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$ y; D7 m# M- H2 L- f0 W! n

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。

1 R8 R! I- j9 `) B" `$ l

• STM32 I2C总线通信专题讲解
  
  2 |! S: |' E/ n  P

9 }* Y3 Z5 w0 ^& N

• 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。
  3 ^" f7 N# ~! O  @/ l
  
  ' m6 h2 ~5 P; S

+ v9 k  p& I' K; p5 s% {

• 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

8 k  N6 d7 F8 K+ v

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

* d( y# L/ B; f5 y7 |0 j5 C  H, m( S

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。

* b  S8 r# N, N' j9 S6 N+ N

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。

( n6 J1 d. ~9 Q( n/ n; z

• 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。

5 C3 Y9 o' t6 S: R# T( K! c

• I2C总线协议
  
  ) F! h/ f+ q; u5 Q7 k' }

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。

5 z. @( o7 G1 L9 j, 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。

. _8 n- t* s: ^! l- H

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 J6 g' e- W' L* L; ?, f1 L

! Z1 Z, d1 |2 K/ M

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。

a.主设备向从设备写数据：

$ }2 N2 \1 a/ D: x

b.主设备读从设备的数据：

1 k3 ?, h6 b  h* j

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。

2 G( }, S3 S1 @

# m: j( w6 W, h9 p" K: b

• 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。

1 v9 Y$ [: Z$ C4 q& S( n. 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。

' p9 u  q6 ?1 ]5 |

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

# g* ]" j7 v6 J% J/ H; i( q; P

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。

) Y2 z5 G* {# Z) O- Z. d- q8 d! b

• 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。

' d2 v+ b* j* z/ W& ]9 h

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。

& {5 t1 V4 d& t/ Y, L, \( h

' Y: p1 V2 `0 Z! t1 K" _

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。

5 l8 h4 v5 s$ F+ v

6 {  W. o2 H" J8 g6 v2 h! c, A

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。

• I2C读写EEPROM实例
  
  0 Y9 v6 k- V* P

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

! h# k2 o+ d" O

步骤：

1.配置RCC

0 X8 d6 x7 V6 g. h  m6 j

2.配置PB6和PB7管脚

3.配置I2C协议参数

4.编写代码

1. 
   
2. //mian.c
   
3. 
   . i9 n" s) x% j* u5 t* [
4. #include "main.h"
   & t3 X" p5 s# a. m' e* y
5. #include "stm32f4xx_hal.h"
   , \2 z: @' `+ H1 H2 j) ?
6. #include "i2c.h"
   
7. #include "usart.h"
   " J( N5 g7 R8 I0 F) D( N/ `# Z
8. #include "gpio.h"
   
9. 
   ! ]4 m/ A: ?% L9 _4 e, T+ t% R
10. #define ReadAddr   0xA1
    & i) ?+ j" R0 o6 U
11. #define WriteAddr  0xA0
    . s2 c6 \) n- W5 b8 a6 C0 t- M
12. 
    & f! v3 ^2 r, W: a- h4 k& Y8 I
13. uint8_t Wbuf[20] = "EEPROM TEST OK!";
    
14. uint8_t Rbuf[20] = {0};
    3 M+ j0 ?: B$ @  ?" X' P
15. 
    , \1 s/ j  Y& y  E
16. /*********  24C65写数据函数*****************************/
    9 r/ \& o) o6 [. q- M
17. 
    
18. void  Eeprom_Write(uint16_t MemAddr, uint8_t *Wbuf, uint16_t len ){
      f7 L) U4 p5 N9 V1 c+ h5 T
19.         while(len--){
    5 h5 s- x, k5 |4 t: b
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
    . m" W+ h/ c9 {. v
22.         //由于24C65的存储地址是16位的
    + ?( S; F0 h8 ]6 w8 M" ?! x. ^
23.         //所以我们选择I2C_MEMADD_SIZE_16BIT
    
24.         //1表示一次写一个字节
    
25.                 while(HAL_I2C_Mem_Write(&hi2c1, WriteAddr, MemAddr, I2C_MEMADD_SIZE_16BIT, Wbuf, 1, 100) != HAL_OK){};
    4 }* C6 w$ j: S7 E
26. MemAddr++;
    1 f: o& ]! F, F% n7 B
27. Wbuf++;
    8 u- K! \0 c  I+ P
28. }
    2 w/ E- C/ h( K; K' R, x  U
29. }
    1 R8 T: b4 z9 v' T! e. V
30. 
    
