一、开发板平台简介：
1、开发板资源简介
（1）开发板主芯片型号：STM32L431RCT6

（2）开发板主芯片封装：LQFP-64_10x10x05P

（3）开发板主芯片内核：ARM® Cortex®-M4

（4）开发板主芯片主频：80MHz

（5）开发板主芯片Flash大小：256KB

（6）开发板主芯片RAM大小：64KB





2、LED灯资源
（1） STM32L431RCT6开发板共5个LED灯资源，其中一个红色LED为系统指示灯，指示开发板供电系统是否正常，如供电系统正常，红色LED为上电常亮状态，硬件原理图如下图所示：



（2）其他四个LED灯为黄绿色可控LED，高电平点亮、低电平熄灭，计划用LED常亮验证看门狗的作用，硬件原理图如下图所示：



​3、串口printf打印工作原理
 串口全称为串行通讯接口，即数据在通信线上一次传输一位，按先后一定顺序传输。我们通常所说的单片机串口准确来说应该是串行异步收发传输器（Universal Asynchronous Receiver/Transmitter，UART），使用TTL电平，串口需要RXD、TXD、GND三根线进行通信。

     （1）我们选用的STM32L431RCT6开发板串口1已通过USB转TLL串口芯片CH340G引出，使用时，只需要用公对公USB线连接电脑即可（注意也得需要安装CH340G驱动），后期验证试验也可使用该串口作为debug串口。

     （2）开发板上的其他串口已通过排针引出，为TTL电平，通信的时候需要注意选择对应的电平模块，如USB转TTL串口模块等。

TTL转CH340串口，硬件原理图如下所示：



4、SPI Flash简介
（1）SPI总线介绍
SPI分为主从工作模式，通常有一个主设备和一个或多个从设备，本文中MCU为主机，W25Q16为从机。

SPI通信有以下四根线：
MISO：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。

CS：从设备片选信号，由主设备控制，低电平为选中。

（2）SPI的特点：
高位先发送，共有四种工作模式。
CPOL(时钟极性)：规定了SCK时钟信号空闲状态的电平(0-低电平,1-高电平)
CPHA(时钟相位)：规定了数据是在SCK时钟的上升沿还是下降沿被采样(0-第一个时钟边沿开始采样,1-第二个时钟边沿开始采样)

模式0：CPOL=0，CPHA =0  SCK空闲为低电平，数据在SCK的上升沿被采样(提取数据)
模式1：CPOL=0，CPHA =1  SCK空闲为低电平，数据在SCK的下降沿被采样(提取数据)
模式2：CPOL=1，CPHA =0  SCK空闲为高电平，数据在SCK的下降沿被采样(提取数据)
模式3：CPOL=1，CPHA =1  SCK空闲为高电平，数据在SCK的上升沿被采样(提取数据)

（3）开发板 SPI Flash原理图如下：




  二、串口printf实验过程
1、新建STM32CubeMX基础工程
（1）打开STM32CubeMX，点击“File”-->"New Project"



（2）等待打开主芯片选项界面（大约1分钟时间）。



（3）昨天搜索框中输入（或选择）所需的主芯片型号（因为我们用的是STM32L431RCT6开发板，所以此处选择STM32L431RC），然后在右下角选择STM32L431RCTx（因为开发板主芯片是STM32L431RCT6），左键双击即可打开新建的项目。



（4）选择时钟源。
（1）因为开发板上有8M外部时钟，硬件原理图如下所示，所以此处选择使用外部高速时钟（HSE）。



（2）因为我们没有用到外部低速时钟（LSE），此处不做处理，如下图所示。



2、配置GPIO控制LED
（1）查开发板原理图得，LED1、LED2、LED3、LED4的控制引脚分别为：
LED1——PC0
LED2——PC1
LED3——PC2
LED4——PC3

（2）配置LED的控制引脚为输出，输出频率、输出方式默认即可。
鼠标左键点击PC0,选择“GPIO_Output”,表示设置该引脚为输出模式。
鼠标左键点击PC1,选择“GPIO_Output”,表示设置该引脚为输出模式。
鼠标左键点击PC2,选择“GPIO_Output”,表示设置该引脚为输出模式。
鼠标左键点击PC3,选择“GPIO_Output”,表示设置该引脚为输出模式。





