STM32

一.看门狗

 1.独立看门狗

  1.1介绍

	在由单片机构成的微型计算机系统中，由于单片机的工作常常会受到来自外界电磁场的干扰，造
成程序的跑飞，而陷入死循环，程序的正常运行被打断，由单片机控制的系统无法继续工作，会
造成整个系统的陷入停滞状态，发生不可预料的后果，所以出于对单片机运行状态进行实时监测
的考虑，便产生了一种专门用于监测单片机程序运行状态的模块或者芯片，俗称“看门狗”
(watchdog) 。独立看门狗工作在主程序之外，能够完全独立工作，它的时钟是专用的低速时钟（LSI），由
VDD 电压供电， 在停止模式和待机模式下仍能工作。
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	本质是一个 12 位的递减计数器，当计数器的值从某个值一直减到0的时候，系统就会产生一个复
位信号，即 IWDG_RESET 。
如果在计数没减到0之前，刷新了计数器的值的话，那么就不会产生复位信号，这个动作就是我们
经常说的喂狗。
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	独立看门狗的时钟由独立的RC振荡器LSI提供，即使主时钟发生故障它仍然有效，非常独立。启用
IWDG后，LSI时钟会自动开启。LSI时钟频率并不精确，F1用40kHz。
	LSI经过一个8位的预分频器得到计数器时钟
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	重装载寄存器是一个12位的寄存器，用于存放重装载值，低12位有效，即最大值为4096，这个值
的大小决定着独立看门狗的溢出时间
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	键寄存器IWDG_KR可以说是独立看门狗的一个控制寄存器，主要有三种控制方式，往这个寄存器
写入下面三个不同的值有不同的效果。
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  1.2实验

	开启独立看门狗，溢出时间为1秒，使用按键1进行喂狗。
	溢出时间计算：
	PSC=64，RLR=625
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#include "string.h"
int main(void)
{
  HAL_Init();
  SystemClock_Config();
  MX_GPIO_Init();
  MX_IWDG_Init();
  MX_USART1_UART_Init();
  HAL_UART_Transmit(&huart1,(const unsigned char*)"程序启动...\n",strlen("程序启动...\n"),100);
  while (1)
  {
    if(HAL_GPIO_ReadPin(GPIOA,GPIO_PIN_0) == GPIO_PIN_RESET){
        HAL_IWDG_Refresh(&hiwdg);
        HAL_Delay(50);
    }
  }
}
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 2.窗口看门狗

  2.1介绍

	窗口看门狗用于监测单片机程序运行时效是否精准，主要检测软件异常，一般用于需要精准检测
程序运行时间的场合。
	窗口看门狗的本质是一个能产生系统复位信号和提前唤醒中断的6位计数器
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产生复位条件：
	当递减计数器值从 0x40 减到 0x3F 时复位（即T6位跳变到0）
	计数器的值大于 W[6:0] 值时喂狗会复位。
产生中断条件：
	当递减计数器等于 0x40 时可产生提前唤醒中断 (EWI)。


在窗口期内重装载计数器的值，防止复位，也就是所谓的喂狗。
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	Tout是WWDG超时时间（没喂狗）
	Fwwdg是WWDG的时钟源频率（最大36M）
	4096是WWDG固定的预分频系数
	2^WDGTB是WWDG_CFR寄存器设置的预分频系数值
	T[5:0]是WWDG计数器低6位，最多63
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  2.2实验

	开启窗口看门狗，计数器值设置为 0X7F ，窗口值设置为 0X5F ，预分频系数为 8 。程序启动时点
亮 LED1 ，300ms 后熄灭。在提前唤醒中断服务函数进行喂狗，同时翻转 LED2 状态。
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/* Private user code ---------------------------------------------------------*/
/* USER CODE BEGIN 0 */
void HAL_WWDG_EarlyWakeupCallback(WWDG_HandleTypeDef *hwwdg)
{
    HAL_WWDG_Refresh(hwwdg);
    HAL_GPIO_TogglePin(GPIOB,GPIO_PIN_9);
}
/* USER CODE END 0 */

/**
  * @brief  The application entry point.
  * @retval int
  */
int main(void)
{
  /* USER CODE BEGIN 1 */

  /* USER CODE END 1 */

  /* MCU Configuration--------------------------------------------------------*/

  /* Reset of all peripherals, Initializes the Flash interface and the Systick. */
  HAL_Init();

  /* USER CODE BEGIN Init */

  /* USER CODE END Init */

  /* Configure the system clock */
  SystemClock_Config();