31. 
    
32. /*********  24C65读数据函数*****************************/
    
33. 
    " ]. k  Y% D4 ]3 Y8 v
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
    + b" ?# n! j9 s) u& ]
36.         while(HAL_I2C_Mem_Read(&hi2c1, ReadAddr, MemAddr, I2C_MEMADD_SIZE_16BIT, Rbuf, len, 100) != HAL_OK );
    
37. }
    & S; X6 L' B# l! T" }. ?
38. int mian(){
    
39.       MX_GPIO_Init();
    
40.       MX_I2C1_Init();
    
41.       MX_USART1_UART_Init();
    5 S. Y$ s( ]' B* h# a* N
42.       printf("this is i2c eeprom test\n");
    
43. 
    # S" o+ v5 R6 K, S- h
44.       Eeprom_Write(0, Wbuf, sizeof(Wbuf) );
    ; R/ w" H- x8 ^4 H+ G8 E! W+ r
45.       HAL_Delay(500);
    2 Z8 C0 Y) r1 ~3 b) v) D3 P
46.       Eeprom_Read(0 , Rbuf, sizeof(Rbuf));
    " Q. s. p" W# F6 K* o
47.       printf("READ:  %s\n", Rbuf);
    
48. 
    
49.       while(){
    
50. 
    ' e0 M( k, L: ]# l" ?* B' r7 f
51.       }
    
52. }

复制代码

• STM32 SPI总线通信专题讲解
  
  , `- r& o+ D  a  F0 h

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。

# N4 h2 A% Z2 V% ]( ^) w

2 W% I7 f  M) h, m; \7 G' G* m7 J

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。

. O9 }, g# [- o- {2 c; p; R5 G

（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。

7 s8 J; @+ l2 C7 C7 f, `5 m' Y

• SPI总线协议
  
  0 S9 D: w( V9 u1 g  X* R0 V

4 Y  ]8 ~2 V% \" g* V  Y

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。

- t( J% Z+ I/ `* k/ l5 w" 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。

8 {# P" S% e% }- d4 `! m5 B3 H4 I

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。

* z0 `1 S) N! k1 m. x5 A

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。

$ B! ^' t& I2 x7 q9 S% N/ l+ ^

• SPI的4种通信模式
  
  " i+ `7 v. |0 I5 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。

& V5 |1 m. l  @1 j

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。

1 R' S/ f+ W- d

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

• STM32F4-SPI控制器特性
  
  1 p8 M3 D& }( ]# p, F7 E

8 {1 ]. R% e, v% y, C1 ^/ a

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。

! V3 w% X7 |: i8 f

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。

0 {1 j7 ?" m! a) u$ o( w; g( K+ z$ U+ M

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。

a.通过写SPI的“数据寄存器DR”把数据填充到发送缓冲区中。

b.通过读“数据寄存器DR”，可以获取接收缓冲区中的内容。

2 ^( Y( ]; `* J* p6 t& y* S. k  W* h

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。

+ q. z0 ^6 p5 s$ T/ k8 b- x" z: r* h

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
  
  

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。

- ~) O# w3 X3 S. P- U: i

1.W25X16的硬件连线如下：

; g' ?0 g/ P. s8 i* P# g% ?1 _

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

" R9 x. m# U8 X# a

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 x! H+ w, c) k- {

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）

. V% O4 z1 e7 s# c  s

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。

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。

0 y1 W/ ^( w6 r2 @2 X9 t

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。

) W8 ?' T$ a5 X# e

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）

$ M' v  p: k: [6 l. T% H

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。

! o2 H- A( @+ d

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。

7 P# m/ z2 ^+ \1 v1 w* {( G# 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。

• STM32 SPI_FLASH基本配置和操作
  
  

