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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

* m4 y3 A) ~; K+ s& H! Q, }
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。
4 r: F* Q, L# n* t) x# C$ @
02问题
2.1 问题起源
" n8 `. a: Q0 L5 t" Z
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。

; J5 ^$ [* f( U
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。
' a5 j0 z0 ~# h( C* p
微信图片_20230813140430.png
图1.用户测试代码
* |, S0 `. R9 H9 @
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。
! r6 _  N$ S4 A  @1 q! F
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。
+ x' k9 n0 C- Y9 q
2.2 问题重现
( |# r- s  e8 v& o3 A% R1 w
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。
+ O! {% e; ]+ k6 Y( a
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。
' h# m) {4 T4 ?# g
微信图片_20230813140431_9.png
图2.测试代码1(位于SPI初始化之后)
. [" I: d8 H% W1 k, ?3 J; c
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。
1 \* v. }4 A% L% h- X1 Y/ B! T
微信图片_20230813140431_8.png
图3.测试代码1结果(位于SPI初始化之后)
% a/ P* i3 T3 A* K" i
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?
* ~6 X3 l0 H8 M# n, y9 a7 u! ]
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。
  D6 ^, d& y8 M: y
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。

; B8 q* J& _1 m/ J1 ^; L
微信图片_20230813140431_7.png
图4.测试代码2(位于SPI初始化之前)
3 @% C4 L6 |& H. |8 V- A* Q
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。

; i8 G6 P! T- t7 V& L
微信图片_20230813140431_6.png
图5.测试代码2结果(位于SPI初始化之前)
: H0 s* p( y+ |' {
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。
9 `" F! M4 v! L1 a/ k
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。
: R( F! |5 t9 v
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)
- }2 V* u) f6 H
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。
7 F4 ^' m- _0 Y2 }; T) O
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)

7 y5 Z0 A# f$ ^& ^/ Q, w; [* J
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。

( R. R+ T9 A' Y6 r
2.3 反汇编分析

& q+ u& y3 Z: k/ }0 I+ Y# i: k
对于三种情况,把反汇编拉出来看最清楚其操作过程了。

  E- g% |3 h- |
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。

8 u( z* F$ c4 J1 W2 {
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)

# x7 l4 g" g6 g1 Y2 J0 q
从之前的Watch窗口,知道flag1的地址为 0x2000000c,flag2的地址为0x2000000d。
% a* R+ l  a" a0 h, k' S1 |
现在对三句C语言测试语句的反汇编语句进行解析,如下:

, \2 S6 K: |& g) ~# N$ `
微信图片_20230813140431_1.png
微信图片_20230813140431_2.png

# K/ [8 w. p) z  V
可以看到,这段汇编是一点问题都没有的。
  |7 ~, y0 h( w$ w5 R
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。

. P% V0 ?1 ~) m+ x! i
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)

& r$ S6 o$ ?) J8 J+ ^+ W% e0 E
从之前的Watch窗口,知道flag1的地址为0x2000000c,flag2的地址为0x2000000d。

2 V4 B5 a! @' g( z7 N0 f8 o* Y& l
现在对三句C语言测试语句的反汇编语句进行解析,如下:
, o4 N% c# H" _  S! Q$ ~
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。

/ \3 [( H7 c" Q
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。
/ y5 I, Z5 Z+ ]9 P$ x! G# W
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)
  X: U% V2 O, O1 Y! Q) U
从之前的Watch窗口,知道flag1的地址为0x20000008,flag2的地址为0x20000009。
. A/ Q+ b/ Q8 U, d
现在对三句C语言测试语句的反汇编语句进行解析,如下:

) C' R$ V; a! u8 P, p
微信图片_20230813140432_8.png
微信图片_20230813140432_7.png

% i- M' L, k8 P8 T9 v2 _; r9 m% h1 n
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。
( O8 ^; X/ \( m( q0 Y
微信图片_20230813140432_6.png
图11.0x00000000地址的数据
6 k. \% ]) P. P6 t& I
微信图片_20230813140432_5.png
图12.0x08000000地址的数据

" o' ^, w' w# x
首先,这个位置本来就不应该被修改。
) y- D% M  J+ x+ j! @) J
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。

" [( |1 d- H8 C# \( B! t8 p
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。
5 B6 B8 O4 [, O9 ^5 U" c
微信图片_20230813140432_4.png
图13.0x2000000c地址的数据
' ]4 y7 _3 ~- T/ k3 ]1 D) B# G
从Watch窗口来看一下SpiHandle的情况。如图14所示。

9 c( ^; ?* j) M% t# {
微信图片_20230813140432_3.png
图14.SpiHandle(未初始化)
' X$ b% b5 p" ~2 D+ `
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。
' N5 F$ c8 M$ `
也就是因为这里的问题,才会导致了后面的WRPERR错误。
- m+ Y) ?9 L5 l! A( L% O* [) Y% ?' P
2.4 代码分析

+ a$ v; E' C0 ~, E
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);”。

+ R# m* @& ~0 M; e" S
这个语句是怎么解析的?它再stm32l0xx_hal_spi.h中解析,如图15所示。

: i) Z, M' Y$ L* S+ w) [6 [
微信图片_20230813140432_2.png
图15._HAL_SPI_DISABLE函数

0 q' D) n6 n. P
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。

. J2 z" L/ m1 [: j7 D' [) s
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。
  t7 u9 n; Q" x( ^; O
03, l$ S8 ~2 V; w" \' T7 U
问题解决
) X. p5 Z* e. }$ e$ c$ |( i6 ?
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。
% ?0 _; X1 ~" S" v+ U
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。

: c' A6 e: `# p* L
微信图片_20230813140432_1.png
图16._HAL_SPI_DISABLE函数
  L# z$ S$ Z4 q. F# p
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。
2 ?1 U: i. _8 u" }
现在再来看一下SpiHandle的情况。
9 j$ h3 B5 ]: g
微信图片_20230813140432.png
图17.SpiHandle(SpiHandle.Instance已初始化)

7 [6 s) u$ F; h6 U* y8 E& K0 l( n
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。

4 o( A' j( K2 q. P# `  D$ q. n. j0 v
04小结

, Y0 n( S, F2 l& F6 n* t
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。
5 |9 u6 f5 q) K: W
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。

( t5 a' {3 d. t- [- \. O7 |; g- T2 W
转载自: STM32单片机
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6 W4 B/ \- K, y& I  D
$ z7 E: y) t; b8 e
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