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知识点:
(1)SPI每发送一个数据的同时会接收到一个字节的数据 (2)SPI有4条线,MISO,MOSI,SCLK三条数据线,还有片选线CS,片选线对于SPI接口的从设备是低电平有效,主机输出一个低电平从机就被选中。这样就方便一个主机可以连接多个从设备,只需要使用不同的片选线。 W25Q64 是华邦公司推出的大容量SPI FLASH 产品,W25Q64 的容量为 64Mb,W25Q128的容量为128Mb。 W25Q64 的擦写周期多达 10W 次,具有 20 年的数据保存期限,支持电压为 2.7~3.6V。 电路图 战舰版用的是SPI2,W25Q64 是直接连在 STM32 的 SPI2 上的。 SO-----SPI2_MISO(PB14) SI------SPI2_MOSI(PB15) CLK----SPI2_SCK(PB13) CS----PB12 通过软件片选 SPI引脚设置模式 一。 程序配置过程 SPI2时钟在APB1总线上。 二。 硬件连接 W25Q64BV 阵列是由每 256 字节可编程 32,768 页。最多 256 个字节可以在一个时间被编程。 也就是说一次最多写256个字节的数据。 三。SPI底层函数讲解 (一)初始化函数 //以下是SPI模块的初始化代码,配置成主机模式,访问SD Card/W25Q64/NRF24L01 //SPI口初始化 //这里针是对SPI2的初始化 //MISO根据手册要设置成上拉输入或浮空输入,根据经验设置成推挽复用也可以,所以这里全部设置成推挽复用功能。 void SPI2_Init(void) { GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStructure; SPI_InitTypeDef SPI_InitStructure; RCC_APB2PeriphClockCmd( RCC_APB2Periph_GPIOB, ENABLE );//PORTB时钟使能 RCC_APB1PeriphClockCmd( RCC_APB1Periph_SPI2, ENABLE );//SPI2时钟使能 GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_13 | GPIO_Pin_14 | GPIO_Pin_15; GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_AF_PP; //PB13/14/15复用推挽输出,按照表格上SPI_MISO应设置成浮空输入或上拉输入,但根据经验设置成复用推挽输出也可以正常工作。 GPIO_InitStructure.GPIO_Speed = GPIO_Speed_50MHz; GPIO_Init(GPIOB, &GPIO_InitStructure);//初始化GPIOB GPIO_SetBits(GPIOB,GPIO_Pin_13|GPIO_Pin_14|GPIO_Pin_15); //PB13/14/15上拉 //初始化SPI参数,这里的相位和极性要跟W25Q64芯片相匹配。 SPI_InitStructure.SPI_Direction = SPI_Direction_2Lines_FullDuplex; //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,这里速率设置为最小值。 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(SPI2, &SPI_InitStructure); //根据SPI_InitStruct中指定的参数初始化外设SPIx寄存器 SPI_Cmd(SPI2, ENABLE); //使能SPI外设 SPI2_ReadWriteByte(0xff);//启动传输 //SPI是由主机发起,主机向它的SPI寄存器写入一个字节来发起一次传输。所以这里 写入一个字节用来启动传输。 } (二)SPI2的时钟由APB2经过预分频产生,这里分频系数设置成256。速率为最低。 分频系数的有效范围 从2一直到256 //SPI 速度设置函数,这个函数在很多地方会用到,但固件库中没有提供 //SpeedSet: //SPI_BaudRatePrescaler_2 2分频 //SPI_BaudRatePrescaler_8 8分频 //SPI_BaudRatePrescaler_16 16分频 //SPI_BaudRatePrescaler_256 256分频 void SPI2_SetSpeed(u8 SPI_BaudRatePrescaler) { assert_param(IS_SPI_BAUDRATE_PRESCALER(SPI_BaudRatePrescaler)); SPI2->CR1&=0XFFC7; SPI2->CR1|=SPI_BaudRatePrescaler; //设置SPI2速度 SPI_Cmd(SPI2,ENABLE); } (三)SPIx 读写一个字节 //TxData:要写入的字节 //返回值:读取到的字节 u8 SPI2_ReadWriteByte(u8 TxData) { u8 retry=0; while (SPI_I2S_GetFlagStatus(SPI2, 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(SPI2, TxData); //通过外设SPIx发送一个数据 retry=0; while (SPI_I2S_GetFlagStatus(SPI2, 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(SPI2); //返回通过SPIx最近接收的数据 } 数据都存放在DR寄存器中,发送出去一个字节后就可以直接读取一个数据。 