根据如下的硬件连线图进行配置

" `3 P( [8 i0 |% i- c& g/ F2 C

0 @, s; U0 k2 k5 |5 _$ C- b

步骤：

1.使能时钟RCC

; x: q8 p- \+ h. L6 U

2.使能SPI1，配置相应管脚

! W  ^7 }$ w4 m

2 r3 w' c+ `- V+ F& s- {8 \2 D

3.配置SPI协议

+ |& s7 p  J- X, S& y) S

3 m/ R& {: W& r/ j9 A  _0 W0 S

. a8 f" |. J1 J8 l

4.编码

1. //main.c
   ) C5 \$ ?+ T+ s5 p; v6 ^
2. 
     @, |1 W- b/ J7 ?
3. #include "w25x16.h"
   3 y" v8 {3 s; w; m7 n" q1 l6 L
4. 
   
5. uint8_t RD_Buffer[5000] = {0};
   
6. uint8_t WR_Buffer[5000] = "SPI FLASH WRITE TEST\n";
   + H0 O3 B1 X/ |1 k
7. 
   
8. int main(){
   0 x: C( ~  ]/ W! T! Z
9.     uint16_t FLASH_ID = 0;
   
10.     uint32_t i;
      a, ?+ r# S7 |. q0 N
11.    
    
12.     MX_GPIO_Init();
    
13.     MX_SPI1_Init();
    4 O: i! L- ?6 C2 i
14.     FLASH_ID = sFLASH_ReadID();
    
15.    
    
16.     /******测试擦除******/
    
17.     sFLASH_EraseSector(4096*0);
    
18.     //sFLASH_EraseSector(4096*1);
    9 e: w- K5 q; i) R3 k  w
19.     sFLASH_ReadBuffer(RD_Buffer,0,4096);
    
20.     printf("读数据开始\n");
    
21.     for(i=0; i<4096; i++)
    - x9 c' u: o1 _& E3 ?6 C
22.     {
    
23.     printf("%x ",RD_Buffer[i]);
    : l  ], l% \6 S2 M
24.     }
    % D. `% ?: a; ^, X& y
25.     printf("读数据结束\n");
    
26. 
    
27. 
    
28.     /******测试写操作1*****/
    
29.     //写之前都需要擦除扇区
    
30.     sFLASH_EraseSector(4096*0);
    $ U% j; z% Q! w9 ?& |# M
31.     sFLASH_WritePage(WR_Buffer,0, 20);
    6 [1 v7 S: k* X" g: g  l
32.     sFLASH_ReadBuffer(RD_Buffer,0,20);
    6 i& x- a# R* z; ?+ k6 w. Y# n9 S
33.     printf("READ DATA: %s\n",RD_Buffer);
    
34.    
    % H! K4 k$ Y, W: t6 {3 w4 [2 r8 |  l
35.     /******测试写操作2*****/
    ; t4 w, e% L6 b6 ?9 ~/ K
36.     //写之前都需要擦除扇区
    9 V& t$ D7 U4 X# x8 M& g, T
37.     sFLASH_EraseSector(4096*0);
    3 r& w! r* E4 {! a7 b0 ?
38.     sFLASH_EraseSector(4096*1);                           
    
39.     for(i=0; i<4096; i++)
    
40.     {
    
41.     WR_Buffer[i] = 0x55;
      P! T  s3 j% s/ V& z$ A
42.     }
    
43.     sFLASH_WriteBuffer(WR_Buffer,4090, 1000);
    
44.     sFLASH_ReadBuffer(RD_Buffer,4090,1000);
    # }; ], [: ~" Y, i1 F) R; Z3 v+ L
45.     for(i=0; i<1000; i++)
    , @7 e+ a# h; y6 a- w* ]& q% j
46.     {
    
47.     printf("%x ",RD_Buffer[i]);
    * b# @, M' M  K5 i/ i" h* O
48.     }
    ( u/ ~$ \9 k+ j0 y  v) Z5 X9 Q
49.     /*****************/
    
50.     while(){}
    ( |8 n/ J  x5 t5 l  ~# G& {1 n/ ]
51. }

复制代码

1. //w25x16.h
   & |1 x  L& P( K0 ^4 h
2. 
   " k( S) z# H2 K0 e" ~
3. #ifndef __W25X16_H
   
4. #define __W25X16_H
   2 @4 h8 g# c9 f
5. 
   