（3）也根据自己的需求配置GPIO的参数，如输出方式、输出频率、上拉下拉等。因为GPIO控制LED的要求比较低，此处采用默认参数即可，不用修改。



​​3、配置PA9、PA10为串口
查原理图得知，串口1使用STM32L431RCT6引脚为PA9-USART1_TX,PA10-USART1_RX,引脚设置如下：



（1）序号1用来设置串口收发引脚的选择。
（2）序号2-3-4-5-6设置串口参数，如波特率115200、8位、NONE无奇偶校验等。

4、配置SPI Flash接口
（1）查看STM32L431RCT6开发板原理图得知，芯片原理图如下：



（2）SPI Flash接口对应芯片的PB12、 PB13、 PB14  PB15，芯片引脚配置如下：
PB12：SPI2_NSS，此处设置普通输出IO即可。不能配置成NSS
PB13：SPI2_SCK
PB14：SPI2_MISO
PB15：SPI_MOSI



（3）设置SPI引脚参数，并选择 Full-Duplex Master 全双工主模式，此处不开启 NSS 即不使用硬件片选信号。



（4）设置SPI基础参数以及时钟。





5、配置项目工程参数
（1）配置时钟树，用于系统内部时钟，以及各个外设时钟等。此处选择外部8M晶振作为主时钟频率，内部最大倍频80MHz。



（2）完成配置工程。
备注：需要注意代码生成过程中的继承关系，如图所示：需要保留开发者自己编写的代码时，请根据配置设置，不然生成代码后会删除自己编写的代码（从这个方面也可以看出开发者备份自己的代码是多么的重要。）


​​


（3）生成代码。
备注：使用Generate CODE生成工程代码前，请确保文件路径无中文，否则会生成项目失败。



（4）工程代码生成成功。




三、在KEIL 5中编写代码
1、使用KEIL 5（MDK）打开项目工程文件
源码使用说明：使用前必须把项目工程复制到无中文路径的文件夹下使用。
（1）找到刚才新建工程的存储路径，安装项目名称，打开项目工程.uvprojx。



2、添加SPI Flash读写验证程序
（1）main.c文件中，初始化LED1、LED2、LED3、LED4默认为点亮，并在while循环中添加控制程序，如下所示：实现每隔500ms后LED1、LED2、LED3、LED4点亮和熄灭之间反转切换，并且串口每隔500ms打印一次。

备注：自己添加的代码需要在 /* USER CODE BEGIN 3 */和 /* USER CODE END 3 */之间添加，否则STM32CubeMX更新代码时，会造成自己添加的代码丢失。







（2）main.c函数添加初始化代码和读取flash的代码，如下所示：

1. int main(void)
   
2. {
   
3.     /* USER CODE BEGIN 1 */
   
4.     uint32_t w25q_chip_id=0;                                                                                //读取芯片ID
   
5.     uint8_t  onebyte_read[8]= {0};                                                                                //读取的字节内容
   
6.     uint8_t  onebyte_write[8]= {0x10,0x20,0x30,0x40,0x50,0x60,0x70,0x80};                                //写入的字节内容
   
7.     /* USER CODE END 1 */
   
8. 
   
9.     /* MCU Configuration--------------------------------------------------------*/
   
10. 
    
11.     /* Reset of all peripherals, Initializes the Flash interface and the Systick. */
    
12.     HAL_Init();
    
13. 
    
14.     /* USER CODE BEGIN Init */
    
15. 
    
16.     /* USER CODE END Init */
    
17. 
    
18.     /* Configure the system clock */
    
19.     SystemClock_Config();
    
20. 
    
21.     /* USER CODE BEGIN SysInit */
    
22. 
    
23.     /* USER CODE END SysInit */
    
24. 
    
