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SPI 是英语 Serial Peripheral interface 的缩写,顾名思义就是串行外围设备接口。是 Motorola首先在其 MC68HCXX 系列处理器上定义的。 SPI 接口主要应用在 EEPROM, FLASH,实时时钟, AD 转换器,还有数字信号处理器和数字信号解码器之间。 SPI,是一种高速的,全双工,同步的通信总线,并且在芯片的管脚上只占用四根线,节约了芯片的管脚,同时为 PCB 的布局上节省空间,提供方便,正是出于这种简单易用的特性,现在越来越多的芯片集成了这种通信协议, STM32 也有 SPI 接口。功能类似于上节的I2C,都属于传输数据的用途。。找到一篇I2C VS SPI的文章:点击打开链接
SPI 接口一般使用 4 条线通信:
MISO 主设备数据输入,从设备数据输出。
MOSI 主设备数据输出,从设备数据输入。
SCLK 时钟信号,由主设备产生。
CS 从设备片选信号,由主设备控制。
SPI 主要特点有: 可以同时发出和接收串行数据; 可以当作主机或从机工作; 提供频率可编程时钟; 发送结束中断标志; 写冲突保护; 总线竞争保护等。
本章,我们将使用STM32的SPI来读取外部 SPI FLASH 芯片( W25Q64),实现类似上节的功能。
W25Q64 是华邦公司推出的大容量SPI FLASH 产品, W25Q64 的容量为 64Mb, 该系列还有 W25Q80/16/32 等。 MiniSTM32 V3.0开发板所选择的 W25Q64 容量为 64Mb,也就是 8M 字节。
连接图如下:
也就说外设我们需要初始化PA5 6 7
配置SPI 和 flash的文件很长。。
spi.c
#include "spi.h" //以下是SPI模块的初始化代码,配置成主机模式,访问SD Card/W25X16/24L01/JF24C //SPI口初始化 //这里针是对SPI1的初始化 SPI_InitTypeDef SPI_InitStructure; void SPI1_Init(void) { GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStructure; RCC_APB2PeriphClockCmd( RCC_APB2Periph_GPIOA|RCC_APB2Periph_SPI1, ENABLE ); GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_5 | GPIO_Pin_6 | GPIO_Pin_7; GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_AF_PP; //复用推挽输出 GPIO_InitStructure.GPIO_Speed = GPIO_Speed_50MHz; GPIO_Init(GPIOA, &GPIO_InitStructure); GPIO_SetBits(GPIOA,GPIO_Pin_5|GPIO_Pin_6|GPIO_Pin_7); 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; //选择了串行时钟的稳态:时钟悬空高 SPI_InitStructure.SPI_CPHA = SPI_CPHA_2Edge; //数据捕获于第二个时钟沿 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 速度设置函数 //SpeedSet: //SPI_BaudRatePrescaler_2 2分频 (SPI 36M@sys 72M) //SPI_BaudRatePrescaler_8 8分频 (SPI 9M@sys 72M) //SPI_BaudRatePrescaler_16 16分频 (SPI 4.5M@sys 72M) //SPI_BaudRatePrescaler_256 256分频 (SPI 281.25K@sys 72M) void SPI1_SetSpeed(u8 SpeedSet) { SPI_InitStructure.SPI_BaudRatePrescaler = SpeedSet ; SPI_Init(SPI1, &SPI_InitStructure); SPI_Cmd(SPI1,ENABLE); } //SPIx 读写一个字节 //TxData:要写入的字节 //返回值:读取到的字节 u8 SPI1_ReadWriteByte(u8 TxData) { u8 retry=0; 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 { retry++; if(retry>200)return 0; } SPI_I2S_SendData(SPI1, TxData); //通过外设SPIx发送一个数据 retry=0; 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 { retry++; if(retry>200)return 0; } 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 "sys.h" void SPI1_Init(void); //初始化SPI口 void SPI1_SetSpeed(u8 SpeedSet); //设置SPI速度 u8 SPI1_ReadWriteByte(u8 TxData);//SPI总线读写一个字节 #endifflash.c