6. #include "stm32f4xx_hal.h"
   
7. 
     f, e5 K9 ^7 C+ j" y- J
8. //使用宏定义芯片指令
   . |# M4 Q  d4 |% {5 {
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  */
    ' ^  k7 G" `9 k  ~/ k
12. #define sFLASH_CMD_SE          0x20/* Sector Erase instruction */
    & U' M+ A6 N& ^" U% j9 x
13. #define sFLASH_CMD_WRITE       0x02  /* Write to Memory instruction */
    
14. #define sFLASH_CMD_READ        0x03/* Read from Memory instruction */
    , O, S8 h! ]+ ?* u! Z
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
    - _, Z2 R- h: R$ y
18. 
    : \+ o0 [; ~- n4 g
19. /* 选中芯片，拉低信号 */
    5 \8 ]. W! K$ }2 T3 s# |$ I9 h
20. #define sFLASH_CS_LOW()       HAL_GPIO_WritePin(GPIOH,GPIO_PIN_2,GPIO_PIN_RESET)
    
21. /* 释放芯片，拉高信号 */
    ; `& y& m9 y/ E3 S! c; C
22. #define sFLASH_CS_HIGH()      HAL_GPIO_WritePin(GPIOH,GPIO_PIN_2,GPIO_PIN_SET)
    
23. 
    9 q9 q. K9 o- _4 l
24. //定义函数
    2 ]& @. }1 C6 D& _7 _% U! ?; F* y
25. uint8_t sFLASH_SendByte(uint8_t byte);
    $ u( i9 V2 a2 V* Y9 I2 U
26. uint16_t sFLASH_ReadID(void);
    
27. void sFLASH_EraseSector(uint32_t SectorAddr);
    ! T5 z2 t) }/ z
28. void sFLASH_WriteBuffer(uint8_t* pBuffer, uint32_t WriteAddr, uint32_t NumByteToWrite);
    8 H5 i% O; O$ A, ^
29. void sFLASH_WritePage(uint8_t* pBuffer, uint32_t WriteAddr, uint32_t NumByteToWrite);
    5 _7 r+ M! G- C2 T
30. void sFLASH_ReadBuffer(uint8_t* pBuffer, uint32_t ReadAddr, uint32_t NumByteToRead);
    / M- ^) z; T) d# F) r
31. #endif

复制代码

1. 
   
2. //w25x16.c
   ! r* ]$ A, n& R0 d3 Q1 b4 R
3. 
   
4. #include "w25x16.h"
   
5. 
   $ m4 C- }- j. `: r7 B
6. extern SPI_HandleTypeDef hspi1;
   ' C# }/ `& S6 t8 R8 a3 S
7. 
   ) u2 U5 L! }! s, S3 K% U4 q& P
8. /*读写一个字节函数，因为SPI读和写同时完成*/
   1 R* B: U8 _" O' g5 m$ b  P7 Z
9. /*发送数据一定会接收到一个数据*/
   4 _/ ?: V& }6 c- t) B( b
10. uint8_t sFLASH_SendByte(uint8_t byte)
    
11. {
    ( i5 [; E8 ]5 K( S' N% `0 s% ?9 K
12.     uint8_t TX_DATA = byte;
    6 N" w% C1 Z7 ~" Q8 C: ?: B+ G
13.     uint8_t RX_DATA = 0;
    
14.     HAL_SPI_TransmitReceive(&hspi1, &TX_DATA ,&RX_DATA , 1, 1000);
    ! L( L8 J7 u5 ^! e
15.     return RX_DATA;
    
16. }
    $ p9 T2 N% J1 n0 c* T' @* T. a
17. 
    
