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。

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• STM32 I2C总线通信专题讲解
  
  + Q- `9 W! V+ q1 t. o

2 t  D3 f& Q, V2 A8 R) P

• 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。
  
  
  4 X% |4 U, W8 g7 P& J" J
  

• 总线特征：
  
  

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

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。

7 u' v) w& p& c- p, P

• 拓扑结构——总线型
  
  4 q8 J3 V, J3 x  \# l

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 O1 t' H% z. E

• I2C总线协议
  
  

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。

, V( A) T1 f! B% _) e9 I0 w5 Z

2.空闲状态：SCL和SDA都保持着高电平。

8 J! ~  L$ u/ ]0 f: Q6 _( Q

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。

/ U1 ~, S, ]0 L+ L; t- c$ G

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

( M4 ?3 V1 E: L' K

( q2 G' n+ T* w+ W. X

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。

1 d, b; }* Y6 G$ h6 L

+ N( Q1 X7 B; J& V( m0 i2 s

a.主设备向从设备写数据：

b.主设备读从设备的数据：

- w6 c$ j9 u$ _/ A4 d6 ?  Y4 G

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
  
  3 V3 w& E- _) H5 y6 w7 G. M

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。

- o* x6 U  m( b+ {: v. B

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。

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

2 `3 i1 ?- O* ~+ y! f6 k) ^# V

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。

; |( u5 S1 Y! f; y# B0 N

• 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。

7 C5 }0 y! C3 L* f% h0 H; ?

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。

( n( f6 \  j" n: D

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。

/ N+ Y) Y1 W$ x' F

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。

$ Q3 z+ X( J% y0 b+ J4 T! L

• I2C读写EEPROM实例
  
  7 S+ ]8 N# j. @2 f
  " N( [0 \: ~% S0 }& G( r& R7 \

9 m4 d) P& \( o5 r# Q2 r

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

- ^+ q( [, H1 L$ X

步骤：

1.配置RCC

, x( d5 J) g# v0 ]; v5 N

2.配置PB6和PB7管脚

3.配置I2C协议参数

4.编写代码

1. //mian.c
   
2. 
   
3. #include "main.h"
   8 F: S* p( {1 T6 y/ p# V
4. #include "stm32f4xx_hal.h"
   * O& d7 \+ j3 y) L3 K! q- k. q! p
5. #include "i2c.h"
   # c8 ?# M5 A7 R. Q! Z
6. #include "usart.h"
   " V. F' F: @3 R3 T. G) \, N/ N
7. #include "gpio.h"
   & b% {( T8 ^" O+ K) n8 v
8. 
   
9. #define ReadAddr   0xA1
   % d2 U% N% h. ?5 }: C$ Z0 [
10. #define WriteAddr  0xA0
    
11. 
    
12. uint8_t Wbuf[20] = "EEPROM TEST OK!";
    
13. uint8_t Rbuf[20] = {0};
    * P. N& F) b( c* T8 J3 q" d" V# r
14. 
    
15. /*********  24C65写数据函数*****************************/
    ) [# M1 R- B: c: y2 P% `' d' s6 F
16. 
    
17. void  Eeprom_Write(uint16_t MemAddr, uint8_t *Wbuf, uint16_t len ){
    , A( G6 S8 P9 g; T
18.         while(len--){
    
19.         //I2C_MEMADD_SIZE_16BIT表示存储单元大小
    
20.         //默认为两个参数，分别是I2C_MEMADD_SIZE_16BIT和I2C_MEMADD_SIZE_8BIT
    
21.         //由于24C65的存储地址是16位的
    
22.         //所以我们选择I2C_MEMADD_SIZE_16BIT
    + b0 J2 m0 A( |  V1 Z
23.         //1表示一次写一个字节
    , r1 f; L' t( o" g; J+ B
24.                 while(HAL_I2C_Mem_Write(&hi2c1, WriteAddr, MemAddr, I2C_MEMADD_SIZE_16BIT, Wbuf, 1, 100) != HAL_OK){};
    0 G% C: n' f; h$ Y
25. MemAddr++;
    4 o! O* g6 n* R6 T0 z
26. Wbuf++;
    # G. T: y" V* _
27. }
    ) l9 s9 C/ T0 p
28. }
    , l0 i- M% j8 u
29. 
    
