不含stm32 底层的代码
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MyStm32Code/DOC/11_SPI.md

450 lines
17 KiB

## SPI
战舰 F103ZET6 对外部 FLASH(W25Q128)的读写
PB13、14、15 这 3 个(SCK.、MISO、MOSI,CS 使用软件管理方式) SPI2
SPI2 为主机模式,设置数据格式为 8 位,然后通过 CPOL 和 CPHA 位来设置 SCK 时钟极性及采样方式。
并设置 SPI2 的时钟频率(最大18Mhz),以及数据的格式(MSB 在前还是 LSB 在前)
SPI1_Handler.Init.CLKPolarity=SPI_POLARITY_HIGH;
//串行同步时钟的空闲状态为高电平
SPI1_Handler.Init.CLKPhase=SPI_PHASE_2EDGE;
//串行同步时钟的第二个跳变沿(上升或下降)数据被采样
PB12 F_CS N W25Q128 的片选信号
***注意地址 16bit 24bit 32bit***
W25Q256的话地址为4字节
***写注意事项***
可以调用不检查写
如果不确认是否写过,需要读出来判断
续预先封装以上函数
### 配置
SPI2 为主机模式,
设置数据格式为 8 位
CPOL 串行同步时钟的空闲状态为高电平
CPHA 第二个跳变沿(上升或下降)数据被采样
并设置 SPI2 的时钟频率(最大18Mhz),以及数据的格式(MSB 在前还是 LSB 在前)
左键点击PB12 选择为GPIO输出, 设置PB12 输出高 推挽。
如果选 SPI2_NSS 则为硬件控制了
在左侧引脚配置处勾选SPI进行配置
在SPI模式处勾选“Full-Duplex”选择全双工模式
在SPI参数配置处进行参数配置:SPI时钟、SPI数据参数以及勾选”NVIC Settings”使能中断
### 库函数
库函数 参考 stm32f1xx_hal_spi.h
包含 polling IT DMA 三种模式,以及事件处理
### 结构体如何写入 EEPROM
### W25Q
W25Q128存储大小为128M-bit=16MB,可编程位(地址)为Flash_Size=16*1024*1024=16777216 B。
W25Q128包含256个块、每个块(64KB)16个扇区(4096个扇区)、每个扇区(4KB)有16页、每一页有256个字节(Byte)。
写数据:一次最多写一页不能跨页写入;擦除:可以选择擦除一个扇区(4KB)、擦除半个块(32KB)、擦除一个块(64KB)、擦除整个芯片。
Flash 有一个特点,就是可以将 1 写成 0,但是不能将 0 写成 1,要想将 0 写成 1,必须进行擦除操作。如果要改变数据,就需要先擦除后写数据。
可以理解为将W25Q128看成一本电子书,这本书有256个章节,每个章节有16个小节,每个小节有16页,每页有256个字。
读取数据:可以从指定位置开始一直读完这本书。
写入数据:一次最多只能写一页256个字,不能翻页写,需要等待上一页写完才能翻页。写入数据前需要保证写入的位置是擦除状态,才能正确写入数据,因为只能1写成0,不能0写成1。
擦除操作:有几种选择,可以每个小节、半个章节、整个章节、一本书进行擦除
### 代码
对AT24CXX 不同型号的封装
```C
#ifndef __W25QXX_H__
#define __W25QXX_H__
#include "stm32f1xx_hal.h"
//25系列FLASH芯片厂商与容量代号(厂商代号EF)
#define W25Q80 0XEF13
#define W25Q16 0XEF14
#define W25Q32 0XEF15
#define W25Q64 0XEF16
#define W25Q128 0XEF17
#define W25Q256 0XEF18
#define EX_FLASH_ADD 0x000000 //W25Q128的地址是24位宽
extern uint16_t W25QXX_TYPE;//定义W25QXX芯片型号
extern SPI_HandleTypeDef hspi2;
//
//指令表
#define W25X_WriteEnable 0x06
#define W25X_WriteDisable 0x04
#define W25X_ReadStatusReg1 0x05
#define W25X_ReadStatusReg2 0x35
#define W25X_ReadStatusReg3 0x15
#define W25X_WriteStatusReg1 0x01
#define W25X_WriteStatusReg2 0x31
#define W25X_WriteStatusReg3 0x11
#define W25X_ReadData 0x03
#define W25X_FastReadData 0x0B
#define W25X_FastReadDual 0x3B
#define W25X_PageProgram 0x02
#define W25X_BlockErase 0xD8
#define W25X_SectorErase 0x20
#define W25X_ChipErase 0xC7
#define W25X_PowerDown 0xB9
