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導(dǎo)語“本教程將使用CubeMX初始化SPI，使用SPI對W25Q64 FLASH進(jìn)行讀寫操作，通過HAL庫的讀寫應(yīng)用來數(shù)據(jù)FLASH的操作細(xì)節(jié)?！?/p>
01系統(tǒng)要求
?硬件
野火指南者開發(fā)板
?軟件
CubeMx & MDK & 串口調(diào)試助手
?原理圖
根據(jù)原理圖，我們看到FLASH連接在SPI1上，我們不適用SPI1自帶片選，使用PC0開進(jìn)行軟件片選。
02第二節(jié) CubeMx配置
(1) 我們還是使用前面的USART串口（串口的配置沒有變化）項(xiàng)目，在此基礎(chǔ)上進(jìn)行SPI1 的配置：
我們從配置的信息上看，使用了SPI1，主從全雙工模式，8位數(shù)據(jù)傳輸，高字節(jié)在前，模式3，CRC不校驗(yàn)，軟件控制。SPI的模式配置看下圖，采樣時(shí)刻是偶數(shù)邊沿所以CLOCK Phase =2：
(2) 完成片選信號的GPIO配置
完成上述配置后點(diǎn)擊代碼生成。
03第三節(jié)MDK 配置
將CubeMx生成的代碼使用MDK打開進(jìn)行應(yīng)用代碼編寫：
在spi.h 中進(jìn)行FLASH操作的指令宏定義：
//指令表
#define W25X_WriteEnable 0x06
#define W25X_WriteDisable 0x04
#define W25X_ReadStatusReg 0x05
#define W25X_WriteStatusReg 0x01
#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 xAB
#define W25X_ManufactDeviceID 0x90
#define W25X_JedecDeviceID 0x9F
// others defined
#define sFLASH_ID 0XEF4017
#define Dummy_Byte 0XFF
#define SPI_FLASH_PageSize 256
#define SPI_FLASH_PerWritePageSize 256
#define SPI1_TIME_OUT 0xFFFF
并且申明應(yīng)用的操作函數(shù)：
void SPI_FLASH_SectorErase(uint32_t SectorAddr);
uint32_t SPI_Flash_ReadID(void);
void SPI_Flash_Erase_Chip(void);
void SPI_Flash_Read(uint32_t ReadAddr,uint16_t NumByteToRead,uint8_t* pBuffer);
void SPI_Flash_Write(uint32_t WriteAddr,uint16_t NumByteToWrite,uint8_t* pBuffer);
void SPI_Flash_Write_Page(uint32_t WriteAddr,uint16_t NumByteToWrite,uint8_t* pBuffer);
下面我們在spi.c 中實(shí)現(xiàn)讀寫FLASH的相關(guān)函數(shù)：
（1） 對片選的信號引腳進(jìn)行宏定義操作：
#define SPI_FLASH_CS_H() HAL_GPIO_WritePin(GPIOC, GPIO_PIN_0, GPIO_PIN_SET)
#define SPI_FLASH_CS_L() HAL_GPIO_WritePin(GPIOC, GPIO_PIN_0, GPIO_PIN_RESET)
根據(jù)原理圖使用的PC0引腳
（2）SPI 讀寫個(gè)字節(jié)函數(shù)
/**function: SPI 讀一個(gè)數(shù)據(jù)**/
uint8_t SPI1_ReadByte(void)
{
uint8_t RxData;
HAL_SPI_Receive(&hspi1, &RxData, 1, SPI1_TIME_OUT);
return RxData; //返回通過SPIx接收的數(shù)據(jù)
}
我們使用了HAL封裝的HALSPIReceive(&hspi1, &RxData, 1, SPI1TIMEOUT)函數(shù)來實(shí)現(xiàn)讀一個(gè)字節(jié)。
（3）寫一個(gè)字節(jié)
/**function: SPI 寫一個(gè)數(shù)據(jù)**/
void SPI1_WriteByte(uint8_t TxData)
{
HAL_SPI_Transmit(&hspi1, &TxData, 1, SPI1_TIME_OUT); //通過外設(shè)SPIx發(fā)送一個(gè)數(shù)據(jù)
}
（4）FLASH的寫使能和非使能
/**function: SPI_FLASH寫使能，將WEL置位**/
void SPI_FLASH_Write_Enable(void)
{
SPI_FLASH_CS_L(); //使能器件
SPI1_WriteByte(W25X_WriteEnable); //發(fā)送寫使能
SPI_FLASH_CS_H(); //取消片選
}
/**function: SPI_FLASH寫禁止，將WEL清零**/
void SPI_FLASH_Write_Disable(void)
{
