【STM32】SPI程序示例

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文章目录

00. 目录
01. SPI简介
02. 功能描述
03. 硬件模块
04. 软件设计
05. 结果验证
06. 附录
07. 声明

01. SPI简介

SPI 是英语 Serial Peripheral interface 的缩写，顾名思义就是串行外围设备接口。是 Motorola首先在其 MC68HCXX 系列处理器上定义的。SPI 接口主要应用在 EEPROM，FLASH，实时时钟，AD 转换器，还有数字信号处理器和数字信号解码器之间。SPI，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，现在越来越多的芯片集成了这种通信协议，STM32F4 也有 SPI 接口。

02. 功能描述

使用 STM32F4 自带的 SPI来实现对外部 FLASH（W25Q128）的读写，并将结果显示在 TFTLCD 模块上。

03. 硬件模块

开机的时候先检测 W25Q128 是否存在，然后在主循环里面检测两个按键，其中 1 个按键（KEY1）用来执行写入 W25Q128 的操作，另外一个按键（KEY0）用来执行读出操作，在 TFTLCD 模块上显示相关信息。同时用 DS0 提示程序正在运行。
所要用到的硬件资源如下：
1）指示灯 DS0
2） KEY_UP 和 KEY1 按键
3） TFTLCD 模块
4） SPI
5） W25Q128

04. 软件设计

spi.h

#ifndef __SPI_H
#define __SPI_H
#include "sys.h"void SPI1_Init(void);          //初始化SPI1口
void SPI1_SetSpeed(u8 SpeedSet); //设置SPI1速度
u8 SPI1_ReadWriteByte(u8 TxData);//SPI1总线读写一个字节#endif

spi.c

#include "spi.h" //以下是SPI模块的初始化代码，配置成主机模式
//SPI口初始化
//这里针是对SPI1的初始化
void SPI1_Init(void)
{    GPIO_InitTypeDef  GPIO_InitStructure;SPI_InitTypeDef  SPI_InitStructure;RCC_AHB1PeriphClockCmd(RCC_AHB1Periph_GPIOB, ENABLE);//使能GPIOB时钟RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_SPI1, ENABLE);//使能SPI1时钟//GPIOFB3,4,5初始化设置GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_3|GPIO_Pin_4|GPIO_Pin_5;//PB3~5复用功能输出  GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_AF;//复用功能GPIO_InitStructure.GPIO_OType = GPIO_OType_PP;//推挽输出GPIO_InitStructure.GPIO_Speed = GPIO_Speed_100MHz;//100MHzGPIO_InitStructure.GPIO_PuPd = GPIO_PuPd_UP;//上拉GPIO_Init(GPIOB, &GPIO_InitStructure);//初始化GPIO_PinAFConfig(GPIOB,GPIO_PinSource3,GPIO_AF_SPI1); //PB3复用为 SPI1GPIO_PinAFConfig(GPIOB,GPIO_PinSource4,GPIO_AF_SPI1); //PB4复用为 SPI1GPIO_PinAFConfig(GPIOB,GPIO_PinSource5,GPIO_AF_SPI1); //PB5复用为 SPI1//这里只针对SPI口初始化RCC_APB2PeriphResetCmd(RCC_APB2Periph_SPI1,ENABLE);//复位SPI1RCC_APB2PeriphResetCmd(RCC_APB2Periph_SPI1,DISABLE);//停止复位SPI1SPI_InitStructure.SPI_Direction = SPI_Direction_2Lines_FullDuplex;  //设置SPI单向或者双向的数据模式: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SPISPI_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256SPI_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(SPI1, &SPI_InitStructure);  //根据SPI_InitStruct中指定的参数初始化外设SPIx寄存器SPI_Cmd(SPI1, ENABLE); //使能SPI外设SPI1_ReadWriteByte(0xff);//启动传输
}
//SPI1速度设置函数
//SPI速度=fAPB2/分频系数
//@ref SPI_BaudRate_Prescaler:SPI_BaudRatePrescaler_2~SPI_BaudRatePrescaler_256
//fAPB2时钟一般为84Mhz：
void SPI1_SetSpeed(u8 SPI_BaudRatePrescaler)
{assert_param(IS_SPI_BAUDRATE_PRESCALER(SPI_BaudRatePrescaler));//判断有效性SPI1->CR1&=0XFFC7;//位3-5清零，用来设置波特率SPI1->CR1|=SPI_BaudRatePrescaler;   //设置SPI1速度 SPI_Cmd(SPI1,ENABLE); //使能SPI1
}
//SPI1 读写一个字节
//TxData:要写入的字节
//返回值:读取到的字节
u8 SPI1_ReadWriteByte(u8 TxData)
{                    while (SPI_I2S_GetFlagStatus(SPI1, SPI_I2S_FLAG_TXE) == RESET){}//等待发送区空  SPI_I2S_SendData(SPI1, TxData); //通过外设SPIx发送一个byte  数据while (SPI_I2S_GetFlagStatus(SPI1, SPI_I2S_FLAG_RXNE) == RESET){} //等待接收完一个byte  return SPI_I2S_ReceiveData(SPI1); //返回通过SPIx最近接收的数据   }