#define W25X_ReleasePowerDown 0xAB
#define W25X_DeviceID 0xAB
#define W25X_ManufactDeviceID 0x90
#define W25X_JedecDeviceID 0x9F
#define W25X_Enable4ByteAddr 0xB7
#define W25X_Exit4ByteAddr 0xE9
uint8_t SPI2_ReadWriteByte(uint8_t TxData);//SPI2总线底层读写
void W25QXX_CS(uint8_t a);//W25QXX片选引脚控制
uint8_t W25QXX_Init(void);//初始化W25QXX函数
uint16_t W25QXX_ReadID(void);//读取FLASH ID
uint8_t W25QXX_ReadSR(uint8_t regno);//读取状态寄存器
void W25QXX_4ByteAddr_Enable(void);//使能4字节地址模式
void W25QXX_Write_SR(uint8_t regno,uint8_t sr);//写状态寄存器
void W25QXX_Write_Enable(void);//写使能
void W25QXX_Write_Disable(void);//写保护
void W25QXX_Write_NoCheck(uint8_t* pBuffer,uint32_t WriteAddr,uint16_t NumByteToWrite);//无检验写SPI FLASH
void W25QXX_Read(uint8_t* pBuffer,uint32_t ReadAddr,uint16_t NumByteToRead);//读取flash
void W25QXX_Write(uint8_t* pBuffer,uint32_t WriteAddr,uint16_t NumByteToWrite);//写入flash
void W25QXX_Erase_Chip(void);//整片擦除
void W25QXX_Erase_Sector(uint32_t Dst_Addr);//扇区擦除
void W25QXX_Wait_Busy(void);//等待空闲
void W25QXX_PowerDown(void);//进入掉电模式
void W25QXX_WAKEUP(void);//唤醒
#endif
```
```C
#include "W25Qxx.h"
#include "main.h"
uint16_t W25QXX_TYPE=W25Q128;//默认是W25Q128
//4Kbytes为一个Sector
//16个扇区为1个Block
//W25Q128
//容量为16M字节,共有128个Block,4096个Sector
//SPI2总线读写一个字节
//参数是写入的字节,返回值是读出的字节
#define W25Q128_CS_GPIO_Port W25Q_SPI2_NSS_GPIO_Port
#define W25Q128_CS_Pin W25Q_SPI2_NSS_Pin
//定义片选
uint8_t SPI2_ReadWriteByte(uint8_t TxData)
{
uint8_t Rxdata;//定义一个变量Rxdata
HAL_SPI_TransmitReceive(&hspi2,&TxData,&Rxdata,1,1000);//调用固件库函数收发数据
return Rxdata;//返回收到的数据
}
void W25QXX_CS(uint8_t a)//软件控制函数(0为低电平,其他值为高电平)
{
if(a==0)HAL_GPIO_WritePin(W25Q128_CS_GPIO_Port, W25Q128_CS_Pin, GPIO_PIN_RESET);
else HAL_GPIO_WritePin(W25Q128_CS_GPIO_Port, W25Q128_CS_Pin, GPIO_PIN_SET);
}
//初始化SPI FLASH的IO口
uint8_t W25QXX_Init(void)
{
uint8_t temp;//定义一个变量temp
W25QXX_CS(1);//0片选开启,1片选关闭
W25QXX_TYPE = W25QXX_ReadID();//读取FLASH ID.
if(W25QXX_TYPE == W25Q256)//SPI FLASH为W25Q256时才用设置为4字节地址模式
{
temp = W25QXX_ReadSR(3);//读取状态寄存器3,判断地址模式
if((temp&0x01)==0)//如果不是4字节地址模式,则进入4字节地址模式
{
W25QXX_CS(0);//0片选开启,1片选关闭
SPI2_ReadWriteByte(W25X_Enable4ByteAddr);//发送进入4字节地址模式指令
W25QXX_CS(1);//0片选开启,1片选关闭
}
}
if(W25QXX_TYPE==W25Q256||W25QXX_TYPE==W25Q128||W25QXX_TYPE==W25Q64
||W25QXX_TYPE==W25Q32||W25QXX_TYPE==W25Q16||W25QXX_TYPE==W25Q80)
return 0; else return 1;//如果读出ID是现有型号列表中的一个,则识别芯片成功!