#include "flash.h" #include "spi.h" #include "delay.h" u16 SPI_FLASH_TYPE=W25Q64;//默认就是25Q64 //4Kbytes为一个Sector //16个扇区为1个Block //W25X16 //容量为2M字节,共有32个Block,512个Sector //初始化SPI FLASH的IO口 void SPI_Flash_Init(void) { GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStructure; RCC_APB2PeriphClockCmd( RCC_APB2Periph_GPIOA, ENABLE ); GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_2|GPIO_Pin_3|GPIO_Pin_4; //SPI CS GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_Out_PP; //复用推挽输出 GPIO_InitStructure.GPIO_Speed=GPIO_Speed_50MHz; GPIO_Init(GPIOA, &GPIO_InitStructure); GPIO_SetBits(GPIOA,GPIO_Pin_2|GPIO_Pin_3|GPIO_Pin_4); SPI1_Init(); //初始化SPI SPI1_SetSpeed(SPI_BaudRatePrescaler_4); //设置为18M时钟,高速模式 SPI_FLASH_TYPE=SPI_Flash_ReadID();//读取FLASH ID. } //读取SPI_FLASH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 u8 SPI_Flash_ReadSR(void) { u8 byte=0; SPI_FLASH_CS=0; //使能器件 SPI1_ReadWriteByte(W25X_ReadStatusReg); //发送读取状态寄存器命令 byte=SPI1_ReadWriteByte(0Xff); //读取一个字节 SPI_FLASH_CS=1; //取消片选 return byte; } //写SPI_FLASH状态寄存器 //只有SPR,TB,BP2,BP1,BP0(bit 7,5,4,3,2)可以写!!! void SPI_FLASH_Write_SR(u8 sr) { SPI_FLASH_CS=0; //使能器件 SPI1_ReadWriteByte(W25X_WriteStatusReg); //发送写取状态寄存器命令 SPI1_ReadWriteByte(sr); //写入一个字节 SPI_FLASH_CS=1; //取消片选 } //SPI_FLASH写使能 //将WEL置位 void SPI_FLASH_Write_Enable(void) { SPI_FLASH_CS=0; //使能器件 SPI1_ReadWriteByte(W25X_WriteEnable); //发送写使能 SPI_FLASH_CS=1; //取消片选 } //SPI_FLASH写禁止 //将WEL清零 void SPI_FLASH_Write_Disable(void) { SPI_FLASH_CS=0; //使能器件 SPI1_ReadWriteByte(W25X_WriteDisable); //发送写禁止指令 SPI_FLASH_CS=1; //取消片选 } //读取芯片ID W25X16的ID:0XEF14 u16 SPI_Flash_ReadID(void) { u16 Temp = 0; SPI_FLASH_CS=0; SPI1_ReadWriteByte(0x90);//发送读取ID命令 SPI1_ReadWriteByte(0x00); SPI1_ReadWriteByte(0x00); SPI1_ReadWriteByte(0x00); Temp|=SPI1_ReadWriteByte(0xFF)<<8; Temp|=SPI1_ReadWriteByte(0xFF); SPI_FLASH_CS=1; 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 SPI_Flash_Read(u8* pBuffer,u32 ReadAddr,u16 NumByteToRead) { u16 i; SPI_FLASH_CS=0; //使能器件 SPI1_ReadWriteByte(W25X_ReadData); //发送读取命令 SPI1_ReadWriteByte((u8)((ReadAddr)>>16)); //发送24bit地址 SPI1_ReadWriteByte((u8)((ReadAddr)>>8)); SPI1_ReadWriteByte((u8)ReadAddr); for(i=0;i<NumByteToRead;i++) { pBuffer[i]=SPI1_ReadWriteByte(0XFF); //循环读数 } SPI_FLASH_CS=1; //取消片选 } //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 SPI_Flash_Write_Page(u8* pBuffer,u32 WriteAddr,u16 NumByteToWrite) { u16 i; SPI_FLASH_Write_Enable(); //SET WEL SPI_FLASH_CS=0; //使能器件 SPI1_ReadWriteByte(W25X_PageProgram); //发送写页命令 SPI1_ReadWriteByte((u8)((WriteAddr)>>16)); //发送24bit地址 SPI1_ReadWriteByte((u8)((WriteAddr)>>8)); SPI1_ReadWriteByte((u8)WriteAddr); for(i=0;i<NumByteToWrite;i++)SPI1_ReadWriteByte(pBuffer[i]);//循环写数 SPI_FLASH_CS=1; //取消片选 