SPI_FLASH_CS_L(); //使能器件
SPI1_WriteByte(W25X_WriteDisable); //發(fā)送寫禁止指令
SPI_FLASH_CS_H(); //取消片選
}
(5) 讀取SPI_FLASH的狀態(tài)寄存器,通過這個(gè)函數(shù)我們可以判斷FLASH的狀態(tài)，一般用到的忙和空閑兩種狀態(tài)，這兒也實(shí)現(xiàn)了等待空閑函數(shù)。
/**
function: 讀取SPI_FLASH的狀態(tài)寄存器
**/
//
//BIT7 6 5 4 3 2 1 0
//SPR RV TB BP2 BP1 BP0 WEL BUSY
//SPR:默認(rèn)0,狀態(tài)寄存器保護(hù)位,配合WP使用
//TB,BP2,BP1,BP0:FLASH區(qū)域?qū)懕Ｗo(hù)設(shè)置
//WEL:寫使能鎖定
//BUSY:忙標(biāo)記位(1,忙;0,空閑)
//默認(rèn):0x00
uint8_t SPI_Flash_ReadSR(void)
{
uint8_t byte=0;
SPI_FLASH_CS_L(); //使能器件
SPI1_WriteByte(W25X_ReadStatusReg); //發(fā)送讀取狀態(tài)寄存器命令
byte = SPI1_ReadByte(); //讀取一個(gè)字節(jié)
SPI_FLASH_CS_H(); //取消片選
return byte;
}
/**
function: 等待空閑
**/
void SPI_Flash_Wait_Busy(void)
{
while ((SPI_Flash_ReadSR()&0x01)==0x01); // 等待BUSY位清空
}
（6）讀取芯片ID W25Q64的ID函數(shù)，這個(gè)函數(shù)也是一般判斷是否FLASH正常的方式。查看手冊可以知道ID是0XEF4017
/**
function: 讀取芯片ID W25Q64的ID
**/
uint32_t SPI_Flash_ReadID(void)
{
uint32_t Temp = 0, Temp0 = 0, Temp1 = 0, Temp2 = 0;
SPI_FLASH_Write_Enable();
SPI_FLASH_CS_L();
SPI1_WriteByte(W25X_JedecDeviceID);//發(fā)送讀取ID命令
Temp0 = SPI1_ReadByte();
Temp1 = SPI1_ReadByte();
Temp2 = SPI1_ReadByte();
/*把數(shù)據(jù)組合起來，作為函數(shù)的返回值*/
Temp = (Temp0 < < 16) | (Temp1 < < 8) | Temp2;
SPI_FLASH_CS_H();
return Temp;
}
(7) flash 扇區(qū)擦除函數(shù)，F(xiàn)LASH和EEPROM不同，在寫之前一定要進(jìn)行擦除，否則不能正常寫入。這兒實(shí)現(xiàn)了扇區(qū)擦除和正片擦除兩個(gè)函數(shù)：
/**
function: 擦除整個(gè)芯片
**/
//整片擦除時(shí)間:
//W25X16:25s
//W25X32:40s
//W25X64:40s
//等待時(shí)間超長...
void SPI_Flash_Erase_Chip(void)
{
SPI_FLASH_Write_Enable(); //SET WEL
SPI_Flash_Wait_Busy();
SPI_FLASH_CS_L(); //使能器件
SPI1_WriteByte(W25X_ChipErase); //發(fā)送片擦除命令
SPI_FLASH_CS_H(); //取消片選
SPI_Flash_Wait_Busy(); //等待芯片擦除結(jié)束
}
/**
function: SPI_FLASH_SectorErase
annotation:Flash的一個(gè)扇區(qū)是4K，所以輸入的地址要和4K對其。
**/
void SPI_FLASH_SectorErase(uint32_t SectorAddr)
{
SPI_FLASH_Write_Enable();
SPI_Flash_Wait_Busy();
SPI_FLASH_CS_L();
SPI1_WriteByte(W25X_SectorErase);
SPI1_WriteByte((SectorAddr & 0xFF0000) > > 16);
SPI1_WriteByte((SectorAddr & 0xFF00) > > 8);
SPI1_WriteByte(SectorAddr & 0xFF);
SPI_FLASH_CS_H();
SPI_Flash_Wait_Busy();
}
(8) 讀取FLASH函數(shù)，F(xiàn)LASH的讀操作步驟很簡單
/**
function: 讀取SPI FLASH
**/
//在指定地址開始讀取指定長度的數(shù)據(jù)
//pBuffer:數(shù)據(jù)存儲(chǔ)區(qū)
//ReadAddr:開始讀取的地址(24bit)
//NumByteToRead:要讀取的字節(jié)數(shù)(最大65535)
void SPI_Flash_Read(uint32_t ReadAddr,uint16_t NumByteToRead,uint8_t* pBuffer)
{
uint16_t i;
SPI_FLASH_CS_L(); //使能器件