  /* USER CODE BEGIN SysInit */

  /* USER CODE END SysInit */

  /* Initialize all configured peripherals */
  MX_GPIO_Init();
  HAL_GPIO_WritePin(GPIOB,GPIO_PIN_8,GPIO_PIN_RESET);
  HAL_Delay(300);
  MX_WWDG_Init();
  /* USER CODE BEGIN 2 */

  /* USER CODE END 2 */

  /* Infinite loop */
  /* USER CODE BEGIN WHILE */
  while (1)
  {
    /* USER CODE END WHILE */

    /* USER CODE BEGIN 3 */
      HAL_GPIO_WritePin(GPIOB,GPIO_PIN_8,GPIO_PIN_SET);
      HAL_Delay(40);;
      
  }
  /* USER CODE END 3 */
}

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 3.总结

二.DMA

 1.介绍

数据搬运工-代替cpu搬运数据
代替 CPU 搬运数据，为 CPU 减负。
1. 数据搬运的工作比较耗时间；
2. 数据搬运工作时效要求高（有数据来就要搬走）；
3. 没啥技术含量（CPU 节约出来的时间可以处理更重要的事）。
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搬运存储器、外设数据
	这里的外设指的是spi、usart、iic、adc 等基于APB1 、APB2或AHB时钟的外设，
	而这里的存储器包括自身的闪存(flash)或者内存(SRAM)以及外设的存储设备都可以作为访问地源或者目的
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三种搬运方式：
存储器→存储器（例如：复制某特别大的数据buf）
存储器→外设 （例如：将某数据buf写入串口TDR寄存器）
外设→存储器 （例如：将串口RDR寄存器写入某数据buf）
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	STM32F103有2个 DMA 控制器，
	DMA1有7个通道，DMA2有5个通道。
	一个通道每次只能搬运一个外设的数据！！ 如果同时有多个外设的 DMA 请求，则按照优先级进行响应。
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DMA及通道优先级
优先级管理采用软件+硬件：
	软件： 每个通道的优先级可以在DMA_CCRx寄存器中设置，有4个等级最高级>高级>中级>低级
	硬件： 如果2个请求，它们的软件优先级相同，则较低编号的通道比较高编号的通道有较高的优先权。
	比如：如果软件优先级相同，通道2优先于通道4

DMA传输方式
	DMA_Mode_Normal（正常模式）
		一次DMA数据传输完后，停止DMA传送 ，也就是只传输一次
	DMA_Mode_Circular（循环传输模式）
		当传输结束时，硬件自动会将传输数据量寄存器进行重装，进行下一轮的数据传输。 也就是多次传输模式
	指针递增模式
		外设和存储器指针在每次传输后可以自动向后递增或保持常量。
		当设置为增量模式时，下一个要传输的地址将是前一个地址加上增量值。
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 2.实验

HAL_StatusTypeDef HAL_DMA_Start(DMA_HandleTypeDef *hdma, uint32_t SrcAddress, uint32_t DstAddress, uint32_t DataLength)

参数一：DMA_HandleTypeDef *hdma，DMA通道句柄
参数二：uint32_t SrcAddress，源内存地址
参数三：uint32_t DstAddress，目标内存地址
参数四：uint32_t DataLength，传输数据长度。注意：需要乘以sizeof(uint32_t)
返回值：HAL_StatusTypeDef，HAL状态（OK，busy，ERROR，TIMEOUT）

__HAL_DMA_GET_FLAG
#define __HAL_DMA_GET_FLAG(__HANDLE__, __FLAG__) (DMA1->ISR & (__FLAG__))
参数一：HANDLE，DMA通道句柄
参数二：FLAG，数据传输标志。DMA_FLAG_TCx表示数据传输完成标志
返回值：FLAG的值（SET/RESET）
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  2.1内存搬运到内存

