STM32F10X SPI操作flash MX25L64读写数据

前一段时间在弄SPI，之前没接触过嵌入式外围应用，就是单片机也只接触过串口通信，且也是在学校的时候了。从离开手机硬件测试岗位后，自己一直想在嵌入式方面发展，在1月4号开始自己的第二份工作后，首先接触到的是为STM32F103写SPI控制flash读写操作，现记下曾经的脚印，希望以后能少走弯路！心得：细心活！

简单的一种应用，ARM芯片作为master，flash为slaver，实现单对单通信。ARM主控芯片STM32F103，flash芯片为MACRONIX INTERNATIONAL的MX25L6465E，64Mbit。

SPI应该是嵌入式外围中最简单的一种应用了吧！一般SPI应用有两种方法：软件仿真，手动模拟产生时序和应用主控芯片的SPI控制器。

一般采用第二种方法比较好，比较稳定。应用主控芯片的SPI控制器，要点：正确的初始化SPI、操作SPI各寄存器和正确理解flash的时序。下面是过程，采用的是STM32F10X自带的库函数

1、初始化：void SpiFlashInitialzation(void)；

要知道硬件是怎么连接的，是SPI1还是SPI2连接到flash中去，通过连接图知道我们要操作的是SPI2。初始化大概3个部分，配置时钟；配置GPIO；配置SPI2。这里要注意的是，CS片选脚是作为普通的GPIO来使用，输出方式为“推挽式输出”，其他CLK,MISO,MOSI为“复用功能推挽式输出”；

代码：

[c-sharp] view plaincopy
  1. void SpiFlashInitialzation(void)
  2. {
  3. /*初始化的SPI，GPIO结构体*/
  4. SPI_InitTypeDef  SPI_InitStructure;
  5. GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStructure;
  6. RCC_APB1PeriphClockCmd( RCC_APB1Periph_SPI2,  ENABLE); /*在RCC_APB1ENB中使能SPI2时钟(位14)*/
  7. RCC_APB2PeriphClockCmd( RCC_APB2Periph_GPIOB,  ENABLE);/*因为与SPI2相关的4个引脚和GPIOB相*/
  8. /*关，GPIOB时钟(位3)，这句现在还不 */
  9. /*确定要不要，待调试时再确定              */
  10. /*上面这一句是必须的，因为CS脚是当做GPIO来使用的，2011-01-30调试*/
  11. /*配置SPI_FLASH_CLK(PB13)，SPI_FLASH_MISO(PB14)，SPI_FLASH_MOSI(PB15)*/
  12. GPIO_InitStructure.GPIO_Pin=GPIO_Pin_13 | GPIO_Pin_14 | GPIO_Pin_15;
  13. GPIO_InitStructure.GPIO_Mode=GPIO_Mode_AF_PP;                    /*复用功能推挽式输出*/
  14. GPIO_InitStructure.GPIO_Speed=GPIO_Speed_50MHz;
  15. GPIO_Init( GPIOB, &GPIO_InitStructure);
  16. /*配置输入SPI_FLASH_CS(PB12)*/
  17. GPIO_InitStructure.GPIO_Pin=GPIO_Pin_12;
  18. GPIO_InitStructure.GPIO_Mode=GPIO_Mode_Out_PP;   /*推挽式输出*/
  19. GPIO_InitStructure.GPIO_Speed=GPIO_Speed_50MHz;
  20. GPIO_Init( GPIOB, &GPIO_InitStructure);
  21. SPI_FLASH_CS_SET;             /*不选flash*/
  22. /* SPI2配置 增加于2010-01-13*/
  23. /* 注意:  在SPI_NSS_Soft模式下，SSI位决定了NSS引脚上(PB12)的电平，
  24. *            而SSM=1时释放了NSS引脚，NSS引脚可以用作GPIO口*/
  25. SPI_InitStructure.SPI_Direction = SPI_Direction_2Lines_FullDuplex;   /*双线双向全双工BIDI MODE=0*/
  26. SPI_InitStructure.SPI_Mode = SPI_Mode_Master;                                 /*SSI位为1，MSTR位为1*/
  27. SPI_InitStructure.SPI_DataSize = SPI_DataSize_8b;                              /*SPI发送接收8位帧结构*/
  28. SPI_InitStructure.SPI_CPOL = SPI_CPOL_High;                                     /*CPOL=1,CPHA=1，模式3*/
  29. SPI_InitStructure.SPI_CPHA = SPI_CPHA_2Edge;
  30. SPI_InitStructure.SPI_NSS = SPI_NSS_Soft;                                          /*内部NSS信号由SSI位控制，SSM=1*/
  31. SPI_InitStructure.SPI_BaudRatePrescaler = SPI_BaudRatePrescaler_4;    /*波特率预分频值为4*/
  32. SPI_InitStructure.SPI_FirstBit = SPI_FirstBit_MSB;                                       /*数据传输从MSB位开始*/
  33. SPI_InitStructure.SPI_CRCPolynomial = 7;                                                      /*复位默认值*/
  34. SPI_Init(SPI_SELECT, &SPI_InitStructure);
  35. SPI_Cmd(SPI_SELECT,ENABLE);       /*使能SPI2*/
  36. }