18. /*等待擦除或者写数据完成*/
    
19. void sFLASH_WaitForEnd(void)
    ' m: j. n5 D- M) V8 \
20. {
    
21.     uint8_t sr_value = 0;
    
22.     sFLASH_CS_LOW();
    
23.     sFLASH_SendByte(sFLASH_CMD_RDSR);
    ! S+ a* X" P& D
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            
    
27.                 sr_value = sFLASH_SendByte(sFLASH_DUMMY_BYTE);
    
28.     }while( sr_value & sFLASH_BUSY_FLAG);
    ; b6 G" A1 ?: y3 `: ^
29. 
    
30.     sFLASH_CS_HIGH();
    
31. }
    * E/ I% C+ q1 l" P$ L5 ]
32. 
    5 n& P7 e! A: t0 o
33. void sFLASH_WriteEnable(void)
    
34. {
    
35.     sFLASH_CS_LOW();
    : ~) q! K# v$ }7 w! A- R$ {2 _
36.    
    & Z$ b. R6 A' v! m" R
37.     sFLASH_SendByte(sFLASH_CMD_WREN);
    0 l' b9 `- ]8 M" h* d6 r
38.    
    
39.     sFLASH_CS_HIGH();
    
40. }
    - c) T+ A( c9 n1 d2 C) o
41. 
    
42. 
    
43. /*读设备ID*/
    ( f8 }& W* K8 F8 w$ E
44. uint16_t sFLASH_ReadID(void)
    
45. {
    / D8 o- @: w+ q; `1 I2 \
46.     uint16_t FLASH_ID;
    
47.     uint8_t temp0,temp1;
    + S' M5 W* Q& z+ E# e, L8 f0 h
48.    
      I5 ~4 W# J1 W+ l5 l
49.    
    
50.     sFLASH_CS_LOW();
    
51.    
    : j8 ?, b6 m8 [2 R+ o. i
52.     sFLASH_SendByte(W25X_ManufactDeviceID);
    
53.     //读设备指令后要发24位地址，所以要发三次
    
54.     sFLASH_SendByte(sFLASH_DUMMY_BYTE);
    
55.     sFLASH_SendByte(sFLASH_DUMMY_BYTE);
    
56.     sFLASH_SendByte(sFLASH_DUMMY_BYTE);
    6 Z/ a0 J- i; s/ ]2 O
57.     //制造商ID
    / l- W$ x0 k3 c, m0 g/ ~6 }% \7 z
58.     temp0 = sFLASH_SendByte(sFLASH_DUMMY_BYTE);
    
59.     //设备商ID
    . I& V% x4 g* M
60.             temp1 = sFLASH_SendByte(sFLASH_DUMMY_BYTE);
    & ]! m: h0 f% B
61.    
    
62.     sFLASH_CS_HIGH();
    
63.    
    7 I! }7 u* l+ o# b" M, J
64.     FLASH_ID = (temp0 << 8) | temp1;
    3 d) t4 d; e2 k" Q2 R
65.    
    
66.     return FLASH_ID;
    8 @$ E4 e2 O. E; m
67. }
    ' ~+ {6 H# i& {7 y3 g) Z
68. 
    ; `) |' o+ J5 y3 [; G9 n  G
69. //擦除扇区，擦除为1，因为只能由1变为0 ，不能0变1
    
70. void sFLASH_EraseSector(uint32_t SectorAddr)
    
71. {
    0 a9 E- c3 _  {: U( V9 Z' m: [  |0 P
72.     //SectorAddr表示擦除第几个扇区
    
73.     sFLASH_WriteEnable();  //开启写使能
    ) @0 S& T0 h3 O3 h1 C+ I7 |- @
74.     sFLASH_CS_LOW();//拉低,片选
    4 H$ C$ n$ [3 I3 ?! c5 @* w" f
75.     //擦除命令
    . I3 i/ `$ x) T: m
76.     sFLASH_SendByte(sFLASH_CMD_SE);
    
77.             //传24位地址
    : o0 o) @" b& F9 g
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);   
    
80.     sFLASH_SendByte( (SectorAddr>>8) & 0xff);    //传送中8位
    
81.     sFLASH_SendByte( (SectorAddr>>0) & 0xff);    //传送低8位
    ( m# `1 i* Y6 u. `- C
82.      
    