四。SPI flash W25Qxx的操作 W25Q64 将 8M 的容量分为 128 个块(Block),每个块大小为 64K 字节,每个块又分为 16 个扇区(Sector),每个扇区 4K 个字节。W25Q64 的最少擦除单位为一个扇区,也就是每次必 须擦除 4K 个字节。 在往某个地址写之前必须确保这个地址上的值是0xFF,否则说明这个地址以前被写过数据,还没有被擦除。W25Q64擦除的最小单位是Sector也就是4k个字节,也就是说如果要想往某个地址写一个值,如果这个地址上的值不是0xFF,那么就要把整个扇区都擦除,然后在写。 给W25Q64开辟一个4k的缓存,比如定义一个4k的数组,然后在写数据之前先判断如果这个地址上的数据不是0xFF,就先把这个地址所在的Sector里的数据全部保存在4k缓存中,再擦除这个扇区,再把缓存中对应的地址上的数据更新,再把这个4k缓存区的所有数据一次性的写入到这个Sector中。 (一)W25Q64芯片的操作 里面有很多指令。 flash.h头文件中定义了一些指令,对应芯片手册中的指令。 //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 对于不同容量的芯片读出的ID定义 //W25X系列/Q系列芯片列表 //W25Q80 ID 0XEF13 //W25Q16 ID 0XEF14 //W25Q32 ID 0XEF15 //W25Q32 ID 0XEF16 #define W25Q80 0XEF13 #define W25Q16 0XEF14 #define W25Q32 0XEF15 #define W25Q64 0XEF16 //片选线定义 #define SPI_FLASH_CS PBout(12) //选中FLASH,电路上片选线接PB12。 (二)底层驱动函数
GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_Out_PP; //推挽输出 GPIO_InitStructure.GPIO_Speed = GPIO_Speed_50MHz; GPIO_Init(GPIOB, &GPIO_InitStructure); GPIO_SetBits(GPIOB,GPIO_Pin_12); W25QXX_CS=1; //SPI FLASH不选中,默认这个Flash不被选中,需要让它工作的时候再拉低。 SPI2_Init(); //初始化SPI SPI2_SetSpeed(SPI_BaudRatePrescaler_2);//设置为18M时钟,高速模式,因为读写Flash数据要求速度比高。 W25QXX_TYPE=W25QXX_ReadID();//读取FLASH ID. }
byte=SPI2_ReadWriteByte(0Xff); //发0xff就读取出来数据,读取一个字节 SPI_FLASH_CS=1; //取消片选 return byte; }
u16 SPI_Flash_ReadID(void) { u16 Temp = 0; SPI_FLASH_CS=0; SPI2_ReadWriteByte(0x90);//发送读取ID命令 SPI2_ReadWriteByte(0x00); SPI2_ReadWriteByte(0x00); SPI2_ReadWriteByte(0x00); Temp|=SPI2_ReadWriteByte(0xFF)<<8; Temp|=SPI2_ReadWriteByte(0xFF); SPI_FLASH_CS=1; return Temp; }
//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 SPI2_ReadWriteByte(W25X_WriteStatusReg); //发送写取状态寄存器命令 SPI2_ReadWriteByte(sr); //写入一个字节 SPI_FLASH_CS=1; //取消片选 }
指令是06H。 //SPI_FLASH写使能 //将WEL置位 void SPI_FLASH_Write_Enable(void) { SPI_FLASH_CS=0; //使能器件 SPI2_ReadWriteByte(W25X_WriteEnable); //发送写使能 SPI_FLASH_CS=1; //取消片选 }
//将WEL清零 void SPI_FLASH_Write_Disable(void) { SPI_FLASH_CS=0; //使能器件 SPI2_ReadWriteByte(W25X_WriteDisable); //发送写禁止指令 SPI_FLASH_CS=1; //取消片选 }
u16 SPI_Flash_ReadID(void) { u16 Temp = 0; SPI_FLASH_CS=0; SPI2_ReadWriteByte(0x90);//发送读取ID命令 SPI2_ReadWriteByte(0x00); SPI2_ReadWriteByte(0x00); SPI2_ReadWriteByte(0x00); Temp|=SPI2_ReadWriteByte(0xFF)<<8; Temp|=SPI2_ReadWriteByte(0xFF); SPI_FLASH_CS=1; return Temp; }