}
//读取W25QXX的状态寄存器,W25QXX一共有3个状态寄存器
//状态寄存器1:
//BIT7 6 5 4 3 2 1 0
//SPR RV TB BP2 BP1 BP0 WEL BUSY
//SPR:默认0,状态寄存器保护位,配合WP使用
//TB,BP2,BP1,BP0:FLASH区域写保护设置
//WEL:写使能锁定
//BUSY:忙标记位(1,忙;0,空闲)
//默认:0x00
//状态寄存器2:
//BIT7 6 5 4 3 2 1 0
//SUS CMP LB3 LB2 LB1 (R) QE SRP1
//状态寄存器3:
//BIT7 6 5 4 3 2 1 0
//HOLD/RST DRV1 DRV0 (R) (R) WPS (R) (R)
//regno:状态寄存器号,范:1~3
//返回值:状态寄存器值
uint8_t W25QXX_ReadSR(uint8_t regno)
{
uint8_t byte=0,command=0;
switch(regno)
{
case 1:
command=W25X_ReadStatusReg1;//读状态寄存器1指令
break;
case 2:
command=W25X_ReadStatusReg2;//读状态寄存器2指令
break;
case 3:
command=W25X_ReadStatusReg3;//读状态寄存器3指令
break;
default:
command=W25X_ReadStatusReg1;//读状态寄存器1指令
break;
}
W25QXX_CS(0);//0片选开启,1片选关闭
SPI2_ReadWriteByte(command);//发送读取状态寄存器命令
byte=SPI2_ReadWriteByte(0Xff);//读取一个字节
W25QXX_CS(1);//0片选开启,1片选关闭
return byte;//返回变量byte
}
//写W25QXX状态寄存器
void W25QXX_Write_SR(uint8_t regno,uint8_t sr)
{
uint8_t command=0;
switch(regno)
{
case 1:
command=W25X_WriteStatusReg1;//写状态寄存器1指令
break;
case 2:
command=W25X_WriteStatusReg2;//写状态寄存器2指令
break;
case 3:
command=W25X_WriteStatusReg3;//写状态寄存器3指令
break;
default:
command=W25X_WriteStatusReg1;
break;
}
W25QXX_CS(0);//0片选开启,1片选关闭
SPI2_ReadWriteByte(command);//发送写取状态寄存器命令
SPI2_ReadWriteByte(sr);//写入一个字节
W25QXX_CS(1);//0片选开启,1片选关闭
}
//W25QXX写使能
//将WEL置位
void W25QXX_Write_Enable(void)
{
W25QXX_CS(0);//0片选开启,1片选关闭
SPI2_ReadWriteByte(W25X_WriteEnable);//发送写使能
W25QXX_CS(1);//0片选开启,1片选关闭
}
//W25QXX写禁止
//将WEL清零
void W25QXX_Write_Disable(void)
{
W25QXX_CS(0);//0片选开启,1片选关闭
SPI2_ReadWriteByte(W25X_WriteDisable);//发送写禁止指令
W25QXX_CS(1);//0片选开启,1片选关闭
}
//读取芯片ID
//高8位是厂商代号(本程序不判断厂商代号)
//低8位是容量大小
//0XEF13型号为W25Q80
//0XEF14型号为W25Q16
//0XEF15型号为W25Q32
//0XEF16型号为W25Q64
//0XEF17型号为W25Q128(目前洋桃2号开发板使用128容量芯片)
//0XEF18型号为W25Q256
uint16_t W25QXX_ReadID(void)
{
uint16_t Temp = 0;
W25QXX_CS(0);//0片选开启,1片选关闭
SPI2_ReadWriteByte(0x90);//发送读取ID命令
SPI2_ReadWriteByte(0x00);
SPI2_ReadWriteByte(0x00);
SPI2_ReadWriteByte(0x00);
Temp|=SPI2_ReadWriteByte(0xFF)<<8;
Temp|=SPI2_ReadWriteByte(0xFF);
W25QXX_CS(1);//0片选开启,1片选关闭
return Temp;
}
//读取SPI FLASH
//在指定地址开始读取指定长度的数据