30. 
    . I% Q6 G7 n/ q' z& A- }3 L
31. /*********  24C65读数据函数*****************************/
    
32. 
    
33. void  Eeprom_Read(uint16_t MemAddr, uint8_t *Rbuf, uint16_t len ){
    
34.         //可以连续读，所以无需循环
    
35.         while(HAL_I2C_Mem_Read(&hi2c1, ReadAddr, MemAddr, I2C_MEMADD_SIZE_16BIT, Rbuf, len, 100) != HAL_OK );
    
36. }
    ; [* h7 y+ x' H3 I% {+ {
37. int mian(){
    
38.       MX_GPIO_Init();
    8 d7 U4 I5 C9 c- ~
39.       MX_I2C1_Init();
    
40.       MX_USART1_UART_Init();
    
41.       printf("this is i2c eeprom test\n");
    9 g1 }: g2 Z, Q. w
42. 
    ' ]5 [1 ?" ?* w8 R1 m- W7 P3 ^7 ^
43.       Eeprom_Write(0, Wbuf, sizeof(Wbuf) );
    
44.       HAL_Delay(500);
    
45.       Eeprom_Read(0 , Rbuf, sizeof(Rbuf));
    6 T- p5 r0 G! z8 ~
46.       printf("READ:  %s\n", Rbuf);
    
47. 
    
48.       while(){
    
49. 
    
50.       }
    & X. ^5 j% i6 Y# h) v& x3 ^
51. }

复制代码

• STM32 SPI总线通信专题讲解
  
  * L& m* O4 _# H% W8 ^

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。

（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。

) w% a0 ~9 W9 _+ R+ g* T' N) j

• SPI总线协议
  
  6 K0 |+ V+ c; b& ?8 x
  - L9 ]2 f' V: _" e+ a5 I. e4 h

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。

2.起始信号:  NSS信号线由高变低，是SPI通讯的起始信号。

% G, V0 i( \& J. }

3.结束信号：NSS信号由低变高，是SPI通讯的停止信号。

, e" p% J. ~4 R

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。

9 x# o9 k# I0 j. T9 k5 s, o

• SPI的4种通信模式
  
  % j) l1 m* f0 a' `! Y! U/ H' R

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。

, h: `, r2 Y9 f1 T2 @4 {1 g* m, S

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。

( y* d( j  O8 k# f  L- ^

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

, F, Y2 E" S( q/ S, B/ `7 h! ?) `% ]

; V' R+ v' @( h! U3 K7 o3 r5 {

• STM32F4-SPI控制器特性
  
  9 J& Z: Q6 V! X8 g" h

6 I" [( E1 o( E- C8 y

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。

' k* A0 g& r# v1 C

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。

% T7 _& f2 d- d* z8 P

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。

% f; i% ~' z( R  n# W8 p/ |. I

' X3 S3 S$ B7 B2 f! m5 k* s

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

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。

1 O; d5 z0 u1 m0 j4 q+ h

a.通过写SPI的“数据寄存器DR”把数据填充到发送缓冲区中。

$ t. ]/ t3 i& x; h- J# {

b.通过读“数据寄存器DR”，可以获取接收缓冲区中的内容。

" Z" S9 H' o$ u* T$ q6 l, z) Q

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。

2 c1 \/ g: }1 O, q1 f7 k

• 串行FLASH_W25X16简介
  
  

) ?$ o& ]5 N/ u2 I1 D1 T4 o; \! |

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。

$ h1 ~& _, ~% x0 {6 A

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

5 x5 X6 r9 H5 c6 @$ _5 ~4 ]