//擦除一个山区的最少时间:150ms void W25QXX_Erase_Sector(u32 Dst_Addr) { //监视falsh擦除情况,测试用 printf(“fe:%xrn”,Dst_Addr); Dst_Addr*=4096; W25QXX_Write_Enable(); //SET WEL ,写使能 W25QXX_Wait_Busy(); W25QXX_CS=0; //使能器件 ,片选 SPI2_ReadWriteByte(W25X_SectorErase); //发送扇区擦除指令 SPI2_ReadWriteByte((u8)((Dst_Addr)>>16)); //发送24bit地址 ,先写高8位 SPI2_ReadWriteByte((u8)((Dst_Addr)>>8)); //地址中间8位SPI2_ReadWriteByte((u8)Dst_Addr); //地址低8位W25QXX_CS=1; //取消片选 W25QXX_Wait_Busy(); //等待擦除完成 }
//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 W25QXX_Read(u8* pBuffer,u32 ReadAddr,u16 NumByteToRead) { u16 i; W25QXX_CS=0; //使能器件 SPI2_ReadWriteByte(W25X_ReadData); //发送读取命令 SPI2_ReadWriteByte((u8)((ReadAddr)>>16)); //发送24bit地址 SPI2_ReadWriteByte((u8)((ReadAddr)>>8)); SPI2_ReadWriteByte((u8)ReadAddr); for(i=0;i《NumByteToRead;i++) { pBuffer=SPI2_ReadWriteByte(0XFF); //循环读数,只需要不停的发送0xff,就可以读出数据 } W25QXX_CS=1; }
先写指令02H,再写24位地址,再写数据。 //在指定地址开始写入最大256字节的数据(W25Q64一次最多256个数据,也就是一页) //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!!! //不能跨页写! void W25QXX_Write_Page(u8* pBuffer,u32 WriteAddr,u16 NumByteToWrite) { u16 i; W25QXX_Write_Enable(); //SET WEL W25QXX_CS=0; //使能器件 SPI2_ReadWriteByte(W25X_PageProgram); //发送写页命令 SPI2_ReadWriteByte((u8)((WriteAddr)>>16)); //发送24bit地址 SPI2_ReadWriteByte((u8)((WriteAddr)>>8)); SPI2_ReadWriteByte((u8)WriteAddr); for(i=0;i 《 NumByteToWrite;i++) SPI2_ReadWriteByte(pBuffer);//循环写数 W25QXX_CS=1; //取消片选 W25QXX_Wait_Busy(); //等待写入结束 }
//具有自动换页功能 ,因为一个写指令后面最多能写256个字节的数据,也就是一页。 //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),也就是64K字节 //CHECK OK void W25QXX_Write_NoCheck(u8* pBuffer,u32 WriteAddr,u16 NumByteToWrite) { u16 pageremain; pageremain=256-WriteAddr%6; //单页剩余的字节数 if(NumByteToWrite<=pageremain)pageremain=NumByteToWrite;//如果要写入的字节数小或等于单页剩余的字节数。不大于256个字节 while(1) { W25QXX_Write_Page(pBuffer,WriteAddr,pageremain);//要写入的字节数小或等于单页剩余的字节数直接写 if(NumByteToWrite==pageremain)break;//写入结束了 else //NumByteToWrite>pageremain,如果要写入的数据大于单页剩余的字节数。 { 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 } } }
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先找出要操作的这个Sector的起始地址和结束地址,然后对这段地址里的数据进行判断,如果有不等于0xFF的,那么就把这个Sector的数据读出来保存在4k缓存中,然后再把这个扇区擦除,再更新这个Buffer中的数据,最后再把Buffer中的数据写入Sector。
//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 W25QXX_BUFFER[4096]; //先定义一个Buffer用来存储读出来的一个扇区里的数据。 void W25QXX_Write(u8* pBuffer,u32 WriteAddr,u16 NumByteToWrite) //入口参数:Buffer的地址指针, 要写的地址和数据。 { u32 secpos; u16 secoff; u16 secremain; u16 i; u8 * W25QXX_BUF; W25QXX_BUF=W25QXX_BUFFER; secpos=WriteAddr/4096;//算出来扇区地址 secoff=WriteAddr@96;//取余数,算出在扇区内的偏移 secremain=4096-secoff;//扇区剩余空间大小 if(NumByteToWrite<=secremain)secremain=NumByteToWrite;//如果要写的数据不大于4096个字节,没 有跨扇区 while(1) { W25QXX_Read(W25QXX_BUF,secpos*4096,4096);//读出整个扇区的内容,保存在Buffer中。 