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一、实验前期准备
本次实验的 MCU 是 STM32F103C8T6 芯片，通过 SPI 通信实现 W25Q128 的读写操作。
1. 原理图
2. 引脚连接
| SPI接口 | GPIO端口 |
|---|---|
| CS(片选) | PA4 |
| SCLK(时钟) | PA5 |
| MISO(数据输入) | PA6 |
| MOSI(数据输出) | PA7 |
二、SPI 底层驱动
SPI.c
#include "SPI.h"
/*
SPI引脚初始化配置
**PA4------CS
**PA5------SCLK
**PA6------MISO
**PA7------MOSI
*/
static void SPI1_GPIO_Config(void)
{
GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStructure;
RCC_APB2PeriphClockCmd( RCC_APB2Periph_GPIOA, ENABLE );//PORTA时钟使能
GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_5| GPIO_Pin_6|GPIO_Pin_7;
GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_AF_PP; //PA5/6/7复用推挽输出
GPIO_InitStructure.GPIO_Speed = GPIO_Speed_50MHz;
GPIO_Init(GPIOA, &GPIO_InitStructure); //初始化GPIOA
GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_4;
GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_Out_PP; //PA4推挽输出
GPIO_InitStructure.GPIO_Speed = GPIO_Speed_50MHz;
GPIO_Init(GPIOA, &GPIO_InitStructure); //初始化GPIOA
GPIO_SetBits(GPIOA,GPIO_Pin_4|GPIO_Pin_5|GPIO_Pin_6|GPIO_Pin_7); //初始上拉输出
}
//SPI1初始化函数
void SPI1_Init(void)
{
SPI1_GPIO_Config();//SPI引脚初始化配置
SPI_InitTypeDef SPI_InitStructure;
RCC_APB2PeriphClockCmd( RCC_APB2Periph_SPI1, ENABLE );//SPI1时钟使能
SPI_InitStructure.SPI_Direction = SPI_Direction_2Lines_FullDuplex; //设置SPI单向或者双向的数据模式:SPI设置为双线双向全双工
SPI_InitStructure.SPI_Mode = SPI_Mode_Master; //设置SPI工作模式:设置为主SPI
SPI_InitStructure.SPI_DataSize = SPI_DataSize_8b; //设置SPI的数据大小:SPI发送接收8位帧结构
SPI_InitStructure.SPI_CPOL = SPI_CPOL_High; //串行同步时钟的空闲状态为高电平
SPI_InitStructure.SPI_CPHA = SPI_CPHA_2Edge; //串行同步时钟的第二个跳变沿（上升或下降）数据被采样
SPI_InitStructure.SPI_NSS = SPI_NSS_Soft; //NSS信号由硬件（NSS管脚）还是软件（使用SSI位）管理:内部NSS信号有SSI位控制
SPI_InitStructure.SPI_BaudRatePrescaler = SPI_BaudRatePrescaler_256; //定义波特率预分频的值:波特率预分频值为256
SPI_InitStructure.SPI_FirstBit = SPI_FirstBit_MSB; //指定数据传输从MSB位还是LSB位开始:数据传输从MSB位开始
SPI_InitStructure.SPI_CRCPolynomial = 7; //CRC值计算的多项式
SPI_Init(SPI1, &SPI_InitStructure); //根据SPI_InitStruct中指定的参数初始化外设SPIx寄存器
SPI_Cmd(SPI1, ENABLE); //使能SPI外设
SPI1_ReadWriteByte(0xFF);//启动传输
}
/*
SPI的读写操作
**TxData:要写入的字节
**返回值:读取到的字节
*/
uint8_t SPI1_ReadWriteByte(uint8_t TxData)
{
while (SPI_I2S_GetFlagStatus(SPI1, SPI_I2S_FLAG_TXE) == RESET) //检查指定的SPI标志位设置与否:发送缓存空标志位
{
//等待发送完成
}
SPI_I2S_SendData(SPI1, TxData); //通过外设SPIx发送一个数据
while (SPI_I2S_GetFlagStatus(SPI1, SPI_I2S_FLAG_RXNE) == RESET) //检查指定的SPI标志位设置与否:接受缓存非空标志位
{
//等待接收完成
}
return SPI_I2S_ReceiveData(SPI1); //返回通过SPIx最近接收的数据