w25qxx.h

#ifndef __W25QXX_H
#define __W25QXX_H
#include "sys.h"  //W25X系列/Q系列芯片列表
//W25Q80  ID  0XEF13
//W25Q16  ID  0XEF14
//W25Q32  ID  0XEF15
//W25Q64  ID  0XEF16
//W25Q128 ID  0XEF17
#define W25Q80  0XEF13
#define W25Q16  0XEF14
#define W25Q32  0XEF15
#define W25Q64  0XEF16
#define W25Q128 0XEF17extern u16 W25QXX_TYPE;                   //定义W25QXX芯片型号         #define  W25QXX_CS       PBout(14)       //W25QXX的片选信号//
//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 void W25QXX_Init(void);
u16  W25QXX_ReadID(void);               //读取FLASH ID
u8   W25QXX_ReadSR(void);               //读取状态寄存器
void W25QXX_Write_SR(u8 sr);            //写状态寄存器
void W25QXX_Write_Enable(void);         //写使能
void W25QXX_Write_Disable(void);        //写保护
void W25QXX_Write_NoCheck(u8* pBuffer,u32 WriteAddr,u16 NumByteToWrite);
void W25QXX_Read(u8* pBuffer,u32 ReadAddr,u16 NumByteToRead);   //读取flash
void W25QXX_Write(u8* pBuffer,u32 WriteAddr,u16 NumByteToWrite);//写入flash
void W25QXX_Erase_Chip(void);           //整片擦除
void W25QXX_Erase_Sector(u32 Dst_Addr); //扇区擦除
void W25QXX_Wait_Busy(void);            //等待空闲
void W25QXX_PowerDown(void);            //进入掉电模式
void W25QXX_WAKEUP(void);               //唤醒
#endif

