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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
  
  ; ]' R1 I9 e% ^! f6 @  M0 K8 u

• 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。
  ! F0 n) R4 B) E' K- U, T- R# a
  
  / g& q, }( S) e& Y1 B5 C& W4 |

% B/ o% g, a; P. k0 R) v7 u

• 总线特征：
  
    J# W) Y& K- m9 T6 U! ]- L! m

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

* W) {1 h" a) }  Z  d

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

- V0 W. Q' S( Z# K

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。

: }; P7 _& L% ?" v- M& K0 t

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。

• 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。

2 K9 Z7 M3 k* a' n  C

% |% u  V) p  t; G4 [+ F% Z

• 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。

3 b- n1 ]! b) w- D; j( s# N4 V5 P

2.空闲状态：SCL和SDA都保持着高电平。

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

4 P8 F+ l- D: t0 x

; A- m! S  }, G0 T8 ]& l- S- G$ V

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。

# G& q0 Y' G9 {& r% I+ @

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。

a.主设备向从设备写数据：

" i/ V+ T6 `1 R% g3 o

b.主设备读从设备的数据：

8 u8 x2 d1 @& I/ ~+ ^- }

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。

+ p: d1 H  h8 u) _  }4 V% u1 ^# W

* d; P. W. J* d

• STM32F4-I2C控制器特性
  
  

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。

, W( A; z; `: x4 Q8 v1 C

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

9 w+ H* I1 F2 H: L- f4 Z3 k" E

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。

• 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 B7 H# F, L  T

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。

& k- F- n  o6 G4 m

( @4 G8 r2 J- D1 ]

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。

) Y( O: p0 L6 J

5 T- U9 h9 L  P: Z6 p  b( O

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。

1 p! b- ^( n. r  o- K) `: {

• I2C读写EEPROM实例
  
  

! d* y$ E, r, N3 x0 y+ z3 z. L

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

% x# V- }* n1 w4 ^

步骤：

1.配置RCC

2.配置PB6和PB7管脚

& L2 g1 g5 C8 c) Z6 Q! Z' T

9 {) a9 s4 P% r, |4 R

3.配置I2C协议参数

4.编写代码

1. 
   
2. //mian.c
   1 \$ b1 w+ k: M6 U: X8 Y
3. 
   
4. #include "main.h"
   
5. #include "stm32f4xx_hal.h"
   ( f/ a. y; O1 N. \; M  c8 p3 c; b
6. #include "i2c.h"
   8 p0 {# D# e+ s- ~/ B" {/ x
7. #include "usart.h"
   
8. #include "gpio.h"
   7 K) w! y! N, k# I2 K2 y+ Z
9. 
   4 ~$ s' F% r* ?, J
10. #define ReadAddr   0xA1
    
11. #define WriteAddr  0xA0
    
12. 
    / s5 D+ F5 i$ y9 |
13. uint8_t Wbuf[20] = "EEPROM TEST OK!";
    
14. uint8_t Rbuf[20] = {0};
    3 C2 D- @8 }! g; r; ?9 ~0 Z! W0 W* W# v
15. 
      S* r# J1 _# c: ^
16. /*********  24C65写数据函数*****************************/
    7 `" f" T6 @5 z; O; A. o# G
17. 
    3 M# g& D1 U. ^3 v& N) [. p
18. void  Eeprom_Write(uint16_t MemAddr, uint8_t *Wbuf, uint16_t len ){
    
19.         while(len--){
    : a% J" }( M8 R, ^
20.         //I2C_MEMADD_SIZE_16BIT表示存储单元大小
    ! H2 p; e5 i( s. r
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
    ) x5 W3 C3 Y1 w0 B
23.         //所以我们选择I2C_MEMADD_SIZE_16BIT
    
