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
  
  

• 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。
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  & x0 B. j1 a" w# Z

! ~. b. e0 g- g8 U( L" x

• 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

; ?5 S, Z/ Z  K1 P

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。

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• 拓扑结构——总线型
  
  

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。

• 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。

2.空闲状态：SCL和SDA都保持着高电平。

1 c8 ?0 u' w8 d, F

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。

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

  L! T! H2 d( x- l, M: b4 B- J

1 I' h4 U1 _/ Z8 F2 K! g8 a* ^$ k/ n

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。

" `5 r* X, |- D/ T/ P  s

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。

# Q; ^4 ~. D2 }/ t6 }$ h2 p3 G. x3 n

5 D! ]$ A- f" d5 d; _) z) M3 `: X

a.主设备向从设备写数据：

b.主设备读从设备的数据：

  @" a: r2 z, O7 T9 {8 b) x/ P  L

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。

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+ d" |6 w. T4 A! k- Q# |0 ?3 V+ D/ T

• STM32F4-I2C控制器特性
  
  " o5 h; g) z6 [7 i/ I

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。

6 q% d9 Z1 x7 `4 r

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

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。

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3 g3 b* i) b4 d3 G+ w, D; S% \

• 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。

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。

3 h2 p% G: J1 `3 C

* Q7 _5 A6 m' x! ]4 U6 y) Y7 h

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。

( S" Z. q2 F2 C& b

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。

6 v, y0 q- X7 M$ ~

9 b4 w- h3 {1 B. Z% W1 m

• I2C读写EEPROM实例
  
  ) O4 p6 K% F* b+ e6 S

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

7 {3 n+ w$ c& J+ S

步骤：

1.配置RCC

% h. q* A# ^& c) H$ \* Q- C# ~

2.配置PB6和PB7管脚

/ R8 M5 C) U$ V; b0 ~& @

  g5 ^8 V, [  G. _

3.配置I2C协议参数

0 t. e  c" P! T/ r+ c4 w

4.编写代码

1. 
   
2. //mian.c
   
3. 
   - \; m$ d% H9 K/ a
4. #include "main.h"
   
5. #include "stm32f4xx_hal.h"
   
6. #include "i2c.h"
   + h2 q$ W5 Q# W3 x+ i; W/ n  q' |
7. #include "usart.h"
   1 {2 Y# p5 l4 L
8. #include "gpio.h"
   ! }+ `" c8 X3 F- m5 J* J0 }
9. 
   6 e5 ?1 d7 |- r
10. #define ReadAddr   0xA1
    ) j& }( B5 K: S
11. #define WriteAddr  0xA0
    9 g1 V( w5 P8 w3 {9 A' p" e
12. 
    
13. uint8_t Wbuf[20] = "EEPROM TEST OK!";
    8 o" k) _% M# y! \3 s* L
14. uint8_t Rbuf[20] = {0};
    5 u- C& D+ g2 ^; q4 W' L3 E
15. 
    - ^: w& F$ U. X
16. /*********  24C65写数据函数*****************************/
    
17. 
    % O( r" Y& X* C% w8 o
18. void  Eeprom_Write(uint16_t MemAddr, uint8_t *Wbuf, uint16_t len ){
    8 h* x9 @6 d1 E1 e% J, n
19.         while(len--){
    
20.         //I2C_MEMADD_SIZE_16BIT表示存储单元大小
    
21.         //默认为两个参数，分别是I2C_MEMADD_SIZE_16BIT和I2C_MEMADD_SIZE_8BIT
    
22.         //由于24C65的存储地址是16位的
    - d( k$ a8 H+ M( K9 k( N, _
23.         //所以我们选择I2C_MEMADD_SIZE_16BIT
    & s# _0 b+ `6 K8 U  p& ~
24.         //1表示一次写一个字节
    - s$ C& P0 x: j1 U0 `
25.                 while(HAL_I2C_Mem_Write(&hi2c1, WriteAddr, MemAddr, I2C_MEMADD_SIZE_16BIT, Wbuf, 1, 100) != HAL_OK){};
    % C* P' I; }) N; L. X$ G! a
26. MemAddr++;
    
27. Wbuf++;
    
28. }
    4 q" c* H( _  ^" f$ D
29. }
    
30. 
    0 i$ x: @, c) _
31. 
    