	实验：
		使用DMA的方式将数组A的内容复制到数组B中，搬运完之后将数组B的内容打印到屏幕。
	代码：
		1. 开启数据传输
		2. 等待数据传输完成
		3. 打印数组内容
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#define BUF_SIZE 16
// 源数组
uint32_t srcBuf[BUF_SIZE] = {
	0x00000000,0x11111111,0x22222222,0x33333333,
	0x44444444,0x55555555,0x66666666,0x77777777,
	0x88888888,0x99999999,0xAAAAAAAA,0xBBBBBBBB,
	0xCCCCCCCC,0xDDDDDDDD,0xEEEEEEEE,0xFFFFFFFF
};
// 目标数组
uint32_t desBuf[BUF_SIZE];
int fputc(int ch, FILE *f)
{
	unsigned char temp[1]={ch};
	HAL_UART_Transmit(&huart1,temp,1,0xffff);
	return ch;
}
main函数里：
// 开启数据传输
HAL_DMA_Start(&hdma_memtomem_dma1_channel1,
(uint32_t)srcBuf, (uint32_t)desBuf, sizeof(uint32_t) * BUF_SIZE);
// 等待数据传输完成
while(__HAL_DMA_GET_FLAG(&hdma_memtomem_dma1_channel1, DMA_FLAG_TC1) == RESET);
// 打印数组内容
for (i = 0; i < BUF_SIZE; i++)
	printf("Buf[%d] = %X\r\n", i, desBuf[i]);
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  2.1内存搬运到外设

	使用DMA的方式将内存数据搬运到串口1发送寄存器，同时闪烁LED1。
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HAL_StatusTypeDef HAL_UART_Transmit_DMA(UART_HandleTypeDef *huart, uint8_t *pData,uint16_t Size)

参数一：UART_HandleTypeDef *huart，串口句柄
参数二：uint8_t *pData，待发送数据首地址
参数三：uint16_t Size，待发送数据长度
返回值：HAL_StatusTypeDef，HAL状态（OK，busy，ERROR，TIMEOUT）
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int main(void)
{
  /* USER CODE BEGIN 1 */
    int i = 0;
  /* USER CODE END 1 */

  /* MCU Configuration--------------------------------------------------------*/

  /* Reset of all peripherals, Initializes the Flash interface and the Systick. */
  HAL_Init();

  /* USER CODE BEGIN Init */

  /* USER CODE END Init */

  /* Configure the system clock */
  SystemClock_Config();

  /* USER CODE BEGIN SysInit */

  /* USER CODE END SysInit */

  /* Initialize all configured peripherals */
  MX_GPIO_Init();
  MX_DMA_Init();
  MX_USART1_UART_Init();
  /* USER CODE BEGIN 2 */
  for(i=0;i<BUF_SIZE;i++){
    sendBuf[i] = 'A';
  }
  //将数据发送到串口
  HAL_UART_Transmit_DMA(&huart1,sendBuf,BUF_SIZE);
  /* USER CODE END 2 */

  /* Infinite loop */
  /* USER CODE BEGIN WHILE */
  while (1)
  {
    /* USER CODE END WHILE */
    
    /* USER CODE BEGIN 3 */
      HAL_GPIO_TogglePin(GPIOB,GPIO_PIN_8);
      HAL_Delay(100);
  }
  /* USER CODE END 3 */
}

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  2.1外设搬运到内存

使用DMA的方式将串口接收缓存寄存器的值搬运到内存中，同时闪烁LED1。
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#define __HAL_UART_ENABLE_IT(__HANDLE__, __INTERRUPT__) ((((__INTERRUPT__) >> 28U)
== UART_CR1_REG_INDEX)? ((__HANDLE__)->Instance->CR1 |= ((__INTERRUPT__) &
UART_IT_MASK)): \
(((__INTERRUPT__) >> 28U)
== UART_CR2_REG_INDEX)? ((__HANDLE__)->Instance->CR2 |= ((__INTERRUPT__) &
UART_IT_MASK)): \
((__HANDLE__)->Instance-
>CR3 |= ((__INTERRUPT__) & UART_IT_MASK)))

参数一：HANDLE，串口句柄
参数二：INTERRUPT，需要使能的中断
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HAL_StatusTypeDef HAL_UART_Receive_DMA(UART_HandleTypeDef *huart, uint8_t *pData,uint16_t Size)
参数一：UART_HandleTypeDef *huart，串口句柄
参数二：uint8_t *pData，接收缓存首地址
参数三：uint16_t Size，接收缓存长度
返回值：HAL_StatusTypeDef，HAL状态（OK，busy，ERROR，TIMEOUT）
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#define __HAL_UART_GET_FLAG(__HANDLE__, __FLAG__) (((__HANDLE__)->Instance->SR &
(__FLAG__)) == (__FLAG__))