24.         //1表示一次写一个字节
    7 {1 h+ x* E& G+ q  X
25.                 while(HAL_I2C_Mem_Write(&hi2c1, WriteAddr, MemAddr, I2C_MEMADD_SIZE_16BIT, Wbuf, 1, 100) != HAL_OK){};
    ( [  c3 b; {" e: v6 B) U: S; h$ F8 g
26. MemAddr++;
    
27. Wbuf++;
    8 U/ U0 V- _5 b& y0 B
28. }
    * O9 u  ~" `8 n6 I7 [$ H2 s& b
29. }
    8 x. b2 ~3 ~% ?& ?
30. 
    
31. 
    8 H$ {. _* [: d. j" F8 C
32. /*********  24C65读数据函数*****************************/
    3 G2 V6 P- i5 i' A, {, k
33. 
    3 t# r2 g5 C! L
34. void  Eeprom_Read(uint16_t MemAddr, uint8_t *Rbuf, uint16_t len ){
    
35.         //可以连续读，所以无需循环
    
36.         while(HAL_I2C_Mem_Read(&hi2c1, ReadAddr, MemAddr, I2C_MEMADD_SIZE_16BIT, Rbuf, len, 100) != HAL_OK );
    ) j9 U9 A+ M) A4 J
37. }
    
38. int mian(){
    
39.       MX_GPIO_Init();
    " H% Y; |: I; e. l; G% J1 \+ `
40.       MX_I2C1_Init();
    ( T6 x+ d- q, Z" E5 ^0 i; c- N/ t, e
41.       MX_USART1_UART_Init();
    
42.       printf("this is i2c eeprom test\n");
    / S& I- F8 U0 X# d% j* J9 l9 s
43. 
    2 |- i5 F: J5 g: z& h6 I
44.       Eeprom_Write(0, Wbuf, sizeof(Wbuf) );
    
45.       HAL_Delay(500);
    
46.       Eeprom_Read(0 , Rbuf, sizeof(Rbuf));
    
47.       printf("READ:  %s\n", Rbuf);
    
48. 
    
49.       while(){
    
50. 
    * d8 r+ i8 y: l6 D9 c6 Z7 W$ A3 F
51.       }
    0 W: _/ d: o" W0 y/ F
52. }

复制代码

6 W$ Z4 ^9 E; W5 I# [! r

• STM32 SPI总线通信专题讲解
  
  . M- s0 t1 {* |, l

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。

: a3 G" h( F! k7 L1 G% e

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。

• SPI总线协议
  
  - a5 c. V5 D: U

. ?; |1 G" n+ w' g1 |6 s

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。

/ E" a6 N" ?0 [) X! i  p

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。

+ T" X/ S- i1 n$ X5 M/ @

2.起始信号:  NSS信号线由高变低，是SPI通讯的起始信号。

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。

: v4 O! ~* _# f5 h# V, s# e7 j  \

" u' a2 W; W6 ?$ }+ s- ?

• SPI的4种通信模式
  
  