83.     sFLASH_CS_HIGH();
    
84.    
    
85.     /*读状态寄存器，等待擦除完成*/
    % C% X9 b; Q% r; o1 K8 r8 J1 q8 h# x
86.     sFLASH_WaitForEnd();
    
87. }
    
88. 
    7 y7 E0 ?& G, i5 f8 m, m, |) ^
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. {
    , B* |; _6 O" r0 L! q% A
93.     sFLASH_CS_LOW();
    
94.    
    
95.     sFLASH_SendByte(sFLASH_CMD_READ);
    - \9 k, e/ H2 A, W0 H4 Y; ?4 B/ [
96.     sFLASH_SendByte( (ReadAddr>>16) & 0xff);   //传送高8位
    
97.     sFLASH_SendByte( (ReadAddr>>8) & 0xff);    //传送中8位
    ; ]/ |! Z( U* _8 ?
98.     sFLASH_SendByte( (ReadAddr>>0) & 0xff);    //传送低8位
    
99.    
    . S: D# k& B$ l" g0 L+ u
100.     while(NumByteToRead--)
     ! }0 E7 d9 B- H* `/ M+ q: D! P5 Y
101.     {
     
102.     * pBuffer = sFLASH_SendByte(sFLASH_DUMMY_BYTE);
     
103.     pBuffer++;
       N6 W, F( E) V' E5 U
104.     }
     ( H' p7 `( }  [. A% z" a
105.    
     $ P- w. G. y: R! N3 D
106.     sFLASH_CS_HIGH();
     , F/ V: t5 r' G' F
107. }
     9 J: g$ H, h8 W/ _6 P: e
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)
     6 ~$ v7 _5 y$ }* \' ~; V4 w7 q
111. {
     , A+ `( p. W* [; H9 h' k0 G
112.     if(NumByteToWrite > sFLASH_SPI_PAGESIZE )
     
113.     {
     6 Q/ W1 |8 [" ~- L# D
114.     NumByteToWrite = sFLASH_SPI_PAGESIZE;
     - o. i; g  d; T
115.    
     1 u$ D0 o2 v# A) q
116.     printf("写数据量过大，超过一页大小\n");
     ) s2 q. d; Q9 g/ G( c: w# J
117.     }
     , G7 W) ^& R7 y5 L2 B' v4 f% M
118.    
     
119.     sFLASH_WriteEnable();  //开启写使能
     
120.    
     % S# I5 z; {. _5 ]. l0 o
121.     sFLASH_CS_LOW();
     
122.    
     
123.     sFLASH_SendByte(sFLASH_CMD_WRITE);
     " d4 a+ z' h  z/ H/ R+ J% g
124.     sFLASH_SendByte( (WriteAddr>>16) & 0xff);   //传送高8位
     , z4 A  Y! o' m+ u7 m
125.     sFLASH_SendByte( (WriteAddr>>8) & 0xff);     //传送中8位
     
126.     sFLASH_SendByte( (WriteAddr>>0) & 0xff);      //传送低8位
     
127.    
     
