• STM32之SPI和W25Q128

    目录

    SPI 介绍

    SPI 物理架构

    SPI 工作原理

    SPI 工作模式

     W25Q128 介绍

    W25Q128 存储架构

    W25Q128 常用指令

    W25Q128 状态寄存器

    W25Q128 常见操作流程

    实验：使用 SPI 通讯读写 W25Q128 模块 

    硬件接线

    cubeMX配置

    w25q128_write_nocheck流程图 

    代码：

    SPI 介绍

    SPI 是什么？
    SPI 是串行外设接口（ Serial Peripheral Interface ）的缩写，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，越来越多的芯片集成了这种通信协议，比如
    AT91RM9200

    SPI 物理架构

    SPI 包含 4 条总线， SPI 总线包含 4 条总线，分别为 SS 、 SCK 、 MOSI 、 MISO 。它们的作用介绍如
    下 ：
    (1) MISO – Master Input Slave Output ，主设备数据输入，从设备数据输出 (2) MOSI – Master
    Output Slave Input ，主设备数据输出，从设备数据输入 (3) SCK – Serial Clock ，时钟信号，由主
    设备产生 (4) CS – Chip Select ，片选信号，由主设备控制

    SPI 工作原理

    SPI 工作模式

    时钟极性（ CPOL ） ：
    没有数据传输时时钟线的空闲状态电平 0 ： SCK 在空闲状态保持低电平 1 ： SCK 在空闲状态保持高
    电平
    时钟相位（ CPHA ） ：
    时钟线在第几个时钟边沿采样数据 0 ： SCK 的第一（奇数）边沿进行数据位采样，数据在第一个时
    钟边沿被锁存 1 ： SCK 的第二（偶数）边沿进行数据位采样，数据在第二个时钟边沿被锁存

     

    模式 0 和模式 3 最常用。
    模式 0 时序图：
    模式 3 时序图：

     W25Q128 介绍

    什么是 W25Q128 ？
    W25Q128 是华邦公司推出的一款 SPI 接口的 NOR Flash 芯片，其存储空间为 128 Mbit ，相当于
    16M 字节。
    Flash 是常用的用于储存数据的半导体器件，它具有容量大，可重复擦写、按 “ 扇区 / 块 ” 擦除、掉
    电后数据可继续保存的特性。
    Flash 是有一个物理特性：只能写 0 ，不能写 1 ，写 1 靠擦除。

    W25Q128 存储架构

    一般按扇区（ 4k ）进行擦除。
    可以按 章 -- 节 -- 页 -- 字 进行理解。

    W25Q128 常用指令

     W25Q128 全部指令非常多，但常用的如下几个指令：

    写使能 (06H)
    执行页写，扇区擦除，块擦除，片擦除，写状态寄存器等指令前，需要写使能。
    拉低 CS 片选 → 发送 06H → 拉高 CS 片选
    读状态寄存器（ 05H ）
    拉低 CS 片选 → 发送 05H→ 返回 SR1 的值 → 拉高 CS 片选
    读时序（ 03H ）
    拉低 CS 片选 → 发送 03H→ 发送 24 位地址 → 读取数据（ 1~n ） → 拉高 CS 片选
    页写时序 (02H)
    页写命令最多可以向 FLASH 传输 256 个字节的数据。
    拉低 CS 片选 → 发送 02H→ 发送 24 位地址 → 发送数据（ 1~n ） → 拉高 CS 片选
    扇区擦除时序（ 20H ）
    写入数据前，检查内存空间是否全部都是 0XFF ，不满足需擦除。
    拉低 CS 片选 → 发送 20H→ 发送 24 位地址 → 拉高 CS 片选