& I/ j: g+ A: D% d

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。

/ k' S+ P- U8 j2 g  j) R

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。

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

+ |) @  y+ X( {( K

• STM32F4-SPI控制器特性
  
  5 T3 Y4 T% }' ]

4 x- K! p  d) E, g( l

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。

& m8 i9 _/ u& ?# R* T

: y2 _" r$ g. z) P3 o$ B, L

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。

( g$ a* v# r( l7 e* j

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。

* b& y* [1 g/ M% q2 ]7 w

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

  d* o9 ]! a  b' X' W

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。

6 d7 m2 U; T2 u$ N  q7 ]4 R# U

a.通过写SPI的“数据寄存器DR”把数据填充到发送缓冲区中。

! n( y6 D# V" [6 z

b.通过读“数据寄存器DR”，可以获取接收缓冲区中的内容。

+ X0 f8 p0 k- y$ I: M

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）。

1 B, c" {, X( h" `

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。

6 Y! ~  H, B. D# W6 D  I

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
  
  5 V0 q* d& Y" h8 {3 [

$ y& T7 y2 L9 a4 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。

- h1 i9 g6 B  [6 }+ j- N

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。

* ~3 {0 w5 E+ q1 `

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

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。

6 P3 T$ I7 ~# c) w, w- z

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）

; C0 [/ k7 y1 [6 `1 p. v

& f( z" w0 J( {

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。

: o( U, W( i2 s+ @% C

2 q  i* @, w4 p+ H1 F4 {  A# i

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。

+ @7 q+ }* x. k

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。

$ s% r) G6 d& X+ W5 @0 A' F

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）

  C$ d  v6 Z6 h+ t& ^  }

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。

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。

' J) L' \9 K6 f0 ]7 l5 E, V* q, b

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。

  c2 L( b- @( N( M* l5 h) }

• STM32 SPI_FLASH基本配置和操作
  
  : `3 o. s$ n7 H( n

. X3 b5 V3 w6 t' z( b, Q

根据如下的硬件连线图进行配置

1 s1 ?: L! E. a0 Y' s, ~8 e

步骤：

1.使能时钟RCC

( W! u9 @9 D6 W* P# e

2.使能SPI1，配置相应管脚

3.配置SPI协议

0 U  L  I& ]* b+ F) i1 w& E

. _4 ^# ?9 f: S' C# E/ F

4.编码

1. //main.c
   # o* h( w7 T* l( T0 O
2. 
   7 v" ?2 G+ h/ Z- [* l7 Y
3. #include "w25x16.h"
   
4. 
   % R! K8 |* z  M- C" R: {3 \
5. uint8_t RD_Buffer[5000] = {0};
   
6. uint8_t WR_Buffer[5000] = "SPI FLASH WRITE TEST\n";
   ) w7 h9 X) x$ u8 A% h" R1 i( m* a
7. 
   
8. int main(){
   ! k5 K, C9 R2 [7 y$ _- t
9.     uint16_t FLASH_ID = 0;
   
10.     uint32_t i;
    * ?7 n' Y/ o8 a6 u, Y
11.    
    
12.     MX_GPIO_Init();
    
13.     MX_SPI1_Init();
    / C  z; T; d1 K
14.     FLASH_ID = sFLASH_ReadID();
    6 d( l6 G! t) B0 k6 T( \
15.    
    1 ]4 ^  o( m. s# v
16.     /******测试擦除******/
    . K  d3 m& p3 o0 c/ G
17.     sFLASH_EraseSector(4096*0);
    / r" f6 k6 L9 P
18.     //sFLASH_EraseSector(4096*1);
    8 K, ?+ G$ q% a: E5 K" `, P
19.     sFLASH_ReadBuffer(RD_Buffer,0,4096);
    
20.     printf("读数据开始\n");
    - B: C& t. F% X! t
21.     for(i=0; i<4096; i++)
    ! G+ }! r5 |* b
22.     {
    
23.     printf("%x ",RD_Buffer[i]);
    & o9 J+ ~2 S4 T) V# }
24.     }
    8 a4 g1 }2 ?4 \
25.     printf("读数据结束\n");
    
26. 
    
27. 
    * D5 a' e! s& s# x5 D) K5 m5 k
28.     /******测试写操作1*****/
    
29.     //写之前都需要擦除扇区
    
30.     sFLASH_EraseSector(4096*0);
    
31.     sFLASH_WritePage(WR_Buffer,0, 20);
    9 b" s: O, E7 l6 o( g
32.     sFLASH_ReadBuffer(RD_Buffer,0,20);
    - ~: Y; E' M4 C2 w2 R
33.     printf("READ DATA: %s\n",RD_Buffer);
    
34.    
    