32. /*********  24C65读数据函数*****************************/
    ! @' Y9 U9 F3 s* c
33. 
    8 x. ?! T& E+ r5 w9 A& s( j
34. void  Eeprom_Read(uint16_t MemAddr, uint8_t *Rbuf, uint16_t len ){
      L' s! x* B5 U# n
35.         //可以连续读，所以无需循环
    2 j/ W$ ^3 [  C+ c
36.         while(HAL_I2C_Mem_Read(&hi2c1, ReadAddr, MemAddr, I2C_MEMADD_SIZE_16BIT, Rbuf, len, 100) != HAL_OK );
    
37. }
    # E% r5 e: |; _( @6 G2 B0 e6 n
38. int mian(){
    
39.       MX_GPIO_Init();
    5 d. a8 I  F& y/ U6 L8 {  X  Y
40.       MX_I2C1_Init();
    5 m7 x* q0 X" ~" s
41.       MX_USART1_UART_Init();
    
42.       printf("this is i2c eeprom test\n");
    
43. 
    6 p" e, I4 l( ~# z) \# d
44.       Eeprom_Write(0, Wbuf, sizeof(Wbuf) );
    
45.       HAL_Delay(500);
    
46.       Eeprom_Read(0 , Rbuf, sizeof(Rbuf));
    . `% j$ u! f4 p% D
47.       printf("READ:  %s\n", Rbuf);
    0 T( U8 F3 e2 \2 S+ \2 ~
48. 
    
49.       while(){
    8 G/ {& g( M. y8 x
50. 
    
51.       }
    0 @+ I, M! P  A5 `0 H  E0 f
52. }

复制代码

• STM32 SPI总线通信专题讲解
  
  

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。

- b! M- T: H9 \6 G& M/ C. }' B7 e' x

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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。

( e% S3 u# V5 U4 r% J, I( t! C

0 j4 i$ q5 T, H! h

（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。

# B( D  N3 \2 Q+ a

• SPI总线协议
  
  

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。

; ~" r9 Z+ \9 p) M2 ]( t

7 o/ C0 D% R* E, ~  S8 g1 u+ ^. q

2.起始信号:  NSS信号线由高变低，是SPI通讯的起始信号。

: E  ?; J" T5 o

3.结束信号：NSS信号由低变高，是SPI通讯的停止信号。

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。

" A$ G" ?8 X7 D/ c5 C

, R  y) m  U8 z

• SPI的4种通信模式
  
  1 \& ^7 }0 T7 a2 |9 X% D5 o

7 T1 W2 S5 [( _9 S

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。

% Q* i% |' i+ ?" G/ x9 b7 f- ^

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。

. r7 P: }/ c. E

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

' K# T& V% G: z( q: G

• STM32F4-SPI控制器特性
  
  

# Z0 x, b  _# n( U4 q  p

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。

. N$ m. j2 Y6 K% A

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。

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。

  y2 {: z' O7 d0 y/ s  N" ~  `

& D9 i6 w0 f# b! t. N+ x# p- A

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

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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。

& A- w2 s" ?' g9 n

a.通过写SPI的“数据寄存器DR”把数据填充到发送缓冲区中。

3 ], |! k3 L+ ?  g+ ~

b.通过读“数据寄存器DR”，可以获取接收缓冲区中的内容。

' r# F  f  R, D; q7 f6 z' T9 M( u

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）。

$ Q0 X! A8 p6 ?/ l

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。

' s  b* T# R! Q8 |& C

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。

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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。

• 串行FLASH_W25X16简介
  
  

4 y# M% c/ x6 |( i; m8 t

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。

1 C' b! U$ @0 I& |

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。

. M4 L7 s% L8 |, a

: a( G3 m+ L) ~( r) U) }- _

1.W25X16的硬件连线如下：

% t6 N' M& z. U4 k+ c. s# j

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

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。

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）

4 c! m& ~6 Y$ t3 H; R

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。

1 ?8 r$ R( [4 {! B/ t

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。

' y# J$ w5 y4 `

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。

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）

/ ~2 {7 }/ Y5 Y" U$ k. s

  j: o/ B" \+ G% t4 ^$ s4 I" A

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。

7 b5 [2 ?. ~  b! ?- h+ }; ]4 [

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。

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。

# g- W% V: _/ V

5 C" U3 e/ _4 _0 x7 u$ X

• STM32 SPI_FLASH基本配置和操作
  
  