2、正确的操作SPI控制器；

这里需要注意的是理解SPI状态寄存器，特别是SPI_SR位7忙标志位BSY要小心，每次操作SPI要先读SPI_SR，BSY不忙才可下一步，然后就是操作缓冲器了。这里还有一个问题曾经困扰了我好久，SPI的时序问题，就是CLK怎么输出时序，最后我的理解是SPI每发送一个字节，CLK就自动会产生时序，如果没发送，CLK也就停止，这样节省了功耗。于是，如果SPI要接收字节，就必须先要发一个字节，例如发一个SPI_DUMMY_BYTE，Dummy byte有些flash有定义有些没有，没有的话自己随便定义一个，只要不和命令字相同就可以了。

u8 SpiFlashSendByte(u8 send_data);

u8 SpiFlashReceiveByte(void);

代码：

[cpp] view plaincopy
  1. /*******************************2011-01-13******************************/
  2. /*功能:       SPI发送一个字节
  3. *参数:       send_data:   待发送的字节
  4. *返回:       无*/
  5. u8 SpiFlashSendByte(u8 send_data)
  6. {
  7. /*检查Busy位，SPI的SR中的位7，SPI通信是否为忙，直到不忙跳出*/
  8. //while( SET==SPI_I2S_GetFlagStatus(SPI_SELECT, SPI_I2S_FLAG_BSY));
  9. /*检查TXE位，SPI的SR中的位1，发送缓冲器是否为空，直到空跳出*/
  10. while( RESET==SPI_I2S_GetFlagStatus(SPI_SELECT,SPI_I2S_FLAG_TXE));
  11. SPI_I2S_SendData(SPI_SELECT, send_data);                        /*发送一个字节*/
  12. /*发送数据后再接收一个字节*/
  13. while( RESET==SPI_I2S_GetFlagStatus(SPI_SELECT, SPI_I2S_FLAG_RXNE) );
  14. return( SPI_I2S_ReceiveData(SPI_SELECT) );
  15. }
[cpp] view plaincopy
  1. /*******************************2011-01-13******************************/
  2. /*功能:       SPI接收flash的一个字节
  3. *参数:       接收到的字节
  4. *返回:       无*/
  5. u8 SpiFlashReceiveByte(void)
  6. {
  7. /*检查RXNE位，SPI的SR中位0，确定接收缓冲器是有数据的*/
  8. return(SpiFlashSendByte(SPI_DUMMY_BYTE));
  9. }

3、理解flash的读写操作

首先，写数据之前必须要擦除，因为所有的flash只能从1变为0，擦除将flash全部置1，写的时候相应位置0。

读写操作这部分，flash芯片手册详细的说明了操作步骤，需要注意的是：flash MX25L64的状态寄存器。对flash操作之前，先读flash_SR，确保WIP=0(flash空闲)，对flash擦除、编程等操作确保WEL=1(flash能够接受擦出编程等操作)。

在对flash进行写操作时，要理解一点：对flash写数据(也就是Page Program(PP)，Command 02)是基于页(256bytes)为单位的，如果数据写到页的末尾，会从当前页的首地址继续开始写剩余的数据，这样就有可能造成成数据的丢失，注意就可以了！主要是理解手册中的这段话：The Page Program(PP) instruction is for programming the memory to be "0"......If the eight least significant address bits(A7-A0) are not all 0,all transmitted data going beyond the end of the current page are grogrammed from the start address of the same page(from the address A7-A0 are all 0).If more than 256 bytes are sent to the device,the data of the last 256-byte is programmed at the requtest page and previous data will be disregarded. If less than 256 bytes .......

