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基于STM32关闭SPI导致WRPERR错误经验分享

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STMCU小助手 发布时间:2023-8-13 14:06
01引言

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在STM32的应用中,SPI算是用的比较多的外设了,也是单片机最常见外设之一。客户说它执行了关闭SPI的代码,竟然会导致Flash中的WRPERR标志置位,致使应用碰到一些问题。这就奇怪了,SPI和内部Flash看起来是风马牛不相及的事情,为什么会发生这种事呢?一起来看看吧。

. C* u# a) a( X" Y
02问题
2.1 问题起源
# j4 U" }. U0 X% m
客户在使用STM32L072RBT6的时候,使用STM32 CubeL0库,在程序编写时,发现执行关闭SPI代码时,会导致Flash的写保护错误标志WRPERR置位,导致其后面准备写EEPROM的时候,就无法对EEPROM写入了。

# Y* y1 [* V7 T' f
客户使用两个标志flag1和flag2,来观察WRPERR标志的变化。代码如图1所示。
5 r1 f& q7 i$ z# r, J
微信图片_20230813140430.png
图1.用户测试代码
' _2 P$ q$ X! I5 p7 u
在执行这个代码时,前面flag1还等于0,执行到flag2那句,就变成flag2等于1了,同样地取了WRPERR标志位的值。所以客户就怀疑执行_HAL_SPI_DISABLE()会把Flash的WRPERR标志置1了。
, }0 R; D. j1 n$ s. ~2 ?, R
因为在对EEPROM编程中,需要先调用位于stm32l0xx_hal_flash.c中的FLASH_WaitForLastOperation()函数,此函数中,将会对Flash所有错误标志进行检查,如果出现了错误,它则返回HAL_ERROR,导致后续对EEPROM的编程不会被执行。
* T4 b" Q3 E5 V
2.2 问题重现
6 R( C% o' }: J  A, v0 A& E" I
使用NUCLEO-L053R8来验证客户的这个问题。在\STM32Cube_FW_L0_V1.10.0\Projects\STM32L052R8-Nucleo\Examples\SPI\SPI_FullDuplex_ComPolling例程中直接进行修改测试。

. B$ t8 W5 f0 C3 U+ G
首先,把客户的测试代码加到例程中SPI初始化之后的位置。如图2所示。

8 F0 I; s1 H( I" z. U  w5 q
微信图片_20230813140431_9.png
图2.测试代码1(位于SPI初始化之后)
$ O# i/ V- E+ O8 {' {( h
编译,并在线调试,发现并没有出现客户所描述的问题。如图3所示。

* i: L  w- w7 f" }' k( m" Z, ^
微信图片_20230813140431_8.png
图3.测试代码1结果(位于SPI初始化之后)
) P9 V! |* V% B- y' X8 D1 \2 t* c/ o
可以看到,WRPERR的值并没有被置1,Flag1和Flag2的值也都是0。那么,为什么客户说他那边会有这个问题呢?
, D) X. O4 O9 D2 {
再回头仔细看一下客户的测试代码,发现客户的测试代码中并没有对SPI进行初始化,其_HAL_SPI_DISABLE()代码是放在其他外设初始化之后的。

; g0 O/ C" `4 L. b5 N
好,那么再来修改一下测试代码,把客户这三句测试代码挪动到SPI初始化之前,如图4所示。

% I  l1 f9 w# ~6 \, F& U
微信图片_20230813140431_7.png
图4.测试代码2(位于SPI初始化之前)

# k/ W! \( }; W9 L# k; j3 c
编译,并在线调试,这时,会惊奇地发现客户所描述地问题来了。其结果如图5所示。
  Z, o1 Y: g2 }
微信图片_20230813140431_6.png
图5.测试代码2结果(位于SPI初始化之前)
8 A4 r1 j# r5 Z! N
可以看到,这时Flash的WRPERR标志位置1了,测试代码中,flag2的值也跟flag1不同了。

. p2 c( h, z" ~" G
再做一个实验,将此处的HAL库写法,改成直接操作寄存器,来试一下。测试代码变成是图6这样的。
1 ?0 w2 l! V3 S3 T4 N' R' S
微信图片_20230813140431_5.png
图6.测试代码3(位于SPI初始化之前,直接操作寄存器)

