SPI协议是由摩托罗拉公司提出的通讯协议(Serial Peripheral Interface),即串行外围设备接口, 是一种高速全双工的通信总线。它被广泛地使用在ADC、LCD等设备与MCU间,要求通讯速率较高的场合。
学习本章时,可与I2C章节对比阅读,体会两种通讯总线的差异以及EEPROM存储器与FLASH存储器的区别。下面我们分别对SPI协议的物理层及协议层进行讲解。
SPI通讯设备之间的常用连接方式见图 常见的SPI通讯系统。
SPI通讯使用3条总线及片选线,3条总线分别为SCK、MOSI、MISO,片选线为SS,它们的作用介绍如下:
(1) SS ( Slave Select):从设备选择信号线,常称为片选信号线,也称为NSS、CS,以下用NSS表示。当有多个SPI从设备与SPI主机相连时, 设备的其它信号线SCK、MOSI及MISO同时并联到相同的SPI总线上,即无论有多少个从设备,都共同只使用这3条总线; 而每个从设备都有独立的这一条NSS信号线,本信号线独占主机的一个引脚,即有多少个从设备,就有多少条片选信号线。 I2C协议中通过设备地址来寻址、选中总线上的某个设备并与其进行通讯;而SPI协议中没有设备地址,它使用NSS信号线来寻址, 当主机要选择从设备时,把该从设备的NSS信号线设置为低电平,该从设备即被选中,即片选有效, 接着主机开始与被选中的从设备进行SPI通讯。所以SPI通讯以NSS线置低电平为开始信号,以NSS线被拉高作为结束信号。
(2) SCK (Serial Clock):时钟信号线,用于通讯数据同步。它由通讯主机产生,决定了通讯的速率,不同的设备支持的最高时钟频率不一样, 如STM32的SPI时钟频率最大为fpclk/2,两个设备之间通讯时,通讯速率受限于低速设备。
(3) MOSI (Master Output, Slave Input):主设备输出/从设备输入引脚。主机的数据从这条信号线输出, 从机由这条信号线读入主机发送的数据,即这条线上数据的方向为主机到从机。
(4) MISO (Master Input,,Slave Output):主设备输入/从设备输出引脚。主机从这条信号线读入数据, 从机的数据由这条信号线输出到主机,即在这条线上数据的方向为从机到主机。
与I2C的类似,SPI协议定义了通讯的起始和停止信号、数据有效性、时钟同步等环节。
先看看SPI通讯的通讯时序,见图 SPI通讯时序。
这是一个主机的通讯时序。NSS、SCK、MOSI信号都由主机控制产生,而MISO的信号由从机产生,主机通过该信号线读取从机的数据。 MOSI与MISO的信号只在NSS为低电平的时候才有效,在SCK的每个时钟周期MOSI和MISO传输一位数据。
以上通讯流程中包含的各个信号分解如下:
在图 SPI通讯时序 中的标号处,NSS信号线由高变低,是SPI通讯的起始信号。NSS是每个从机各自独占的信号线, 当从机在自己的NSS线检测到起始信号后,就知道自己被主机选中了,开始准备与主机通讯。在图中的标号处,NSS信号由低变高, 是SPI通讯的停止信号,表示本次通讯结束,从机的选中状态被取消。
SPI使用MOSI及MISO信号线来传输数据,使用SCK信号线进行数据同步。MOSI及MISO数据线在SCK的每个时钟周期传输一位数据, 且数据输入输出是同时进行的。数据传输时,MSB先行或LSB先行并没有作硬性规定,但要保证两个SPI通讯设备之间使用同样的协定, 一般都会采用图 SPI通讯时序 中的MSB先行模式。
观察图中的标号处,MOSI及MISO的数据在SCK的上升沿期间变化输出,在SCK的下降沿时被采样。即在SCK的下降沿时刻, MOSI及MISO的数据有效,高电平时表示数据“1”,为低电平时表示数据“0”。在其它时刻,数据无效,MOSI及MISO为下一次表示数据做准备。
SPI每次数据传输可以8位或16位为单位,每次传输的单位数不受限制。
上面讲述的图 SPI通讯时序 中的时序只是SPI中的其中一种通讯模式,SPI一共有四种通讯模式, 它们的主要区别是总线空闲时SCK的时钟状态以及数据采样时刻。为方便说明,在此引入“时钟极性CPOL”和“时钟相位CPHA”的概念。
时钟极性CPOL是指SPI通讯设备处于空闲状态时,SCK信号线的电平信号(即SPI通讯开始前、 NSS线为高电平时SCK的状态)。CPOL=0时, SCK在空闲状态时为低电平,CPOL=1时,则相反。
时钟相位CPHA是指数据的采样的时刻,当CPHA=0时,MOSI或MISO数据线上的信号将会在SCK时钟线的“奇数边沿”被采样。当CPHA=1时, 数据线在SCK的“偶数边沿”采样。见图 CPHA = 0时的SPI通讯模式 及图 CPHA = 1时的SPI通讯模式。
我们来分析这个CPHA=0的时序图。首先,根据SCK在空闲状态时的电平,分为两种情况。 SCK信号线在空闲状态为低电平时,CPOL=0;空闲状态为高电平时,CPOL=1。
无论CPOL=0还是=1,因为我们配置的时钟相位CPHA=0,在图中可以看到,采样时刻都是在SCK的奇数边沿。 注意当CPOL=0的时候,时钟的奇数边沿是上升沿,而CPOL=1的时候,时钟的奇数边沿是下降沿。所以SPI的采样时刻不是由上升/下降沿决定的。 MOSI和MISO数据线的有效信号在SCK的奇数边沿保持不变,数据信号将在SCK奇数边沿时被采样,在非采样时刻,MOSI和MISO的有效信号才发生切换。
类似地,当CPHA=1时,不受CPOL的影响,数据信号在SCK的偶数边沿被采样,见图 CPHA=1时的SPI通讯模式_。
由CPOL及CPHA的不同状态,SPI分成了四种模式,见表 SPI的四种模式 , 主机与从机需要工作在相同的模式下才可以正常通讯,实际中采用较多的是“模式0”与“模式3”。
与I2C外设一样,STM32芯片也集成了专门用于SPI协议通讯的外设。
STM32的SPI外设可用作通讯的主机及从机, 支持最高的SCK时钟频率为fpclk/2 (STM32F103型号的芯片默认fpclk1为36MHz, fpclk2为72MHz),完全支持SPI协议的4种模式,数据帧长度可设置为8位或16位, 可设置数据MSB先行或LSB先行。它还支持双线全双工(前面小节说明的都是这种模式)、双线单向以及单线模式。 其中双线单向模式可以同时使用MOSI及MISO数据线向一个方向传输数据,可以加快一倍的传输速度。而单线模式则可以减少硬件接线, 当然这样速率会受到影响。我们只讲解双线全双工模式。
SPI的所有硬件架构都从图 SPI架构图 中左侧MOSI、MISO、SCK及NSS线展开的。STM32芯片有多个SPI外设, 它们的SPI通讯信号引出到不同的GPIO引脚上,使用时必须配置到这些指定的引脚,见表 STM32F10x的SPI引脚。 关于GPIO引脚的复用功能,可查阅《STM32F10x规格书》,以它为准。
其中SPI1是APB2上的设备,最高通信速率达36Mbtis/s,SPI2、SPI3是APB1上的设备,最高通信速率为18Mbits/s。除了通讯速率, 在其它功能上没有差异。其中SPI3用到了下载接口的引脚,这几个引脚默认功能是下载,第二功能才是IO口,如果想使用SPI3接口, 则程序上必须先禁用掉这几个IO口的下载功能。一般在资源不是十分紧张的情况下,这几个IO口是专门用于下载和调试程序,不会复用为SPI3。