0 u( z$ ^% R4 `- i) ?; v! q4 W

根据如下的硬件连线图进行配置

2 p- {7 T3 D$ w

步骤：

1.使能时钟RCC

2.使能SPI1，配置相应管脚

5 Y! [3 v' D  J. _! r4 ^

3.配置SPI协议

3 e) C2 j6 ~( Q

; \9 p. k1 L, ?3 T

4.编码

1. //main.c
     V. h' O9 s9 W5 L" G# `4 \
2. 
   9 v3 }" `/ s0 r* L5 d6 ?% I, K
3. #include "w25x16.h"
   / K+ E+ Q1 G0 F* s9 F
4. 
   
5. uint8_t RD_Buffer[5000] = {0};
   
6. uint8_t WR_Buffer[5000] = "SPI FLASH WRITE TEST\n";
   
7. 
   ' J( \+ x; G" k* ]& [# {2 X- q( `7 y& p; M
8. int main(){
   6 B' ~( W2 A; [7 O
9.     uint16_t FLASH_ID = 0;
   5 K! \% R/ F' {  T* C
10.     uint32_t i;
    & r% M$ |' F+ W" o5 U; z; k
11.    
    
12.     MX_GPIO_Init();
    
13.     MX_SPI1_Init();
    6 Q7 u: K) E1 C; H8 h( N: i
14.     FLASH_ID = sFLASH_ReadID();
    9 k- B/ N  N4 p
15.    
    5 i; A) V8 ?( f; N4 x: g1 e& _
16.     /******测试擦除******/
    
17.     sFLASH_EraseSector(4096*0);
    5 r. V6 L3 w. a- h* t) w& i
18.     //sFLASH_EraseSector(4096*1);
    
19.     sFLASH_ReadBuffer(RD_Buffer,0,4096);
    
20.     printf("读数据开始\n");
      w2 x) B7 g2 d, d7 V/ B
21.     for(i=0; i<4096; i++)
    
22.     {
    - V: p$ A) K) q: D
23.     printf("%x ",RD_Buffer[i]);
    $ Q2 l) }8 s4 w' c
24.     }
    
25.     printf("读数据结束\n");
    # N1 C( q5 o3 p
26. 
    
27. 
    
28.     /******测试写操作1*****/
    + _" L( t( e4 I  _: j: e" _  C
29.     //写之前都需要擦除扇区
    
30.     sFLASH_EraseSector(4096*0);
    2 C/ w& P" C' }( }
31.     sFLASH_WritePage(WR_Buffer,0, 20);
    
32.     sFLASH_ReadBuffer(RD_Buffer,0,20);
    3 h4 l7 V' X5 z7 S. [! C# X
33.     printf("READ DATA: %s\n",RD_Buffer);
    ( ^, Q! w. q, K9 }: M1 M' g+ T
34.    
    8 M' b' N8 ?6 N
35.     /******测试写操作2*****/
    
36.     //写之前都需要擦除扇区
    ( {% H6 b& C; n6 R6 l& S
37.     sFLASH_EraseSector(4096*0);
    7 L  V0 S9 Y4 {/ l' C+ w
38.     sFLASH_EraseSector(4096*1);                           
    
39.     for(i=0; i<4096; i++)
    8 O1 l# i4 }2 d/ }. `1 }0 Y
40.     {
    
41.     WR_Buffer[i] = 0x55;
    
42.     }
    % G' I- _3 O" G! T& |
43.     sFLASH_WriteBuffer(WR_Buffer,4090, 1000);
    . v6 [% Z7 ~& Z; X
44.     sFLASH_ReadBuffer(RD_Buffer,4090,1000);
    . n3 _. p# }6 x5 V6 x9 r
45.     for(i=0; i<1000; i++)
    9 |1 D2 D! ?' J' E4 G
46.     {
    
47.     printf("%x ",RD_Buffer[i]);
    ; ~1 W$ b! r8 V$ @+ N- R
48.     }
    
49.     /*****************/
    ! v2 i/ s$ l9 @5 a+ D
50.     while(){}
    6 [5 F( U$ B/ j& _: R' m
51. }

复制代码

1. //w25x16.h
   " h$ }& K& W7 @; E* C$ @( E7 [
2. 
   . D/ ?8 ^; a7 h4 {, u6 i) Y
3. #ifndef __W25X16_H
   
4. #define __W25X16_H
   
5. 
   
