2019年09月11日 | 秉火429笔记之十七 SPI--操作FLASH

1. SPI协议概述

关于SPI协议不做赘述，见详解。

https://blog.csdn.net/XieWinter/article/details/94738361

2. STM32 SPI特性及架构

STM32芯片也集成了专门用于SPI协议通讯的外设。

2.1 SPI外设简介

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 (STM32F429型号的芯片默认fpclk1为90MHz，fpclk2为45MHz)，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。

双线双工模式： 通常使用

双线单向模式：MOSI/MISO数据线向一个方向传输数据，可以加快一倍的速度

单线模式：半双工

● 基于三条线的全双工同步传输

● 基于双线的单工同步传输，其中一条可作为双向数据线

● 8 位或 16 位传输帧格式选择

● 主模式或从模式操作

● 多主模式功能

● 8 个主模式波特率预分频器（最大值为 fPCLK/2）

● 从模式频率（最大值为 fPCLK/2）

● 对于主模式和从模式都可实现更快的通信

● 对于主模式和从模式都可通过硬件或软件进行 NSS 管理：动态切换主/从操作

● 可编程的时钟极性和相位

● 可编程的数据顺序，最先移位 MSB 或 LSB

● 可触发中断的专用发送和接收标志

● SPI 总线忙状态标志

● SPI TI 模式

● 用于确保可靠通信的硬件 CRC 功能：

       — 在发送模式下可将 CRC 值作为最后一个字节发送

      — 根据收到的最后一个字节自动进行 CRC 错误校验

● 可触发中断的主模式故障、上溢和 CRC 错误标志

● 具有 DMA 功能的 1 字节发送和接收缓冲器：发送和接收请求

2.2 STM32的SPI架构剖析

2.2.1 通讯引脚

SPI的所有硬件架构都从图 中左侧MOSI、MISO、SCK及NSS线展开的。

处于不同外设总线上的SPI，最高通信速率有所差异。其中SPI1、SPI4、SPI5、SPI6是APB2上的设备，最高通信速率达45Mbtis/s，SPI2、SPI3是APB1上的设备，最高通信速率为22.5Mbits/s。

2.2.2 时钟控制逻辑

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。

2.2.3 数据控制逻辑

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。

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。

3. 通信过程

 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。

4. 硬件设计

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 。详情见芯片数据手册

“dummy”指该处可为任意数据，

5. 软件设计

注意：根据SPI协议可知，时钟是由主机提供的，因此，读字节的时候，发送数据使主机产生时钟，从而是主从的移位寄存器按位移动数据，从而使得从机的数据，转移到主机的数据寄存器，从而获取从机的相应数据。

#ifndef __SPI_FLASH_H__

#define __SPI_FLASH_H__

#include "stm32f4xx.h"