w25qxx.c

#include "w25qxx.h"
#include "spi.h"
#include "delay.h"
#include "usart.h"    u16 W25QXX_TYPE=W25Q128;   //默认是W25Q128//4Kbytes为一个Sector
//16个扇区为1个Block
//W25Q128
//容量为16M字节,共有128个Block,4096个Sector //初始化SPI FLASH的IO口
void W25QXX_Init(void)
{ GPIO_InitTypeDef  GPIO_InitStructure;RCC_AHB1PeriphClockCmd(RCC_AHB1Periph_GPIOB, ENABLE);//使能GPIOB时钟RCC_AHB1PeriphClockCmd(RCC_AHB1Periph_GPIOG, ENABLE);//使能GPIOG时钟//GPIOB14GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_14;//PB14GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_OUT;//输出GPIO_InitStructure.GPIO_OType = GPIO_OType_PP;//推挽输出GPIO_InitStructure.GPIO_Speed = GPIO_Speed_100MHz;//100MHzGPIO_InitStructure.GPIO_PuPd = GPIO_PuPd_UP;//上拉GPIO_Init(GPIOB, &GPIO_InitStructure);//初始化GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_7;//PG7GPIO_Init(GPIOG, &GPIO_InitStructure);//初始化GPIO_SetBits(GPIOG,GPIO_Pin_7);//PG7输出1,防止NRF干扰SPI FLASH的通信 W25QXX_CS=1;          //SPI FLASH不选中SPI1_Init();                  //初始化SPISPI1_SetSpeed(SPI_BaudRatePrescaler_4);     //设置为21M时钟,高速模式 W25QXX_TYPE=W25QXX_ReadID();   //读取FLASH ID.
}  //读取W25QXX的状态寄存器
//BIT7  6   5   4   3   2   1   0
//SPR   RV  TB BP2 BP1 BP0 WEL BUSY
//SPR:默认0,状态寄存器保护位,配合WP使用
//TB,BP2,BP1,BP0:FLASH区域写保护设置
//WEL:写使能锁定
//BUSY:忙标记位(1,忙;0,空闲)
//默认:0x00
u8 W25QXX_ReadSR(void)
{  u8 byte=0;   W25QXX_CS=0;                            //使能器件   SPI1_ReadWriteByte(W25X_ReadStatusReg);    //发送读取状态寄存器命令    byte=SPI1_ReadWriteByte(0Xff);             //读取一个字节  W25QXX_CS=1;                            //取消片选     return byte;
}
//写W25QXX状态寄存器
//只有SPR,TB,BP2,BP1,BP0(bit 7,5,4,3,2)可以写!!!
void W25QXX_Write_SR(u8 sr)
{   W25QXX_CS=0;                            //使能器件   SPI1_ReadWriteByte(W25X_WriteStatusReg);   //发送写取状态寄存器命令    SPI1_ReadWriteByte(sr);               //写入一个字节  W25QXX_CS=1;                            //取消片选
}
//W25QXX写使能
//将WEL置位
void W25QXX_Write_Enable(void)
{W25QXX_CS=0;                            //使能器件   SPI1_ReadWriteByte(W25X_WriteEnable);      //发送写使能  W25QXX_CS=1;                            //取消片选
}
//W25QXX写禁止
//将WEL清零
void W25QXX_Write_Disable(void)
{  W25QXX_CS=0;                            //使能器件   SPI1_ReadWriteByte(W25X_WriteDisable);     //发送写禁止指令    W25QXX_CS=1;                            //取消片选
}
//读取芯片ID
//返回值如下:
//0XEF13,表示芯片型号为W25Q80
//0XEF14,表示芯片型号为W25Q16
//0XEF15,表示芯片型号为W25Q32
//0XEF16,表示芯片型号为W25Q64
//0XEF17,表示芯片型号为W25Q128
u16 W25QXX_ReadID(void)
{u16 Temp = 0;   W25QXX_CS=0;                 SPI1_ReadWriteByte(0x90);//发送读取ID命令     SPI1_ReadWriteByte(0x00);       SPI1_ReadWriteByte(0x00);       SPI1_ReadWriteByte(0x00);                  Temp|=SPI1_ReadWriteByte(0xFF)<<8;  Temp|=SPI1_ReadWriteByte(0xFF);   W25QXX_CS=1;                  return Temp;
}
//读取SPI FLASH
//在指定地址开始读取指定长度的数据
//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   SPI1_ReadWriteByte(W25X_ReadData);         //发送读取命令   SPI1_ReadWriteByte((u8)((ReadAddr)>>16));  //发送24bit地址    SPI1_ReadWriteByte((u8)((ReadAddr)>>8));   SPI1_ReadWriteByte((u8)ReadAddr);   for(i=0;i<NumByteToRead;i++){ pBuffer[i]=SPI1_ReadWriteByte(0XFF);   //循环读数  }W25QXX_CS=1;
}
//SPI在一页(0~65535)内写入少于256个字节的数据
//在指定地址开始写入最大256字节的数据
//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!!!
void W25QXX_Write_Page(u8* pBuffer,u32 WriteAddr,u16 NumByteToWrite)