SPI1_WriteByte(W25X_ReadData); //發(fā)送讀取命令
SPI1_WriteByte((uint8_t)((ReadAddr) >?>16)); //發(fā)送24bit地址
SPI1_WriteByte((uint8_t)((ReadAddr) >?>8));
SPI1_WriteByte((uint8_t)ReadAddr);
for(i=0;i
{
pBuffer[i] = SPI1_ReadByte(); //循環(huán)讀數(shù)
}
SPI_FLASH_CS_H(); //取消片選
}
(9) flash 的按頁寫入數(shù)據(jù)，F(xiàn)LASH的數(shù)據(jù)的寫入不是隨機(jī)可以任意寫入，按頁寫入，一頁最大的數(shù)據(jù)是256個(gè)字節(jié)。
/**
function: SPI在一頁(0~65535)內(nèi)寫入少于256個(gè)字節(jié)的數(shù)據(jù)
annotation:一頁最大256個(gè)字節(jié)
**/
//在指定地址開始寫入最大256字節(jié)的數(shù)據(jù)
//pBuffer:數(shù)據(jù)存儲(chǔ)區(qū)
//WriteAddr:開始寫入的地址(24bit)
//NumByteToWrite:要寫入的字節(jié)數(shù)(最大256),該數(shù)不應(yīng)該超過該頁的剩余字節(jié)數(shù)!!!
void SPI_Flash_Write_Page(uint32_t WriteAddr,uint16_t NumByteToWrite,uint8_t* pBuffer)
{
uint16_t i;
SPI_FLASH_Write_Enable(); //SET WEL
SPI_FLASH_CS_L(); //使能器件
SPI1_WriteByte(W25X_PageProgram); //發(fā)送寫頁命令
SPI1_WriteByte((uint8_t)((WriteAddr) >?>16)); //發(fā)送24bit地址
SPI1_WriteByte((uint8_t)((WriteAddr) >?>8));
SPI1_WriteByte((uint8_t)WriteAddr);
for(i=0;i< NumByteToWrite;i++) SPI1_WriteByte(pBuffer[i]); //循環(huán)寫數(shù)
SPI_FLASH_CS_H(); //取消片選
SPI_Flash_Wait_Busy(); //等待寫入結(jié)束
}
(10)flash 的隨機(jī)的多字節(jié)寫入，通過按頁寫入實(shí)現(xiàn)的函數(shù)來實(shí)現(xiàn)
/**
@function 不定量的寫入數(shù)據(jù)，先確保寫入前擦出扇區(qū)
@annotation
@param
@retval
**/
void SPI_Flash_Write(uint32_t WriteAddr,uint16_t NumByteToWrite,uint8_t* pBuffer)
{
uint8_t NumOfPage =0, NumOfSingle=0, Addr =0, count =0, temp =0;
/*計(jì)算Addr,寫入的地址是否和PageSize對齊*/
Addr = WriteAddr % SPI_FLASH_PageSize;
/*count 為剩余的地址*/
count = SPI_FLASH_PageSize - Addr;
/*計(jì)算能寫入多少整數(shù)頁*/
NumOfPage = NumByteToWrite % SPI_FLASH_PageSize;
/*計(jì)算不滿一頁的數(shù)據(jù)*/
NumOfSingle = NumByteToWrite % SPI_FLASH_PageSize;
/* Addr=0,則 WriteAddr 剛好按頁對齊 aligned */
if(Addr == 0)
{
/*NumByteToWrite < SPI_FLASH_PageSize,一頁能寫完*/
if(NumOfPage == 0)
{
SPI_Flash_Write_Page(WriteAddr,NumByteToWrite,pBuffer);
}
else/* NumByteToWrite > SPI_FLASH_PageSize,一頁寫不完，先寫整數(shù)頁，在寫剩下的 */
{
/*先把整數(shù)頁都寫了*/
while (NumOfPage--)
{
SPI_Flash_Write_Page(WriteAddr,SPI_FLASH_PageSize,pBuffer);
WriteAddr+=SPI_FLASH_PageSize; // flash 的地址加一頁的大小
pBuffer+=SPI_FLASH_PageSize; // 寫緩存數(shù)據(jù)的地址加一頁的大小
}
/*若有多余的不滿一頁的數(shù)據(jù)，把它寫完*/
SPI_Flash_Write_Page(WriteAddr,NumOfSingle,pBuffer);
}
}
else/* 若地址與 SPI_FLASH_PageSize 不對齊 */
{
/* NumByteToWrite < SPI_FLASH_PageSize */
if (NumOfPage == 0)
{
/*當(dāng)前頁剩余的 count 個(gè)位置比 NumOfSingle 小，一頁寫不完*/
if(NumOfSingle >count)
{