SPI_Flash_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 SPI_Flash_Write_NoCheck(u8* pBuffer,u32 WriteAddr,u16 NumByteToWrite) { u16 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) { SPI_Flash_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) u8 SPI_FLASH_BUF[4096]; void SPI_Flash_Write(u8* pBuffer,u32 WriteAddr,u16 NumByteToWrite) { u32 secpos; u16 secoff; u16 secremain; u16 i; secpos=WriteAddr/4096;//扇区地址 0~511 for w25x16 secoff=WriteAddr%4096;//在扇区内的偏移 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) { SPI_Flash_Read(SPI_FLASH_BUF,secpos*4096,4096);//读出整个扇区的内容 for(i=0;i<secremain;i++)//校验数据 { if(SPI_FLASH_BUF[secoff+i]!=0XFF)break;//需要擦除 } if(i<secremain)//需要擦除 { SPI_Flash_Erase_Sector(secpos);//擦除这个扇区 for(i=0;i<secremain;i++) //复制 { SPI_FLASH_BUF[i+secoff]=pBuffer[i]; } SPI_Flash_Write_NoCheck(SPI_FLASH_BUF,secpos*4096,4096);//写入整个扇区 }else SPI_Flash_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 //整片擦除时间: //W25X16:25s //W25X32:40s //W25X64:40s //等待时间超长... void SPI_Flash_Erase_Chip(void) { SPI_FLASH_Write_Enable(); //SET WEL SPI_Flash_Wait_Busy(); SPI_FLASH_CS=0; //使能器件 SPI1_ReadWriteByte(W25X_ChipErase); //发送片擦除命令 SPI_FLASH_CS=1; //取消片选 SPI_Flash_Wait_Busy(); //等待芯片擦除结束 } //擦除一个扇区 //Dst_Addr:扇区地址 0~511 for w25x16 //擦除一个山区的最少时间:150ms void SPI_Flash_Erase_Sector(u32 Dst_Addr) { Dst_Addr*=4096; SPI_FLASH_Write_Enable(); //SET WEL SPI_Flash_Wait_Busy(); SPI_FLASH_CS=0; //使能器件 SPI1_ReadWriteByte(W25X_SectorErase); //发送扇区擦除指令 SPI1_ReadWriteByte((u8)((Dst_Addr)>>16)); //发送24bit地址 SPI1_ReadWriteByte((u8)((Dst_Addr)>>8)); SPI1_ReadWriteByte((u8)Dst_Addr); SPI_FLASH_CS=1; //取消片选 SPI_Flash_Wait_Busy(); //等待擦除完成 } //等待空闲 void SPI_Flash_Wait_Busy(void) { while ((SPI_Flash_ReadSR()&0x01)==0x01); // 等待BUSY位清空 } //进入掉电模式 void SPI_Flash_PowerDown(void) { SPI_FLASH_CS=0; //使能器件 SPI1_ReadWriteByte(W25X_PowerDown); //发送掉电命令 SPI_FLASH_CS=1; //取消片选 delay_us(3); //等待TPD } //唤醒 void SPI_Flash_WAKEUP(void) { SPI_FLASH_CS=0; //使能器件 SPI1_ReadWriteByte(W25X_ReleasePowerDown); // send W25X_PowerDown command 0xAB SPI_FLASH_CS=1; //取消片选 delay_us(3); //等待TRES1 }
#ifndef __FLASH_H #define __FLASH_H #include "sys.h" #define W25Q80 0XEF13 #define W25Q16 0XEF14 #define W25Q32 0XEF15 #define W25Q64 0XEF16 extern u16 SPI_FLASH_TYPE;//定义我们使用的flash芯片型号 #define SPI_FLASH_CS PAout(2) //选中FLASH extern u8 SPI_FLASH_BUF[4096]; //W25X16读写 #define FLASH_ID 0XEF14 //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 0xAB #define W25X_ManufactDeviceID 0x90 #define W25X_JedecDeviceID 0x9F void SPI_Flash_Init(void); u16 SPI_Flash_ReadID(void); //读取FLASH ID u8 SPI_Flash_ReadSR(void); //读取状态寄存器 