{u16 i;  W25QXX_Write_Enable();                  //SET WEL W25QXX_CS=0;                            //使能器件   SPI1_ReadWriteByte(W25X_PageProgram);      //发送写页命令   SPI1_ReadWriteByte((u8)((WriteAddr)>>16)); //发送24bit地址    SPI1_ReadWriteByte((u8)((WriteAddr)>>8));   SPI1_ReadWriteByte((u8)WriteAddr);   for(i=0;i<NumByteToWrite;i++)SPI1_ReadWriteByte(pBuffer[i]);//循环写数  W25QXX_CS=1;                            //取消片选 W25QXX_Wait_Busy();                    //等待写入结束
}
//无检验写SPI FLASH
//必须确保所写的地址范围内的数据全部为0XFF,否则在非0XFF处写入的数据将失败!
//具有自动换页功能
//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)
//CHECK OK
void W25QXX_Write_NoCheck(u8* pBuffer,u32 WriteAddr,u16 NumByteToWrite)
{                    u16 pageremain;       pageremain=256-WriteAddr%256; //单页剩余的字节数                if(NumByteToWrite<=pageremain)pageremain=NumByteToWrite;//不大于256个字节while(1){      W25QXX_Write_Page(pBuffer,WriteAddr,pageremain);if(NumByteToWrite==pageremain)break;//写入结束了else //NumByteToWrite>pageremain{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}};
}
//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];
void W25QXX_Write(u8* pBuffer,u32 WriteAddr,u16 NumByteToWrite)
{ u32 secpos;u16 secoff;u16 secremain;     u16 i;    u8 * W25QXX_BUF;     W25QXX_BUF=W25QXX_BUFFER;         secpos=WriteAddr/4096;//扇区地址  secoff=WriteAddr%4096;//在扇区内的偏移secremain=4096-secoff;//扇区剩余空间大小   //printf("ad:%X,nb:%X\r\n",WriteAddr,NumByteToWrite);//测试用if(NumByteToWrite<=secremain)secremain=NumByteToWrite;//不大于4096个字节while(1) {   W25QXX_Read(W25QXX_BUF,secpos*4096,4096);//读出整个扇区的内容for(i=0;i<secremain;i++)//校验数据{if(W25QXX_BUF[secoff+i]!=0XFF)break;//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++)     //复制{W25QXX_BUF[i+secoff]=pBuffer[i];    }W25QXX_Write_NoCheck(W25QXX_BUF,secpos*4096,4096);//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1secoff=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}    };
}
//擦除整个芯片
//等待时间超长...
void W25QXX_Erase_Chip(void)
{                                   W25QXX_Write_Enable();                  //SET WEL W25QXX_Wait_Busy();   W25QXX_CS=0;                            //使能器件   SPI1_ReadWriteByte(W25X_ChipErase);        //发送片擦除命令  W25QXX_CS=1;                            //取消片选               W25QXX_Wait_Busy();                      //等待芯片擦除结束
}
//擦除一个扇区
//Dst_Addr:扇区地址 根据实际容量设置
//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:%x\r\n",Dst_Addr);    Dst_Addr*=4096;W25QXX_Write_Enable();                  //SET WEL      W25QXX_Wait_Busy();   W25QXX_CS=0;                            //使能器件   SPI1_ReadWriteByte(W25X_SectorErase);      //发送扇区擦除指令 SPI1_ReadWriteByte((u8)((Dst_Addr)>>16));  //发送24bit地址    SPI1_ReadWriteByte((u8)((Dst_Addr)>>8));   SPI1_ReadWriteByte((u8)Dst_Addr);  W25QXX_CS=1;                            //取消片选            W25QXX_Wait_Busy();                      //等待擦除完成
}
//等待空闲
void W25QXX_Wait_Busy(void)
{   while((W25QXX_ReadSR()&0x01)==0x01);   // 等待BUSY位清空
}
//进入掉电模式
void W25QXX_PowerDown(void)
{ W25QXX_CS=0;                            //使能器件   SPI1_ReadWriteByte(W25X_PowerDown);        //发送掉电命令  W25QXX_CS=1;                            //取消片选              delay_us(3);                               //等待TPD
}
//唤醒
void W25QXX_WAKEUP(void)
{  W25QXX_CS=0;                            //使能器件   SPI1_ReadWriteByte(W25X_ReleasePowerDown);   //  send W25X_PowerDown command 0xAB    W25QXX_CS=1;                            //取消片选             delay_us(3);                               //等待TRES1
}