( _: E- y* j* K& ?# O
编译,在线调试,这次又惊喜地发现,问题不见了。结果如图7所示。

' d9 P( \$ U6 n4 ]  v, Q9 R! A  f
微信图片_20230813140431_4.png
图7.测试代码3结果(位于SPI初始化之前,直接操作寄存器)

  |) }" _; [$ T* i; n7 y8 N
三种操作,为什么只有第二种方式有问题呢?而且为什么错的偏偏是Flash的写保护错误标志WRPERR呢?接下来可以分析一下它们的反汇编代码,看看到底是哪里出问题了。
# R1 d3 B. I4 w1 C: J7 p+ E
2.3 反汇编分析

2 t$ A* s# L+ k% K( [
对于三种情况,把反汇编拉出来看最清楚其操作过程了。

( W5 T- [4 i: ~, p  d% r( o
先分析第一种情况——测试代码位于SPI初始化之后。其反汇编如图8所示。
$ j9 b8 F! F! Z4 A/ w2 U
微信图片_20230813140431_3.png
图8.测试代码1的反汇编(位于SPI初始化之后)
1 X- u5 F1 {0 F) U
从之前的Watch窗口,知道flag1的地址为 0x2000000c,flag2的地址为0x2000000d。
% ?2 j' M* _6 `
现在对三句C语言测试语句的反汇编语句进行解析,如下:
9 N  \4 c% T5 ^* e, U0 B
微信图片_20230813140431_1.png
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2 ~+ x9 h7 P; w
可以看到,这段汇编是一点问题都没有的。

: ?, Z: E+ [; }  Z3 Q
接下来,先分析第三种情况——也就是测试代码放在SPI初始化之前,但是使用直接操作寄存器的方式。其反汇编如图9所示。
8 k" d+ O9 m" \8 D
微信图片_20230813140431.png
图9.测试代码3的反汇编(位于SPI初始化之前,直接操作寄存器)

1 j7 f3 F3 M* d2 o/ l
从之前的Watch窗口,知道flag1的地址为0x2000000c,flag2的地址为0x2000000d。

9 ~# r: O( L/ J/ p. ?1 V2 {/ K; C
现在对三句C语言测试语句的反汇编语句进行解析,如下:

6 n3 n! f/ o, a: n7 Z
微信图片_20230813140432_11.png
微信图片_20230813140432_10.png
可以看到,这段汇编也是一点问题都没有的。

/ r' ]4 b# E" p& F3 b5 U  `6 X5 a
最后,再来分析一下有问题的第二种情况,也就是测试代码放在SPI初始化之前,但是使用_HAL_SPI_DISABLE()关闭SPI的情况。其反汇编如图10所示。

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微信图片_20230813140432_9.png
图10.测试代码2的反汇编(位于SPI初始化之前)

) A* q5 [; x7 ~  Z7 R) P, Z2 L+ }/ Y* o
从之前的Watch窗口,知道flag1的地址为0x20000008,flag2的地址为0x20000009。

6 c' t* T' H. i
现在对三句C语言测试语句的反汇编语句进行解析,如下:

: F6 z! W. V% i1 Y1 h/ p8 |
微信图片_20230813140432_8.png
微信图片_20230813140432_7.png
3 @( J0 K( D# n% m
可以看到,问题出在哪了?问题就出在“STR R3,[R 2]”这个语句上,这个语句在0x00000000这个位置写值,而0x00000000此时映射的是Flash的地址0x08000000,也就是Stack Pointer的位置。如图11和图12所示。

, Y3 m2 o' |7 q4 z
微信图片_20230813140432_6.png
图11.0x00000000地址的数据

" M( j: o! F, F4 [- b/ @
微信图片_20230813140432_5.png
图12.0x08000000地址的数据
' ?+ m: I+ ]# c
首先,这个位置本来就不应该被修改。

# t& k: p! B  j- z- {
第二,因为没有对Flash程序存储器进行解锁,就往里边写值,就会造成写保护错误,导致WRPERR标志位置位。所以,可以明白为什么WRPERR会被置位了。
% d5 z) i& l8 R1 g8 f" i# ^4 h
可是关键的问题在哪儿呢?在执行“LDR  R2,[R0,#4]”这条语句时,R2本来应该是SPI2_CR1的地址,但是它竟然是0x00000000!如图13所示。