35.     /******测试写操作2*****/
    * `! I; ~$ v9 J* N: c& J
36.     //写之前都需要擦除扇区
    
37.     sFLASH_EraseSector(4096*0);
    
38.     sFLASH_EraseSector(4096*1);                           
    ) M" k9 ?3 J& ^. f6 `2 b) |9 D
39.     for(i=0; i<4096; i++)
    3 I5 L- x, l2 L
40.     {
    % f0 _- G+ p/ l. r$ K
41.     WR_Buffer[i] = 0x55;
    
42.     }
    & `! y  q  |& {8 B) t) u! ]& z
43.     sFLASH_WriteBuffer(WR_Buffer,4090, 1000);
    - ^! T: C" f$ m9 j. N
44.     sFLASH_ReadBuffer(RD_Buffer,4090,1000);
    
45.     for(i=0; i<1000; i++)
    - v+ E. J8 q3 _$ u6 J' q
46.     {
    $ G5 U$ `. `7 R1 o4 y( @
47.     printf("%x ",RD_Buffer[i]);
    
48.     }
    
49.     /*****************/
    % C7 c) y. R' R& r/ m1 k& Z, G7 z
50.     while(){}
    
51. }

复制代码

1. //w25x16.h
   
2. 
   
3. #ifndef __W25X16_H
   
4. #define __W25X16_H
   
5. 
   0 F; v1 q! y) ]0 T1 o# p
6. #include "stm32f4xx_hal.h"
   
7. 
   3 j$ X$ x; }- t  E- a
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 */
    
11. #define sFLASH_CMD_RDSR        0x05/* Read Status Register instruction  */
    
12. #define sFLASH_CMD_SE          0x20/* Sector Erase instruction */
    % {6 P4 Z& n* Q0 A/ p: `4 g8 q! {
13. #define sFLASH_CMD_WRITE       0x02  /* Write to Memory instruction */
    , R2 o' }# M) B" J& A1 x" Z8 A
14. #define sFLASH_CMD_READ        0x03/* Read from Memory instruction */
    
15. #define sFLASH_DUMMY_BYTE      0x00 //空字节，用于只读传回来的数据
    - R* o, R. [% Q# _/ R
16. #define sFLASH_BUSY_FLAG       0x01
    
17. #define sFLASH_SPI_PAGESIZE    0x100
    / S( C' M. Q2 b
18. 
    
19. /* 选中芯片，拉低信号 */
    
20. #define sFLASH_CS_LOW()       HAL_GPIO_WritePin(GPIOH,GPIO_PIN_2,GPIO_PIN_RESET)
    ; T& B! h/ t; o. t5 Z) E6 C5 f2 u" k
21. /* 释放芯片，拉高信号 */
    
22. #define sFLASH_CS_HIGH()      HAL_GPIO_WritePin(GPIOH,GPIO_PIN_2,GPIO_PIN_SET)
    
23. 
    
24. //定义函数
    # w0 Y2 P$ M9 l" K, y  W) _
25. uint8_t sFLASH_SendByte(uint8_t byte);
    
26. uint16_t sFLASH_ReadID(void);
    
27. void sFLASH_EraseSector(uint32_t SectorAddr);
    . ^( P$ @: N: R$ F3 ~# h- }3 F
28. void sFLASH_WriteBuffer(uint8_t* pBuffer, uint32_t WriteAddr, uint32_t NumByteToWrite);
    + h( g' X: B/ s* B/ f( P
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. 
   8 v" t) Y9 g1 C7 |# ~, d! G
2. //w25x16.c
   
3. 
   
4. #include "w25x16.h"
   
5. 
   
6. extern SPI_HandleTypeDef hspi1;
   $ l9 W  w: `$ K0 f% |
7. 
   3 x+ {* [/ R: x# H" C' ]
8. /*读写一个字节函数，因为SPI读和写同时完成*/
   % ^& q$ L- h/ f* C
9. /*发送数据一定会接收到一个数据*/
   , {$ j/ _: j% i) y
10. uint8_t sFLASH_SendByte(uint8_t byte)
    
11. {
    9 Y3 B: ?# ?6 x: c$ q5 _1 k% W
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;
    
16. }
    
17. 
    