6. #include "stm32f4xx_hal.h"
   
7. 
     c+ q2 P+ `' }: V% h% n
8. //使用宏定义芯片指令
   
9. #define W25X_ManufactDeviceID  0x90  /* Read identification */
   
10. #define sFLASH_CMD_WREN        0x06/* Write enable instruction */
    $ G# G3 w8 R" v2 C6 P9 _
11. #define sFLASH_CMD_RDSR        0x05/* Read Status Register instruction  */
    
12. #define sFLASH_CMD_SE          0x20/* Sector Erase instruction */
    9 o* C+ ~9 `1 v* `9 D: C
13. #define sFLASH_CMD_WRITE       0x02  /* Write to Memory instruction */
    
14. #define sFLASH_CMD_READ        0x03/* Read from Memory instruction */
    ! J6 H% C# W& w' J! N: K
15. #define sFLASH_DUMMY_BYTE      0x00 //空字节，用于只读传回来的数据
    
16. #define sFLASH_BUSY_FLAG       0x01
    
17. #define sFLASH_SPI_PAGESIZE    0x100
    
18. 
      c4 B9 K+ D" B* e
19. /* 选中芯片，拉低信号 */
    
20. #define sFLASH_CS_LOW()       HAL_GPIO_WritePin(GPIOH,GPIO_PIN_2,GPIO_PIN_RESET)
    $ Y$ O5 O6 m1 b
21. /* 释放芯片，拉高信号 */
    
22. #define sFLASH_CS_HIGH()      HAL_GPIO_WritePin(GPIOH,GPIO_PIN_2,GPIO_PIN_SET)
    2 [/ L; a* W; K* a# U+ b& G# n
23. 
    ( f9 T0 x+ s( d
24. //定义函数
    # L, P+ @& ]  w$ k9 E
25. uint8_t sFLASH_SendByte(uint8_t byte);
    
26. uint16_t sFLASH_ReadID(void);
    
27. void sFLASH_EraseSector(uint32_t SectorAddr);
    7 @5 z9 o3 n. y: }
28. void sFLASH_WriteBuffer(uint8_t* pBuffer, uint32_t WriteAddr, uint32_t NumByteToWrite);
    8 i3 b6 U3 j' i2 S" j
29. void sFLASH_WritePage(uint8_t* pBuffer, uint32_t WriteAddr, uint32_t NumByteToWrite);
    
30. void sFLASH_ReadBuffer(uint8_t* pBuffer, uint32_t ReadAddr, uint32_t NumByteToRead);
    
31. #endif

复制代码

1. 
   ; u1 w: ]5 Q, e+ A$ O2 F; s
2. //w25x16.c
     ~# _% l  ]! @( ?! b2 ^! d+ R3 N+ `3 d
3. 
   
4. #include "w25x16.h"
   9 U. O3 C, l: j, i# Z2 F3 S
5. 
   
6. extern SPI_HandleTypeDef hspi1;
   $ j9 S' C' ]/ @" V
7. 
   