25.     /* Initialize all configured peripherals */
    
26.     MX_GPIO_Init();
    
27.     MX_DMA_Init();
    
28.     MX_USART1_UART_Init();
    
29.     MX_SPI2_Init();
    
30.     /* USER CODE BEGIN 2 */
    
31.     HAL_GPIO_WritePin(GPIOC,GPIO_PIN_0,GPIO_PIN_SET);                                                                    //初始化默认LED灯为点亮
    
32.     HAL_GPIO_WritePin(GPIOC,GPIO_PIN_1,GPIO_PIN_SET);                                                                    //初始化默认LED灯为点亮
    
33.     HAL_GPIO_WritePin(GPIOC,GPIO_PIN_2,GPIO_PIN_SET);                                                                    //初始化默认LED灯为点亮
    
34.     HAL_GPIO_WritePin(GPIOC,GPIO_PIN_3,GPIO_PIN_SET);                                                                    //初始化默认LED灯为点亮
    
35.     w25q_chip_id=spi_flash_read_ID();                                                                                                        //读取flash芯片ID
    
36.     HAL_Delay(100);
    
37.     printf("hello world,spi_flash_read_ID==0x%0x!\r\n",w25q_chip_id);                    //printf 芯片ID
    
38.     spi2_flash_sector_erase(0x0);                                                                                                                 //写之前需要先擦除扇区
    
39.     spi2_flash_write(0x0,onebyte_write,8);                                                                                                 //写八个字节
    
40.     spi2_flash_read(0x00,onebyte_read,8);                                                                                                 //读取写入的字节
    
41.     /* USER CODE END 2 */
    
42. 
    
43.     /* Infinite loop */
    
44.     /* USER CODE BEGIN WHILE */
    
45.     while (1)
    
46.     {
    
47.         /* USER CODE END WHILE */
    
48. 
    
49.         /* USER CODE BEGIN 3 */
    
50.         HAL_Delay(500);
    
51.         HAL_GPIO_TogglePin(GPIOC,GPIO_PIN_0);                                                                                 //每隔500ms闪烁一次，并打印flash区域的值
    
52.         HAL_GPIO_TogglePin(GPIOC,GPIO_PIN_1);                                                                                 //每隔500ms闪烁一次，并打印flash区域的值
    
53.         HAL_GPIO_TogglePin(GPIOC,GPIO_PIN_2);                                                                                 //每隔500ms闪烁一次，并打印flash区域的值
    
54.         HAL_GPIO_TogglePin(GPIOC,GPIO_PIN_3);                                                                                 //每隔500ms闪烁一次，并打印flash区域的值
    
55.         printf("hello world,spi2_flash_read =0x%0x,0x%0x,0x%0x,0x%0x,0x%0x,0x%0x,0x%0x,0x%0x\r\n",onebyte_read[0],onebyte_read[1],\
    
56.         onebyte_read[2],onebyte_read[3],onebyte_read[4],onebyte_read[5],onebyte_read[6],onebyte_read[7]);   //printf打印flash区域的值
    
57. 
    
58.     }
    
59.     /* USER CODE END 3 */
    
60. }

复制代码

（3）新建w25qxx.c文件，并添加驱动层函数，如下所示：

1. #include "main.h"
   
2. #include "spi.h"
   
3. #include "w25qxx.h"
   
4. /**
   
5.   * @brief SPI1 读一个字节
   
6.   * @param None
   
7.   * @retval None
   
8.   */
   
9. static uint8_t spi2_flash_read_byte(void)
   
10. {
    
11.     uint8_t t_data, r_data;
    
12. 
    
13.     if(HAL_SPI_TransmitReceive(&hspi2, &t_data, &r_data, 1, 0xFFFFFF) != HAL_OK)
    
14.     {
    
15.         r_data = 0xff;
    
16.     }
    
17.     return r_data;
    
18. }
    
19. /**
    
20.   * @brief SPI1 写一个字节
    
21.   * @param byte 写入的字节
    
22.   * @retval 写状态 0成功 1失败
    
23.   */
    
24. static uint8_t spi2_flash_send_byte(uint8_t byte)
    
25. {
    
26.     uint8_t r_data;
    
27. 
    