18. /*等待擦除或者写数据完成*/
    7 k+ T# [' [. D6 w9 b3 T7 K
19. void sFLASH_WaitForEnd(void)
    
20. {
    
21.     uint8_t sr_value = 0;
    * X0 y3 m: i3 N2 {
22.     sFLASH_CS_LOW();
    0 P( e. H) c4 ~; q
23.     sFLASH_SendByte(sFLASH_CMD_RDSR);
    
24.             //读S0的值，为1表示忙碌，为0表示停止         
    , w7 B. e6 C' v& u8 y
25.     do{
    - e. J* M9 K. i( A1 \3 @/ A
26.                 //发一个空字节，得到S0的值            
    
27.                 sr_value = sFLASH_SendByte(sFLASH_DUMMY_BYTE);
    
28.     }while( sr_value & sFLASH_BUSY_FLAG);
    
29. 
    ! S1 P5 _4 [, e+ _  I: b, r
30.     sFLASH_CS_HIGH();
    $ y4 i& i3 M  I  i
31. }
    - H* R7 O- P3 o6 E: q% C
32. 
    # _! q3 R( a8 P. I- G+ I" ~( D
33. void sFLASH_WriteEnable(void)
    # a8 r. n( t0 H/ ^$ n  D, w
34. {
    
35.     sFLASH_CS_LOW();
    
36.    
    ( |; k2 K& x" Y) n8 ]1 O
37.     sFLASH_SendByte(sFLASH_CMD_WREN);
    
38.    
    4 _" e/ b( c% h
39.     sFLASH_CS_HIGH();
    ' w$ W" H8 A; w3 |/ R* P9 g
40. }
    
41. 
    
42. 
    
43. /*读设备ID*/
    / A7 m% G% h1 T; `, r' h7 C7 N8 F
44. uint16_t sFLASH_ReadID(void)
    
45. {
    . T' F2 o: v8 W! U
46.     uint16_t FLASH_ID;
    6 x3 y- C8 P9 C7 }8 w$ N
47.     uint8_t temp0,temp1;
    + L8 d! G+ B& q% w# y2 I
48.    
    9 {. [/ t( w- u( s' k( }; V
49.    
    " }6 F1 `; p) M! r5 V
50.     sFLASH_CS_LOW();
    ) o" @/ s. [& i) Q1 Y! M# _
51.    
    
52.     sFLASH_SendByte(W25X_ManufactDeviceID);
    6 g* y1 K, f7 h$ \0 J
53.     //读设备指令后要发24位地址，所以要发三次
    # D' Z  a; I) q
54.     sFLASH_SendByte(sFLASH_DUMMY_BYTE);
    0 p7 L# F- I/ c5 f6 U
55.     sFLASH_SendByte(sFLASH_DUMMY_BYTE);
    " Q* R! U7 h2 I3 y+ s" v! H/ [" u
56.     sFLASH_SendByte(sFLASH_DUMMY_BYTE);
    
57.     //制造商ID
    
58.     temp0 = sFLASH_SendByte(sFLASH_DUMMY_BYTE);
    
59.     //设备商ID
    
60.             temp1 = sFLASH_SendByte(sFLASH_DUMMY_BYTE);
    0 o% O5 W9 [6 j6 h% @! z; B) \  ?0 c
61.    
    
62.     sFLASH_CS_HIGH();
    
63.    
    
64.     FLASH_ID = (temp0 << 8) | temp1;
    
65.    
    8 _' n  G1 M* P6 W% m# [
66.     return FLASH_ID;
    ' |* c+ e: c9 @" H. i
67. }
    ' A8 j; }4 R  s4 _. j
68. 
    ; x) w# ?3 ^# ]8 w1 d
69. //擦除扇区，擦除为1，因为只能由1变为0 ，不能0变1
    : E6 I) D& q- o3 z- ]# B
70. void sFLASH_EraseSector(uint32_t SectorAddr)
    