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。

* T' n" l' F. A1 e

8 u+ D9 D, G7 w8 S. U

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）

. o3 h; Q, f9 r- W1 H' `! {2 O

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。

+ h# r4 z9 o* F# A/ J0 Z

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。

/ m, I* u" q0 C& C7 V

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）

- _& {( a3 n3 t# I

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。

" k4 h: I; Q  a  z9 Z

) H5 u4 i  f) M4 l# ^* K

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。

6 B+ W. T- k( Z8 {3 W  Z1 `" H

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。

+ S4 R2 [% i' r4 s6 t5 T% [" W

/ G/ H7 d9 l! m7 e0 X) I

• STM32 SPI_FLASH基本配置和操作
  
  
  

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

6 N# w, ^: W* d+ R8 h

( U4 q2 W' \2 z( ^

3.配置SPI协议

4.编码

1. //main.c
   5 f" f. t' D, Y* x! K6 f2 p
2. 
     I# N! k5 i( q; L2 b
3. #include "w25x16.h"
   
4. 
   ; V, H* `* s- B' u. l8 G
5. uint8_t RD_Buffer[5000] = {0};
   7 d3 I; D* L9 V. M& ^8 y
6. uint8_t WR_Buffer[5000] = "SPI FLASH WRITE TEST\n";
   
7. 
   
8. int main(){
   ) l" U" ]' M5 x$ H
9.     uint16_t FLASH_ID = 0;
   " [4 t, G0 M2 D7 j% e. y3 v
10.     uint32_t i;
    - i& ?$ }6 K( M& ]4 {; o0 I+ j
11.    
    
12.     MX_GPIO_Init();
    
13.     MX_SPI1_Init();
    $ n9 c& b- d# x) N6 T/ k7 ^
14.     FLASH_ID = sFLASH_ReadID();
    , F9 d8 k- `. x3 P
15.    
    7 s# o4 L* b/ ?+ h5 A3 |" Q4 D
16.     /******测试擦除******/
    ' Y% n/ U, u$ C8 A; d  N( \
17.     sFLASH_EraseSector(4096*0);
    4 M8 e7 p( A& K. r/ y
18.     //sFLASH_EraseSector(4096*1);
    - h! N# i8 h5 |, W% m+ q% J* ?  A& ~6 Y
19.     sFLASH_ReadBuffer(RD_Buffer,0,4096);
    - m! p8 W. e" Q7 c# X
20.     printf("读数据开始\n");
    : x' a, a7 q# Q6 t
21.     for(i=0; i<4096; i++)
    
22.     {
    5 g- R+ K- K2 F# z
23.     printf("%x ",RD_Buffer[i]);
    
24.     }
    
25.     printf("读数据结束\n");
    
26. 
    
27. 
    
28.     /******测试写操作1*****/
    , a5 e- i, x/ h1 ]" @% o* {
29.     //写之前都需要擦除扇区
    
30.     sFLASH_EraseSector(4096*0);
    ; C+ M2 ^5 a) d4 T8 z7 \
31.     sFLASH_WritePage(WR_Buffer,0, 20);
      e- u9 r. @' {( S
32.     sFLASH_ReadBuffer(RD_Buffer,0,20);
    6 D9 ^3 T. c) [- t  G6 ^2 g8 ^% I( f
33.     printf("READ DATA: %s\n",RD_Buffer);
    
34.    
    % u9 O" D' n7 k* Y# ~0 R+ b
35.     /******测试写操作2*****/
    
36.     //写之前都需要擦除扇区
    1 M& [: X: I1 \$ k
37.     sFLASH_EraseSector(4096*0);
    
38.     sFLASH_EraseSector(4096*1);                           
    
39.     for(i=0; i<4096; i++)
    7 y/ V; x# k- N. ?
40.     {
    5 t) s; Y% M( J# q
41.     WR_Buffer[i] = 0x55;
    
42.     }
    8 Q( H6 ]: b( K3 ]' ?( F
43.     sFLASH_WriteBuffer(WR_Buffer,4090, 1000);
    
44.     sFLASH_ReadBuffer(RD_Buffer,4090,1000);
    
45.     for(i=0; i<1000; i++)
    
46.     {
    
47.     printf("%x ",RD_Buffer[i]);
    " ^% T9 S* Y0 G. h8 d+ d! a( P
48.     }
    
49.     /*****************/
    
50.     while(){}
    ! |9 V+ s, k( g0 ?" v1 I8 F0 F
51. }
    
52. //w25x16.h
    
53. 
    
