STM32F7通过QSPI驱动W25Q256芯片

一使用STM32CubeMX配置QSPI接口

二 W25Q256初始化

三 W25Q256读写驱动

一使用STM32CubeMX配置QSPI接口

Parameter Setting 与 GPIO Setting 配置如下：

1. 配置Clock Prescaler 为2，即QSPI时钟 = AHB / ( Prescaler +1) = 216 / 3 = 72 MHz

通过W25Q256数据手册P5页，可以得出该芯片最大时钟为104MHz。

通过stm32f7数据手册，可以知道QUADSPI挂载AHB总线，而AHB = 216MHz。

2. 配置Fifo Thread为4.

由于采用的是4线SPI，每一个IO传送1Byte，一次可传输4Byte。

3.配置Sample Shifting 为QSPI_SAMPLE_SHIFTING_NONE 或者为QSPI_SAMPLE_SHIFTING_HALFCYCLE 都可以。

Tips：只有在DDR模式下,必须设置为QSPI_SAMPLE_SHIFTING_NONE

4.配置Flash Size 为 24

W25Q256总大小为256M-Bit = 32 M-Byte = 2 ^ 25 Byte。所以Flash Size取值24。

5.配置Chip Select High Time 为4

该项表示在两次Commands之间CS必须保持高电平为多少个clock。

在W25Q256的数据手册第9.6 “AC Electrical characteristics”表格中可知 tCSH >= 50ns

QSPI的时钟为72MHz,可以算出1clock = 13.88 ns ，所以13.88 * 4 = 55.52。所以Chip Select High Time = 4

6.配置Clock Mode 为Low（QSPI_CLOCK_MODE_0）或者 High（QSPI_CLOCK_MODE_3）都是可以的。

从W25Q256手册中随便找一个时序图，在该图可以发现该芯片同时支持Mode 0 与Mode 3.

二 W25Q256初始化

1. 初始化流程

2. HAL库中发送指令的函数为HAL_QSPI_Command，为了方便使用，对该函数进行如下封装

void QSPI_SendCmd(uint32_t cmd,uint32_t cmdMode,uint32_t addr,uint32_t addrMode,uint32_t addrSize,uint32_t dataMode)
{QSPI_CommandTypeDef s_command = {0};s_command.Instruction     = cmd;          //指令s_command.InstructionMode = cmdMode;    //指令模式s_command.Address         = addr;         //地址s_command.AddressMode     = addrMode;     //地址模式s_command.AddressSize     = addrSize;     //地址长度s_command.DataMode        = dataMode;     //数据模式if (HAL_QSPI_Command(&hqspi, &s_command, HAL_QPSI_TIMEOUT_DEFAULT_VALUE) != HAL_OK){Error_Handler();}
}

3. 使用QSPI_SendCmd编写如下宏，方便使用

#define W25QXX_ENTER_QSPI()        QSPI_SendCmd(W25X_EnterQPIMode,QSPI_INSTRUCTION_1_LINE,0,0,0,0)
#define W25QXX_ENTER_4BYTEADDR()   QSPI_SendCmd(W25X_Enable4ByteAddr,QSPI_INSTRUCTION_4_LINES,0,0,0,0)
#define W25Q_WRITE_ENABLE()      QSPI_SendCmd(W25X_WriteEnable,QSPI_INSTRUCTION_4_LINES,0,0,0,0)

4. QSPI发送与接收的HAL库函数为QSPI_Transmit与HAL_QSPI_Receive，为方便使用，对着两个函数进行如下封装

void QSPI_Receive(uint8_t* buf,uint32_t len)
{hqspi.Instance->DLR = len - 1;                 //配置数据长度if(HAL_QSPI_Receive(&hqspi, buf, HAL_QPSI_TIMEOUT_DEFAULT_VALUE) != HAL_OK){Error_Handler();}
}uint8_t QSPI_Transmit(uint8_t* buf,uint32_t len)
{hqspi.Instance->DLR = len - 1;                            //配置数据长度if(HAL_QSPI_Transmit(&hqspi, buf, HAL_QPSI_TIMEOUT_DEFAULT_VALUE) != HAL_OK){Error_Handler();}
}

