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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

2 Q$ Z0 O8 m7 N7 \' e! u
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。

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02问题
2.1 问题起源
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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。
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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。

2 p  H8 J6 z" ?
微信图片_20230813140430.png
图1.用户测试代码
+ q# ]% I( ^8 R" W1 v  f6 J: R
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。
/ f" I) |! w( n  X1 ~9 [
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。

4 \6 p, O1 p8 \6 S' V
2.2 问题重现

$ D' i4 O; @9 q- }3 \5 k2 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。

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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。
( V- g$ @9 V) {' p0 _% s0 ^3 S& w' ^
微信图片_20230813140431_9.png
图2.测试代码1(位于SPI初始化之后)
. j# z$ b4 ?& w3 w
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。

* r# n! {$ Q" k- }& i$ V% ~
微信图片_20230813140431_8.png
图3.测试代码1结果(位于SPI初始化之后)
4 ?" Z5 L7 Y0 ~; ^! s
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?

, a! p# Q8 V4 k! p1 I1 V: Z8 V
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。
! a$ Y& i' g' [% M: b, b
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。
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微信图片_20230813140431_7.png
图4.测试代码2(位于SPI初始化之前)
5 W: d8 D3 I/ B0 ], M2 B+ u
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。

6 v, ^4 e" ?( e  ^/ J; i0 j
微信图片_20230813140431_6.png
图5.测试代码2结果(位于SPI初始化之前)

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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。

# i3 b. A/ M: }$ _3 F& n" ]% p6 R* `
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。
: G! C$ P2 g9 ]# R! W; Y! C
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)

3 H0 Z% Z3 d% p
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。
$ m4 M! T8 I' Y' `8 S+ l/ F" W
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)
* M) G* D1 [& F; H2 j. f$ a, T# Y, q
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。

# q/ ]5 T9 o0 U4 v+ T1 r
2.3 反汇编分析

6 Z( s  M/ ]5 E! L; `
对于三种情况,把反汇编拉出来看最清楚其操作过程了。

  N' }3 E7 A* K; J9 D6 X
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。

  d! E( [, j) x9 w: |# ~
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图8.测试代码1的反汇编(位于SPI初始化之后)

* R+ Q7 C& i' P2 M4 _% ^6 i
从之前的Watch窗口,知道flag1的地址为 0x2000000c,flag2的地址为0x2000000d。

- J, q" ?3 b1 z, }) \
现在对三句C语言测试语句的反汇编语句进行解析,如下:

& d& f$ o, p! q
微信图片_20230813140431_1.png
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: B; X# v, J+ }0 @" \! O
可以看到,这段汇编是一点问题都没有的。
2 t3 T% I3 t( d5 H, [' O
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。
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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)

0 N% n: j; [: r7 g0 |; ^: s  y
从之前的Watch窗口,知道flag1的地址为0x2000000c,flag2的地址为0x2000000d。
8 I2 C+ a; U& c7 B9 r* M- 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:

6 j2 X5 [5 b3 W. t
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。

! K7 p1 g# A4 J  K
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。

2 Y8 m; [1 f. W! ~/ e+ h/ p
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图10.测试代码2的反汇编(位于SPI初始化之前)

  z* _0 |; r5 N" E; j
从之前的Watch窗口,知道flag1的地址为0x20000008,flag2的地址为0x20000009。

" H1 w1 {2 t# s' y; b! 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:
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' J+ g6 \  P1 A+ g: r' v, 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。

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微信图片_20230813140432_6.png
图11.0x00000000地址的数据

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微信图片_20230813140432_5.png
图12.0x08000000地址的数据
& {+ E6 W& ^7 ]  }3 x% a
首先,这个位置本来就不应该被修改。

- _) ]  y8 g1 t% N3 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。

  q* H4 A  H% q  E8 n/ ?# n# n
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。

9 m/ o; s* [% Z
微信图片_20230813140432_4.png
图13.0x2000000c地址的数据
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从Watch窗口来看一下SpiHandle的情况。如图14所示。
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微信图片_20230813140432_3.png
图14.SpiHandle(未初始化)

# P+ }+ Y- ]: K3 Z# ^
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。

3 u( |, W* H4 f, E
也就是因为这里的问题,才会导致了后面的WRPERR错误。

6 U2 ^$ J6 K4 U; t, x5 o+ A
2.4 代码分析
4 o# M  J; j9 H! x& j
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);”。

; b  V& e) j3 y1 N- g
这个语句是怎么解析的?它再stm32l0xx_hal_spi.h中解析,如图15所示。
! W- M, i/ u) M; F
微信图片_20230813140432_2.png
图15._HAL_SPI_DISABLE函数
5 [( o3 w" D- }1 G- n+ m, N
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。
' J# D# y* T7 p, T4 o5 [
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。

+ R. ^0 y# y9 x2 Z& ]
03
( r+ C2 T+ ~) T3 i' j( K% p
问题解决
$ l9 i' i. B2 Y) C
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。
- [. m; j3 c& F- O! ~* I; g- R
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。
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微信图片_20230813140432_1.png
图16._HAL_SPI_DISABLE函数

+ g( n! E+ ?7 u1 \
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。
8 y+ O6 k  _4 f: ~% O& k1 w7 V
现在再来看一下SpiHandle的情况。
& Q4 w/ b/ ]8 F! g( b. M
微信图片_20230813140432.png
图17.SpiHandle(SpiHandle.Instance已初始化)
. l7 D" H, C6 c, r3 B9 L6 K
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。

& L  n3 x0 X6 W$ v& h4 k
04小结
; V! S. _, H! O5 D  d
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。
2 O: J/ i% J- }( V- J3 Q! Y- b9 |& a
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。
3 n& [" g. ~  s4 _+ Z5 H4 v
转载自: STM32单片机
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