SCK线的时钟信号,由波特率发生器根据“控制寄存器CR1”中的BR[0:2]位控制,该位是对fpclk时钟的分频因子, 对fpclk的分频结果就是SCK引脚的输出时钟频率,计算方法见表 BR位对fpclk的分频。
其中的fpclk频率是指SPI所在的APB总线频率, APB1为fpclk1,APB2为fpckl2。
通过配置“控制寄存器CR”的“CPOL位”及“CPHA”位可以把SPI设置成前面分析的4种SPI模式。
SPI的MOSI及MISO都连接到数据移位寄存器上,数据移位寄存器的数据来源及目标接收、发送缓冲区以及MISO、MOSI线。 当向外发送数据的时候,数据移位寄存器以“发送缓冲区”为数据源,把数据一位一位地通过数据线发送出去;当从外部接收数据的时候, 数据移位寄存器把数据线采样到的数据一位一位地存储到“接收缓冲区”中。通过写SPI的“数据寄存器DR”把数据填充到发送缓冲区中, 通讯读“数据寄存器DR”,可以获取接收缓冲区中的内容。其中数据帧长度可以通过“控制寄存器CR1”的“DFF位”配置成8位及16位模式; 配置“LSBFIRST位”可选择MSB先行还是LSB先行。
整体控制逻辑负责协调整个SPI外设,控制逻辑的工作模式根据我们配置的“控制寄存器(CR1/CR2)”的参数而改变, 基本的控制参数包括前面提到的SPI模式、波特率、LSB先行、主从模式、单双向模式等等。在外设工作时, 控制逻辑会根据外设的工作状态修改“状态寄存器(SR)”,我们只要读取状态寄存器相关的寄存器位, 就可以了解SPI的工作状态了。除此之外,控制逻辑还根据要求,负责控制产生SPI中断信号、DMA请求及控制NSS信号线。
实际应用中,我们一般不使用STM32 SPI外设的标准NSS信号线,而是更简单地使用普通的GPIO,软件控制它的电平输出,从而产生通讯起始和停止信号。
STM32使用SPI外设通讯时,在通讯的不同阶段它会对“状态寄存器SR”的不同数据位写入参数,我们通过读取这些寄存器标志来了解通讯状态。
图 主发送器通讯过程 中的是“主模式”流程,即STM32作为SPI通讯的主机端时的数据收发过程。
主模式收发流程及事件说明如下:
(1) 控制NSS信号线, 产生起始信号(图中没有画出);
(2) 把要发送的数据写入到“数据寄存器DR”中, 该数据会被存储到发送缓冲区;
(3) 通讯开始,SCK时钟开始运行。MOSI把发送缓冲区中的数据一位一位地传输出去; MISO则把数据一位一位地存储进接收缓冲区中;
(4) 当发送完一帧数据的时候,“状态寄存器SR”中的“TXE标志位”会被置1,表示传输完一帧,发送缓冲区已空;类似地, 当接收完一帧数据的时候,“RXNE标志位”会被置1,表示传输完一帧,接收缓冲区非空;
(5) 等待到“TXE标志位”为1时,若还要继续发送数据,则再次往“数据寄存器DR”写入数据即可;等待到“RXNE标志位”为1时, 通过读取“数据寄存器DR”可以获取接收缓冲区中的内容。
假如我们使能了TXE或RXNE中断,TXE或RXNE置1时会产生SPI中断信号,进入同一个中断服务函数,到SPI中断服务程序后, 可通过检查寄存器位来了解是哪一个事件,再分别进行处理。也可以使用DMA方式来收发“数据寄存器DR”中的数据。
跟其它外设一样,STM32标准库提供了SPI初始化结构体及初始化函数来配置SPI外设。 初始化结构体及函数定义在库文件“stm32f10x_spi.h”及“stm32f10x_spi.c”中,编程时我们可以结合这两个文件内的注释使用或参考库帮助文档。 了解初始化结构体后我们就能对SPI外设运用自如了,见 代码清单:SPI-1。
代码清单:SPI-1 SPI初始化结构体
typedef struct{ uint16_t SPI_Direction; /*设置SPI的单双向模式 */ uint16_t SPI_Mode; /*设置SPI的主/从机端模式 */ uint16_t SPI_DataSize; /*设置SPI的数据帧长度,可选8/16位 */ uint16_t SPI_CPOL; /*设置时钟极性CPOL,可选高/低电平*/ uint16_t SPI_CPHA; /*设置时钟相位,可选奇/偶数边沿采样 */ uint16_t SPI_NSS; /*设置NSS引脚由SPI硬件控制还是软件控制*/ uint16_t SPI_BaudRatePrescaler; /*设置时钟分频因子,fpclk/分频数=fSCK */ uint16_t SPI_FirstBit; /*设置MSB/LSB先行 */ uint16_t SPI_CRCPolynomial; /*设置CRC校验的表达式 */} SPI_InitTypeDef;
这些结构体成员说明如下,其中括号内的文字是对应参数在STM32标准库中定义的宏:
(1) SPI_Direction
本成员设置SPI的通讯方向,可设置为双线全双工(SPI_Direction_2Lines_FullDuplex),双线只接收(SPI_Direction_2Lines_RxOnly), 单线只接收(SPI_Direction_1Line_Rx)、单线只发送模式(SPI_Direction_1Line_Tx)。
(2) SPI_Mode
本成员设置SPI工作在主机模式(SPI_Mode_Master)或从机模式(SPI_Mode_Slave ), 这两个模式的最大区别为SPI的SCK信号线的时序, SCK的时序是由通讯中的主机产生的。若被配置为从机模式,STM32的SPI外设将接受外来的SCK信号。
(3) SPI_DataSize
本成员可以选择SPI通讯的数据帧大小是为8位(SPI_DataSize_8b)还是16位(SPI_DataSize_16b)。
(4) SPI_CPOL和SPI_CPHA
这两个成员配置SPI的时钟极性CPOL和时钟相位CPHA,这两个配置影响到SPI的通讯模式, 关于CPOL和CPHA的说明参考前面“通讯模式”小节。
时钟极性CPOL成员,可设置为高电平(SPI_CPOL_High)或低电平(SPI_CPOL_Low )。
时钟相位CPHA 则可以设置为SPI_CPHA_1Edge(在SCK的奇数边沿采集数据) 或SPI_CPHA_2Edge(在SCK的偶数边沿采集数据) 。
(5) SPI_NSS
本成员配置NSS引脚的使用模式,可以选择为硬件模式(SPI_NSS_Hard )与软件模式(SPI_NSS_Soft ), 在硬件模式中的SPI片选信号由SPI硬件自动产生,而软件模式则需要我们亲自把相应的GPIO端口拉高或置低产生非片选和片选信号。实际中软件模式应用比较多。
(6) SPI_BaudRatePrescaler
本成员设置波特率分频因子,分频后的时钟即为SPI的SCK信号线的时钟频率。这个成员参数可设置为fpclk的2、4、6、8、16、32、64、128、256分频。
(7) SPI_FirstBit