54. #ifndef __W25X16_H
    ( M  [5 v8 ^7 b. @9 S3 E% z
55. #define __W25X16_H
    
56. 
    
57. #include "stm32f4xx_hal.h"
    0 a4 Q) V  P5 h, B4 Y* G4 M5 Q
58. 
    " f* K0 u6 N! |! _# z: v6 ~* B1 j# d
59. //使用宏定义芯片指令
    + U4 `6 }9 r  D8 k' X
60. #define W25X_ManufactDeviceID  0x90  /* Read identification */
    ( N1 G$ h3 U$ Q0 M8 b. |0 u
61. #define sFLASH_CMD_WREN        0x06/* Write enable instruction */
    
62. #define sFLASH_CMD_RDSR        0x05/* Read Status Register instruction  */
    
63. #define sFLASH_CMD_SE          0x20/* Sector Erase instruction */
    
64. #define sFLASH_CMD_WRITE       0x02  /* Write to Memory instruction */
    # j# |$ x7 K! M0 I1 @. P
65. #define sFLASH_CMD_READ        0x03/* Read from Memory instruction */
    
66. #define sFLASH_DUMMY_BYTE      0x00 //空字节，用于只读传回来的数据
    2 `) ~6 Q3 x/ t& W7 s% q
67. #define sFLASH_BUSY_FLAG       0x01
    
68. #define sFLASH_SPI_PAGESIZE    0x100
    
69. 
    ; u( ]# l7 y4 K/ y5 j
70. /* 选中芯片，拉低信号 */
    
71. #define sFLASH_CS_LOW()       HAL_GPIO_WritePin(GPIOH,GPIO_PIN_2,GPIO_PIN_RESET)
    
72. /* 释放芯片，拉高信号 */
    
73. #define sFLASH_CS_HIGH()      HAL_GPIO_WritePin(GPIOH,GPIO_PIN_2,GPIO_PIN_SET)
    2 v, m$ z4 }/ l$ J; y# S7 V. [* n
74. 
    
75. //定义函数
      Y7 ~) K5 g8 q3 x
76. uint8_t sFLASH_SendByte(uint8_t byte);
    & B% ]/ n* ?4 U, |2 y7 f! c+ Q8 d
77. uint16_t sFLASH_ReadID(void);
    
78. void sFLASH_EraseSector(uint32_t SectorAddr);
    ( {5 g, L, x/ Y" N3 Z( F
79. void sFLASH_WriteBuffer(uint8_t* pBuffer, uint32_t WriteAddr, uint32_t NumByteToWrite);
    
80. void sFLASH_WritePage(uint8_t* pBuffer, uint32_t WriteAddr, uint32_t NumByteToWrite);
    
81. void sFLASH_ReadBuffer(uint8_t* pBuffer, uint32_t ReadAddr, uint32_t NumByteToRead);
      `: s: ^2 }+ s% ?7 m; k
82. #endif

复制代码

1. //w25x16.c
   
2. 
   
3. #include "w25x16.h"
   0 N+ k7 h6 N& k. {1 R0 O
4. 
   6 M" A* O- C# ^, ], U/ o. q) I
5. extern SPI_HandleTypeDef hspi1;
   1 Q* @$ t: _* s2 c( A+ f2 T
6. 
   