    W25Q128 状态寄存器

    W25Q128 一共有 3 个状态寄存器，它们的作用是跟踪芯片的状态。
    其中，状态寄存器 1 较为常用

    BUSY ：指示当前的状态， 0 表示空闲， 1 表示忙碌 WEL ：写使能锁定，为 1 时，可以操作页 / 扇
    区 / 块。为 0 时，写禁止。

    W25Q128 常见操作流程

    以下流程省略了拉低/拉高片选信号CS。

    读操作：

    擦除扇区：

    写操作

    实验：使用 SPI 通讯读写 W25Q128 模块 

    硬件接线

    VCC -- 3.3V
    CS -- PA4
    CLK -- PA5
    DO -- PA6
    DI -- PA7

    cubeMX配置

    w25q128_write_nocheck流程图 

    代码：

    spi.h

    1. /* USER CODE BEGIN Header */
    2. /**
    3.   ******************************************************************************
    4.   * @file    spi.h
    5.   * @brief   This file contains all the function prototypes for
    6.   *          the spi.c file
    7.   ******************************************************************************
    8.   * @attention
    9.   *
    10.   * Copyright (c) 2023 STMicroelectronics.
    11.   * All rights reserved.
    12.   *
    13.   * This software is licensed under terms that can be found in the LICENSE file
    14.   * in the root directory of this software component.
    15.   * If no LICENSE file comes with this software, it is provided AS-IS.
    16.   *
    17.   ******************************************************************************
    18.   */
    19. /* USER CODE END Header */
    20. /* Define to prevent recursive inclusion -------------------------------------*/
    21. #ifndef __SPI_H__
    22. #define __SPI_H__
    23.  
    24. #ifdef __cplusplus
    25. extern "C" {
    26. #endif
    27.  
    28. /* Includes ------------------------------------------------------------------*/
    29. #include "main.h"
    30.  
    31. /* USER CODE BEGIN Includes */
    32.  
    33. /* USER CODE END Includes */
    34.  
    35. extern SPI_HandleTypeDef hspi1;
    36.  
    37. /* USER CODE BEGIN Private defines */
    38.  
    39. /* USER CODE END Private defines */
    40.  
    41. void MX_SPI1_Init(void);
    42.  
    43. /* USER CODE BEGIN Prototypes */
    44. uint8_t spi1_read_write_byte(uint8_t data);
    45. /* USER CODE END Prototypes */
    46.  
    47. #ifdef __cplusplus
    48. }
    49. #endif
    50.  
    51. #endif /* __SPI_H__ */
    52.