//pBuffer:数据存储区
//ReadAddr:开始读取的地址(24bit)
//NumByteToRead:要读取的字节数(最大65535)
void W25QXX_Read(uint8_t* pBuffer,uint32_t ReadAddr,uint16_t NumByteToRead)
{
uint16_t i;
W25QXX_CS(0);//0片选开启,1片选关闭
SPI2_ReadWriteByte(W25X_ReadData);//发送读取命令
if(W25QXX_TYPE==W25Q256)//如果是W25Q256的话地址为4字节的,要发送最高8位
{
SPI2_ReadWriteByte((uint8_t)((ReadAddr)>>24));
}
SPI2_ReadWriteByte((uint8_t)((ReadAddr)>>16));//发送24bit地址
SPI2_ReadWriteByte((uint8_t)((ReadAddr)>>8));
SPI2_ReadWriteByte((uint8_t)ReadAddr);
for(i=0;i<NumByteToRead;i++)
{
pBuffer[i]=SPI2_ReadWriteByte(0XFF);//循环读数
}
W25QXX_CS(1);//0片选开启,1片选关闭
}
//SPI在一页(0~65535)内写入少于256个字节的数据
//在指定地址开始写入最大256字节的数据
//pBuffer:数据存储区
//WriteAddr:开始写入的地址(24bit)
//NumByteToWrite:要写入的字节数(最大256),该数不应该超过该页的剩余字节数!!!
void W25QXX_Write_Page(uint8_t* pBuffer,uint32_t WriteAddr,uint16_t NumByteToWrite)
{
uint16_t i;
W25QXX_Write_Enable();//SET WEL
W25QXX_CS(0);//0片选开启,1片选关闭
SPI2_ReadWriteByte(W25X_PageProgram);//发送写页命令
if(W25QXX_TYPE==W25Q256)//如果是W25Q256的话地址为4字节的,要发送最高8位
{
SPI2_ReadWriteByte((uint8_t)((WriteAddr)>>24));
}
SPI2_ReadWriteByte((uint8_t)((WriteAddr)>>16));//发送24bit地址
SPI2_ReadWriteByte((uint8_t)((WriteAddr)>>8));
SPI2_ReadWriteByte((uint8_t)WriteAddr);
for(i=0;i<NumByteToWrite;i++)SPI2_ReadWriteByte(pBuffer[i]);//循环写数
W25QXX_CS(1);//0片选开启,1片选关闭
W25QXX_Wait_Busy();//等待写入结束
}
//无检验写SPI FLASH
//必须确保所写的地址范围内的数据全部为0XFF,否则在非0XFF处写入的数据将失败!
//具有自动换页功能
//在指定地址开始写入指定长度的数据,但是要确保地址不越界!
//pBuffer:数据存储区
//WriteAddr:开始写入的地址(24bit)
//NumByteToWrite:要写入的字节数(最大65535)
//CHECK OK
void W25QXX_Write_NoCheck(uint8_t* pBuffer,uint32_t WriteAddr,uint16_t NumByteToWrite)
{
uint16_t pageremain;
pageremain=256-WriteAddr%256; //单页剩余的字节数
if(NumByteToWrite<=pageremain)pageremain=NumByteToWrite;//不大于256个字节
while(1)
{
W25QXX_Write_Page(pBuffer,WriteAddr,pageremain);
if(NumByteToWrite==pageremain)break;//写入结束了
else //NumByteToWrite>pageremain
{
pBuffer+=pageremain;
WriteAddr+=pageremain;
NumByteToWrite-=pageremain; //减去已经写入了的字节数
if(NumByteToWrite>256)pageremain=256; //一次可以写入256个字节
else pageremain=NumByteToWrite; //不够256个字节了
}
};
}
//写SPI FLASH
//在指定地址开始写入指定长度的数据
//该函数带擦除操作!