8. /*读写一个字节函数，因为SPI读和写同时完成*/
   + l2 E# @2 t; @, K# r1 O
9. /*发送数据一定会接收到一个数据*/
   
10. uint8_t sFLASH_SendByte(uint8_t byte)
    
11. {
    
12.     uint8_t TX_DATA = byte;
    
13.     uint8_t RX_DATA = 0;
    
14.     HAL_SPI_TransmitReceive(&hspi1, &TX_DATA ,&RX_DATA , 1, 1000);
    
15.     return RX_DATA;
    : G! [( I: I, h8 m8 o
16. }
    
17. 
    " P3 Q6 W/ P8 k, @2 }
18. /*等待擦除或者写数据完成*/
    
19. void sFLASH_WaitForEnd(void)
    & Z# W  `. F/ i
20. {
    / A/ ?% R: N, @
21.     uint8_t sr_value = 0;
    
22.     sFLASH_CS_LOW();
    
23.     sFLASH_SendByte(sFLASH_CMD_RDSR);
    * M! N8 ]9 J+ }7 Q% o1 d9 Q% G* B
24.             //读S0的值，为1表示忙碌，为0表示停止         
    
25.     do{
    
26.                 //发一个空字节，得到S0的值            
    ( p* a% _; E; D# v
27.                 sr_value = sFLASH_SendByte(sFLASH_DUMMY_BYTE);
    6 o/ ~" R: g6 _+ C4 x1 L
28.     }while( sr_value & sFLASH_BUSY_FLAG);
    5 U' v* P* d% \* k
29. 
    
30.     sFLASH_CS_HIGH();
    0 @' z8 Z% z1 j1 t8 v2 e
31. }
    
32. 
    4 _2 ^& y: X' l, `( m
33. void sFLASH_WriteEnable(void)
    
34. {
    ( x0 W6 l. ^1 P3 E
35.     sFLASH_CS_LOW();
    
36.    
    
37.     sFLASH_SendByte(sFLASH_CMD_WREN);
    ) _* S- E& D- \6 a/ y
38.    
    
39.     sFLASH_CS_HIGH();
    
40. }
    
41. 
    
42. 
    
43. /*读设备ID*/
    
44. uint16_t sFLASH_ReadID(void)
    
45. {
    * |+ l, b6 _" `5 k0 v. A
46.     uint16_t FLASH_ID;
    
47.     uint8_t temp0,temp1;
    
48.    
    4 e2 A  ]6 Q8 L* E4 @" k8 m
49.    
    $ b' _- w! F$ r4 o( `
50.     sFLASH_CS_LOW();
    
51.    
    
52.     sFLASH_SendByte(W25X_ManufactDeviceID);
    , N5 z2 X7 y* Y6 |4 W
53.     //读设备指令后要发24位地址，所以要发三次
    . o8 i. u; y+ _! {, A
54.     sFLASH_SendByte(sFLASH_DUMMY_BYTE);
    
55.     sFLASH_SendByte(sFLASH_DUMMY_BYTE);
    
56.     sFLASH_SendByte(sFLASH_DUMMY_BYTE);
    1 e1 o. a4 C' [/ U' W
57.     //制造商ID
    
58.     temp0 = sFLASH_SendByte(sFLASH_DUMMY_BYTE);
    
59.     //设备商ID
    - a6 f! v+ U3 d1 Z0 Y, q" M. p6 D
60.             temp1 = sFLASH_SendByte(sFLASH_DUMMY_BYTE);
    
61.    
    
62.     sFLASH_CS_HIGH();
    
63.    
    
64.     FLASH_ID = (temp0 << 8) | temp1;
    ! `1 p; _1 B  I, g: ?( C
65.    
    
66.     return FLASH_ID;
    
67. }
    9 I- i2 S  g  G( c
68. 
    9 [5 g6 _3 k" K  ~. V
69. //擦除扇区，擦除为1，因为只能由1变为0 ，不能0变1
    - g8 ^, x, R( I( w1 s- v
70. void sFLASH_EraseSector(uint32_t SectorAddr)
    
71. {
    
72.     //SectorAddr表示擦除第几个扇区
    4 J. Y( y; g! C' i, e
73.     sFLASH_WriteEnable();  //开启写使能
      g8 l$ i7 w+ \+ ?
74.     sFLASH_CS_LOW();//拉低,片选
    
75.     //擦除命令
    
76.     sFLASH_SendByte(sFLASH_CMD_SE);
    , D, F7 p8 @' l( A; _
77.             //传24位地址
    
78.             //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                  
    
79.     sFLASH_SendByte( (SectorAddr>>16) & 0xff);   
    ' t. {- Q1 o. b  C* |" y
80.     sFLASH_SendByte( (SectorAddr>>8) & 0xff);    //传送中8位
    
81.     sFLASH_SendByte( (SectorAddr>>0) & 0xff);    //传送低8位
    8 {) O  t' C- i# A5 N7 z# j
82.      
    ) B, E* k( l0 d; n) g
83.     sFLASH_CS_HIGH();
    
84.    
    