所有串行的通讯协议都会有MSB先行(高位数据在前)还是LSB先行(低位数据在前)的问题,而STM32的SPI模块可以通过这个结构体成员,对这个特性编程控制。
(8) SPI_CRCPolynomial
这是SPI的CRC校验中的多项式,若我们使用CRC校验时,就使用这个成员的参数(多项式),来计算CRC的值。
配置完这些结构体成员后,我们要调用SPI_Init函数把这些参数写入到寄存器中,实现SPI的初始化,然后调用SPI_Cmd来使能SPI外设。
FLSAH存储器又称闪存,它与EEPROM都是掉电后数据不丢失的存储器,但FLASH存储器容量普遍大于EEPROM, 现在基本取代了它的地位。我们生活中常用的U盘、SD卡、SSD固态硬盘以及我们STM32芯片内部用于存储程序的设备, 都是FLASH类型的存储器。在存储控制上,最主要的区别是FLASH芯片只能一大片一大片地擦写,而在“I2C章节”中我们了解到EEPROM可以单个字节擦写。
本小节以一种使用SPI通讯的串行FLASH存储芯片的读写实验为大家讲解STM32的SPI使用方法。 实验中STM32的SPI外设采用主模式,通过查询事件的方式来确保正常通讯。
本实验板中的FLASH芯片(型号:W25Q64)是一种使用SPI通讯协议的NOR FLASH存储器, 它的CS/CLK/DIO/DO引脚分别连接到了STM32对应的SPI引脚NSS/SCK/MOSI/MISO上,其中STM32的NSS引脚是一个普通的GPIO, 不是SPI的专用NSS引脚,所以程序中我们要使用软件控制的方式。
FLASH芯片中还有WP和HOLD引脚。WP引脚可控制写保护功能,当该引脚为低电平时,禁止写入数据。 我们直接接电源,不使用写保护功能。HOLD引脚可用于暂停通讯,该引脚为低电平时,通讯暂停, 数据输出引脚输出高阻抗状态,时钟和数据输入引脚无效。我们直接接电源,不使用通讯暂停功能。
关于FLASH芯片的更多信息,可参考其数据手册《W25Q64》来了解。若您使用的实验板FLASH的型号或控制引脚不一样, 只需根据我们的工程修改即可,程序的控制原理相同。
为了使工程更加有条理,我们把读写FLASH相关的代码独立分开存储,方便以后移植。 在“工程模板”之上新建“bsp_spi_flash.c”及“bsp_spi_ flash.h”文件,这些文件也可根据您的喜好命名, 它们不属于STM32标准库的内容,是由我们自己根据应用需要编写的。
初始化通讯使用的目标引脚及端口时钟;
使能SPI外设的时钟;
配置SPI外设的模式、地址、速率等参数并使能SPI外设;
编写基本SPI按字节收发的函数;
编写对FLASH擦除及读写操作的的函数;
编写测试程序,对读写数据进行校验。
SPI硬件相关宏定义
我们把SPI硬件相关的配置都以宏的形式定义到 “bsp_spi_ flash.h”文件中,见 代码清单:SPI-2。
代码清单:SPI-2 SPI硬件配置相关的宏
/*SPI接口定义-开头****************************/
#define FLASH_SPIx SPI1
#define FLASH_SPI_APBxClock_FUN RCC_APB2PeriphClockCmd
#define FLASH_SPI_CLK RCC_APB2Periph_SPI1
//CS(NSS)引脚 片选选普通GPIO即可
#define FLASH_SPI_CS_APBxClock_FUN RCC_APB2PeriphClockCmd
#define FLASH_SPI_CS_CLK RCC_APB2Periph_GPIOA
#define FLASH_SPI_CS_PORT GPIOA
#define FLASH_SPI_CS_PIN GPIO_Pin_4
//SCK引脚
#define FLASH_SPI_SCK_APBxClock_FUN RCC_APB2PeriphClockCmd
#define FLASH_SPI_SCK_CLK RCC_APB2Periph_GPIOA
#define FLASH_SPI_SCK_PORT GPIOA
#define FLASH_SPI_SCK_PIN GPIO_Pin_5
//MISO引脚
#define FLASH_SPI_MISO_APBxClock_FUN RCC_APB2PeriphClockCmd
#define FLASH_SPI_MISO_CLK RCC_APB2Periph_GPIOA
#define FLASH_SPI_MISO_PORT GPIOA
#define FLASH_SPI_MISO_PIN GPIO_Pin_6
//MOSI引脚
#define FLASH_SPI_MOSI_APBxClock_FUN RCC_APB2PeriphClockCmd
#define FLASH_SPI_MOSI_CLK RCC_APB2Periph_GPIOA
#define FLASH_SPI_MOSI_PORT GPIOA
#define FLASH_SPI_MOSI_PIN GPIO_Pin_7
define FLASH_SPI_CS_LOW() GPIO_ResetBits( FLASH_SPI_CS_PORT, FLASH_SPI_CS_PIN )
define FLASH_SPI_CS_HIGH() GPIO_SetBits( FLASH_SPI_CS_PORT, FLASH_SPI_CS_PIN )
/*SPI接口定义-结尾****************************/
以上代码根据硬件连接,把与FLASH通讯使用的SPI号 、GPIO等都以宏封装起来, 并且定义了控制CS(NSS)引脚输出电平的宏,以便配置产生起始和停止信号时使用。
初始化SPI的 GPIO
利用上面的宏,编写SPI的初始化函数,见 代码清单:SPI-3。
代码清单:SPI-3 SPI的初始化函数(GPIO初始化部分)
/*** @brief SPI_FLASH初始化* @param 无* @retval 无*/void SPI_FLASH_Init(void){ SPI_InitTypeDef SPI_InitStructure; GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStructure; /* 使能SPI时钟 */ FLASH_SPI_APBxClock_FUN ( FLASH_SPI_CLK, ENABLE ); /* 使能SPI引脚相关的时钟 */ FLASH_SPI_CS_APBxClock_FUN ( FLASH_SPI_CS_CLK|FLASH_SPI_SCK_CLK| FLASH_SPI_MISO_PIN|FLASH_SPI_MOSI_PIN, ENABLE ); /* 配置SPI的 CS引脚,普通IO即可 */ GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = FLASH_SPI_CS_PIN; GPIO_InitStructure.GPIO_Speed = GPIO_Speed_50MHz; GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_Out_PP; GPIO_Init(FLASH_SPI_CS_PORT, &GPIO_InitStructure); /* 配置SPI的 SCK引脚*/ GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = FLASH_SPI_SCK_PIN; GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_AF_PP; GPIO_Init(FLASH_SPI_SCK_PORT, &GPIO_InitStructure); /* 配置SPI的 MISO引脚*/ GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = FLASH_SPI_MISO_PIN; GPIO_Init(FLASH_SPI_MISO_PORT, &GPIO_InitStructure); /* 配置SPI的 MOSI引脚*/ GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = FLASH_SPI_MOSI_PIN; GPIO_Init(FLASH_SPI_MOSI_PORT, &GPIO_InitStructure); /* 停止信号 FLASH: CS引脚高电平*/ FLASH_SPI_CS_HIGH(); //为方便讲解,以下省略 SPI 模式初始化部分
与所有使用到GPIO的外设一样,都要先把使用到的GPIO引脚模式初始化,配置好复用功能。GPIO初始化流程如下:
(1) 使用GPIO_InitTypeDef定义GPIO初始化结构体变量, 以便下面用于存储GPIO配置;
(2) 调用库函数RCC_APB2PeriphClockCmd 来使能SPI引脚使用的GPIO端口时钟。
(3) 向GPIO初始化结构体赋值,把SCK/MOSI/MISO引脚初始化成复用推挽模式。 而CS(NSS)引脚由于使用软件控制,我们把它配置为普通的推挽输出模式。
(4) 使用以上初始化结构体的配置,调用GPIO_Init函数向寄存器写入参数, 完成GPIO的初始化。
配置SPI的模式
以上只是配置了SPI使用的引脚,对SPI外设模式的配置。在配置STM32的SPI模式前,我们要先了解从机端的SPI模式。 本例子中可通过查阅FLASH数据手册《W25Q64》获取。根据FLASH芯片的说明,它支持SPI模式0及模式3,支持双线全双工, 使用MSB先行模式,支持最高通讯时钟为104MHz,数据帧长度为8位。我们要把STM32的SPI外设中的这些参数配置一致。 见 代码清单:SPI-4。
代码清单:SPI-4 配置SPI模式
/*** @brief SPI_FLASH引脚初始化* @param 无* @retval 无*/void SPI_FLASH_Init(void){ /*为方便讲解,省略了SPI的GPIO初始化部分*/ //...... SPI_InitTypeDef SPI_InitStructure; /* SPI 模式配置 */ // FLASH芯片 支持SPI模式0及模式3,据此设置CPOL CPHA SPI_InitStructure.SPI_Direction = SPI_Direction_2Lines_FullDuplex; SPI_InitStructure.SPI_Mode = SPI_Mode_Master; SPI_InitStructure.SPI_DataSize = SPI_DataSize_8b; SPI_InitStructure.SPI_CPOL = SPI_CPOL_High; SPI_InitStructure.SPI_CPHA = SPI_CPHA_2Edge; SPI_InitStructure.SPI_NSS = SPI_NSS_Soft; SPI_InitStructure.SPI_BaudRatePrescaler = SPI_BaudRatePrescaler_4; SPI_InitStructure.SPI_FirstBit = SPI_FirstBit_MSB; SPI_InitStructure.SPI_CRCPolynomial = 7; SPI_Init(FLASH_SPIx, &SPI_InitStructure); /* 使能 SPI */ SPI_Cmd(FLASH_SPIx, ENABLE);}
这段代码中,把STM32的SPI外设配置为主机端,双线全双工模式,数据帧长度为8位,使用SPI模式3(CPOL=1,CPHA=1), NSS引脚由软件控制以及MSB先行模式。代码中把SPI的时钟频率配置成了4分频,实际上可以配置成2分频以提高通讯速率, 读者可亲自尝试一下。最后一个成员为CRC计算式,由于我们与FLASH芯片通讯不需要CRC校验,并没有使能SPI的CRC功能, 这时CRC计算式的成员值是无效的。
赋值结束后调用库函数SPI_Init把这些配置写入寄存器,并调用SPI_Cmd函数使能外设。
使用SPI发送和接收一个字节的数据
初始化好SPI外设后,就可以使用SPI通讯了,复杂的数据通讯都是由单个字节数据收发组成的, 我们看看它的代码实现,见 代码清单:SPI-5。
代码清单:SPI-5 使用SPI发送和接收一个字节的数据
#define Dummy_Byte 0xFF/*** @brief 使用SPI发送一个字节的数据* @param byte:要发送的数据* @retval 返回接收到的数据*/u8 SPI_FLASH_SendByte(u8 byte){ SPITimeout = SPIT_FLAG_TIMEOUT; /* 等待发送缓冲区为空,TXE事件 */ while (SPI_I2S_GetFlagStatus(FLASH_SPIx, SPI_I2S_FLAG_TXE) == RESET) { if ((SPITimeout--) == 0) return SPI_TIMEOUT_UserCallback(0); } /* 写入数据寄存器,把要写入的数据写入发送缓冲区 */ SPI_I2S_SendData(FLASH_SPIx, byte); SPITimeout = SPIT_FLAG_TIMEOUT; /* 等待接收缓冲区非空,RXNE事件 */ while (SPI_I2S_GetFlagStatus(FLASH_SPIx, SPI_I2S_FLAG_RXNE) == RESET) { if ((SPITimeout--) == 0) return SPI_TIMEOUT_UserCallback(1); } /* 读取数据寄存器,获取接收缓冲区数据 */ return SPI_I2S_ReceiveData(FLASH_SPIx);}/*** @brief 使用SPI读取一个字节的数据* @param 无* @retval 返回接收到的数据*/u8 SPI_FLASH_ReadByte(void){ return (SPI_FLASH_SendByte(Dummy_Byte));}
