使用 STM32 的 SPI 来读取外部 SPI FLASH 芯片（W25Qxx）

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，STM32 也有 SPI 接口。SPI 的内部简明图。

SPI 接口一般使用 4 条线通信： MISO 主设备数据输入，从设备数据输出。 MOSI 主设备数据输出，从设备数据输入。 SCLK 时钟信号，由主设备产生。 CS 从设备片选信号，由主设备控制。 SPI 主要特点有：可以同时发出和接收串行数据；可以当作主机或从机工作；提供频率可编程时钟；发送结束中断标志；写冲突保护；总线竞争保护等。 SPI 总线四种工作方式 SPI 模块为了和外设进行数据交换，根据外设工作要求，其输出串行同步时钟极性和相位可以进行配置，时钟极性（CPOL）对传输协议没有重大的影响。如果 CPOL=0，串行同步时钟的空闲状态为低电平；如果 CPOL=1，串行同步时钟的空闲状态为高电平。时钟相位（CPHA）能够配置用于选择两种不同的传输协议之一进行数据传输。如果 CPHA=0，在串行同步时钟的第一个跳变沿（上升或下降）数据被采样；如果 CPHA=1，在串行同步时钟的第二个跳变沿（上升或下降）数据被采样。SPI 主模块和与之通信的外设备时钟相位和极性应该一致。

不同时钟相位下的总线传输时序（CPHA=0/1）。

硬件电路

软件设计

spi.h

ifndef __SPI_H
#define __SPI_H
#include "sys.h"void SPI1_Init(void);          //初始化SPI口
void SPI1_SetSpeed(u8 SpeedSet); //设置SPI速度
u8 SPI1_ReadWriteByte(u8 TxData);//SPI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，访问SD Card/W25Q64/NRF24L01
//SPI口初始化
//这里针是对SPI1的初始化SPI_InitTypeDef  SPI_InitStructure;void SPI1_Init(void)
{GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStructure;RCC_APB2PeriphClockCmd(    RCC_APB2Periph_GPIOA ,ENABLE );//PORTA时钟使能 RCC_APB2PeriphClockCmd(  RCC_APB2Periph_SPI1,  ENABLE );//SPI1时钟使能   GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_5 | GPIO_Pin_6 | GPIO_Pin_7;GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_AF_PP;  //PA5/6/7复用推挽输出 GPIO_InitStructure.GPIO_Speed = GPIO_Speed_50MHz;GPIO_Init(GPIOA, &GPIO_InitStructure);//初始化GPIOAGPIO_SetBits(GPIOA,GPIO_Pin_5|GPIO_Pin_6|GPIO_Pin_7);  //PA5/6/7上拉SPI_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
}
//SPI 速度设置函数
//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 SPI1_SetSpeed(u8 SPI_BaudRatePrescaler)
{assert_param(IS_SPI_BAUDRATE_PRESCALER(SPI_BaudRatePrescaler));SPI1->CR1&=0XFFC7;SPI1->CR1|=SPI_BaudRatePrescaler; //设置SPI2速度 SPI_Cmd(SPI1,ENABLE); } //SPIx 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)
{       u8 retry=0;                    while (SPI_I2S_GetFlagStatus(SPI1, 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(SPI1, TxData); //通过外设SPIx发送一个数据retry=0;while (SPI_I2S_GetFlagStatus(SPI1, 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(SPI1); //返回通过SPIx最近接收的数据
}

flash.h

#ifndef __FLASH_H
#define __FLASH_H
#include "sys.h" #define W25Q80   0XEF13
#define W25Q16  0XEF14
#define W25Q32  0XEF15
#define W25Q64  0XEF16extern u16 SPI_FLASH_TYPE;        //定义我们使用的flash芯片型号      #define SPI_FLASH_CS PAout(4)  //选中FLASH                     extern u8 SPI_FLASH_BUF[4096];
//W25X16读写
#define FLASH_ID 0XEF14
//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 SPI_Flash_Init(void);
u16  SPI_Flash_ReadID(void);        //读取FLASH ID
u8   SPI_Flash_ReadSR(void);        //读取状态寄存器
void SPI_FLASH_Write_SR(u8 sr);     //写状态寄存器
void SPI_FLASH_Write_Enable(void);  //写使能
void SPI_FLASH_Write_Disable(void); //写保护
void SPI_Flash_Read(u8* pBuffer,u32 ReadAddr,u16 NumByteToRead);   //读取flash
void SPI_Flash_Write(u8* pBuffer,u32 WriteAddr,u16 NumByteToWrite);//写入flash
void SPI_Flash_Erase_Chip(void);          //整片擦除
void SPI_Flash_Erase_Sector(u32 Dst_Addr);//扇区擦除
void SPI_Flash_Wait_Busy(void);           //等待空闲
void SPI_Flash_PowerDown(void);           //进入掉电模式
void SPI_Flash_WAKEUP(void);              //唤醒
#endif