参数一：HANDLE，串口句柄
参数二：FLAG，需要查看的FLAG
返回值：FLAG的值
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#define __HAL_UART_CLEAR_IDLEFLAG(__HANDLE__) __HAL_UART_CLEAR_PEFLAG(__HANDLE__)
参数一：HANDLE，串口句柄
返回值：无
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HAL_StatusTypeDef HAL_UART_DMAStop(UART_HandleTypeDef *huart)
参数一：UART_HandleTypeDef *huart，串口句柄
返回值：HAL_StatusTypeDef，HAL状态（OK，busy，ERROR，TIMEOUT）
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#define __HAL_DMA_GET_COUNTER(__HANDLE__) ((__HANDLE__)->Instance->CNDTR)
参数一：HANDLE，串口句柄
返回值：未传输数据大小
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如何判断串口接收是否完成？如何知道串口收到数据的长度？
	使用串口空闲中断（IDLE）！
	串口空闲时，触发空闲中断；
	空闲中断标志位由硬件置1，软件清零
	利用串口空闲中断，可以用如下流程实现DMA控制的任意长数据接收：
	1. 使能IDLE空闲中断；
	2. 使能DMA接收中断；
	3. 收到串口接收中断，DMA不断传输数据到缓冲区；
	4. 一帧数据接收完毕，串口暂时空闲，触发串口空闲中断；
	5. 在中断服务函数中，清除中断标志位，关闭DMA传输（防止干扰）；
	6. 计算刚才收到了多少个字节的数据。
	7. 处理缓冲区数据，开启DMA传输，开始下一帧接收
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//main.c
uint8_t rcvBuff[BUF_SIZE];  //接收数据缓存数组
uint8_t rcvLen = 0; //接收一帧数据的长度
int main(void)
{
  /* USER CODE BEGIN 1 */

  /* USER CODE END 1 */

  /* MCU Configuration--------------------------------------------------------*/

  /* Reset of all peripherals, Initializes the Flash interface and the Systick. */
  HAL_Init();

  /* USER CODE BEGIN Init */

  /* USER CODE END Init */

  /* Configure the system clock */
  SystemClock_Config();

  /* USER CODE BEGIN SysInit */

  /* USER CODE END SysInit */

  /* Initialize all configured peripherals */
  MX_GPIO_Init();
  MX_DMA_Init();
  MX_USART1_UART_Init();
  /* USER CODE BEGIN 2 */
  __HAL_UART_ENABLE_IT(&huart1,UART_IT_IDLE);   //使能空闲中断
  HAL_UART_Receive_DMA(&huart1,rcvBuff,rcvLen); //使能DMA接收中断
  /* USER CODE END 2 */

  /* Infinite loop */
  /* USER CODE BEGIN WHILE */
  while (1)
  {
    /* USER CODE END WHILE */

    /* USER CODE BEGIN 3 */
      HAL_GPIO_TogglePin(GPIOB,GPIO_PIN_8);
      HAL_Delay(100);
  }
  /* USER CODE END 3 */
}

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//stm32f1xx_it.c
void USART1_IRQHandler(void)
{
  /* USER CODE BEGIN USART1_IRQn 0 */

  /* USER CODE END USART1_IRQn 0 */
  HAL_UART_IRQHandler(&huart1);
  /* USER CODE BEGIN USART1_IRQn 1 */
  if(__HAL_UART_GET_FLAG(&huart1,UART_FLAG_IDLE) == SET){   //判断IDLE标志位
    __HAL_UART_CLEAR_IDLEFLAG(&huart1); //清除标志位
    HAL_UART_DMAStop(&huart1);   //停止dma传输防止干扰
    uint8_t temp = __HAL_DMA_GET_COUNTER(&hdma_usart1_rx);  //获取没有发送完的数据
    rcvLen = BUF_SIZE - temp;   //计算已经发送的数据
    HAL_UART_Transmit_DMA(&huart1,rcvBuff,rcvLen);  //发送数据
    HAL_UART_Receive_DMA(&huart1,rcvBuff,BUF_SIZE);
  }
  /* USER CODE END USART1_IRQn 1 */
}
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三.ADC