7. /*读写一个字节函数，因为SPI读和写同时完成*/
   
8. /*发送数据一定会接收到一个数据*/
   1 f+ e, u4 s6 w0 f: u
9. uint8_t sFLASH_SendByte(uint8_t byte)
   
10. {
    
11.     uint8_t TX_DATA = byte;
    / x- K( g9 P5 i8 j' F, B" f
12.     uint8_t RX_DATA = 0;
    9 t7 H4 R0 A) `% e# w
13.     HAL_SPI_TransmitReceive(&hspi1, &TX_DATA ,&RX_DATA , 1, 1000);
    
14.     return RX_DATA;
    5 {5 m4 R2 D6 ~* `8 l
15. }
    
16. 
    
17. /*等待擦除或者写数据完成*/
    4 {1 F/ e6 _7 ^7 q& Q/ a+ _
18. void sFLASH_WaitForEnd(void)
    8 y3 a1 z, f( g
19. {
    
20.     uint8_t sr_value = 0;
    
21.     sFLASH_CS_LOW();
    5 O& V% j8 K' |. |# h/ t; Q4 M
22.     sFLASH_SendByte(sFLASH_CMD_RDSR);
    
23.             //读S0的值，为1表示忙碌，为0表示停止         
    7 Z8 f! z! d! L+ }
24.     do{
    ! M. V* Y% V. _8 \& V
25.                 //发一个空字节，得到S0的值            
      L4 V5 Z0 F; w
26.                 sr_value = sFLASH_SendByte(sFLASH_DUMMY_BYTE);
    7 ~% ^- p7 E' b' q& E5 E
27.     }while( sr_value & sFLASH_BUSY_FLAG);
    
28. 
    
29.     sFLASH_CS_HIGH();
    
30. }
    
31. 
    
32. void sFLASH_WriteEnable(void)
    
33. {
    3 I8 f- }- u3 ?: |1 i" O' u  C
34.     sFLASH_CS_LOW();
    
35.    
    ' T1 Y3 m4 x' _: Z
36.     sFLASH_SendByte(sFLASH_CMD_WREN);
    
37.    
    
38.     sFLASH_CS_HIGH();
    
39. }
    ; t5 w% A5 T& ^2 Z6 c- P3 v- ~
40. 
    
41. 
    
42. /*读设备ID*/
    
43. uint16_t sFLASH_ReadID(void)
    - ^  k0 e/ n2 k; Q. W. \+ H
44. {
    
45.     uint16_t FLASH_ID;
    & f3 S# G- Y% ]9 P
46.     uint8_t temp0,temp1;
    # t) t2 I) |  Y. }& z8 F0 Z
47.    
    
48.    
    . H2 D- N9 N" f
49.     sFLASH_CS_LOW();
    
50.    
    : Z1 z% C  L' f/ @9 M
51.     sFLASH_SendByte(W25X_ManufactDeviceID);
    5 Z* b( u6 ^: _3 S0 h
52.     //读设备指令后要发24位地址，所以要发三次
    7 j+ E' V7 |$ g4 I
53.     sFLASH_SendByte(sFLASH_DUMMY_BYTE);
    
54.     sFLASH_SendByte(sFLASH_DUMMY_BYTE);
    
55.     sFLASH_SendByte(sFLASH_DUMMY_BYTE);
    
56.     //制造商ID
    . \8 @4 m5 e2 E, p( z' @* {( {/ P
57.     temp0 = sFLASH_SendByte(sFLASH_DUMMY_BYTE);
    
58.     //设备商ID
    
59.             temp1 = sFLASH_SendByte(sFLASH_DUMMY_BYTE);
    
60.    
    ! r# w  ~% N% j
61.     sFLASH_CS_HIGH();
    
62.    
    6 K6 n; B' B4 R; Z
63.     FLASH_ID = (temp0 << 8) | temp1;
    8 N; i& G" p* E0 L
64.    
    - f; H$ w6 G- Z+ I+ i
65.     return FLASH_ID;
    3 z# o; h* q' b7 G
66. }
    
67. 
    