5. 在初始化流程中需要设置QE为1，编写如下函数

void W25QXX_SetQE(void)
{uint8_t value = 0x02;/* 1.写使能 */QSPI_SendCmd(W25X_WriteEnable,QSPI_INSTRUCTION_1_LINE,0,0,0,0);/* 2.发送写状态寄存器2命令 */QSPI_SendCmd(W25X_WriteStatusReg2,QSPI_INSTRUCTION_1_LINE,0,0,0,QSPI_DATA_1_LINE);/* 3.发送数据 */QSPI_Transmit(&value, 1);
}

6.在初始化流程中需要设置读参数，编写如下函数，该函数设置Bit4与Bit5为1，使得读取时最大速率可达104MHz

void W25QXX_SetReadParam(void)
{uint8_t para = 3 << 4;/* 1.发送命令 */QSPI_SendCmd(W25X_SetReadParam,QSPI_INSTRUCTION_4_LINES,0,0,0,QSPI_DATA_4_LINES);/* 2.发送数据 */QSPI_Transmit(&para, 1);
}

7.最后添加一个读取ID的函数，通过该函数可检测是否初始化成功。根据手册可知，W25Q256的ID为0xEF18

uint16_t W25QXX_ReadId(void)
{QSPI_CommandTypeDef s_command = {0};uint8_t pData[2];QSPI_SendCmd(W25X_ManufactDeviceID,QSPI_INSTRUCTION_4_LINES,0,QSPI_ADDRESS_4_LINES,QSPI_ADDRESS_24_BITS,QSPI_DATA_4_LINES);QSPI_Receive(pData,2);return pData[1] | ( pData[0] << 8 );
}

8 根据流程编写如下初始化流程函数。

void W25QXX_Init(void)
{W25QXX_SetQE();delay_ms(20);W25QXX_ENTER_QSPI();W25QXX_ENTER_4BYTEADDR();W25QXX_SetParam();//设置读参数W25_ID = W25QXX_ReadId();
}

三 W25Q256读写驱动

关于驱动就不细讲了，直接贴代码了。

1. 实现读函数（Tips：这里DummyCycles设置为8，时因为W25QXX_SetReadParam函数设置的读参数）

/**************************************************************************************** @brief   读取SPI FLASH,仅支持QPI模式* @input   pBuffer:数据存储区ReadAddr:开始读取的地址(最大32bit)NumByteToRead:要读取的字节数(最大65535)* @return
***************************************************************************************/
void W25QXX_Read(uint8_t* pBuffer, uint32_t ReadAddr, uint16_t NumByteToRead)
{QSPI_CommandTypeDef s_command = {0};s_command.Instruction       = W25X_FastReadData;s_command.InstructionMode   = QSPI_INSTRUCTION_4_LINES;s_command.AddressMode       = QSPI_ADDRESS_4_LINES;s_command.AddressSize       = QSPI_ADDRESS_32_BITS;s_command.DataMode          = QSPI_DATA_4_LINES;s_command.DummyCycles       = 8;s_command.NbData            = NumByteToRead;s_command.Address           = ReadAddr;if (HAL_QSPI_Command(&hqspi, &s_command, HAL_QPSI_TIMEOUT_DEFAULT_VALUE) != HAL_OK){Error_Handler();}if (HAL_QSPI_Receive(&hqspi, pBuffer, HAL_QPSI_TIMEOUT_DEFAULT_VALUE) != HAL_OK){Error_Handler();}
}

2. 实现扇区擦除函数

/**************************************************************************************** @brief  等待空闲* @input   * @return
***************************************************************************************/
void W25QXX_WaitIdle(void)
{uint8_t sta_reg1 = 0x00;do{QSPI_SendCmd(W25X_ReadStatusReg1,QSPI_INSTRUCTION_4_LINES,0,0,0,QSPI_DATA_4_LINES);QSPI_Receive(&sta_reg1,1);}while( (sta_reg1&0x01) == 0x01 );
}/**************************************************************************************** @brief   擦除QSPI某个扇区* @input   * @return
***************************************************************************************/
void W25QXX_EraseSector(uint32_t sector_id)
{uint32_t addr = sector_id * 4096;W25Q_WRITE_ENABLE();W25QXX_WaitIdle();QSPI_SendCmd(W25X_SectorErase,QSPI_INSTRUCTION_4_LINES,addr,QSPI_ADDRESS_4_LINES,QSPI_ADDRESS_32_BITS,0);W25QXX_WaitIdle();
}