SPI_FLASH_SendByte发送单字节函数中包含了等待事件的超时处理,这部分原理跟I2C中的一样,在此不再赘述。
SPI_FLASH_SendByte函数实现了前面讲解的“SPI通讯过程”:
(1) 本函数中不包含SPI起始和停止信号,只是收发的主要过程, 所以在调用本函数前后要做好起始和停止信号的操作;
(2) 对SPITimeout变量赋值为宏SPIT_FLAG_TIMEOUT。这个SPITimeout变量在下面的while循环中每次循环减1, 该循环通过调用库函数SPI_I2S_GetFlagStatus检测事件,若检测到事件,则进入通讯的下一阶段, 若未检测到事件则停留在此处一直检测,当检测SPIT_FLAG_TIMEOUT次都还没等待到事件则认为通讯失败, 调用的SPI_TIMEOUT_UserCallback输出调试信息,并退出通讯;
(3) 通过检测TXE标志,获取发送缓冲区的状态,若发送缓冲区为空, 则表示可能存在的上一个数据已经发送完毕;
(4) 等待至发送缓冲区为空后,调用库函数SPI_I2S_SendData把要发送的数据“byte”写入到SPI的数据寄存器DR, 写入SPI数据寄存器的数据会存储到发送缓冲区,由SPI外设发送出去;
(5) 写入完毕后等待RXNE事件,即接收缓冲区非空事件。 由于SPI双线全双工模式下MOSI与MISO数据传输是同步的(请对比“SPI通讯过程”阅读),当接收缓冲区非空时, 表示上面的数据发送完毕,且接收缓冲区也收到新的数据;
(6) 等待至接收缓冲区非空时,通过调用库函数SPI_I2S_ReceiveData读取SPI的数据寄存器DR,就可以获取接收缓冲区中的新数据了。 代码中使用关键字“return”把接收到的这个数据作为SPI_FLASH_SendByte函数的返回值, 所以我们可以看到在下面定义的SPI接收数据函数SPI_FLASH_ReadByte,它只是简单地调用了SPI_FLASH_SendByte函数发送数据“Dummy_Byte”, 然后获取其返回值(因为不关注发送的数据,所以此时的输入参数“Dummy_Byte”可以为任意值)。 可以这样做的原因是SPI的接收过程和发送过程实质是一样的,收发同步进行,关键在于我们的上层应用中,关注的是发送还是接收的数据。
控制FLASH的指令
搞定SPI的基本收发单元后,还需要了解如何对FLASH芯片进行读写。FLASH芯片自定义了很多指令, 我们通过控制STM32利用SPI总线向FLASH芯片发送指令,FLASH芯片收到后就会执行相应的操作。
而这些指令,对主机端(STM32)来说,只是它遵守最基本的SPI通讯协议发送出的数据,但在设备端(FLASH芯片)把这些数据解释成不同的意义, 所以才成为指令。查看FLASH芯片的数据手册《W25Q64》,可了解各种它定义的各种指令的功能及指令格式, 见表 FLASH常用芯片指令表。
该表中的第一列为指令名,第二列为指令编码,第三至第N列的具体内容根据指令的不同而有不同的含义。 其中带括号的字节参数,方向为FLASH向主机传输,即命令响应,不带括号的则为主机向FLASH传输。 表中“A0~A23”指FLASH芯片内部存储器组织的地址;“M0~M7”为厂商号(MANUFACTURERID); “ID0-ID15”为FLASH芯片的ID;“dummy”指该处可为任意数据;“D0~D7”为FLASH内部存储矩阵的内容。
通过指令表中的读ID指令“JEDEC ID”可以获取这两个编号,该指令编码为“9F h”, 其中“9F h”是指16进制数“9F” (相当于C语言中的0x9F)。 紧跟指令编码的三个字节分别为FLASH芯片输出的“(M7-M0)”、“(ID15-ID8)”及“(ID7-ID0)”。
此处我们以该指令为例,配合其指令时序图进行讲解,见图 FLASH读ID指令JEDEC_ID的时序。
主机首先通过MOSI线向FLASH芯片发送第一个字节数据为“9F h”,当FLASH芯片收到该数据后,它会解读成主机向它发送了“JEDEC指令”, 然后它就作出该命令的响应:通过MISO线把它的厂商ID(M7-M0)及芯片类型(ID15-0)发送给主机,主机接收到指令响应后可进行校验。 常见的应用是主机端通过读取设备ID来测试硬件是否连接正常,或用于识别设备。
对于FLASH芯片的其它指令,都是类似的,只是有的指令包含多个字节,或者响应包含更多的数据。
实际上,编写设备驱动都是有一定的规律可循的。首先我们要确定设备使用的是什么通讯协议。如上一章的EEPROM使用的是I2C, 本章的FLASH使用的是SPI。那么我们就先根据它的通讯协议,选择好STM32的硬件模块,并进行相应的I2C或SPI模块初始化。 接着,我们要了解目标设备的相关指令,因为不同的设备,都会有相应的不同的指令。如EEPROM中会把第一个数据解释为内部存储矩阵的地址(实质就是指令)。 而FLASH则定义了更多的指令,有写指令,读指令,读ID指令等等。最后,我们根据这些指令的格式要求,使用通讯协议向设备发送指令,达到控制设备的目标。
定义FLASH指令编码表
为了方便使用,我们把FLASH芯片的常用指令编码使用宏来封装起来,后面需要发送指令编码的时候我们直接使用这些宏即可, 见 代码清单:SPI-6。
代码清单:SPI-6 FLASH指令编码表
/*FLASH常用命令*/
#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 0xAB
#define W25X_ManufactDeviceID 0x90
#define W25X_JedecDeviceID 0x9F
/*其它*/
#define sFLASH_ID 0XEF4017
#define Dummy_Byte 0xFF
读取FLASH芯片ID
根据“JEDEC”指令的时序,我们把读取FLASH ID的过程编写成一个函数,见 代码清单:SPI-7。
代码清单:SPI-7 读取FLASH芯片ID
/*** @brief 读取FLASH ID* @param 无* @retval FLASH ID*/u32 SPI_FLASH_ReadID(void){ u32 Temp = 0, Temp0 = 0, Temp1 = 0, Temp2 = 0; /* 开始通讯:CS低电平 */ SPI_FLASH_CS_LOW(); /* 发送JEDEC指令,读取ID */ SPI_FLASH_SendByte(W25X_JedecDeviceID); /* 读取一个字节数据 */ Temp0 = SPI_FLASH_SendByte(Dummy_Byte); /* 读取一个字节数据 */ Temp1 = SPI_FLASH_SendByte(Dummy_Byte); /* 读取一个字节数据 */ Temp2 = SPI_FLASH_SendByte(Dummy_Byte); /* 停止通讯:CS高电平 */ SPI_FLASH_CS_HIGH(); /*把数据组合起来,作为函数的返回值*/ Temp = (Temp0 << 16) | (Temp1 << 8) | Temp2; return Temp;}