68. //擦除扇区，擦除为1，因为只能由1变为0 ，不能0变1
    
69. void sFLASH_EraseSector(uint32_t SectorAddr)
    
70. {
    
71.     //SectorAddr表示擦除第几个扇区
    
72.     sFLASH_WriteEnable();  //开启写使能
    ! x( D# w" ?7 w# V
73.     sFLASH_CS_LOW();//拉低,片选
    
74.     //擦除命令
    9 S3 p' n! M: x, |$ O+ S( [
75.     sFLASH_SendByte(sFLASH_CMD_SE);
    
76.             //传24位地址
    
77.             //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                  
    2 d. h- ]7 Q+ W$ c, F. \1 i
78.     sFLASH_SendByte( (SectorAddr>>16) & 0xff);   
    - H: n' m  `0 a. E' p2 h4 N8 ]* g1 c
79.     sFLASH_SendByte( (SectorAddr>>8) & 0xff);    //传送中8位
    
80.     sFLASH_SendByte( (SectorAddr>>0) & 0xff);    //传送低8位
    
81.      
    
82.     sFLASH_CS_HIGH();
    
83.    
    0 R. h% v1 S: b2 o$ E0 A$ b7 ^( A% E
84.     /*读状态寄存器，等待擦除完成*/
    6 ]# K$ L. ?! f6 g
85.     sFLASH_WaitForEnd();
    
86. }
    4 n$ W4 `9 L- z' ?! n$ {! m1 Q
87. 
    
88. //读数据
    ! J8 {1 Y4 P2 c1 {$ s0 p
89. //读命令和读地址发送后，芯片内部会自动不断递增读数据
    , |0 H* B0 u) ?% F2 L; ~
90. void sFLASH_ReadBuffer(uint8_t* pBuffer, uint32_t ReadAddr, uint32_t NumByteToRead)
    ; u7 }6 j- b# M: V3 _5 f! F" P7 p
91. {
    , M8 H) t6 d; C+ D/ n+ G
92.     sFLASH_CS_LOW();
    - D* t5 G# s  J# R  K
93.    
    
94.     sFLASH_SendByte(sFLASH_CMD_READ);
    
95.     sFLASH_SendByte( (ReadAddr>>16) & 0xff);   //传送高8位
    
96.     sFLASH_SendByte( (ReadAddr>>8) & 0xff);    //传送中8位
    9 r3 e( |$ H) k/ y
97.     sFLASH_SendByte( (ReadAddr>>0) & 0xff);    //传送低8位
    # _1 H, X6 m6 y( h4 R3 t8 |
98.    
    
99.     while(NumByteToRead--)
    8 J, k% h: U2 J/ N* X
100.     {
     1 y' h  B, N2 g  I: u4 |/ P
101.     * pBuffer = sFLASH_SendByte(sFLASH_DUMMY_BYTE);
     
102.     pBuffer++;
     * F9 c; g: c4 ~$ S( I
103.     }
     
104.    
     
105.     sFLASH_CS_HIGH();
     
106. }
     3 d' T. F8 C& Y. J/ I
107. 
     
108. //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                              
     
109. void sFLASH_WritePage(uint8_t* pBuffer, uint32_t WriteAddr, uint32_t NumByteToWrite)
     
110. {
     
111.     if(NumByteToWrite > sFLASH_SPI_PAGESIZE )
     
112.     {
     
113.     NumByteToWrite = sFLASH_SPI_PAGESIZE;
     
114.    
     
115.     printf("写数据量过大，超过一页大小\n");
     1 V, H/ b5 L! v9 L8 l7 r
116.     }
     
117.    
     2 A+ C4 L( c# ~7 ?7 O4 y
118.     sFLASH_WriteEnable();  //开启写使能
     
119.    
     
120.     sFLASH_CS_LOW();
     8 J3 A" ^5 k* C* w
121.    
     ( Y& V3 g* {6 T9 t8 @# t2 ]
122.     sFLASH_SendByte(sFLASH_CMD_WRITE);
     
123.     sFLASH_SendByte( (WriteAddr>>16) & 0xff);   //传送高8位
     
124.     sFLASH_SendByte( (WriteAddr>>8) & 0xff);     //传送中8位
     4 k4 ^  V- F% I( X$ `2 e1 w. Z
125.     sFLASH_SendByte( (WriteAddr>>0) & 0xff);      //传送低8位
     & |4 u4 Z* @: V
126.    
     