main.c

#include "sys.h"
#include "delay.h"
#include "usart.h"
#include "led.h"
#include "lcd.h"
#include "spi.h"
#include "w25qxx.h"
#include "key.h"  //要写入到W25Q16的字符串数组
const u8 TEXT_Buffer[]={"Explorer STM32F4 SPI TEST"};
#define SIZE sizeof(TEXT_Buffer)     int main(void)
{ u8 key;u16 i=0;u8 datatemp[SIZE];u32 FLASH_SIZE;NVIC_PriorityGroupConfig(NVIC_PriorityGroup_2);//设置系统中断优先级分组2delay_init(168);     //初始化延时函数uart_init(115200);    //初始化串口波特率为115200LED_Init();                    //初始化LED LCD_Init();                    //LCD初始化 KEY_Init();                //按键初始化  W25QXX_Init();         //W25QXX初始化POINT_COLOR=RED; LCD_ShowString(30,50,200,16,16,"Explorer STM32F4");  LCD_ShowString(30,70,200,16,16,"SPI TEST");   LCD_ShowString(30,90,200,16,16,"ATOM@ALIENTEK");LCD_ShowString(30,110,200,16,16,"2014/5/6");    LCD_ShowString(30,130,200,16,16,"KEY1:Write  KEY0:Read");    //显示提示信息        while(W25QXX_ReadID()!=W25Q128)                                //检测不到W25Q128{LCD_ShowString(30,150,200,16,16,"W25Q128 Check Failed!");delay_ms(500);LCD_ShowString(30,150,200,16,16,"Please Check!      ");delay_ms(500);LED1=!LED1;      //DS0闪烁}LCD_ShowString(30,150,200,16,16,"W25Q128 Ready!"); FLASH_SIZE=16*1024*1024;  //FLASH 大小为16字节POINT_COLOR=BLUE;           //设置字体为蓝色     while(1){key=Key_Scan();if(key==KEY1_PRESS)//KEY1按下,写入W25Q128{LCD_Fill(0,170,239,319,WHITE);//清除半屏    LCD_ShowString(30,170,200,16,16,"Start Write W25Q128....");W25QXX_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(30,170,200,16,16,"W25Q128 Write Finished!");    //提示传送完成}if(key==KEY0_PRESS)//KEY0按下,读取字符串并显示{LCD_ShowString(30,170,200,16,16,"Start Read W25Q128.... ");W25QXX_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(30,170,200,16,16,"The Data Readed Is:   ");   //提示传送完成LCD_ShowString(30,190,200,16,16,datatemp);                  //显示读到的字符串} i++;delay_ms(10);if(i==20){LED1=!LED1;//提示系统正在运行   i=0;}         }
}

05. 结果验证

按 KEY1 按键写入数据，然后按 KEY0 读取数据。DS0 的不停闪烁，提示程序在运行。

06. 附录

6.1 【STM32】STM32系列教程汇总

网址：【STM32】STM32系列教程汇总

07. 声明

该教程参考了正点原子的《STM32 F4 开发指南》