这段代码利用控制CS引脚电平的宏“SPI_FLASH_CS_LOW/HIGH”以及前面编写的单字节收发函数SPI_FLASH_SendByte, 很清晰地实现了“JEDEC ID”指令的时序:发送一个字节的指令编码“W25X_JedecDeviceID”,然后读取3个字节, 获取FLASH芯片对该指令的响应,最后把读取到的这3个数据合并到一个变量Temp中,然后作为函数返回值, 把该返回值与我们定义的宏“sFLASH_ID”对比,即可知道FLASH芯片是否正常。
FLASH写使能以及读取当前状态
在向FLASH芯片存储矩阵写入数据前,首先要使能写操作,通过“Write Enable”命令即可写使能, 见 代码清单:SPI-8。
代码清单:SPI-8 写使能命令
/*** @brief 向FLASH发送 写使能 命令* @param none* @retval none*/void SPI_FLASH_WriteEnable(void){ /* 通讯开始:CS低 */ SPI_FLASH_CS_LOW(); /* 发送写使能命令*/ SPI_FLASH_SendByte(W25X_WriteEnable); /*通讯结束:CS高 */ SPI_FLASH_CS_HIGH();}
与EEPROM一样,由于FLASH芯片向内部存储矩阵写入数据需要消耗一定的时间,并不是在总线通讯结束的一瞬间完成的, 所以在写操作后需要确认FLASH芯片“空闲”时才能进行再次写入。为了表示自己的工作状态,FLASH芯片定义了一个状态寄存器, 见图 FLASH芯片的状态寄存器。
我们只关注这个状态寄存器的第0位“BUSY”,当这个位为“1”时,表明FLASH芯片处于忙碌状态, 它可能正在对内部的存储矩阵进行“擦除”或“数据写入”的操作。
利用指令表中的“Read Status Register”指令可以获取FLASH芯片状态寄存器的内容, 其时序见图 读取状态寄存器的时序。
只要向FLASH芯片发送了读状态寄存器的指令,FLASH芯片就会持续向主机返回最新的状态寄存器内容, 直到收到SPI通讯的停止信号。据此我们编写了具有等待FLASH芯片写入结束功能的函数,见 代码清单:SPI-9。
代码清单:SPI-9 通过读状态寄存器等待FLASH芯片空闲
/* WIP(busy)标志,FLASH内部正在写入 */#define WIP_Flag 0x01/*** @brief 等待WIP(BUSY)标志被置0,即等待到FLASH内部数据写入完毕* @param none* @retval none*/void SPI_FLASH_WaitForWriteEnd(void){ u8 FLASH_Status = 0; /* 选择 FLASH: CS 低 */ SPI_FLASH_CS_LOW(); /* 发送 读状态寄存器 命令 */ SPI_FLASH_SendByte(W25X_ReadStatusReg); /* 若FLASH忙碌,则等待 */ do { /* 读取FLASH芯片的状态寄存器 */ FLASH_Status = SPI_FLASH_SendByte(Dummy_Byte); } while ((FLASH_Status & WIP_Flag) == SET); /* 正在写入标志 */ /* 停止信号 FLASH: CS 高 */ SPI_FLASH_CS_HIGH();}
这段代码发送读状态寄存器的指令编码“W25X_ReadStatusReg”后,在while循环里持续获取寄存器的内容并检验它的“WIP_Flag标志”(即BUSY位), 一直等待到该标志表示写入结束时才退出本函数,以便继续后面与FLASH芯片的数据通讯。
FLASH扇区擦除
由于FLASH存储器的特性决定了它只能把原来为“1”的数据位改写成“0”,而原来为“0”的数据位不能直接改写为“1”。 所以这里涉及到数据“擦除”的概念,在写入前,必须要对目标存储矩阵进行擦除操作,把矩阵中的数据位擦除为“1”, 在数据写入的时候,如果要存储数据“1”,那就不修改存储矩阵,在要存储数据“0”时,才更改该位。
通常,对存储矩阵擦除的基本操作单位都是多个字节进行,如本例子中的FLASH芯片支持“扇区擦除”、“块擦除”以及“整片擦除”, 见表 本实验FLASH芯片的擦除单位。
FLASH芯片的最小擦除单位为扇区(Sector),而一个块(Block)包含16个扇区, 其内部存储矩阵分布见图 FLASH芯片的存储矩阵。。
使用扇区擦除指令“Sector Erase”可控制FLASH芯片开始擦写, 其指令时序见图 扇区擦除时序。
扇区擦除指令的第一个字节为指令编码,紧接着发送的3个字节用于表示要擦除的存储矩阵地址。要注意的是在扇区擦除指令前, 还需要先发送“写使能”指令,发送扇区擦除指令后,通过读取寄存器状态等待扇区擦除操作完毕, 代码实现见 代码清单:SPI-10。
代码清单:SPI-10 擦除扇区
/*** @brief 擦除FLASH扇区* @param SectorAddr:要擦除的扇区地址* @retval 无*/void SPI_FLASH_SectorErase(u32 SectorAddr){ /* 发送FLASH写使能命令 */ SPI_FLASH_WriteEnable(); SPI_FLASH_WaitForWriteEnd(); /* 擦除扇区 */ /* 选择FLASH: CS低电平 */ SPI_FLASH_CS_LOW(); /* 发送扇区擦除指令*/ SPI_FLASH_SendByte(W25X_SectorErase); /*发送擦除扇区地址的高位*/ SPI_FLASH_SendByte((SectorAddr & 0xFF0000) >> 16); /* 发送擦除扇区地址的中位 */ SPI_FLASH_SendByte((SectorAddr & 0xFF00) >> 8); /* 发送擦除扇区地址的低位 */ SPI_FLASH_SendByte(SectorAddr & 0xFF); /* 停止信号 FLASH: CS 高电平 */ SPI_FLASH_CS_HIGH(); /* 等待擦除完毕*/ SPI_FLASH_WaitForWriteEnd();}
这段代码调用的函数在前面都已讲解,只要注意发送擦除地址时高位在前即可。调用扇区擦除指令时注意输入的地址要对齐到4KB。
FLASH的页写入
目标扇区被擦除完毕后,就可以向它写入数据了。与EEPROM类似,FLASH芯片也有页写入命令, 使用页写入命令最多可以一次向FLASH传输256个字节的数据,我们把这个单位为页大小。 FLASH页写入的时序见图 FLASH芯片页写入。
从时序图可知,第1个字节为“页写入指令”编码,2-4字节为要写入的“地址A”,接着的是要写入的内容,最多个可以发送256字节数据, 这些数据将会从“地址A”开始,按顺序写入到FLASH的存储矩阵。若发送的数据超出256个,则会覆盖前面发送的数据。