71. {
    5 M, a$ o% c4 L( z
72.     //SectorAddr表示擦除第几个扇区
    ( T! [* b- R. V5 o. T
73.     sFLASH_WriteEnable();  //开启写使能
    8 x0 {2 @5 z* D- j4 v4 W- o2 Q  `& @
74.     sFLASH_CS_LOW();//拉低,片选
    : M  f; C( d( a" `
75.     //擦除命令
    1 R  Q' V. U- }. e- a
76.     sFLASH_SendByte(sFLASH_CMD_SE);
    8 N9 a* }+ ~6 q! [/ B
77.             //传24位地址
    ! h. ?) F. V+ }. _7 @( C
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                  
    ! B+ X2 I, n- O9 s. f2 ]. A
79.     sFLASH_SendByte( (SectorAddr>>16) & 0xff);   
    
80.     sFLASH_SendByte( (SectorAddr>>8) & 0xff);    //传送中8位
    
81.     sFLASH_SendByte( (SectorAddr>>0) & 0xff);    //传送低8位
    
82.      
    
83.     sFLASH_CS_HIGH();
    
84.    
    
85.     /*读状态寄存器，等待擦除完成*/
    
86.     sFLASH_WaitForEnd();
    
87. }
    
88. 
    " Y, y. R/ e. F$ u
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
    
91. void sFLASH_ReadBuffer(uint8_t* pBuffer, uint32_t ReadAddr, uint32_t NumByteToRead)
    
92. {
    
93.     sFLASH_CS_LOW();
    ! B% D  M1 ~; Q( t
94.    
    
95.     sFLASH_SendByte(sFLASH_CMD_READ);
    * H0 U& D+ ~) c4 W8 }, b: R
96.     sFLASH_SendByte( (ReadAddr>>16) & 0xff);   //传送高8位
    
97.     sFLASH_SendByte( (ReadAddr>>8) & 0xff);    //传送中8位
    
98.     sFLASH_SendByte( (ReadAddr>>0) & 0xff);    //传送低8位
    6 T3 z. h; F' G
99.    
    * ^# a6 {# i+ b* @3 e& o3 ~
100.     while(NumByteToRead--)
     
101.     {
     6 f) F! F8 @8 P' r5 }: \: L$ G3 E% S
102.     * pBuffer = sFLASH_SendByte(sFLASH_DUMMY_BYTE);
     4 f& H* o& G4 l8 e6 p
103.     pBuffer++;
     ; |1 A0 B3 d. n1 v% |4 S
104.     }
     
105.    
     9 \' [( \. `. R2 f+ m
106.     sFLASH_CS_HIGH();
     6 U# q4 @& C# O7 h9 h# d
107. }
     ! t, n6 C; {! M( [$ u" Q% N5 j
108. 
     
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)
     % ~( J! a% R! S  W
111. {
     ( u" G# X4 c: _  ?, ~4 Q
112.     if(NumByteToWrite > sFLASH_SPI_PAGESIZE )
     
113.     {
     . J0 x9 H* s# @/ I1 Y
114.     NumByteToWrite = sFLASH_SPI_PAGESIZE;
     9 m. h. w! a3 n3 p& b# h
115.    
     
116.     printf("写数据量过大，超过一页大小\n");
     
117.     }
     
118.    
     # i8 B7 w4 |! x. z
119.     sFLASH_WriteEnable();  //开启写使能
     5 z5 [; [7 h. D
120.    
     
121.     sFLASH_CS_LOW();
     
122.    
     : F& D6 s; Q( T& x. n) e& z7 Y! B
123.     sFLASH_SendByte(sFLASH_CMD_WRITE);
     5 e$ n  w' _, S3 k' R& y) d' d9 m- Q
124.     sFLASH_SendByte( (WriteAddr>>16) & 0xff);   //传送高8位
     3 H, X+ \# g; T( q
125.     sFLASH_SendByte( (WriteAddr>>8) & 0xff);     //传送中8位
     
126.     sFLASH_SendByte( (WriteAddr>>0) & 0xff);      //传送低8位
     ! @  w3 r7 H- b3 \+ @
127.    
     
