STM32教程使用硬件SPI和模拟SPI驱动W25Q64芯片

STM32教程：使用硬件SPI和模拟SPI驱动W25Q64芯片

摘要

本教程详细介绍了如何在STM32微控制器上使用硬件SPI和模拟SPI来驱动W25Q64 Flash存储器。W25Q64是一款8Mbit的串行Flash存储器，适用于存储程序数据和用户数据。本教程将从SPI基本原理讲起，逐步介绍W25Q64特性、硬件连接、SPI初始化、读写操作，以及完整的示例代码。

1. SPI总线原理

SPI是一种高速、全双工、同步的通信协议，通常包含以下信号线：

MOSI：主设备数据输出，从设备数据输入。
MISO：主设备数据输入，从设备数据输出。
SCK：时钟信号，由主设备控制。
CS：片选信号，用于选择从设备。

2. W25Q64芯片特性

W25Q64是华邦电子生产的串行Flash存储器，主要特性如下：

容量：8Mbit（1M字节）。
组织：分为128个扇区，每个扇区16个页，每页256字节。
擦除时间：毫秒级别。
擦写周期：100万次。

3. 硬件连接

将W25Q64与STM32连接，需要以下引脚连接：

CS接STM32 GPIO（如PA4）。
SCK接STM32 SPI时钟引脚（如PA5）。
MOSI接STM32 SPI数据发送引脚（如PA7）。
MISO接STM32 SPI数据接收引脚（如PA6）。
VCC接3.3V。
GND接地。

4. SPI初始化

4.1 硬件SPI初始化

硬件SPI初始化代码示例：

void SPI_Hardware_Init(void) {GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStructure;SPI_InitTypeDef SPI_InitStructure;RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_GPIOA, ENABLE);RCC_APB1PeriphClockCmd(RCC_APB1Periph_SPI1, ENABLE);GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_5 | GPIO_Pin_6 | GPIO_Pin_7;GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_AF_PP;GPIO_InitStructure.GPIO_Speed = GPIO_Speed_50MHz;GPIO_Init(GPIOA, &GPIO_InitStructure);GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_4;GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_Out_PP;GPIO_Init(GPIOA, &GPIO_InitStructure);SPI_InitStructure.SPI_Direction = SPI_Direction_2Lines_FullDuplex;SPI_InitStructure.SPI_Mode = SPI_Mode_Master;SPI_InitStructure.SPI_DataSize = SPI_DataSize_8b;SPI_InitStructure.SPI_CPOL = SPI_CPOL_High;SPI_InitStructure.SPI_CPHA = SPI_CPHA_2Edge;SPI_InitStructure.SPI_NSS = SPI_NSS_Soft;SPI_InitStructure.SPI_BaudRatePrescaler = SPI_BaudRatePrescaler_16;SPI_InitStructure.SPI_FirstBit = SPI_FirstBit_MSB;SPI_Init(SPI1, &SPI_InitStructure);SPI_Cmd(SPI1, ENABLE);
}

4.2 模拟SPI初始化

模拟SPI通过直接操作GPIO实现SPI功能：

void SPI_Software_Init(void) {GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStructure;RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_GPIOA, ENABLE);GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_5 | GPIO_Pin_7;GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_Out_PP;GPIO_InitStructure.GPIO_Speed = GPIO_Speed_50MHz;GPIO_Init(GPIOA, &GPIO_InitStructure);GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_6;GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_IPU;GPIO_Init(GPIOA, &GPIO_InitStructure);
}

5. W25Q64操作

5.1 W25Q64初始化

void W25Q64_Init(void) {SPI_Hardware_Init(); // 硬件SPI初始化SPI_Software_Init(); // 模拟SPI初始化
}

5.2 读取W25Q64 ID

uint16_t W25Q64_ReadID(void) {uint16_t id = 0;SPI_CS_Low(); // 片选SPI_SendByte(0x90); // 发送读ID指令id = SPI_ReceiveByte() << 8; // 读取IDid |= SPI_ReceiveByte();SPI_CS_High(); // 取消片选return id;
}

5.3 写入W25Q64

void W25Q64_WriteByte(uint32_t addr, uint8_t data) {SPI_CS_Low(); // 片选SPI_SendByte(0x02); // 发送页编程指令SPI_SendByte(addr >> 16); // 发送地址SPI_SendByte(addr >> 8);SPI_SendByte(addr);SPI_SendByte(data); // 发送数据SPI_CS_High(); // 取消片选// 等待写入完成...
}

5.4 从W25Q64读取数据

uint8_t W25Q64_ReadByte(uint32_t addr) {uint8_t data;SPI_CS_Low(); // 片选SPI_SendByte(0x03); // 发送读数据指令SPI_SendByte(addr >> 16); // 发送地址SPI_SendByte(addr >> 8);SPI_SendByte(addr);data = SPI_ReceiveByte(); // 读取数据SPI_CS_High(); // 取消片选return data;
}

6. 完整示例代码

以下是使用硬件SPI和模拟SPI驱动W25Q64芯片的完整示例代码。

int main(void) {// 系统初始化SystemInit();// 初始化W25Q64W25Q64_Init();// 读取W25Q64 IDuint16_t id = W25Q64_ReadID();printf("W25Q64 ID: 0x%X\r\n", id);// 使用硬件SPI写入数据W25Q64_WriteByte(0x000000, 0xAA);// 使用模拟SPI读取数据uint8_t data = W25Q64_ReadByte(0x000000);printf("Read data: 0x%X\r\n", data);while(1) {// 其他应用代码}
}