flash.c

#include "flash.h"
#include "spi.h"
#include "delay.h"   u16 SPI_FLASH_TYPE=W25Q64;//默认就是25Q64；若使用W25Q128将其改成W25Q128;
//4Kbytes为一个Sector
//16个扇区为1个Block
//W25X16
//容量为2M字节,共有32个Block,512个Sector //初始化SPI FLASH的IO口
void SPI_Flash_Init(void)
{GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStructure;RCC_APB2PeriphClockCmd(    RCC_APB2Periph_GPIOA, ENABLE );GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_2|GPIO_Pin_3|GPIO_Pin_4;  //SPI CSGPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_Out_PP;  //复用推挽输出GPIO_InitStructure.GPIO_Speed=GPIO_Speed_50MHz;GPIO_Init(GPIOA, &GPIO_InitStructure);GPIO_SetBits(GPIOA,GPIO_Pin_2|GPIO_Pin_3|GPIO_Pin_4);SPI1_Init();        //初始化SPISPI1_SetSpeed(SPI_BaudRatePrescaler_4);  //设置为18M时钟,高速模式SPI_FLASH_TYPE=SPI_Flash_ReadID();//读取FLASH ID.
}  //读取SPI_FLASH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 SPI_Flash_ReadSR(void)
{  u8 byte=0;   SPI_FLASH_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  SPI_FLASH_CS=1;                            //取消片选     return byte;
}
//写SPI_FLASH状态寄存器
//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   SPI1_ReadWriteByte(W25X_WriteStatusReg);   //发送写取状态寄存器命令    SPI1_ReadWriteByte(sr);               //写入一个字节  SPI_FLASH_CS=1;                            //取消片选
}
//SPI_FLASH写使能
//将WEL置位
void SPI_FLASH_Write_Enable(void)
{SPI_FLASH_CS=0;                            //使能器件   SPI1_ReadWriteByte(W25X_WriteEnable);      //发送写使能  SPI_FLASH_CS=1;                            //取消片选
}
//SPI_FLASH写禁止
//将WEL清零
void SPI_FLASH_Write_Disable(void)
{  SPI_FLASH_CS=0;                            //使能器件   SPI1_ReadWriteByte(W25X_WriteDisable);     //发送写禁止指令    SPI_FLASH_CS=1;                            //取消片选
}
//读取芯片ID W25X16的ID:0XEF14
u16 SPI_Flash_ReadID(void)
{u16 Temp = 0;   SPI_FLASH_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);   SPI_FLASH_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 SPI_Flash_Read(u8* pBuffer,u32 ReadAddr,u16 NumByteToRead)
{ u16 i;                                                        SPI_FLASH_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  }SPI_FLASH_CS=1;                            //取消片选
}
//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 SPI_Flash_Write_Page(u8* pBuffer,u32 WriteAddr,u16 NumByteToWrite)
{u16 i;  SPI_FLASH_Write_Enable();                  //SET WEL SPI_FLASH_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  SPI_FLASH_CS=1;                            //取消片选 SPI_Flash_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 SPI_Flash_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){      SPI_Flash_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 SPI_FLASH_BUF[4096];
void SPI_Flash_Write(u8* pBuffer,u32 WriteAddr,u16 NumByteToWrite)
{ u32 secpos;u16 secoff;u16 secremain;     u16 i;    secpos=WriteAddr/4096;//扇区地址 0~511 for w25x16secoff=WriteAddr%4096;//在扇区内的偏移secremain=4096-secoff;//扇区剩余空间大小   if(NumByteToWrite<=secremain)secremain=NumByteToWrite;//不大于4096个字节while(1) {    SPI_Flash_Read(SPI_FLASH_BUF,secpos*4096,4096);//读出整个扇区的内容for(i=0;i<secremain;i++)//校验数据{if(SPI_FLASH_BUF[secoff+i]!=0XFF)break;//需要擦除        }if(i<secremain)//需要擦除{SPI_Flash_Erase_Sector(secpos);//擦除这个扇区for(i=0;i<secremain;i++)      //复制{SPI_FLASH_BUF[i+secoff]=pBuffer[i];     }SPI_Flash_Write_NoCheck(SPI_FLASH_BUF,secpos*4096,4096);//写入整个扇区  }else SPI_Flash_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
//整片擦除时间:
//W25X16:25s
//W25X32:40s
//W25X64:40s
//等待时间超长...
void SPI_Flash_Erase_Chip(void)
{                                             SPI_FLASH_Write_Enable();                  //SET WEL SPI_Flash_Wait_Busy();   SPI_FLASH_CS=0;                            //使能器件   SPI1_ReadWriteByte(W25X_ChipErase);        //发送片擦除命令  SPI_FLASH_CS=1;                            //取消片选             SPI_Flash_Wait_Busy();                   //等待芯片擦除结束
}
//擦除一个扇区
//Dst_Addr:扇区地址 0~511 for w25x16
//擦除一个山区的最少时间:150ms
void SPI_Flash_Erase_Sector(u32 Dst_Addr)
{   Dst_Addr*=4096;SPI_FLASH_Write_Enable();                  //SET WEL     SPI_Flash_Wait_Busy();   SPI_FLASH_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);  SPI_FLASH_CS=1;                            //取消片选               SPI_Flash_Wait_Busy();                   //等待擦除完成
}
//等待空闲
void SPI_Flash_Wait_Busy(void)
{   while ((SPI_Flash_ReadSR()&0x01)==0x01);   // 等待BUSY位清空
}
//进入掉电模式
void SPI_Flash_PowerDown(void)
{ SPI_FLASH_CS=0;                            //使能器件   SPI1_ReadWriteByte(W25X_PowerDown);        //发送掉电命令  SPI_FLASH_CS=1;                            //取消片选            delay_us(3);                               //等待TPD
}
//唤醒
void SPI_Flash_WAKEUP(void)
{  SPI_FLASH_CS=0;                            //使能器件   SPI1_ReadWriteByte(W25X_ReleasePowerDown);   //  send W25X_PowerDown command 0xAB    SPI_FLASH_CS=1;                            //取消片选               delay_us(3);                               //等待TRES1
}