 1.介绍

	模拟/数字转换器
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ADC特性
	12位精度下转换速度可高达1MHZ
	供电电压：V SSA ：0V，V DDA ：2.4V~3.6V
	ADC输入范围：VREF- ≤ VIN ≤ VREF+
	采样时间可配置，采样时间越长, 转换结果相对越准确, 但是转换速度就越慢
	ADC 的结果可以左对齐或右对齐方式存储在 16 位数据寄存器中
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ADC通道
	总共2个ADC（ADC1，ADC2），每个ADC有18个转换通道: 16个外部通道、 2个内部通道（温度传感器、内部参考电压）
	外部的16个通道在转换时又分为规则通道和注入通道，其中规则通道最多有16路，注入通道最多有4路。
	规则通道：正常排队的人
	注入通道：有特权的人
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ADC转换顺序
	每个ADC只有一个数据寄存器，16个通道一起共用这个寄存器，所以需要指定规则转换通道的转
换顺序。
	规则通道中的转换顺序由三个寄存器控制：SQR1、SQR2、SQR3，它们都是32位寄存器。SQR寄
存器控制着转换通道的数目和转换顺序，只要在对应的寄存器位SQx中写入相应的通道，这个通
道就是第x个转换
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	和规则通道转换顺序的控制一样，注入通道的转换也是通过注入寄存器来控制，只不过只有一个JSQR寄存器来控制，控制关系如下：
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	注入序列的转换顺序是从JSQx[ 4 : 0 ]（x=4-JL[1:0]）开始。只有当JL=4的时候，注入通道的转换顺序才会按照JSQ1、JSQ2、JSQ3、JSQ4的顺序执行。
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ADC触发方式
	1. 通过向控制寄存器ADC-CR2的ADON位写1来开启转换，写0停止转换。
	2. 也可以通过外部事件（如定时器）进行转换。
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ADC转化时间
	ADC是挂载在APB2总线（PCLK2）上的，经过分频器得到ADC时钟（ADCCLK），最高 14 MHz。
	转换时间=采样时间+12.5个周期
	12.5个周期是固定的，一般我们设置 PCLK2=72M，经过 ADC 预分频器能分频到最大的时钟只能是 12M，采样周期设置为 1.5 个周期，算出最短的转换时间为 1.17us
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ADC转换模式
扫描模式
	关闭扫描模式：只转换ADC_SQRx或ADC_JSQR选中的第一个通道
	打开扫描模式：扫描所有被ADC_SQRx或ADC_JSQR选中的所有通道
单次转换/连续转换
	单次转换：只转换一次
	连续转换：转换一次之后，立马进行下一次转换
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 2.实验

使用ADC读取烟雾传感器的值
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  while (1)
  {
    /* USER CODE END WHILE */

    /* USER CODE BEGIN 3 */
      HAL_ADC_Start(&hadc1);    //启动ADC1
      HAL_ADC_PollForConversion(&hadc1,50); //等待ADC转换完成
      uint32_t somkeValue = HAL_ADC_GetValue(&hadc1);
      //printf("somkeValue = %d\r\n", somkeValue);
      printf("smoke_value = %f\r\n", 3.3/4096 * smoke_value);
      HAL_Delay(500);
  }
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三.IIC

HAL_StatusTypeDef HAL_I2C_Mem_Write(I2C_HandleTypeDef *hi2c,
					uint16_t DevAddress,
					uint16_t MemAddress,
					uint16_t MemAddSize,
					uint8_t *pData,
					uint16_t Size,
					uint32_t Timeout)
参数一：I2C_HandleTypeDef *hi2c，I2C设备句柄
参数二：uint16_t DevAddress，目标器件的地址，七位地址必须左对齐
参数三：uint16_t MemAddress，目标器件的目标寄存器地址
参数四：uint16_t MemAddSize，目标器件内部寄存器地址数据长度
参数五：uint8_t *pData，待写的数据首地址
参数六：uint16_t Size，待写的数据长度
参数七：uint32_t Timeout，超时时间
返回值：HAL_StatusTypeDef，HAL状态（OK，busy，ERROR，TIMEOUT）
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向OLED写命令的封装
void Oled_Write_Cmd(uint8_t dataCmd)
{
	HAL_I2C_Mem_Write(&hi2c1, 0x78, 0x00, I2C_MEMADD_SIZE_8BIT,&dataCmd, 1, 0xff);
}
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向OLED写数据的封装：
void Oled_Write_Data(uint8_t dataData)
{
HAL_I2C_Mem_Write(&hi2c1, 0x78, 0x40, I2C_MEMADD_SIZE_8BIT,&dataData, 1, 0xff);
}
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四.SPI

 1.介绍

	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 。
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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
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工作原理
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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
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模式0和模式3时序图
模式0：橙色的线处采样
模式3：橙色的线处采样
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 2.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。（里面默认是1）
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256个块，一个块16个扇区，一个扇区16页，每页256个字节
一般按扇区（4k）进行擦除。
可以按 章 -- 节 -- 页 -- 字 进行理解。
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W24Q128常用命令
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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
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	等待空闲：等待写入完成
	写操作
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无校验的写
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