85.     /*读状态寄存器，等待擦除完成*/
    ' Q% f- j$ B6 m2 o, O2 W
86.     sFLASH_WaitForEnd();
    
87. }
    ; r3 Z8 X# n" |( o
88. 
    
89. //读数据
    
90. //读命令和读地址发送后，芯片内部会自动不断递增读数据
    ' R( d( L) Y5 {' ]2 @) k
91. void sFLASH_ReadBuffer(uint8_t* pBuffer, uint32_t ReadAddr, uint32_t NumByteToRead)
    
92. {
    7 `& {8 g- z' q0 q+ N
93.     sFLASH_CS_LOW();
    / Y" }) q% e  p/ o( ^; M# I* u
94.    
    : v0 N3 c  D: U, T) \
95.     sFLASH_SendByte(sFLASH_CMD_READ);
    6 [- i& c& \) _% f3 l6 F- O- \1 c
96.     sFLASH_SendByte( (ReadAddr>>16) & 0xff);   //传送高8位
    2 u  r, u" [* F$ r4 `( d9 L
97.     sFLASH_SendByte( (ReadAddr>>8) & 0xff);    //传送中8位
    / \$ i: n- g  J! l& e+ Z) M
98.     sFLASH_SendByte( (ReadAddr>>0) & 0xff);    //传送低8位
    
99.    
    - C( R# l3 f2 B' o% ^
100.     while(NumByteToRead--)
     
101.     {
     
102.     * pBuffer = sFLASH_SendByte(sFLASH_DUMMY_BYTE);
     
103.     pBuffer++;
     
104.     }
     
105.    
     * \# ~6 T# U2 I2 x# b6 g0 {
106.     sFLASH_CS_HIGH();
     ' T! K2 o# r3 A8 g5 Q+ v, F- o6 _
107. }
     0 Z) T8 @3 F, u; T* H5 [; c. A
108. 
     , M5 E# d* n; O8 L5 K& c
109. //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                              
     
110. void sFLASH_WritePage(uint8_t* pBuffer, uint32_t WriteAddr, uint32_t NumByteToWrite)
     
111. {
     " O1 T# ?* U- J* _( B. V6 C
112.     if(NumByteToWrite > sFLASH_SPI_PAGESIZE )
     
113.     {
     
114.     NumByteToWrite = sFLASH_SPI_PAGESIZE;
     ! u, t3 l2 ~1 A# G8 b" L7 v
115.    
       C  D" [1 |% ^$ Y+ e
116.     printf("写数据量过大，超过一页大小\n");
     
117.     }
     1 ^! x2 o3 R) f9 j8 a2 h( Z4 }
118.    
     7 E, [6 I1 p, h7 Q5 I& R4 V
119.     sFLASH_WriteEnable();  //开启写使能
     
120.    
     
121.     sFLASH_CS_LOW();
     1 j  Y7 X- K& A
122.    
     ; |0 G5 U+ ~" s" y4 J
123.     sFLASH_SendByte(sFLASH_CMD_WRITE);
     ( [$ ^+ b9 l) I( V6 ]* h1 C5 g& @
124.     sFLASH_SendByte( (WriteAddr>>16) & 0xff);   //传送高8位
     ( F( Y  o/ t5 i+ U/ I
125.     sFLASH_SendByte( (WriteAddr>>8) & 0xff);     //传送中8位
     2 t" e, @/ u! J4 f6 p# B
126.     sFLASH_SendByte( (WriteAddr>>0) & 0xff);      //传送低8位
     % @0 d, H9 h+ [9 P- b
127.    
     7 @5 x- u- u( B$ K. ]# s: a8 X4 F
128.     while(NumByteToWrite--)
     
129.     {
     
130.     sFLASH_SendByte(* pBuffer);
     
131.     pBuffer++;
     