3. 实现页写函数

/**************************************************************************************** @brief   SPI在一页(0~65535)内写入少于256个字节的数据* @input   pBuffer:数据存储区WriteAddr:开始写入的地址(最大32bit)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!!!  * @return
***************************************************************************************/
void W25QXX_Write_Page(uint8_t* pBuffer,uint32_t WriteAddr,uint16_t NumByteToWrite)
{W25Q_WRITE_ENABLE();               //写使能QSPI_SendCmd(W25X_PageProgram,QSPI_INSTRUCTION_4_LINES,WriteAddr,QSPI_ADDRESS_4_LINES,QSPI_ADDRESS_32_BITS,QSPI_DATA_4_LINES);QSPI_Transmit(pBuffer, NumByteToWrite);                    W25QXX_WaitIdle();                    //等待写入结束
}

4. 实现五检测的写buffer函数，该函数默认已经擦除

/**************************************************************************************** @brief   无检验写SPI FLASH ,具有自动换页功能 * @input   pBuffer:数据存储区WriteAddr:开始写入的地址(最大32bit)NumByteToWrite:要写入的字节数(最大65535)* @return
***************************************************************************************/
void W25QXX_Write_NoCheck(uint8_t* pBuffer,uint32_t WriteAddr,uint16_t NumByteToWrite)
{uint16_t page_remain = 256 - WriteAddr % 256; //单页剩余的字节数      if(NumByteToWrite <= page_remain){page_remain = NumByteToWrite;//不大于256个字节}while(1){W25QXX_Write_Page(pBuffer, WriteAddr, page_remain);if(NumByteToWrite == page_remain){break;//写入结束了} else {pBuffer += page_remain;WriteAddr += page_remain;   NumByteToWrite -= page_remain;//减去已经写入了的字节数if(NumByteToWrite > 256)page_remain = 256;        //一次可以写入256个字节else page_remain = NumByteToWrite; //不够256个字节了}}
}

5. 实现写buffer函数，应用函数调用该接口实现写数据操作

/**************************************************************************************** @brief   写SPI FLASH  * @input   pBuffer:数据存储区WriteAddr:开始写入的地址(最大32bit)  NumByteToWrite:要写入的字节数(最大65535)   * @return
***************************************************************************************/
uint8_t W25QXX_Buffer[4096];
void W25QXX_Write(uint8_t* pBuffer, uint32_t WriteAddr, uint16_t NumByteToWrite)
{uint32_t sec_id;uint16_t sec_offset;uint16_t sec_remain;      uint16_t i;    uint8_t * W25Q_Buf = W25QXX_Buffer;    sec_id     = WriteAddr / 4096;//扇区地址  sec_offset = WriteAddr % 4096;//在扇区内的偏移sec_remain = 4096 - sec_offset;//扇区剩余空间大小   if(NumByteToWrite <= sec_remain)//sec_remain = NumByteToWrite;//不大于4096个字节while(1) {W25QXX_Read(W25Q_Buf, sec_id*4096, 4096);//读出整个扇区的内容for(i=0; i<sec_remain; i++)//校验数据{if(W25Q_Buf[sec_offset+i] != 0xFF)break;//需要擦除       }if(i < sec_remain){//需要擦除W25QXX_EraseSector(sec_id);//擦除这个扇区for(i=0;i<sec_remain;i++){     //复制W25Q_Buf[i+sec_offset] = pBuffer[i];     }W25QXX_Write_NoCheck(W25Q_Buf, sec_id*4096, 4096);//写入整个扇区  } else {W25QXX_Write_NoCheck(pBuffer,WriteAddr,sec_remain);//写已经擦除了的,直接写入扇区剩余区间.     }if(NumByteToWrite == sec_remain){break;       //写入结束了} else {         //写入未结束sec_id++;    //扇区地址增1sec_offset = 0;//偏移位置为0      pBuffer += sec_remain;       //指针偏移WriteAddr += sec_remain;     //写地址偏移       NumByteToWrite -= sec_remain;//字节数递减if(NumByteToWrite > 4096)sec_remain = 4096;      //下一个扇区还是写不完else sec_remain = NumByteToWrite;//下一个扇区可以写完了}}
}