28.     if(HAL_SPI_TransmitReceive(&hspi2, &byte, &r_data, 1, 0xFFFFFF) != HAL_OK)
    
29.     {
    
30.         return 1;
    
31.     }
    
32.     return 0;
    
33. }
    
34. /**
    
35.   * @brief FLASH 写使能
    
36.   * @param None
    
37.   * @retval None
    
38.   */
    
39. static void spi2_flash_write_enable(void)
    
40. {
    
41.     SPI_FLASH_CS_LOW();
    
42.     spi2_flash_send_byte(W25X_WriteEnable);
    
43.     SPI_FLASH_CS_HIGH();
    
44. }
    
45. /**
    
46.   * @brief FLASH 等待写结束
    
47.   * @param None
    
48.   * @retval None
    
49.   */
    
50. static void spi2_flash_wait_for_write_end(void)
    
51. {
    
52.     uint8_t state = 0;
    
53. 
    
54.     SPI_FLASH_CS_LOW();
    
55. 
    
56.     spi2_flash_send_byte(W25X_ReadStatusReg);
    
57. 
    
58.     do
    
59.     {
    
60.         state = spi2_flash_read_byte();
    
61.     }
    
62.     while((state & 0x01) == SET);
    
63. 
    
64.     SPI_FLASH_CS_HIGH();
    
65. }
    
66. /**
    
67.   * @brief FLASH 读ID
    
68.   * @param None
    
69.   * @retval None
    
70.   */
    
71. uint32_t spi_flash_read_ID(void)
    
72. {
    
73.     uint32_t temp, temp0, temp1, temp2;
    
74. 
    
75.     SPI_FLASH_CS_LOW();
    
76.     spi2_flash_send_byte(W25X_JedecDeviceID);
    
77. 
    
78.     temp0 = spi2_flash_read_byte();
    
79.     temp1 = spi2_flash_read_byte();
    
80.     temp2 = spi2_flash_read_byte();
    
81. 
    
82.     SPI_FLASH_CS_HIGH();
    
83. 
    
84.     temp = (temp0 << 16) | (temp1 << 8) | temp2;
    
85. 
    
86.     return temp;
    
87. }
    
88. /**
    
89.   * @brief 读FLASH
    
90.   * @param addr 读flash的起始地址
    
91.   * @param pdata 读到的数据存放起始地址
    
92.   * pdata size 读数据大小
    
93.   * @retval None
    
94.   */
    
95. void spi2_flash_read(uint32_t addr,uint8_t *pdata, uint16_t size)
    
96. {
    
97.     SPI_FLASH_CS_LOW();
    
98. 
    
99.     spi2_flash_send_byte(W25X_ReadData);
    
100. 
     
101.     spi2_flash_send_byte((addr & 0xFF0000) >> 16);
     
102.     spi2_flash_send_byte((addr & 0xFF00) >> 8);
     
103.     spi2_flash_send_byte(addr  & 0xFF);
     
104. 
     
105.     while (size--)
     
106.     {
     
107.         *pdata = spi2_flash_read_byte();
     
108.         pdata++;
     
109.     }
     
110. 
     
111.     SPI_FLASH_CS_HIGH();
     
112. }
     
113. /**
     
114.   * @brief 按页写FLASH
     
115.   * @param addr 写入flash的起始地址
     
116.   * @param pdata 写入数据的起始地址
     
117.   * pdata size 写数据大小
     
118.   * @retval None
     
119.   */
     
120. void spi2_flash_page_write(uint32_t addr, uint8_t *pdata, uint16_t size)
     
121. {
     
122.     uint16_t i;
     
123. 
     
124.     spi2_flash_write_enable();
     
125. 
     
126.     SPI_FLASH_CS_LOW();
     
127. 
     
128.     spi2_flash_send_byte(W25X_PageProgram);
     
129.     spi2_flash_send_byte((uint8_t)((addr)>>16));
     
130.     spi2_flash_send_byte((uint8_t)((addr)>>8));
     
131.     spi2_flash_send_byte((uint8_t)addr);
     
132. 
     