    spi.c

    1. /* USER CODE BEGIN Header */
    2. /**
    3.   ******************************************************************************
    4.   * @file    spi.c
    5.   * @brief   This file provides code for the configuration
    6.   *          of the SPI instances.
    7.   ******************************************************************************
    8.   * @attention
    9.   *
    10.   * Copyright (c) 2023 STMicroelectronics.
    11.   * All rights reserved.
    12.   *
    13.   * This software is licensed under terms that can be found in the LICENSE file
    14.   * in the root directory of this software component.
    15.   * If no LICENSE file comes with this software, it is provided AS-IS.
    16.   *
    17.   ******************************************************************************
    18.   */
    19. /* USER CODE END Header */
    20. /* Includes ------------------------------------------------------------------*/
    21. #include "spi.h"
    22.  
    23. /* USER CODE BEGIN 0 */
    24.  
    25. /* USER CODE END 0 */
    26.  
    27. SPI_HandleTypeDef hspi1;
    28.  
    29. /* SPI1 init function */
    30. void MX_SPI1_Init(void)
    31. {
    32.  
    33.   /* USER CODE BEGIN SPI1_Init 0 */
    34.  
    35.   /* USER CODE END SPI1_Init 0 */
    36.  
    37.   /* USER CODE BEGIN SPI1_Init 1 */
    38.  
    39.   /* USER CODE END SPI1_Init 1 */
    40.   hspi1.Instance = SPI1;
    41.   hspi1.Init.Mode = SPI_MODE_MASTER;
    42.   hspi1.Init.Direction = SPI_DIRECTION_2LINES;
    43.   hspi1.Init.DataSize = SPI_DATASIZE_8BIT;
    44.   hspi1.Init.CLKPolarity = SPI_POLARITY_LOW;
    45.   hspi1.Init.CLKPhase = SPI_PHASE_1EDGE;
    46.   hspi1.Init.NSS = SPI_NSS_SOFT;
    47.   hspi1.Init.BaudRatePrescaler = SPI_BAUDRATEPRESCALER_256;
    48.   hspi1.Init.FirstBit = SPI_FIRSTBIT_MSB;
    49.   hspi1.Init.TIMode = SPI_TIMODE_DISABLE;
    50.   hspi1.Init.CRCCalculation = SPI_CRCCALCULATION_DISABLE;
    51.   hspi1.Init.CRCPolynomial = 10;
    52.   if (HAL_SPI_Init(&hspi1) != HAL_OK)
    53.   {
    54.     Error_Handler();
    55.   }
    56.   /* USER CODE BEGIN SPI1_Init 2 */
    57.  
    58.   /* USER CODE END SPI1_Init 2 */
    59.  
    60. }
    61.  
    62. void HAL_SPI_MspInit(SPI_HandleTypeDef* spiHandle)
    63. {
    64.  
    65.   GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStruct = {0};
    66.   if(spiHandle->Instance==SPI1)
    67.   {
    68.   /* USER CODE BEGIN SPI1_MspInit 0 */
    69.  
    70.   /* USER CODE END SPI1_MspInit 0 */
    71.     /* SPI1 clock enable */
    72.     __HAL_RCC_SPI1_CLK_ENABLE();
    73.  
    74.     __HAL_RCC_GPIOA_CLK_ENABLE();
    75.     /**SPI1 GPIO Configuration
    76.     PA5     ------> SPI1_SCK
    77.     PA6     ------> SPI1_MISO
    78.     PA7     ------> SPI1_MOSI
    79.     */
    80.     GPIO_InitStruct.Pin = GPIO_PIN_5|GPIO_PIN_7;
    81.     GPIO_InitStruct.Mode = GPIO_MODE_AF_PP;
    82.     GPIO_InitStruct.Speed = GPIO_SPEED_FREQ_HIGH;
    83.     HAL_GPIO_Init(GPIOA, &GPIO_InitStruct);
    84.  
    85.     GPIO_InitStruct.Pin = GPIO_PIN_6;
    86.     GPIO_InitStruct.Mode = GPIO_MODE_INPUT;
    87.     GPIO_InitStruct.Pull = GPIO_NOPULL;
    88.     HAL_GPIO_Init(GPIOA, &GPIO_InitStruct);
    89.  
    90.   /* USER CODE BEGIN SPI1_MspInit 1 */
    91.  
    92.   /* USER CODE END SPI1_MspInit 1 */
    93.   }
    94. }
    95.  
    96. void HAL_SPI_MspDeInit(SPI_HandleTypeDef* spiHandle)
    97. {
    98.  
    99.   if(spiHandle->Instance==SPI1)
    100.   {
    101.   /* USER CODE BEGIN SPI1_MspDeInit 0 */
    102.  
    103.   /* USER CODE END SPI1_MspDeInit 0 */
    104.     /* Peripheral clock disable */
    105.     __HAL_RCC_SPI1_CLK_DISABLE();
    106.  
    107.     /**SPI1 GPIO Configuration
    108.     PA5     ------> SPI1_SCK
    109.     PA6     ------> SPI1_MISO
    110.     PA7     ------> SPI1_MOSI
    111.     */
    112.     HAL_GPIO_DeInit(GPIOA, GPIO_PIN_5|GPIO_PIN_6|GPIO_PIN_7);
    113.  
    114.   /* USER CODE BEGIN SPI1_MspDeInit 1 */
    115.  
    116.   /* USER CODE END SPI1_MspDeInit 1 */
    117.   }
    118. }
    119.  
    120. /* USER CODE BEGIN 1 */
    121. uint8_t spi1_read_write_byte(uint8_t data)
    122. {
    123.     uint8_t rec_data = 0;
    124.     
    125.     HAL_SPI_TransmitReceive(&hspi1, &data, &rec_data, 1, 1000);
    126.     
    127.     return rec_data;
    128. }
    129. /* USER CODE END 1 */