for(i=0;i 《 secremain;i++) //校验数据 { if(W25QXX_BUF[secoff+i]!=0XFF)break;//如果有不等于0xFF的数据,就需要擦除 } if(i 《 secremain)//需要擦除 { W25QXX_Erase_Sector(secpos); //擦除这个扇区 for(i=0;i 《 secremain;i++) //更新缓存中的数据 { W25QXX_BUF[ secoff + i ]=pBuffer; //这里的pBuffer中是我们要写的数据,把这些数据更新到缓存中对应的 位置 } W25QXX_Write_NoCheck(W25QXX_BUF,secpos*4096,4096);//重新写入整个扇区 }else W25QXX_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 } }; } W25Q64:一共是8M字节=810241024=8388608(Byte),分为128块(64K),每一块有分为16个扇区(4K),所以扇区的个数是:12816=2048(个),那么上面函数的参数Dst_Addr的范围就是0-2047,假如要擦除第1000个的扇区,那么这个扇区的字节起始就是10004096=4096000,因此把4096000先发送最高8位,次高8位,再到最低8位,然后W25Q64就从4096000开始往下擦除4K大小的数据空间,计算地址的时候是使用字节来计算的。 (三)主函数 //要写入到W25Q64的字符串数组 const u8 TEXT_Buffer[]={“WarShipSTM32 SPI TEST”}; //定义字符串数组,算上结束符 ,总共22个字节 #define SIZE sizeof(TEXT_Buffer) int main(void) { u8 key; u16 i=0; u8 datatemp[SIZE]; u32 FLASH_SIZE; delay_init(); //延时函数初始化 NVIC_Configuration(); //设置NVIC中断分组2:2位抢占优先级,2位响应优先级 uart_init(9600); //串口初始化为9600 LED_Init(); //LED端口初始化 LCD_Init(); KEY_Init(); SPI_Flash_Init(); //SPI FLASH 初始化 POINT_COLOR=RED;//设置字体为红色 LCD_ShowString(40,50,200,16,16,“WarShip STM32”); LCD_ShowString(40,70,200,16,16,“SPI TEST”); LCD_ShowString(40,90,200,16,16,“ATOM@ALIENTEK”); LCD_ShowString(40,110,200,16,16,“2012/9/9”); LCD_ShowString(40,130,200,16,16,“WKUP:Write KEY1:Read”); //显示提示信息 while(SPI_Flash_ReadID()!=W25Q64) //检测不到W25Q64 { LCD_ShowString(40,150,200,16,16,“25Q64 Check Failed!”); delay_ms(500); LCD_ShowString(40,150,200,16,16,"Please Check! "); delay_ms(500); LED0=!LED0;//DS0闪烁 } LCD_ShowString(40,150,200,16,16,“25Q64 Ready!”); //检测到25Q64,显示 FLASH_SIZE=810241024; //FLASH 大小为8M字节 POINT_COLOR=BLUE; //设置字体为蓝色 while(1) { key=KEY_Scan(0); if(keyKEY_UP)//KEY_UP按下,写入W25Q64 { LCD_Fill(0,170,239,319,WHITE);//清除半屏 LCD_ShowString(40,170,200,16,16,“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(40,170,200,16,16,“W25Q64 Write Finished!”); //提示传送完成 } if(keyKEY_DOWN)//KEY_DOWN按下,读取字符串并显示 { LCD_ShowString(40,170,200,16,16,"Start Read W25Q64… "); //显示"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(40,170,200,16,16,"The Data Readed Is: "); //提示传送完成 LCD_ShowString(40,190,200,16,16,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; } } } Flash与EEPROM的区别 1、 FLASH按扇区操作,EEPROM则按字节操作 2、 FLASH写入时间长,EEPROM写入时间短 3、 FLASH擦写次数少(10000次),EEPROM次数多(1000000次) 4、 FLASH的电路结构简单,成本低,EEPROM工艺复杂,成本高 |
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