑这段代码,就不会出现客户所说的问题了。
* R) B: X! F( d, S5 F
现在再来看一下SpiHandle的情况。

; u' E: b! \: t4 U! G. M
微信图片_20230813140432.png
图17.SpiHandle(SpiHandle.Instance已初始化)
+ r/ R1 h0 `6 o5 q  `3 C
经过对SpiHandle.Instance的初始化,这里就可以看到SpiHandle.Instance的值为0x40003800了,为SPI2外设寄存器的基地址,而且可以看到SpiHandle.Instance. CR1的地址就是SPI2_CR1的地址0x40003800,值也是SPI2_CR1的值0x0了。

& C2 h! V2 M1 |* q3 v6 {* f
04小结
8 g- `1 E6 c1 H* R) Z' r1 K( s
在用户代码中,SpiHandle只是定义了SPI_HandleTypeDef结构体,其各种参数并还没有进行实际初始化。在没有初始化的前提下,对其进行操作时不对的,也是危险的,应该在写代码的时候引起重视。
6 v1 D3 e! _$ w( o
使用HAL库的时候,如果要对一个外设进行任何的操作,请务必记得它是被初始化过的。否则,出了问题可能都不一定知道。

8 O2 H0 c0 w# L! |3 A" }
转载自: STM32单片机
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6 |% G) c" m: T" N# e) X

1 v1 g# h' m! m& @
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