void SPI_FLASH_Write_SR(u8 sr); //写状态寄存器 void SPI_FLASH_Write_Enable(void); //写使能 void SPI_FLASH_Write_Disable(void); //写保护 void SPI_Flash_Read(u8* pBuffer,u32 ReadAddr,u16 NumByteToRead); //读取flash void SPI_Flash_Write(u8* pBuffer,u32 WriteAddr,u16 NumByteToWrite);//写入flash void SPI_Flash_Erase_Chip(void); //整片擦除 void SPI_Flash_Erase_Sector(u32 Dst_Addr);//扇区擦除 void SPI_Flash_Wait_Busy(void); //等待空闲 void SPI_Flash_PowerDown(void); //进入掉电模式 void SPI_Flash_WAKEUP(void); //唤醒 #endif
写:
/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) u8 SPI_FLASH_BUF[4096]; void SPI_Flash_Write(u8* pBuffer,u32 WriteAddr,u16 NumByteToWrite)
//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 SPI_Flash_Read(u8* pBuffer,u32 ReadAddr,u16 NumByteToRead)
#include "led.h" #include "delay.h" #include "sys.h" #include "usart.h" #include "lcd.h" #include "key.h" #include "spi.h" #include "flash.h" //要写入到W25Q64的字符串数组 const u8 TEXT_Buffer[]={"MY SPI TEST"}; u32 FLASH_SIZE; #define SIZE sizeof(TEXT_Buffer) void init(void) { delay_init(); //延时函数初始化 uart_init(9600); //串口初始化为9600 LED_Init(); //初始化与LED连接的硬件接口 LCD_Init(); KEY_Init(); //按键初始化 SPI_Flash_Init(); //SPI FLASH 初始化 POINT_COLOR=RED;//设置字体为红色 LCD_ShowString(60,50,200,16,16,"Mini STM32"); LCD_ShowString(60,70,200,16,16,"SPI TEST"); LCD_ShowString(60,90,200,16,16,"ATOM@YH"); LCD_ShowString(60,110,200,16,16,"2015/1/26"); LCD_ShowString(60,130,200,16,16,"WK_UP:Write KEY0:Read"); //显示提示信息 while(SPI_Flash_ReadID()!=W25Q64) //检测不到W25Q64 { LCD_ShowString(60,150,200,16,16,"25Q64 Check Failed!"); delay_ms(500); LCD_ShowString(60,150,200,16,16,"Please Check! "); delay_ms(500); LED0=!LED0;//DS0闪烁 } LCD_ShowString(60,150,200,16,16,"25Q64 Ready!"); FLASH_SIZE=8*1024*1024; //FLASH 大小为8M字节 POINT_COLOR=BLUE; //设置字体为蓝色 } int main(void) { u8 key; u16 i=0; u8 datatemp[SIZE]; init(); while(1) { key=KEY_Scan(0); if(key==WKUP_PRES) //WK_UP 按下,写入W25Q64 { LCD_Fill(0,170,239,319,WHITE);//清除半屏 LCD_ShowString(60,170,200,16,16,"Start Write W25Q64...."); SPI_Flash_Write((u8*)TEXT_Buffer,FLASH_SIZE-100,SIZE); //从倒数第100个地址处开始,写入SIZE长度的数据 LCD_ShowString(60,170,200,16,16,"W25Q64 Write Finished!"); //提示传送完成 } if(key==KEY0_PRES) //KEY0 按下,读取字符串并显示 { LCD_ShowString(60,170,200,16,16,"Start Read W25Q64.... "); SPI_Flash_Read(datatemp,FLASH_SIZE-100,SIZE); //从倒数第100个地址处开始,读出SIZE个字节 LCD_ShowString(60,170,200,16,16,"The Data Readed Is: "); //提示传送完成 LCD_ShowString(60,190,200,16,16,datatemp); //显示读到的字符串 } i++; delay_ms(10); if(i==20) { LED0=!LED0;//提示系统正在运行 i=0; } } }
cortex_m3_stm32嵌入式学习笔记(二十一):SPI实验(通信总线)
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