main.c

#include "led.h"
#include "delay.h"
#include "sys.h"
#include "usart.h"
#include "lcd.h"
#include "key.h"
#include "spi.h"
#include "flash.h"//要写入到W25Q64的字符串数组
const u8 TEXT_Buffer[]={" SPI TEST"};
#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    uart_init(9600);      //串口初始化为9600LED_Init();             //初始化与LED连接的硬件接口ILI9341_Init ();KEY_Init();             //按键初始化         SPI_Flash_Init();       //SPI FLASH 初始化      LCD_SetFont(&Font8x16);    //设置英文字体类型  Font24x32;：Font16x24;：Font8x16;ILI9341_DispStringLine_EN(LINE(0)," STM32"); ILI9341_DispStringLine_EN(LINE(1),"SPI TEST");    ILI9341_DispStringLine_EN(LINE(2),"2014/3/9");    ILI9341_DispStringLine_EN(LINE(3),"KEY1:Write  KEY2:Read");   //显示提示信息    LED1=0;while(SPI_Flash_ReadID()!=W25Q64)//检测不到W25Q64；默认W25Q64;若使用W25Q128，改为W25Q64{ILI9341_DispStringLine_EN(LINE(4),"25Q64 Check Failed!");delay_ms(500);ILI9341_DispStringLine_EN(LINE(5),"Please Check!      ");delay_ms(500);LED1=!LED1;//DS0闪烁}ILI9341_DispStringLine_EN(LINE(6),"25Q64 Ready!");FLASH_SIZE=8*1024*1024;    //FLASH 大小为8M字节LCD_SetColors(RED,BLACK);while(1){key=KEY_Scan(0);if(key==KEY1_PRES)  //WK_UP 按下,写入W25Q64{ILI9341_Clear( 0, 110, 240, 320 );ILI9341_DispStringLine_EN(LINE(7),"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ILI9341_DispStringLine_EN(LINE(8),"W25Q64 Write Finished!");   //提示传送完成}if(key==KEY2_PRES)   //KEY0 按下,读取字符串并显示{ILI9341_Clear( 0, 150, 240, 320 ); ILI9341_DispStringLine_EN(LINE(9),"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ILI9341_DispStringLine_EN(LINE(10),"The Data Readed Is:  "); //提示传送完成ILI9341_DispStringLine_EN(LINE(11),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;}         }
}

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STM32笔记（十二）---SPI读写FLASH
SPI读写FLASH 文章目录 SPI读写FLASH 一.SPI协议简介 1.1 SPI 物理层 1.2 协议层 1.2.1 SPI 基本通讯过程 1.2.2 通讯的起始和停止信号 1.2.3 数据有 ...
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《STM32从零开始学习历程》——SPI物理层及FLASH芯片介绍
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stm32中常见的通信协议之SPI
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stm32中spi可以随便接吗_STM32的SPI模式读写FLASH芯片全面讲解
例程完整代码: SPI协议简介 SPI协议,即串行外围设备接口,是一种告诉全双工的通信总线,它被广泛地使用在ADC,LCD等设备与MCU间通信的场合. SPI信号线 SPI包含4条总线,分别为SS,S ...

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