132.     }
     " i! z8 E5 \8 V: x/ w
133.    
     # S+ r. |3 k6 o8 `9 q. W; P+ j! k
134.     sFLASH_CS_HIGH();
     ( G# e, ~8 A8 o% m! _+ P& g
135.    
     ; |# e, v+ V# i8 S& z7 M
136.     /*擦除和写数据都涉及到写动作，一定要等待完成*/
     , P3 Z9 ~* k1 Q% I3 w+ I* J
137.     sFLASH_WaitForEnd();
     $ }, Q, U+ o# l. h) i
138. }
     9 y6 \3 t2 m3 _7 F' E
139. 
     
140. //写任意地址、任意长度
     5 ?9 @& q& L, J1 r1 k' V* {
141. void sFLASH_WriteBuffer(uint8_t* pBuffer, uint32_t WriteAddr, uint32_t NumByteToWrite)
     7 D  \( ?, u2 L/ z3 \. l: A
142. {
     
143.     uint16_t NumOfPage, NumOfBytes, count, offset;
     5 V/ t2 u0 M3 M, x! b
144.     //求WriteAddr在某一页的位置        
     7 u8 \; J7 ?. w' T" m  f
145.     offset = WriteAddr % sFLASH_SPI_PAGESIZE;
     
146.     //求某一页剩余的大小
     
147.     count = sFLASH_SPI_PAGESIZE - offset;
     0 P8 b6 p3 o9 V/ W
148.    
     4 w; R. g7 p- ~) ?$ e6 U) M: c
149.     /*处理页不对齐的情况，防止页内覆盖*/
     
150.     //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*/                  
     % g6 l: P" Y/ [% @9 A7 L  ~
151.     /*这两个条件必须同时满足*/
     & s( U! i4 c% l
152.     if(offset && (NumByteToWrite > count ))
     
153.     {
     
154.     sFLASH_WritePage(pBuffer,WriteAddr,count);
     ; s% J% @/ e- |( O9 Z
155.     NumByteToWrite -= count;//去掉已经写了的，从新页开始
     & F  g( ?. G0 w# R
156.     pBuffer += count;
       X9 s/ m3 Q4 `' \* F' @8 J4 V
157.     WriteAddr += count;
     
158.     }
     ( e. V8 ^: ^8 s" {/ q9 M
159.    
     1 h/ L/ p( n+ F7 [3 i5 n) k
160.     /*最多可分多少页*/
     
161.     NumOfPage = NumByteToWrite / sFLASH_SPI_PAGESIZE;
     
162.     /*剩余多少字节*/
     
163.     NumOfBytes = NumByteToWrite % sFLASH_SPI_PAGESIZE;
     
164.    
     
165.     if(NumOfPage)
     % R+ D5 [# j" Y0 h$ ?. G( j
166.     {
     6 T: [' O; \& C4 N7 r- F
167.         while(NumOfPage--)
     
168.         {
     * p% ]4 r. w$ ?; p
169.              //每一页都发起页编程
     
170.              sFLASH_WritePage(pBuffer,WriteAddr,sFLASH_SPI_PAGESIZE);
     
171.              pBuffer += sFLASH_SPI_PAGESIZE;
     6 ?+ w+ b8 F/ F9 O& r
172.      WriteAddr += sFLASH_SPI_PAGESIZE;
     3 O. J- r/ }- P( g6 \! h& a
173.          }
     
174.     }
     & i$ Z/ Y' R9 W2 O% B
175.    
     
176.     if(NumOfBytes)
     
177.     {
     
178.     sFLASH_WritePage(pBuffer,WriteAddr,NumOfBytes);
     0 k5 [( \6 D# O) x  T
179.     }
     ! d3 p( ?- n) w- _1 A
180. }

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：
  
  ( D9 J, `. D+ v* {- D& ~
  2 [' Q# X( b* s" D* D6 I5 X9 [

; f+ h: v+ q' ~! N, U) U% g

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。

, @; H: _" ]- }, X$ b' S& T5 M- g

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。

* ?& O! L6 Y  O$ a( i转载自： 骆驼听海
  d5 S6 ~8 Y- m2 }4 Z& C/ H如有侵权请联系删除