128.     while(NumByteToWrite--)
     0 V: k! q9 F! k/ ]7 _( b; g
129.     {
     * C& Q$ R8 G" X! C
130.     sFLASH_SendByte(* pBuffer);
     4 C3 V6 @- R2 e6 u: `( [
131.     pBuffer++;
     
132.     }
     4 B+ E. L2 i& Y9 H+ {& J
133.    
     : Y& k9 ^6 q( E& U8 J
134.     sFLASH_CS_HIGH();
       Q$ ?& D1 |8 C3 A1 s9 {+ x
135.    
     3 o6 b8 {& M3 F
136.     /*擦除和写数据都涉及到写动作，一定要等待完成*/
     , U& v; C# R1 c" w0 M! x2 g
137.     sFLASH_WaitForEnd();
     1 r+ s( E' v) }4 G: a
138. }
     
139. 
     ' w$ [2 o1 W! j+ F  Q
140. //写任意地址、任意长度
     
141. void sFLASH_WriteBuffer(uint8_t* pBuffer, uint32_t WriteAddr, uint32_t NumByteToWrite)
     
142. {
     ) S1 S5 C0 z7 t! v9 S+ h8 I! Q7 ~: h
143.     uint16_t NumOfPage, NumOfBytes, count, offset;
     
144.     //求WriteAddr在某一页的位置        
     
145.     offset = WriteAddr % sFLASH_SPI_PAGESIZE;
     # H9 G7 I9 K9 Y. _: E& V8 C5 o
146.     //求某一页剩余的大小
     
147.     count = sFLASH_SPI_PAGESIZE - offset;
     : v9 c0 g4 B, t+ F5 H- @- l
148.    
     
149.     /*处理页不对齐的情况，防止页内覆盖*/
     8 E8 ]# U5 ?  v% d) Q) x8 b
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*/                  
     8 \( r& t/ p3 z9 h9 Z
151.     /*这两个条件必须同时满足*/
     # i" _! g2 P& r( U' V+ O
152.     if(offset && (NumByteToWrite > count ))
     6 H! Z+ r; d* w  V8 h$ g5 o
153.     {
     ) N0 L4 L$ B$ x* h" r4 x
154.     sFLASH_WritePage(pBuffer,WriteAddr,count);
     " z; Q6 z+ V4 P' G
155.     NumByteToWrite -= count;//去掉已经写了的，从新页开始
     5 b) C# e+ B3 p  S5 D9 T$ R
156.     pBuffer += count;
     7 }4 c1 b$ a( x2 N
157.     WriteAddr += count;
     
158.     }
     
159.    
     1 I/ G& q3 \- \' V1 x0 k
160.     /*最多可分多少页*/
     / m) O$ ], n9 I3 S5 t6 A4 L! [
161.     NumOfPage = NumByteToWrite / sFLASH_SPI_PAGESIZE;
     3 P; a# p# w, C, t( O) ?8 n
162.     /*剩余多少字节*/
     $ A7 D. k/ l( H( _. A) R  a
163.     NumOfBytes = NumByteToWrite % sFLASH_SPI_PAGESIZE;
     " B/ S5 e, _: J- c' x
164.    
     $ }  l7 _# x" o' L1 v
165.     if(NumOfPage)
     
166.     {
     4 F6 x+ c& l% U% V8 y4 L& J
167.         while(NumOfPage--)
     
168.         {
     - R' `( e. u3 p2 A! y% I4 Y4 O
169.              //每一页都发起页编程
     
170.              sFLASH_WritePage(pBuffer,WriteAddr,sFLASH_SPI_PAGESIZE);
     2 v7 g8 K3 e2 ^2 U  R
171.              pBuffer += sFLASH_SPI_PAGESIZE;
       K2 y- A- d: m& o0 U4 p8 E) Y
172.      WriteAddr += sFLASH_SPI_PAGESIZE;
     
173.          }
     " L0 q6 B, T- P. S2 w
174.     }
     - F' y5 i- P9 h! j* U% p
175.    
     
176.     if(NumOfBytes)
     
177.     {
     
178.     sFLASH_WritePage(pBuffer,WriteAddr,NumOfBytes);
     
179.     }
     3 B1 b) `. n9 ]0 r. S5 w, o
180. }

复制代码

2 U% R9 h1 k, |% @* D$ z' r0 d3 E2 p2 B

• 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。

: M% }) C  P7 d+ F

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。

1 b9 T% o/ l7 e; \& E转载自： 骆驼听海
" T4 {. w9 C2 {8 q9 Q- x& L3 @如有侵权请联系删除