//pBuffer:数据存储区
//WriteAddr:开始写入的地址(24bit)
//NumByteToWrite:要写入的字节数(最大65535)
uint8_t W25QXX_BUFFER[4096];
void W25QXX_Write(uint8_t* pBuffer,uint32_t WriteAddr,uint16_t NumByteToWrite)
{
uint32_t secpos;
uint16_t secoff;
uint16_t secremain;
uint16_t i;
uint8_t* W25QXX_BUF;
W25QXX_BUF=W25QXX_BUFFER;
secpos=WriteAddr/4096;//扇区地址
secoff=WriteAddr%4096;//在扇区内的偏移
secremain=4096-secoff;//扇区剩余空间大小
//printf("ad:%X,nb:%X\r\n",WriteAddr,NumByteToWrite);//测试用
if(NumByteToWrite<=secremain)secremain=NumByteToWrite;//不大于4096个字节
while(1)
{
W25QXX_Read(W25QXX_BUF,secpos*4096,4096);//读出整个扇区的内容
for(i=0;i<secremain;i++)//校验数据
{
if(W25QXX_BUF[secoff+i]!=0XFF)break;//需要擦除
}
if(i<secremain)//需要擦除
{
W25QXX_Erase_Sector(secpos);//擦除这个扇区
for(i=0;i<secremain;i++)//复制
{
W25QXX_BUF[i+secoff]=pBuffer[i];
}
W25QXX_Write_NoCheck(W25QXX_BUF,secpos*4096,4096);//写入整个扇区
}else W25QXX_Write_NoCheck(pBuffer,WriteAddr,secremain);//写已经擦除了的,直接写入扇区剩余区间.
if(NumByteToWrite==secremain)break;//写入结束了
else//写入未结束
{
secpos++;//扇区地址增1
secoff=0;//偏移位置为0
pBuffer+=secremain; //指针偏移
WriteAddr+=secremain;//写地址偏移
NumByteToWrite-=secremain;//字节数递减
if(NumByteToWrite>4096)secremain=4096;//下一个扇区还是写不完
else secremain=NumByteToWrite;//下一个扇区可以写完了
}
};
}
//擦除整个芯片
//等待时间超长...
void W25QXX_Erase_Chip(void)
{
W25QXX_Write_Enable();//SET WEL
W25QXX_Wait_Busy();//等待忙状态
W25QXX_CS(0);//0片选开启,1片选关闭
SPI2_ReadWriteByte(W25X_ChipErase);//发送片擦除命令
W25QXX_CS(1);//0片选开启,1片选关闭
W25QXX_Wait_Busy();//等待芯片擦除结束
}
//擦除一个扇区
//Dst_Addr:扇区地址 根据实际容量设置
//擦除一个扇区的最少时间:150ms
void W25QXX_Erase_Sector(uint32_t Dst_Addr)
{
Dst_Addr*=4096;
W25QXX_Write_Enable();//SET WEL
W25QXX_Wait_Busy();
W25QXX_CS(0);//0片选开启,1片选关闭
SPI2_ReadWriteByte(W25X_SectorErase);//发送扇区擦除指令
if(W25QXX_TYPE==W25Q256)//如果是W25Q256的话地址为4字节的,要发送最高8位
{
SPI2_ReadWriteByte((uint8_t)((Dst_Addr)>>24));
}
SPI2_ReadWriteByte((uint8_t)((Dst_Addr)>>16));//发送24bit地址
SPI2_ReadWriteByte((uint8_t)((Dst_Addr)>>8));
SPI2_ReadWriteByte((uint8_t)Dst_Addr);
W25QXX_CS(1);//0片选开启,1片选关闭
W25QXX_Wait_Busy();//等待擦除完成
}
//等待空闲
void W25QXX_Wait_Busy(void)
{
while((W25QXX_ReadSR(1)&0x01)==0x01);//等待BUSY位清空
}
//进入掉电模式
void W25QXX_PowerDown(void)
{
W25QXX_CS(0);//0片选开启,1片选关闭
SPI2_ReadWriteByte(W25X_PowerDown);//发送掉电命令 0xB9
W25QXX_CS(1);//0片选开启,1片选关闭
delay_us(3);//等待TPD
}
//唤醒
void W25QXX_WAKEUP(void)
{
W25QXX_CS(0);//0片选开启,1片选关闭
SPI2_ReadWriteByte(W25X_ReleasePowerDown);//发送电源唤醒指令 0xAB
W25QXX_CS(1);//0片选开启,1片选关闭
delay_us(3);//等待TRES1
}
```