    main.c

    1. /* USER CODE BEGIN Header */
    2. /**
    3.   ******************************************************************************
    4.   * @file           : main.c
    5.   * @brief          : Main program body
    6.   ******************************************************************************
    7.   * @attention
    8.   *
    9.   * Copyright (c) 2023 STMicroelectronics.
    10.   * All rights reserved.
    11.   *
    12.   * This software is licensed under terms that can be found in the LICENSE file
    13.   * in the root directory of this software component.
    14.   * If no LICENSE file comes with this software, it is provided AS-IS.
    15.   *
    16.   ******************************************************************************
    17.   */
    18. /* USER CODE END Header */
    19. /* Includes ------------------------------------------------------------------*/
    20. #include "main.h"
    21. #include "spi.h"
    22. #include "usart.h"
    23. #include "gpio.h"
    24.  
    25. /* Private includes ----------------------------------------------------------*/
    26. /* USER CODE BEGIN Includes */
    27. #include "stdio.h"
    28. #include "string.h"
    29. #include "w25q128.h"
    30. /* USER CODE END Includes */
    31.  
    32. /* Private typedef -----------------------------------------------------------*/
    33. /* USER CODE BEGIN PTD */
    34.  
    35. /* USER CODE END PTD */
    36.  
    37. /* Private define ------------------------------------------------------------*/
    38. /* USER CODE BEGIN PD */
    39. /* USER CODE END PD */
    40.  
    41. /* Private macro -------------------------------------------------------------*/
    42. /* USER CODE BEGIN PM */
    43. #define TEXT_SIZE 16
    44. #define  FLASH_WriteAddress     0x00000
    45. #define  FLASH_ReadAddress      FLASH_WriteAddress
    46. /* USER CODE END PM */
    47.  
    48. /* Private variables ---------------------------------------------------------*/
    49.  
    50. /* USER CODE BEGIN PV */
    51.  
    52. /* USER CODE END PV */
    53.  
    54. /* Private function prototypes -----------------------------------------------*/
    55. void SystemClock_Config(void);
    56. /* USER CODE BEGIN PFP */
    57.  
    58. /* USER CODE END PFP */
    59.  
    60. /* Private user code ---------------------------------------------------------*/
    61. /* USER CODE BEGIN 0 */
    62.  
    63. /* USER CODE END 0 */
    64.  
    65. /**
    66.   * @brief  The application entry point.
    67.   * @retval int
    68.   */
    69. int main(void)
    70. {
    71.   /* USER CODE BEGIN 1 */
    72. 	uint8_t datatemp[TEXT_SIZE];
    73.   /* USER CODE END 1 */
    74.  
    75.   /* MCU Configuration--------------------------------------------------------*/
    76.  
    77.   /* Reset of all peripherals, Initializes the Flash interface and the Systick. */
    78.   HAL_Init();
    79.  
    80.   /* USER CODE BEGIN Init */
    81.  
    82.   /* USER CODE END Init */
    83.  
    84.   /* Configure the system clock */
    85.   SystemClock_Config();
    86.  
    87.   /* USER CODE BEGIN SysInit */
    88.  
    89.   /* USER CODE END SysInit */
    90.  
    91.   /* Initialize all configured peripherals */
    92.   MX_GPIO_Init();
    93.   MX_SPI1_Init();
    94.   MX_USART1_UART_Init();
    95.   /* USER CODE BEGIN 2 */
    96. 	w25q128_init();
    97. 	
    98. 	/* 写入测试数据 */
    99. 	sprintf((char *)datatemp, "liangxu shuai");