与擦除指令不一样,页写入指令的地址并不要求按256字节对齐,只要确认目标存储单元是擦除状态即可(即被擦除后没有被写入过)。 所以,若对“地址x”执行页写入指令后,发送了200个字节数据后终止通讯,下一次再执行页写入指令,从“地址(x+200)”开始写入200个字节也是没有问题的(小于256均可)。 只是在实际应用中由于基本擦除单元是4KB,一般都以扇区为单位进行读写,想深入了解,可学习我们的“FLASH文件系统”相关的例子。
把页写入时序封装成函数,其实现见 代码清单:SPI-11。
代码清单:SPI-11 FLASH的页写入
/*** @brief 对FLASH按页写入数据,调用本函数写入数据前需要先擦除扇区* @param pBuffer,要写入数据的指针* @param WriteAddr,写入地址* @param NumByteToWrite,写入数据长度,必须小于等于页大小* @retval 无*/void SPI_FLASH_PageWrite(u8* pBuffer, u32 WriteAddr, u16 NumByteToWrite){ /* 发送FLASH写使能命令 */ SPI_FLASH_WriteEnable(); /* 选择FLASH: CS低电平 */ SPI_FLASH_CS_LOW(); /* 写送写指令*/ SPI_FLASH_SendByte(W25X_PageProgram); /*发送写地址的高位*/ SPI_FLASH_SendByte((WriteAddr & 0xFF0000) >> 16); /*发送写地址的中位*/ SPI_FLASH_SendByte((WriteAddr & 0xFF00) >> 8); /*发送写地址的低位*/ SPI_FLASH_SendByte(WriteAddr & 0xFF); if (NumByteToWrite > SPI_FLASH_PerWritePageSize) { NumByteToWrite = SPI_FLASH_PerWritePageSize; FLASH_ERROR("SPI_FLASH_PageWrite too large!"); } /* 写入数据*/ while (NumByteToWrite--) { /* 发送当前要写入的字节数据 */ SPI_FLASH_SendByte(*pBuffer); /* 指向下一字节数据 */ pBuffer++; } /* 停止信号 FLASH: CS 高电平 */ SPI_FLASH_CS_HIGH(); /* 等待写入完毕*/ SPI_FLASH_WaitForWriteEnd();}
这段代码的内容为:先发送“写使能”命令,接着才开始页写入时序,然后发送指令编码、地址,再把要写入的数据一个接一个地发送出去, 发送完后结束通讯,检查FLASH状态寄存器,等待FLASH内部写入结束。
不定量数据写入
应用的时候我们常常要写入不定量的数据,直接调用“页写入”函数并不是特别方便,所以我们在它的基础上编写了“不定量数据写入”的函数, 基实现见 代码清单:SPI-12。
代码清单:SPI-12不定量数据写入
/*** @brief 对FLASH写入数据,调用本函数写入数据前需要先擦除扇区* @param pBuffer,要写入数据的指针* @param WriteAddr,写入地址* @param NumByteToWrite,写入数据长度* @retval 无*/void SPI_FLASH_BufferWrite(u8* pBuffer, u32 WriteAddr, u16 NumByteToWrite){ u8 NumOfPage = 0, NumOfSingle = 0, Addr = 0, count = 0, temp = 0; /*mod运算求余,若writeAddr是SPI_FLASH_PageSize整数倍, 运算结果Addr值为0*/ Addr = WriteAddr % SPI_FLASH_PageSize; /*差count个数据值,刚好可以对齐到页地址*/ count = SPI_FLASH_PageSize - Addr; /*计算出要写多少整数页*/ NumOfPage = NumByteToWrite / SPI_FLASH_PageSize; /*mod运算求余,计算出剩余不满一页的字节数*/ NumOfSingle = NumByteToWrite % SPI_FLASH_PageSize; /* Addr=0,则WriteAddr 刚好按页对齐 aligned */ if (Addr == 0) { /* NumByteToWrite < SPI_FLASH_PageSize */ if (NumOfPage == 0) { SPI_FLASH_PageWrite(pBuffer, WriteAddr, NumByteToWrite); } else /* NumByteToWrite > SPI_FLASH_PageSize */ { /*先把整数页都写了*/ while (NumOfPage--) { SPI_FLASH_PageWrite(pBuffer, WriteAddr, SPI_FLASH_PageSize); WriteAddr += SPI_FLASH_PageSize; pBuffer += SPI_FLASH_PageSize; } /*若有多余的不满一页的数据,把它写完*/ SPI_FLASH_PageWrite(pBuffer, WriteAddr, NumOfSingle); } } /* 若地址与 SPI_FLASH_PageSize 不对齐 */ else { /* NumByteToWrite < SPI_FLASH_PageSize */ if (NumOfPage == 0) { /*当前页剩余的count个位置比NumOfSingle小,一页写不完*/ if (NumOfSingle > count) { temp = NumOfSingle - count; /*先写满当前页*/ SPI_FLASH_PageWrite(pBuffer, WriteAddr, count); WriteAddr += count; pBuffer += count; /*再写剩余的数据*/ SPI_FLASH_PageWrite(pBuffer, WriteAddr, temp); } else /*当前页剩余的count个位置能写完NumOfSingle个数据*/ { SPI_FLASH_PageWrite(pBuffer, WriteAddr, NumByteToWrite); } } else /* NumByteToWrite > SPI_FLASH_PageSize */ { /*地址不对齐多出的count分开处理,不加入这个运算*/ NumByteToWrite -= count; NumOfPage = NumByteToWrite / SPI_FLASH_PageSize; NumOfSingle = NumByteToWrite % SPI_FLASH_PageSize; /* 先写完count个数据,为的是让下一次要写的地址对齐 */ SPI_FLASH_PageWrite(pBuffer, WriteAddr, count); /* 接下来就重复地址对齐的情况 */ WriteAddr += count; pBuffer += count; /*把整数页都写了*/ while (NumOfPage--) { SPI_FLASH_PageWrite(pBuffer, WriteAddr, SPI_FLASH_PageSize); WriteAddr += SPI_FLASH_PageSize; pBuffer += SPI_FLASH_PageSize; } /*若有多余的不满一页的数据,把它写完*/ if (NumOfSingle != 0) { SPI_FLASH_PageWrite(pBuffer, WriteAddr, NumOfSingle); } } }}
这段代码与EEPROM章节中的“快速写入多字节”函数原理是一样的,运算过程在此不再赘述。区别是页的大小以及实际数据写入的时候, 使用的是针对FLASH芯片的页写入函数,且在实际调用这个“不定量数据写入”函数时,还要注意确保目标扇区处于擦除状态。
从FLASH读取数据
相对于写入,FLASH芯片的数据读取要简单得多,使用读取指令“Read Data”即可, 其指令时序见图 SPI_FLASH读取数据时序。
发送了指令编码及要读的起始地址后,FLASH芯片就会按地址递增的方式返回存储矩阵的内容,读取的数据量没有限制, 只要没有停止通讯,FLASH芯片就会一直返回数据。代码实现见 代码清单:SPI-13。
代码清单:SPI-13 从FLASH读取数据
/*** @brief 读取FLASH数据* @param pBuffer,存储读出数据的指针* @param ReadAddr,读取地址* @param NumByteToRead,读取数据长度* @retval 无*/void SPI_FLASH_BufferRead(u8* pBuffer, u32 ReadAddr, u16 NumByteToRead){ /* 选择FLASH: CS低电平 */ SPI_FLASH_CS_LOW(); /* 发送 读 指令 */ SPI_FLASH_SendByte(W25X_ReadData); /* 发送 读 地址高位 */ SPI_FLASH_SendByte((ReadAddr & 0xFF0000) >> 16); /* 发送 读 地址中位 */ SPI_FLASH_SendByte((ReadAddr& 0xFF00) >> 8); /* 发送 读 地址低位 */ SPI_FLASH_SendByte(ReadAddr & 0xFF); /* 读取数据 */ while (NumByteToRead--) { /* 读取一个字节*/ *pBuffer = SPI_FLASH_SendByte(Dummy_Byte); /* 指向下一个字节缓冲区 */ pBuffer++; } /* 停止信号 FLASH: CS 高电平 */ SPI_FLASH_CS_HIGH();}
由于读取的数据量没有限制,所以发送读命令后一直接收NumByteToRead个数据到结束即可。
最后我们来编写main函数,进行FLASH芯片读写校验,见 代码清单:SPI-14。
代码清单:SPI-14 main函数
int main(void){ LED_GPIO_Config(); LED_BLUE; /* 配置串口1为:115200 8-N-1 */ USART_Config(); printf(" 这是一个8Mbyte串行flash(W25Q64)实验 "); /* 8M串行flash W25Q64初始化 */ SPI_FLASH_Init(); /* 获取 Flash Device ID */ DeviceID = SPI_FLASH_ReadDeviceID(); Delay( 200 ); /* 获取 SPI Flash ID */ FlashID = SPI_FLASH_ReadID(); printf(" FlashID is 0x%X, Manufacturer Device ID is 0x%X ", FlashID, DeviceID); /* 检验 SPI Flash ID */ if (FlashID == sFLASH_ID) { printf(" 检测到串行flash W25Q64 ! "); /* 擦除将要写入的 SPI FLASH 扇区,FLASH写入前要先擦除 */ // 这里擦除4K,即一个扇区,擦除的最小单位是扇区 SPI_FLASH_SectorErase(FLASH_SectorToErase); /* 将发送缓冲区的数据写到flash中 */ // 这里写一页,一页的大小为256个字节 SPI_FLASH_BufferWrite(Tx_Buffer, FLASH_WriteAddress, BufferSize); printf(" 写入的数据为:%s ", Tx_Buffer); /* 将刚刚写入的数据读出来放到接收缓冲区中 */ SPI_FLASH_BufferRead(Rx_Buffer, FLASH_ReadAddress, BufferSize); printf(" 读出的数据为:%s ", Rx_Buffer); /* 检查写入的数据与读出的数据是否相等 */ TransferStatus1 = Buffercmp(Tx_Buffer, Rx_Buffer, BufferSize); if ( PASSED == TransferStatus1 ) { LED_GREEN; printf(" 8M串行flash(W25Q64)测试成功! "); } else { LED_RED; printf(" 8M串行flash(W25Q64)测试失败! "); } }// if (FlashID == sFLASH_ID) else// if (FlashID == sFLASH_ID) { LED_RED; printf(" 获取不到 W25Q64 ID! "); } while (1);}
函数中初始化了LED、串口、SPI外设,然后读取FLASH芯片的ID进行校验,若ID校验通过则向FLASH的特定地址写入测试数据, 然后再从该地址读取数据,测试读写是否正常。
注意
由于实验板上的FLASH芯片默认已经存储了特定用途的数据,如擦除了这些数据会影响到某些程序的运行。 所以我们预留了FLASH芯片的“第0扇区(0-4096地址)”专用于本实验,如非必要,请勿擦除其它地址的内容。如已擦除, 可在配套资料里找到“刷外部FLASH内容”程序,根据其说明给FLASH重新写入出厂内容。
用USB线连接开发板“USB TO UART”接口跟电脑,在电脑端打开串口调试助手, 把编译好的程序下载到开发板。在串口调试助手可看到FLASH测试的调试信息。