}
SPI.h
#ifndef __SPI_H
#define __SPI_H
#include "stm32f10x.h"
#define SPI_CS(a) if (a) \
GPIO_SetBits(GPIOA,GPIO_Pin_4);\
else \
GPIO_ResetBits(GPIOA,GPIO_Pin_4)
void SPI1_Init(void);//SPI1初始化函数
uint8_t SPI1_ReadWriteByte(uint8_t TxData);//SPI1读写函数
#endif
三、读取 W25Q128 设备 ID
本次实验是：读取 W25Q128 设备 ID，然后通过串口1打印出来。
通过简单的实验来调试，有利于发现问题。
通过W25Q128的数据手册可知其设备ID如下图所示：
W25Q128.c
#include "W25Q128.h"
#include "SPI.h"
uint8_t W25Q128_ReadWriteByte(uint8_t TxData)//函数包装一下
{
return SPI1_ReadWriteByte(TxData);
}
uint16_t W25Q128_ReadID(void)//读取芯片ID
{
uint16_t Temp = 0;
W25Q128_CS(0);
W25Q128_ReadWriteByte(W25X_ManufactDeviceID);//发送读取ID命令
W25Q128_ReadWriteByte(0x00);
W25Q128_ReadWriteByte(0x00);
W25Q128_ReadWriteByte(0x00);
Temp|=W25Q128_ReadWriteByte(0xFF)<<8;
Temp|=W25Q128_ReadWriteByte(0xFF);
W25Q128_CS(1);
return Temp;
}
W25Q128.h
#ifndef __W25Q128_H
#define __W25Q128_H
#include "stm32f10x.h"
//操作指令表
#define W25X_ManufactDeviceID 0x90 //制造商+设备ID
#define W25Q128_CS(a) SPI_CS(a)
uint8_t W25Q128_ReadWriteByte(uint8_t TxData);//函数包装一下
uint16_t W25Q128_ReadID(void);//读取芯片ID
#endif
main.c
#include <stdio.h>
#include "Uart1.h"
#include "delay.h"
#include "SPI.h"
#include "W25Q128.h"
uint16_t W25Q128_ID=0;
int main (void)
{
Uart1_init();
SPI1_Init();
W25Q128_ID = W25Q128_ReadID();
while(1)
{
printf("\nW25Q128_ID=0x%X\n",W25Q128_ID);
delay_ms(500);
}
}
实验结果
接收到 W25Q128 设备ID 为0xEF17
不了解串口通信的朋友，可以看下面这几篇文章
STM32F103标准库开发----Uart串口通信实验----初始化配置
STM32F103标准库开发----Uart串口通信实验----安装串口驱动和串口调试
STM32F103标准库开发----Uart串口通信实验----函数发送和中断接收
STM32F103标准库开发----Uart串口通信实验----printf()函数重定向
STM32F103标准库开发----Uart串口通信实验----程序源码 点击下载
四、读写 W25Q128 外部 Flash
W25Q128.c
#include "W25Q128.h"
#include "SPI.h"
uint8_t W25Q128_ReadWriteByte(uint8_t TxData)//函数包装一下
{
return SPI1_ReadWriteByte(TxData);
}
uint16_t W25Q128_ReadID(void)//读取芯片ID
{
uint16_t Temp = 0;
W25Q128_CS(0);
W25Q128_ReadWriteByte(W25X_ManufactDeviceID);//发送读取ID命令
W25Q128_ReadWriteByte(0x00);
W25Q128_ReadWriteByte(0x00);
W25Q128_ReadWriteByte(0x00);
Temp|=W25Q128_ReadWriteByte(0xFF)<<8;
Temp|=W25Q128_ReadWriteByte(0xFF);
W25Q128_CS(1);
return Temp;
}
//读取W25Q128的状态寄存器
//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
uint8_t W25Q128_ReadSR(void)//读取状态寄存器
{
uint8_t byte=0;
W25Q128_CS(0); //使能器件
W25Q128_ReadWriteByte(W25X_ReadStatusReg1); //发送读取状态寄存器命令
byte=W25Q128_ReadWriteByte(0Xff); //读取一个字节
W25Q128_CS(1); //取消片选
return byte;
}
//写W25Q128状态寄存器
//只有SPR,TB,BP2,BP1,BP0(bit 7,5,4,3,2)可以写!!!
