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基于STM32关闭SPI会导致WRPERR错误的问题分析

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STMCU小助手 发布时间:2023-8-18 13:03
01引言
& t- p+ [9 _  B& H; M' ]$ |+ [. \6 R
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。

! @% |2 w% y4 n4 [6 ]
02问题

. W0 Y; w' U+ h1 ~+ _# x& j
2.1 问题起源

; C' M; T5 y- g5 w: l& x, I7 v4 t# s
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。

6 U: F2 M, K0 r
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。

0 n: X6 `8 q/ b" ~. I6 O
微信图片_20230818130228_6.png
图1.用户测试代码

8 B8 f5 F4 Q- t2 {
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。

0 O* X( P  x$ ~! V7 y7 M+ r
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。

, p+ s" l; J7 O% c# Z' E
2.2 问题重现
3 ~  A4 N3 h4 B) L
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。
$ {% _% o+ c6 S. x& z
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。
. ~) d4 Q  |9 h5 k% _+ Q
微信图片_20230818130228_5.png
图2.测试代码1(位于SPI初始化之后)
8 |! C4 Y* z' `. F  z$ z5 \
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。
3 e) w% ^! ~* u( x' I! N; S" A
微信图片_20230818130228_4.png
图3.测试代码1结果(位于SPI初始化之后)
3 Z! Q  O- Q4 X. \! y
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?

( e( N8 D( r/ h" ]# T3 A
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。

: S1 X1 z% M% \, K, p
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。

) l; P; G8 ~- H; ^, D0 a
微信图片_20230818130228_3.png
图4.测试代码2(位于SPI初始化之前)

/ `; ~1 e7 \; k, |) k7 e2 ^
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。
/ @  L8 W/ z5 q. ~9 T" C. P
微信图片_20230818130228_2.png
图5.测试代码2结果(位于SPI初始化之前)

% B) i7 D: u6 x/ k6 c, 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。

- [% V9 L4 G* f3 I
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。
- z% v1 z3 O& T/ v; _" t" e" `
微信图片_20230818130228_1.png
图6.测试代码3(位于SPI初始化之前,直接操作寄存器)

# ]0 }' N' x+ o
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。
! O) ^' O3 b1 B/ R3 q
微信图片_20230818130228.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)

3 ~" a( `" I3 ~! f; e
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。

  J9 e$ R4 ], p% ^+ C/ @
2.3 反汇编分析

) P/ T+ y, S) t/ Z- Z4 [
对于三种情况,把反汇编拉出来看最清楚其操作过程了。
0 F9 a( @. t. X' r/ 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。

* K. [  W- f* `2 x/ y7 R% L; o
微信图片_20230818130229_7.png
图8.测试代码1的反汇编(位于SPI初始化之后)
# H( W1 @) y) ?; o0 t& ?
从之前的Watch窗口,知道flag1的地址为 0x2000000c,flag2的地址为0x2000000d。
  c5 U, `% S9 \* e- X5 n
现在对三句C语言测试语句的反汇编语句进行解析,如下:

4 c$ x2 \! z7 f* V6 i, `" z
微信图片_20230818130229_6.png
微信图片_20230818130229_5.png
$ |! {# x3 J) D7 c# z' ~" G9 P2 M% G
可以看到,这段汇编是一点问题都没有的。
; e( }; i' C% o0 T" g, d2 M& m
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。

9 |+ T- G# S2 |0 H; z
微信图片_20230818130229_4.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- ]* B, O, n2 H
从之前的Watch窗口,知道flag1的地址为0x2000000c,flag2的地址为0x2000000d。
0 u: ^; [0 t" P: m( ^7 i4 J
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 X2 Y- Z0 h+ |$ R
微信图片_20230818130229_3.png
微信图片_20230818130229_2.png
可以看到,这段汇编也是一点问题都没有的。
" C+ _, X* n: w% Y+ C7 d0 {
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。
& v* `0 z$ I" L" f$ e+ U6 n
微信图片_20230818130229_1.png
图10.测试代码2的反汇编(位于SPI初始化之前)
" M: A4 H4 M) J& G" c, }; \+ `3 P) Z6 Y
从之前的Watch窗口,知道flag1的地址为0x20000008,flag2的地址为0x20000009。

) h. o3 @2 C/ |9 k0 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:
" c" o$ s+ u" }; p9 K
微信图片_20230818130229.png
微信图片_20230818130230_7.png

# c9 [" S+ p0 R/ t% J
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。

6 C  C/ ~2 }. g) p7 Y* q
微信图片_20230818130230_6.png
图11.0x00000000地址的数据

* K* X9 Q# I5 F8 o; J. r: [
微信图片_20230818130230_5.png
图12.0x08000000地址的数据

/ h& N/ [. C6 S
首先,这个位置本来就不应该被修改。

# a' G5 V) D$ y; Z1 g
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。
# |; e" h) i- L' k" Y( O
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。

4 X! [! u, R6 n, u5 a, c4 Q
微信图片_20230818130230_4.png
图13.0x2000000c地址的数据
9 `6 ~. l- [  z$ K
从Watch窗口来看一下SpiHandle的情况。如图14所示。

. b% R4 A8 h& x# D' l1 O0 r
微信图片_20230818130230_3.png
图14.SpiHandle(未初始化)
! i% ?& j/ h0 Q+ N! y* ]
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。

4 R0 M. n1 U, n9 U4 a
也就是因为这里的问题,才会导致了后面的WRPERR错误。

3 m& m+ _, [, z& I# g4 w
2.4 代码分析

/ L% w: \" d6 Q: |$ a
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);”。
# N8 K% ?+ m- h. L+ g7 `
这个语句是怎么解析的?它再stm32l0xx_hal_spi.h中解析,如图15所示。
& K& z, {: D6 m% D* i
微信图片_20230818130230_2.png
图15._HAL_SPI_DISABLE函数
+ m0 U2 c; }$ f# b/ O, a6 H
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。
6 I0 D* N' S% {0 h4 S& A  c
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。

# Y$ h! G$ l$ Y+ \& \- k
03问题解决
. s" c0 S* U3 ~; o  s
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。

% u- R! W( K) x* \  U  a7 J
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。

# D+ A" k8 N( |# Y% E
微信图片_20230818130230_1.png
图16._HAL_SPI_DISABLE函数
  [, d( ^3 b! t9 o' H( X; ]2 g% i
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。
, Z2 @$ B- l4 M* T+ p! g
现在再来看一下SpiHandle的情况。
8 _7 Y2 A; b+ n( U
微信图片_20230818130230.png
图17.SpiHandle(SpiHandle.Instance已初始化)
7 e. R' {9 w8 o# I9 R
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。
0 m' D5 X: ~, Q( i
04小结
+ J' G: ]+ k) K8 {+ {
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。
9 [% t6 p0 W- P7 Z& z
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。

- j: n0 K5 i3 [; K
转载自: STM32单片机
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4 S. O# X: b( z5 {! b
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