* C) N; u0 h) _. Y9 g  q+ v0 q. V
微信图片_20230813140432_4.png
图13.0x2000000c地址的数据

/ m4 [* B2 O! _
从Watch窗口来看一下SpiHandle的情况。如图14所示。
3 W) M4 g8 Q; E) ^2 |
微信图片_20230813140432_3.png
图14.SpiHandle(未初始化)
6 H& ?: [/ k8 }" u$ ~! A6 y) \7 {
从图14可以看到,其实刚才的0x2000000c地址就是SpiHandle结构体的地址,也是SpiHandle.Instance的地址,而SpiHandle.Instance的值为0。SpiHandle.Ins tance.CR1的地址为0x0,导致显示它装载的值是Stack pointer的值0x20000468,这里本应该是SPI2_CR1的地址和SPI2_CR1的值。
4 P# B9 A! d/ _3 [1 q2 l
也就是因为这里的问题,才会导致了后面的WRPERR错误。

7 N9 S+ P, T; y0 H, v0 D, _9 E
2.4 代码分析
+ ^# g% l* b, s4 c9 i
再回到代码这边来看一下,有问题的代码究竟是有什么情况。客户的代码主要就是一句关闭SPI的语句“_HAL_SPI_DISABLE(&SpiHandle);”。
' i1 V4 c+ x7 H4 a8 ]4 ]+ z
这个语句是怎么解析的?它再stm32l0xx_hal_spi.h中解析,如图15所示。
4 M+ [. V9 |1 t/ _0 F
微信图片_20230813140432_2.png
图15._HAL_SPI_DISABLE函数
0 J7 x* d! y& o) [7 D
看到这个函数时,看到了重要的字眼——“Instance”!就明白是什么问题了,因为这个SpiHandle.Instance还没有被初始化呢!这也说明了为什么在图14中,看到的SpiHandle.Instance的值为0x0,而SpiHandle.Instance. CR2的值为0x20000468。关键就在于这个SpiHandle. Instance还没有初始化。

; B2 B2 k0 @  o( R; A7 x/ Y
所以,把客户的测试代码放在SPI初始化代码之后没有问题,就是因为这个SpiHandle.Instance已经被初始化过了。所以,它不会有问题。

9 X' m9 l5 m4 f4 e4 w8 Z' \
03. L7 ]6 v! v4 h9 U
问题解决

4 f) n  f6 y  R& H, ^9 x7 b) }
本来客户的代码就没有必要这么写,因为SPI都没初始化,对它进行关闭并没有什么意义。

8 {. W* J" d8 i& S* Z
如果非要在这里关闭SPI的话,那就要先对SpiHandle.Instance进行初始化才行。如图16所示。
* Y8 D' }' r7 ^* r  P6 M, }
微信图片_20230813140432_1.png
图16._HAL_SPI_DISABLE函数

) f" ^' [! u: Z! s# j* x
加了“SpiHandle.Instance=SPIx;”初始化后,再跑这段代码,就不会出现客户所说的问题了。

7 }0 a- Q% y) m$ m
现在再来看一下SpiHandle的情况。
4 M9 k; y' x' Y' F& `
微信图片_20230813140432.png
图17.SpiHandle(SpiHandle.Instance已初始化)
) d- V/ Q# t7 X
经过对SpiHandle.Instance的初始化,这里就可以看到SpiHandle.Instance的值为0x40003800了,为SPI2外设寄存器的基地址,而且可以看到SpiHandle.Instance. CR1的地址就是SPI2_CR1的地址0x40003800,值也是SPI2_CR1的值0x0了。
2 P5 F( @" f+ x& C
04小结

, R% q3 g. s& u) {- C9 j: u
在用户代码中,SpiHandle只是定义了SPI_HandleTypeDef结构体,其各种参数并还没有进行实际初始化。在没有初始化的前提下,对其进行操作时不对的,也是危险的,应该在写代码的时候引起重视。

- h' n8 H* n4 b2 U% t% D1 N7 G
使用HAL库的时候,如果要对一个外设进行任何的操作,请务必记得它是被初始化过的。否则,出了问题可能都不一定知道。

) ]* D4 j3 P! W2 }/ D2 Z8 ?& l
转载自: STM32单片机
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