void W25Q128_WriteSR(uint8_t sr)//写状态寄存器
{
W25Q128_CS(0); //使能器件
W25Q128_ReadWriteByte(W25X_WriteStatusReg1); //发送写取状态寄存器命令
W25Q128_ReadWriteByte(sr); //写入一个字节
W25Q128_CS(1); //取消片选
}
void W25Q128_Write_Enable(void) //写使能
{
W25Q128_CS(0);
W25Q128_ReadWriteByte(W25X_WriteEnable);
W25Q128_CS(1);
}
void W25Q128_Write_Disable(void) //禁止写入
{
W25Q128_CS(0);
W25Q128_ReadWriteByte(W25X_WriteDisable);
W25Q128_CS(1);
}
void W25Q128_Read(uint8_t* pBuffer,uint32_t ReadAddr,uint16_t NumByteToRead)
{
W25Q128_CS(0); //使能器件
W25Q128_ReadWriteByte(W25X_ReadData); //发送读取命令
W25Q128_ReadWriteByte((uint8_t)((ReadAddr)>>16)); //发送24bit地址
W25Q128_ReadWriteByte((uint8_t)((ReadAddr)>>8));
W25Q128_ReadWriteByte((uint8_t)ReadAddr);
for(uint16_t i=0;i<NumByteToRead;i++)
{
pBuffer[i]=W25Q128_ReadWriteByte(0XFF); //循环读数
}
W25Q128_CS(1);
}
void W25Q128_Write_Page(uint8_t* pBuffer,uint32_t WriteAddr,uint16_t NumByteToWrite)
{
W25Q128_Write_Enable(); //SET WEL
W25Q128_CS(0); //使能器件
W25Q128_ReadWriteByte(W25X_PageProgram); //发送写页命令
W25Q128_ReadWriteByte((uint8_t)((WriteAddr)>>16)); //发送24bit地址
W25Q128_ReadWriteByte((uint8_t)((WriteAddr)>>8));
W25Q128_ReadWriteByte((uint8_t)WriteAddr);
for(uint16_t i=0;i<NumByteToWrite;i++)
{
W25Q128_ReadWriteByte(pBuffer[i]);//循环写数
}
W25Q128_CS(1); //取消片选
W25Q128_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
void W25Q128_Write_NoCheck(uint8_t* pBuffer,uint32_t WriteAddr,uint16_t NumByteToWrite)
{
uint16_t 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)
{
W25Q128_Write_Page(pBuffer,WriteAddr,pageremain);
if(NumByteToWrite==pageremain) break;//写入结束了
else
{
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 W25Q128_BUFFER[4096];
void W25Q128_Write(uint8_t* pBuffer,uint32_t WriteAddr,uint16_t NumByteToWrite)
{
uint16_t i;
uint8_t * W25Q128_BUF;
W25Q128_BUF=W25Q128_BUFFER;
uint32_t secpos = WriteAddr/4096;//扇区地址
uint16_t secoff = WriteAddr%4096;//在扇区内的偏移
uint16_t secremain = 4096-secoff;//扇区剩余空间大小
if(NumByteToWrite<=secremain) secremain=NumByteToWrite;//不大于4096个字节
while(1)
{
W25Q128_Read(W25Q128_BUF,secpos*4096,4096);//读出整个扇区的内容
for(i=0;i<secremain;i++)//校验数据
{
if(W25Q128_BUF[secoff+i]!=0XFF) break;//需要擦除
}
if(i<secremain)//需要擦除
{
W25Q128_Erase_Sector(secpos*4096);//擦除这个扇区
for(i=0;i<secremain;i++) //复制
{
W25Q128_BUF[i+secoff]=pBuffer[i];
}
W25Q128_Write_NoCheck(W25Q128_BUF,secpos*4096,4096);//写入整个扇区
}else W25Q128_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 W25Q128_Erase_Sector(uint32_t Dst_Addr)
{
W25Q128_Write_Enable(); //SET WEL
W25Q128_Wait_Busy();
W25Q128_CS(0); //使能器件
W25Q128_ReadWriteByte(W25X_SectorErase); //发送扇区擦除指令
W25Q128_ReadWriteByte((uint8_t)((Dst_Addr)>>16)); //发送24bit地址
W25Q128_ReadWriteByte((uint8_t)((Dst_Addr)>>8));
W25Q128_ReadWriteByte((uint8_t)Dst_Addr);
W25Q128_CS(1); //取消片选
W25Q128_Wait_Busy(); //等待擦除完成
}
//擦除整个芯片
//等待时间超长...