temp = NumOfSingle -count;
/*先寫滿當(dāng)前頁*/
SPI_Flash_Write_Page(WriteAddr,count,pBuffer);
WriteAddr += count;
pBuffer += count;
/*再寫剩余的數(shù)據(jù)*/
SPI_Flash_Write_Page(WriteAddr,temp,pBuffer);
}
else/*當(dāng)前頁剩余的 count 個(gè)位置能寫完 NumOfSingle 個(gè)數(shù)據(jù)*/
{
SPI_Flash_Write_Page(WriteAddr,NumByteToWrite,pBuffer);
}
}
else/* NumByteToWrite > SPI_FLASH_PageSize */
{
/*地址不對齊多出的 count 分開處理，不加入這個(gè)運(yùn)算*/
NumByteToWrite -= count;
NumOfPage = NumByteToWrite / SPI_FLASH_PageSize;
NumOfSingle = NumByteToWrite % SPI_FLASH_PageSize;
/* 先寫完 count 個(gè)數(shù)據(jù)，為的是讓下一次要寫的地址對齊 */
SPI_Flash_Write_Page(WriteAddr,count,pBuffer);
/* 接下來就重復(fù)地址對齊的情況 */
WriteAddr += count;
pBuffer += count;
/*把整數(shù)頁都寫了*/
while (NumOfPage--)
{
SPI_Flash_Write_Page(WriteAddr,SPI_FLASH_PageSize,pBuffer);
WriteAddr += SPI_FLASH_PageSize;
pBuffer += SPI_FLASH_PageSize;
}
/*若有多余的不滿一頁的數(shù)據(jù)，把它寫完*/
if (NumOfSingle != 0)
{
SPI_Flash_Write_Page(WriteAddr,NumOfSingle,pBuffer);
}
}
}
}
通過上面的函數(shù)實(shí)現(xiàn)，我們就可以基本的來完成FLASH的讀寫操作了。有些函數(shù)參考了野火標(biāo)準(zhǔn)庫的操作步驟。
在main.c 的主函數(shù)中對FLASH的讀寫地址進(jìn)行宏定義：
#define FLASH_WriteAddress 0x00000
#define FLASH_ReadAddress FLASH_WriteAddress
#define FLASH_SectorToErase FLASH_WriteAddress
#define FLASH_SPI hspi1
在mian函數(shù)中定義變量：
uint32_t flash_ID = 0;
/* 獲取緩沖區(qū)的長度 */
#define countof(a) (sizeof(a) / sizeof(*(a)))
uint8_t Tx_Buffer[] = "現(xiàn)在進(jìn)行FLASH的讀寫測試rn";
#define BufferSize (countof(Tx_Buffer)-1)
uint8_t Rx_Buffer[BufferSize];
在main函數(shù)中進(jìn)行測試代碼：
printf("*************this is test for coding...**********tn");
printf("this is test code for spi1 read and write flash w25Q64 rn");
flash_ID = SPI_Flash_ReadID();
printf("rn flash ID is 0X%xrn",flash_ID);
SPI_FLASH_SectorErase(FLASH_SectorToErase);
SPI_Flash_Write(FLASH_WriteAddress,BufferSize,Tx_Buffer);
printf("rn 寫入的數(shù)據(jù)為：%s rt", Tx_Buffer);
SPI_Flash_Read(FLASH_ReadAddress,BufferSize,Rx_Buffer);
printf("rn 讀的數(shù)據(jù)為：%s rt", Rx_Buffer);
/* 檢查寫入的數(shù)據(jù)與讀出的數(shù)據(jù)是否相等 */
if(memcmp(Tx_Buffer, Rx_Buffer, BufferSize)==0)
{
printf("寫入的和讀出的數(shù)據(jù)是正常的！rn");
}
printf("SPI 試驗(yàn)結(jié)束......！rn");
printf("*************this is test end....**********tn");
04第四節(jié) 效果演示
我是使用串口將寫入FLASH的數(shù)據(jù)進(jìn)行讀出來，比較數(shù)據(jù)是否一致，同時(shí)獨(dú)處FLASH的ID看是否一致：
我們可以可以看到FLASH的ID是0xef4017和產(chǎn)品手冊中W25Q64的ID是一致的，讀寫測試也是正常的，我們使用了C庫函數(shù)，需要包含頭文件。
工商網(wǎng)監(jiān)
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