127.     while(NumByteToWrite--)
     ! a, m/ `7 _/ G) p+ q
128.     {
     
129.     sFLASH_SendByte(* pBuffer);
     # e; P9 c3 X3 k
130.     pBuffer++;
     
131.     }
     
132.    
     2 @" P  @( m( J" m9 N( ?; P& I& a$ }
133.     sFLASH_CS_HIGH();
     
134.    
     * H* M' `. E7 J8 |" S
135.     /*擦除和写数据都涉及到写动作，一定要等待完成*/
     
136.     sFLASH_WaitForEnd();
     
137. }
     
138. 
     ( K1 B; F4 a* I$ A2 X/ h
139. //写任意地址、任意长度
     . M, p3 \1 K2 D3 g: M% y# z$ m
140. void sFLASH_WriteBuffer(uint8_t* pBuffer, uint32_t WriteAddr, uint32_t NumByteToWrite)
     : t5 S1 _: g' t5 e9 _& C: E& q
141. {
     
142.     uint16_t NumOfPage, NumOfBytes, count, offset;
     
143.     //求WriteAddr在某一页的位置        
       ~5 b, T! O4 l2 U! N, O! _# i- [
144.     offset = WriteAddr % sFLASH_SPI_PAGESIZE;
     / W* I# s. v( P/ n* Q
145.     //求某一页剩余的大小
     
146.     count = sFLASH_SPI_PAGESIZE - offset;
     
147.    
     & ?) h0 `- B0 `& I' q- ~
148.     /*处理页不对齐的情况，防止页内覆盖*/
     ' [% s$ y" s2 E* i8 A! F
149.     //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 ^2 u# N0 c" C. ^- f
150.     /*这两个条件必须同时满足*/
     % r! E% A9 ^3 a, x/ I' [, i/ |  z
151.     if(offset && (NumByteToWrite > count ))
     
152.     {
     1 B. p2 ~% L4 L8 b$ o4 c' F! C! D3 v
153.     sFLASH_WritePage(pBuffer,WriteAddr,count);
     
154.     NumByteToWrite -= count;//去掉已经写了的，从新页开始
     
155.     pBuffer += count;
     " p+ z- C' v8 v
156.     WriteAddr += count;
     " p1 J3 N8 [1 d* J" F) j, R1 o+ H
157.     }
     
158.    
     
159.     /*最多可分多少页*/
     9 C; K' A& W" X2 J& g
160.     NumOfPage = NumByteToWrite / sFLASH_SPI_PAGESIZE;
     
161.     /*剩余多少字节*/
     $ a% g. E$ R. o; k/ Z# z9 n
162.     NumOfBytes = NumByteToWrite % sFLASH_SPI_PAGESIZE;
     
163.    
     - [5 ]2 q7 W% @: w3 O$ ~. P; P1 u
164.     if(NumOfPage)
     
165.     {
     5 e; l5 _# w7 a1 ^
166.         while(NumOfPage--)
     , l% I# K' E9 g! N; v
167.         {
     
168.              //每一页都发起页编程
     
169.              sFLASH_WritePage(pBuffer,WriteAddr,sFLASH_SPI_PAGESIZE);
     
170.              pBuffer += sFLASH_SPI_PAGESIZE;
     
171.      WriteAddr += sFLASH_SPI_PAGESIZE;
     
172.          }
     8 {: c% A1 F' \8 C& p
173.     }
     6 F* n* B# q5 v9 f5 B
174.    
     ) V& A" E0 T  ?/ }) y
175.     if(NumOfBytes)
     
176.     {
     6 }4 y- f- ?. ?# |) P
177.     sFLASH_WritePage(pBuffer,WriteAddr,NumOfBytes);
     3 L7 `' F1 [7 V6 d- W& b% s! @* ^
178.     }
     
179. }

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：
  
  
  

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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