    100. 	w25q128_write(datatemp, FLASH_WriteAddress, TEXT_SIZE);
    101. 	printf("数据写入完成！\r\n");
    102. 	
    103. 	/* 读出测试数据 */
    104. 	memset(datatemp, 0, TEXT_SIZE);
    105. 	w25q128_read(datatemp, FLASH_ReadAddress, TEXT_SIZE);
    106. 	printf("读出数据：%s\r\n", datatemp);
    107.   /* USER CODE END 2 */
    108.  
    109.   /* Infinite loop */
    110.   /* USER CODE BEGIN WHILE */
    111.   while (1)
    112.   {
    113.     /* USER CODE END WHILE */
    114.  
    115.     /* USER CODE BEGIN 3 */
    116.   }
    117.   /* USER CODE END 3 */
    118. }
    119.  
    120. /**
    121.   * @brief System Clock Configuration
    122.   * @retval None
    123.   */
    124. void SystemClock_Config(void)
    125. {
    126.   RCC_OscInitTypeDef RCC_OscInitStruct = {0};
    127.   RCC_ClkInitTypeDef RCC_ClkInitStruct = {0};
    128.  
    129.   /** Initializes the RCC Oscillators according to the specified parameters
    130.   * in the RCC_OscInitTypeDef structure.
    131.   */
    132.   RCC_OscInitStruct.OscillatorType = RCC_OSCILLATORTYPE_HSE;
    133.   RCC_OscInitStruct.HSEState = RCC_HSE_ON;
    134.   RCC_OscInitStruct.HSEPredivValue = RCC_HSE_PREDIV_DIV1;
    135.   RCC_OscInitStruct.HSIState = RCC_HSI_ON;
    136.   RCC_OscInitStruct.PLL.PLLState = RCC_PLL_ON;
    137.   RCC_OscInitStruct.PLL.PLLSource = RCC_PLLSOURCE_HSE;
    138.   RCC_OscInitStruct.PLL.PLLMUL = RCC_PLL_MUL9;
    139.   if (HAL_RCC_OscConfig(&RCC_OscInitStruct) != HAL_OK)
    140.   {
    141.     Error_Handler();
    142.   }
    143.  
    144.   /** Initializes the CPU, AHB and APB buses clocks
    145.   */
    146.   RCC_ClkInitStruct.ClockType = RCC_CLOCKTYPE_HCLK|RCC_CLOCKTYPE_SYSCLK
    147.                               |RCC_CLOCKTYPE_PCLK1|RCC_CLOCKTYPE_PCLK2;
    148.   RCC_ClkInitStruct.SYSCLKSource = RCC_SYSCLKSOURCE_PLLCLK;
    149.   RCC_ClkInitStruct.AHBCLKDivider = RCC_SYSCLK_DIV1;
    150.   RCC_ClkInitStruct.APB1CLKDivider = RCC_HCLK_DIV2;
    151.   RCC_ClkInitStruct.APB2CLKDivider = RCC_HCLK_DIV1;
    152.  
    153.   if (HAL_RCC_ClockConfig(&RCC_ClkInitStruct, FLASH_LATENCY_2) != HAL_OK)
    154.   {
    155.     Error_Handler();
    156.   }
    157. }
    158.  
    159. /* USER CODE BEGIN 4 */
    160.  
    161. /* USER CODE END 4 */
    162.  
    163. /**
    164.   * @brief  This function is executed in case of error occurrence.
    165.   * @retval None
    166.   */
    167. void Error_Handler(void)
    168. {
    169.   /* USER CODE BEGIN Error_Handler_Debug */
    170.   /* User can add his own implementation to report the HAL error return state */
    171.   __disable_irq();
    172.   while (1)
    173.   {
    174.   }
    175.   /* USER CODE END Error_Handler_Debug */
    176. }
    177.  
    178. #ifdef  USE_FULL_ASSERT
    179. /**
    180.   * @brief  Reports the name of the source file and the source line number
    181.   *         where the assert_param error has occurred.
    182.   * @param  file: pointer to the source file name
    183.   * @param  line: assert_param error line source number
    184.   * @retval None
    185.   */
    186. void assert_failed(uint8_t *file, uint32_t line)
    187. {
    188.   /* USER CODE BEGIN 6 */
    189.   /* User can add his own implementation to report the file name and line number,
    190.      ex: printf("Wrong parameters value: file %s on line %d\r\n", file, line) */
    191.   /* USER CODE END 6 */
    192. }
    193. #endif /* USE_FULL_ASSERT */

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