代码：

[cpp] view plaincopy
  1. /*********************************2011-01-29*****************************/
  2. /*功能:    在指定地址处开始从flash读取数据
  3. 参数:     pData_from_flash，读取到的数据存放指针
  4. address_to_read，  待读取的数据开始地址，地址格式有效位为:A23-A0
  5. 返回:     指向读取到的数据指针pData_from_flash
  6. */
  7. void SpiFlashReadData( u8 *pData_from_flash, u32 address_to_read , u16 size_to_read)
  8. {
  9. /*先检查flash设备是否为忙，然后检查SPI控制器是否处于忙状态*/
  10. while( FLASH_SR_WIP==(SpiReadFlash_SR() & FLASH_SR_WIP) );/*读flash_SR*/
  11. while( SET==SPI_I2S_GetFlagStatus(SPI_SELECT, SPI_I2S_FLAG_BSY));/*读SPI_SR*/
  12. SPI_FLASH_CS_RESET;                                                                /*失能设备*/
  13. SpiFlashSendByte(SPI_COMMAND_READ);         /*发送读命令*/
  14. SpiFlashSendByte( (u8)((address_to_read & 0xFF0000) >> 16) );/*发送A23~A16*/
  15. SpiFlashSendByte( (u8)((address_to_read & 0xFF00) >> 8) );      /*发送A15~A8  */
  16. SpiFlashSendByte( (u8)(address_to_read & 0xFF) );                         /*发送A7~A0   */
  17. while( size_to_read>0 )
  18. {
  19. *pData_from_flash=SpiFlashReceiveByte();  /*读取数据*/
  20. pData_from_flash++;
  21. size_to_read--;
  22. }
  23. SPI_FLASH_CS_SET;
  24. }
[c-sharp] view plaincopy
  1. /*******************************2011-01-29******************************/
  2. /*功能:     往指定地址处开始写数据
  3. *参数:     pBuff_to_write:       指向待写入的数据指针
  4. *              address_to_write:   flash何处开始写数据的地址
  5. *              size_to_write:          写入的数据字节数
  6. *返回:     TRUE:    写入成功
  7. *               FALSE:  写入失败
  8. *注意:     size_to_write，必须小于FLASH_PAGE_SIZE的大小(256 bytes)，如果数据写到页
  9. *              的末尾，会从当前页的首地址0x00继续写剩余的数据，这样就造成数据的丢失，
  10. *              所以调用此函数得确保这一情况不会发生
  11. */
  12. void SpiFlashWritePageData(u8 *pBuff_to_write,u32 address_to_write, u16 size_to_write)
  13. {
  14. /*先检查flash设备是否为忙，然后检查SPI是否处于忙状态*/
  15. while( FLASH_SR_WIP==(SpiReadFlash_SR() & FLASH_SR_WIP) );/*flash_SR*/
  16. while( SET==SPI_I2S_GetFlagStatus(SPI_SELECT, SPI_I2S_FLAG_BSY));/*SPI_SR*/
  17. /*获得对flash的写权限*/
  18. while( FLASH_SR_WEL != (SpiReadFlash_SR() &FLASH_SR_WEL) )
  19. {
  20. SpiFlashWriteEnable();                                                       /*如果WEL为复位，则置位*/
  21. }
  22. SPI_FLASH_CS_RESET;
  23. SpiFlashSendByte(SPI_COMMAND_PP);                                                  /*发送写PP命令*/
  24. SpiFlashSendByte( (u8)((address_to_write & 0xFF0000) >> 16) );   /*发送A23~A16*/
  25. SpiFlashSendByte( (u8)((address_to_write & 0xFF00) >> 8) );         /*发送A15~A8  */
  26. SpiFlashSendByte( (u8)(address_to_write  & 0xFF) );                          /*发送A7~A0   */
  27. while( size_to_write>0 )
  28. {
  29. SpiFlashSendByte(*pBuff_to_write);
  30. pBuff_to_write++;
  31. size_to_write--;
  32. }
  33. SPI_FLASH_CS_SET;
  34. /*2011-01-14*/
  35. /*检查设备已经写完才退出*/
  36. while ( FLASH_SR_WIP==(SpiReadFlash_SR() & FLASH_SR_WIP) );/**/
  37. }

4、  读写操作完成了，大概也就完成了，其它的参考flash手册就OK啦，不在描述。

另外，还有一种方法，是用软件模拟时序，这方法用在没有SPI控制器的单片机上很实用。

[c-sharp] view plaincopy
  1. void SpiSendOneByte(u8 send_byte)
  2. {
  3. _nop_();
  4. _nop_();
  5. //SPI_SCLK_RESET;
  6. /*第一个上升沿*/
  7. for( __IO u8  i=8; i>0; i-- )
  8. {
  9. SPI_SCLK_RESET;
  10. if( 0X00 != (send_byte & 0x80) )
  11. {
  12. SPI_MOSI_SET;
  13. }
  14. else
  15. {
  16. SPI_MOSI_RESET;
  17. }
  18. send_byte<<=1;
  19. SPI_SCLK_SET;
  20. _nop_();
  21. _nop_();
  22. _nop_();
  23. }
  24. }
[cpp] view plaincopy
  1. /*******************************************************************/
  2. /*Serial Modes Supported(for Normal Serial mode)*/
  3. /*                                    CPOL  CPHA
  4. Serial mode 0:           0          0
  5. Serial mode 3:           1          1
  6. */
  7. /*功能:  从高到低接收一个字节，高位先接收*/
  8. /*输出:  接收到的数据*/
  9. /*下降沿时，数据出现在SO，低电平的时候把数据读到*/
  10. u8 SpiGetOneByte(void)
  11. {
  12. __IO u8 get_byte=0;
  13. for( __IO u8  i=0; i<8; i++ )
  14. {
  15. get_byte<<=1;
  16. SPI_SCLK_RESET;
  17. _nop_();
  18. _nop_();
  19. _nop_();
  20. _nop_();
  21. _nop_();
  22. if( 1==SPI_MISO )
  23. {
  24. get_byte |= SPI_MISO;
  25. }
  26. SPI_SCLK_SET;
  27. _nop_();
  28. _nop_();
  29. _nop_();
  30. }
  31. return(get_byte);
  32. }
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