133.     for(i = 0; i < size; i++)
     
134.     {
     
135.         spi2_flash_send_byte(pdata[i]);
     
136.     }
     
137. 
     
138.     SPI_FLASH_CS_HIGH();
     
139.     spi2_flash_wait_for_write_end();
     
140. }
     
141. /**
     
142.   * @brief 写FLASH
     
143.   * @param addr 写入flash的起始地址
     
144.   * @param pdata 写入数据的起始地址
     
145.   * pdata size 写数据大小
     
146.   * @retval None
     
147.   */
     
148. void spi2_flash_write(uint32_t addr, uint8_t *pdata, uint32_t size)
     
149. {
     
150.     uint32_t page_remain;
     
151. 
     
152.     page_remain = 256 - addr%256;
     
153. 
     
154.     if(size <= page_remain)
     
155.     {
     
156.         page_remain = size;
     
157.     }
     
158.     while(1)
     
159.     {
     
160.         spi2_flash_page_write(addr, pdata, page_remain);
     
161. 
     
162.         if(size == page_remain)
     
163.             break;
     
164.         else
     
165.         {
     
166.             pdata += page_remain;
     
167.             addr += page_remain;
     
168. 
     
169.             size -= page_remain;
     
170.             if(size > 256)
     
171.                 page_remain = 256;
     
172.             else
     
173.                 page_remain = size;
     
174.         }
     
175.     }
     
176. }
     
177. /**
     
178.   * @brief 擦除FLASH扇区
     
179.   * @param sector_addr 扇区的起始地址
     
180.   * @retval None
     
181.   */
     
182. void spi2_flash_sector_erase(uint32_t sector_addr)
     
183. {
     
184.     spi2_flash_write_enable();
     
185.     spi2_flash_wait_for_write_end();
     
186. 
     
187.     SPI_FLASH_CS_LOW();
     
188.     spi2_flash_send_byte(W25X_SectorErase);
     
189.     spi2_flash_send_byte((sector_addr & 0xFF0000) >> 16);
     
190.     spi2_flash_send_byte((sector_addr & 0xFF00) >> 8);
     
191.     spi2_flash_send_byte(sector_addr & 0xFF);
     
192. 
     
193.     SPI_FLASH_CS_HIGH();
     
194. 
     
195.     spi2_flash_wait_for_write_end();
     
196. }
     
197. 
     
198. /**
     
199.   * @brief 擦除FLASH块
     
200.   * @param None
     
201.   * @retval None
     
202.   */
     
203. void spi2_flash_block_erase(void)
     
204. {
     
205.     spi2_flash_write_enable();
     
206. 
     
207.     SPI_FLASH_CS_LOW();
     
208.     spi2_flash_send_byte(W25X_ChipErase);
     
209.     SPI_FLASH_CS_HIGH();
     
210. 
     
211.     spi2_flash_wait_for_write_end();
     
212. }
     

复制代码

3、设置编程仿真下载模式
（1）选择Options for target ...>>Debug>>J-Link/J-JTRACE Cortex,点击Settings>>选择Port（SW），可以看到搜索成功SW Device，表示芯片可用，可以下载。


​​
（2）点击编译，完成后提示“0 error（s），0 warning（s）”。



（3）点击Download（或者快捷键F8），即可下载程序。


​​

（4） 如果下载程序后，没有看到LED1、LED2、LED3、LED4闪烁，可以按下述方式设置一下（Reset and run表示下载后自动复位和重启运行）。或者重新彻底断电再次上电（或按开发板的Reset按键复位MCU即可）。


​

4、SPI Flash实验效果展示
      （1）  程序烧录到开发板后，即可看到LED1、LED2、LED3、LED4初始化后每隔500ms闪烁一次，并且打开串口助手后（串口参数：波特率115200、N、8、1），可以看到printf每隔500ms打印一次log数据。



（2）屏蔽写入flash的语句，可以看到此时串口log打印的全为FF，则证明SPI Flash读写有效。





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