128.     while(NumByteToWrite--)
     
129.     {
     
130.     sFLASH_SendByte(* pBuffer);
     
131.     pBuffer++;
     7 c+ \" o7 ~- F+ o' N
132.     }
     
133.    
     - R1 \) Z, {; _# v
134.     sFLASH_CS_HIGH();
     
135.    
     ' E, t' E; t% L( u; @) u
136.     /*擦除和写数据都涉及到写动作，一定要等待完成*/
     
137.     sFLASH_WaitForEnd();
     
138. }
     
139. 
     ' F1 l/ {, Q7 F8 x4 I. b& \
140. //写任意地址、任意长度
     2 P" n+ j; X. i2 Q0 E* i
141. void sFLASH_WriteBuffer(uint8_t* pBuffer, uint32_t WriteAddr, uint32_t NumByteToWrite)
     
142. {
     
143.     uint16_t NumOfPage, NumOfBytes, count, offset;
     5 L5 M4 C6 k. B0 H, E  q( F: p( u
144.     //求WriteAddr在某一页的位置        
     * d$ Y, R$ K6 J- |1 _: m
145.     offset = WriteAddr % sFLASH_SPI_PAGESIZE;
     # Z+ S0 X: }8 I
146.     //求某一页剩余的大小
       q  o! X8 ^2 R2 F, e" Y
147.     count = sFLASH_SPI_PAGESIZE - offset;
     - u- p; C+ E% {9 z4 a. k
148.    
     9 D8 E0 `  O2 p8 Y+ o5 J
149.     /*处理页不对齐的情况，防止页内覆盖*/
     2 P; u: ]$ Z( x3 b) q
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*/                  
     
151.     /*这两个条件必须同时满足*/
     % [8 t& c# G0 [& r" Q
152.     if(offset && (NumByteToWrite > count ))
     
153.     {
     ! M1 E& n( x1 o7 O6 b7 W3 @
154.     sFLASH_WritePage(pBuffer,WriteAddr,count);
     
155.     NumByteToWrite -= count;//去掉已经写了的，从新页开始
     
156.     pBuffer += count;
     % E- z# P. w" o
157.     WriteAddr += count;
     
158.     }
     # D+ x  O: {# z! e  D( ?
159.    
     
160.     /*最多可分多少页*/
     
161.     NumOfPage = NumByteToWrite / sFLASH_SPI_PAGESIZE;
     4 ?; s+ ~- Y0 K, u, y; r) e
162.     /*剩余多少字节*/
     
163.     NumOfBytes = NumByteToWrite % sFLASH_SPI_PAGESIZE;
     * e( ?4 c% W0 _) I' a" |' T9 K
164.    
     ' \+ V4 m- P9 ]
165.     if(NumOfPage)
     
166.     {
     
167.         while(NumOfPage--)
     - d4 i1 B1 S3 W* _" r" Y0 p
168.         {
     
169.              //每一页都发起页编程
     * k% F) k' Z4 z, ^% h% \
170.              sFLASH_WritePage(pBuffer,WriteAddr,sFLASH_SPI_PAGESIZE);
     ' W* m8 M4 A0 {% E% {
171.              pBuffer += sFLASH_SPI_PAGESIZE;
     
172.      WriteAddr += sFLASH_SPI_PAGESIZE;
     
173.          }
     
174.     }
     1 ~3 e$ N% L- {4 w; {( O
175.    
     
176.     if(NumOfBytes)
     
177.     {
     
178.     sFLASH_WritePage(pBuffer,WriteAddr,NumOfBytes);
     , M( j  T7 @# V& r! f
179.     }
     " |( E8 @+ S3 m9 M* T3 w
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：
  
  6 n. Z! ?; o! B: f, w4 u
  

# z5 i! k. U0 p4 w- h- \9 W

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。

转载自： 骆驼听海
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