#include

/* Private typedef -----------------------------------------------------------*/

//#define  sFLASH_ID                       0xEF3015     //W25X16

//#define  sFLASH_ID                       0xEF4015     //W25Q16

//#define  sFLASH_ID                        0XEF4017     //W25Q64

#define  sFLASH_ID                       0XEF4018     //W25Q128

//#define SPI_FLASH_PageSize            4096

#define SPI_FLASH_PageSize              256

#define SPI_FLASH_PerWritePageSize      256

/* Private define ------------------------------------------------------------*/

/*命令定义-开头*******************************/

#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 

#define WIP_Flag                  0x01  /* Write In Progress (WIP) flag */

#define Dummy_Byte                0xFF

/*命令定义-结尾*******************************/

/*SPI接口定义-开头****************************/

//SPI号

#define FLASH_SPI                           SPI3

#define FLASH_SPI_CLK                       RCC_APB1Periph_SPI3

#define FLASH_SPI_CLK_INIT                  RCC_APB1PeriphClockCmd

//SCK引脚

#define FLASH_SPI_SCK_PIN                   GPIO_Pin_3                  

#define FLASH_SPI_SCK_GPIO_PORT             GPIOB                       

#define FLASH_SPI_SCK_GPIO_CLK              RCC_AHB1Periph_GPIOB

#define FLASH_SPI_SCK_PINSOURCE             GPIO_PinSource3

#define FLASH_SPI_SCK_AF                    GPIO_AF_SPI3

//MISO引脚

#define FLASH_SPI_MISO_PIN                  GPIO_Pin_4                

#define FLASH_SPI_MISO_GPIO_PORT            GPIOB                   

#define FLASH_SPI_MISO_GPIO_CLK             RCC_AHB1Periph_GPIOB

#define FLASH_SPI_MISO_PINSOURCE            GPIO_PinSource4

#define FLASH_SPI_MISO_AF                   GPIO_AF_SPI3

//MOSI引脚

#define FLASH_SPI_MOSI_PIN                   GPIO_Pin_5                

#define FLASH_SPI_MOSI_GPIO_PORT            GPIOB                      

#define FLASH_SPI_MOSI_GPIO_CLK             RCC_AHB1Periph_GPIOB

#define FLASH_SPI_MOSI_PINSOURCE            GPIO_PinSource5

#define FLASH_SPI_MOSI_AF                    GPIO_AF_SPI3

//CS(NSS)引脚

#define FLASH_CS_PIN                         GPIO_Pin_8                

#define FLASH_CS_GPIO_PORT                  GPIOI                     

#define FLASH_CS_GPIO_CLK                   RCC_AHB1Periph_GPIOI

//控制CS(NSS)引脚输出低电平

#define SPI_FLASH_CS_LOW()      {FLASH_CS_GPIO_PORT->BSRRH=FLASH_CS_PIN;}

//控制CS(NSS)引脚输出高电平

#define SPI_FLASH_CS_HIGH()     {FLASH_CS_GPIO_PORT->BSRRL=FLASH_CS_PIN;}

/*SPI接口定义-结尾****************************/

/*等待超时时间*/

#define SPIT_FLAG_TIMEOUT         ((uint32_t)0x1000)

#define SPIT_LONG_TIMEOUT         ((uint32_t)(10 * SPIT_FLAG_TIMEOUT))

/*信息输出*/

#define FLASH_DEBUG_ON         0

#define FLASH_INFO(fmt,arg...)           printf("<<-FLASH-INFO->> "fmt"n",##arg)

#define FLASH_ERROR(fmt,arg...)          printf("<<-FLASH-ERROR->> "fmt"n",##arg)

#define FLASH_DEBUG(fmt,arg...)          do{

                                          if(FLASH_DEBUG_ON)

                                          printf("<<-FLASH-DEBUG->> [%d]"fmt"n",__LINE__, ##arg);

                                          }while(0)

void SPI_FLASH_Init(void);

void SPI_FLASH_SectorErase(uint32_t SectorAddr);

void SPI_FLASH_BulkErase(void);

void SPI_FLASH_PageWrite(uint8_t* pBuffer, uint32_t WriteAddr, uint16_t NumByteToWrite);

void SPI_FLASH_BufferWrite(uint8_t* pBuffer, uint32_t WriteAddr, uint16_t NumByteToWrite);

void SPI_FLASH_BufferRead(uint8_t* pBuffer, uint32_t ReadAddr, uint16_t NumByteToRead);

uint32_t SPI_FLASH_ReadID(void);

uint32_t SPI_FLASH_ReadDeviceID(void);

void SPI_FLASH_StartReadSequence(uint32_t ReadAddr);

void SPI_Flash_PowerDown(void);

void SPI_Flash_WAKEUP(void);

uint8_t SPI_FLASH_ReadByte(void);

uint8_t SPI_FLASH_SendByte(uint8_t byte);

uint16_t SPI_FLASH_SendHalfWord(uint16_t HalfWord);

void SPI_FLASH_WriteEnable(void);

void SPI_FLASH_WaitForWriteEnd(void);

#endif /* __SPI_FLASH_H__ */

 /**

  ******************************************************************************

  * @file    bsp_spi_flash.c

  * @version V1.0

  * @date    2015-xx-xx

  * @brief   spi flash 底层应用函数bsp 

  ******************************************************************************

  */

#include "bsp_spi_flash.h"

static __IO uint32_t  SPITimeout = SPIT_LONG_TIMEOUT;   

static uint16_t SPI_TIMEOUT_UserCallback(uint8_t errorCode);

 /**

  * @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 FLASH_SPI 及GPIO 时钟 */

  /*!< SPI_FLASH_SPI_CS_GPIO, SPI_FLASH_SPI_MOSI_GPIO,