void W25Q128_Erase_Chip(void)
{
W25Q128_Write_Enable(); //SET WEL
W25Q128_Wait_Busy();
W25Q128_CS(0); //使能器件
W25Q128_ReadWriteByte(W25X_ChipErase); //发送片擦除命令
W25Q128_CS(1); //取消片选
W25Q128_Wait_Busy(); //等待芯片擦除结束
}
//等待空闲
void W25Q128_Wait_Busy(void)
{
while((W25Q128_ReadSR()&0x01)==0x01); // 等待BUSY位清空
}
//进入掉电模式
void W25Q128_PowerDown(void)
{
W25Q128_CS(0); //使能器件
W25Q128_ReadWriteByte(W25X_PowerDown); //发送掉电命令
W25Q128_CS(1); //取消片选
}
//掉电唤醒
void W25Q128_WAKEUP(void)
{
W25Q128_CS(0); //使能器件
W25Q128_ReadWriteByte(W25X_ReleasePowerDown);
W25Q128_CS(1); //取消片选
}
W25Q128.h
#ifndef __W25Q128_H
#define __W25Q128_H
#include "stm32f10x.h"
//操作指令表
#define W25X_WriteEnable 0x06 //写使能
#define W25X_WriteDisable 0x04 //写禁止
#define W25X_ReadStatusReg1 0x05 //读状态寄存器1
#define W25X_ReadStatusReg2 0x35 //读状态寄存器2
#define W25X_ReadStatusReg3 0x15 //读状态寄存器3
#define W25X_WriteStatusReg1 0x01 //写状态寄存器1
#define W25X_WriteStatusReg2 0x31 //写状态寄存器2
#define W25X_WriteStatusReg3 0x11 //写状态寄存器3
#define W25X_ReadData 0x03 //读数据
#define W25X_FastReadData 0x0B //快读
#define W25X_FastReadDual 0x3B //双输出快读
#define W25X_PageProgram 0x02 //页编程
#define W25X_BlockErase 0xD8 //块擦除（64K）
#define W25X_SectorErase 0x20 //扇区擦除（4K）
#define W25X_ChipErase 0xC7 //芯片擦除
#define W25X_PowerDown 0xB9 //掉电
#define W25X_ReleasePowerDown 0xAB //释放掉电
#define W25X_DeviceID 0xAB //器件ID
#define W25X_ManufactDeviceID 0x90 //制造商+设备ID
#define W25X_JedecDeviceID 0x9F //电子元件ID
#define W25Q128_CS(a) SPI_CS(a)
uint8_t W25Q128_ReadWriteByte(uint8_t TxData);//函数包装一下
uint16_t W25Q128_ReadID(void);//读取芯片ID
uint8_t W25Q128_ReadSR(void);//读取状态寄存器
void W25Q128_WriteSR(uint8_t sr);//写状态寄存器
void W25Q128_Write_Enable(void);//写使能
void W25Q128_Write_Disable(void);//禁止写入
void W25Q128_Read(uint8_t* pBuffer,uint32_t ReadAddr,uint16_t NumByteToRead); //读取数据
void W25Q128_Write_Page(uint8_t* pBuffer,uint32_t WriteAddr,uint16_t NumByteToWrite);//页写
void W25Q128_Write_NoCheck(uint8_t* pBuffer,uint32_t WriteAddr,uint16_t NumByteToWrite);//无检验写数据，可自动翻页
void W25Q128_Write(uint8_t* pBuffer,uint32_t WriteAddr,uint16_t NumByteToWrite);//写入数据，带擦写功能
void W25Q128_Erase_Sector(uint32_t Dst_Addr);//擦除扇区
void W25Q128_Erase_Chip(void);//擦除整个芯片
void W25Q128_Wait_Busy(void);//等待空闲
void W25Q128_PowerDown(void); //进入掉电模式
void W25Q128_WAKEUP(void);//掉电唤醒
#endif
main.c
#include <stdio.h>
#include "Uart1.h"
#include "delay.h"
#include "SPI.h"
#include "W25Q128.h"
uint16_t W25Q128_ID=0;
uint8_t Write_data[20]={1,2,3,4,5,6,7,8,9,10,11,12,13,14,15,16,17,18,19,20};
uint8_t Read_data[100];
int main (void)
{
Uart1_init();
SPI1_Init();
W25Q128_ID=W25Q128_ReadID();
W25Q128_Write_Page(Write_data,0x01,20);
while(1)
{
W25Q128_Read(Read_data,0x00,100);
for(int i=0;i<100;i++)
{
printf(" 0x%X ",Read_data[i]);
}
printf("\nW25Q128_ID=0x%X\n",W25Q128_ID);
delay_ms(500);
}
}
实验结果
STM32F103标准库开发----SPI实验----基本原理
STM32F103标准库开发----SPI实验----底层驱动程序
STM32F103标准库开发----SPI实验----W25Qxx系列外部Flash芯片
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