STM32 SPI实战篇：驱动W25Q64 Flash存储器的技巧与方法

摘要

在嵌入式系统开发中，非易失性存储是必不可少的一部分。W25Q64作为SPI Flash存储器的一种，以其较高的存储密度和擦写次数受到广泛应用。本文将深入探讨STM32通过SPI驱动W25Q64的实战技巧和方法，包括硬件连接、SPI配置、读写操作，以及实际代码示例。

1. SPI通信基础

SPI是一种串行通信协议，其特点包括：

同步通信：数据传输由时钟信号控制。
主从模式：一个主设备控制多个从设备。
全双工：可以同时发送和接收数据。

2. W25Q64 Flash存储器特性

W25Q64是一款8Mbit的SPI Flash存储器，主要特性包括：

容量：8Mbit，相当于1MB。
组织：分为128个扇区，每个扇区包含16页，每页256字节。
接口：SPI。
擦写次数：高达100万次。

3. 硬件连接

W25Q64与STM32的硬件连接如下：

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

4. SPI配置

4.1 SPI初始化

SPI初始化是SPI通信的第一步，需要配置SPI的工作模式、数据大小、时钟极性、时钟相位等。

void SPI_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);
}

5. W25Q64操作

5.1 W25Q64初始化

W25Q64初始化主要包括SPI初始化和片选信号的配置。

void W25Q64_Init(void) {SPI_Init(); // 初始化SPI// 其他W25Q64特定初始化代码...
}

5.2 读取W25Q64 ID

读取W25Q64的ID是一个简单的操作，可以用来验证设备是否连接正确。

uint16_t W25Q64_ReadID(void) {uint16_t id = 0;SPI_CS_Low(); // 选中W25Q64SPI_SendByte(0x90); // 发送读ID指令id = SPI_ReceiveByte() << 8; // 接收高字节id |= SPI_ReceiveByte(); // 接收低字节SPI_CS_High(); // 取消选中W25Q64return id;
}

5.3 写入W25Q64

写入W25Q64之前，需要先发送写使能指令，然后执行页编程。

void W25Q64_WriteByte(uint32_t addr, uint8_t data) {SPI_CS_Low(); // 选中W25Q64SPI_SendByte(0x06); // 发送写使能指令SPI_SendByte(0x02); // 发送页编程指令SPI_SendByte(addr >> 16); // 发送地址高字节SPI_SendByte(addr >> 8);  // 发送地址中字节SPI_SendByte(addr);       // 发送地址低字节SPI_SendByte(data);       // 发送数据SPI_CS_High(); // 取消选中W25Q64// 等待写入完成...
}

5.4 从W25Q64读取数据

从W25Q64读取数据是一个直接的过程，通过发送读数据指令和地址即可。

uint8_t W25Q64_ReadByte(uint32_t addr) {uint8_t data;SPI_CS_Low(); // 选中W25Q64SPI_SendByte(0x03); // 发送读数据指令SPI_SendByte(addr >> 16); // 发送地址高字节SPI_SendByte(addr >> 8);  // 发送地址中字节SPI_SendByte(addr);       // 发送地址低字节data = SPI_ReceiveByte(); // 接收数据SPI_CS_High(); // 取消选中W25Q64return data;
}

6. 完整示例代码

以下是STM32通过SPI读写W25Q64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);// 测试写入和读取uint32_t testAddr = 0x000000; // 测试地址uint8_t testData = 0xAA;       // 测试数据W25Q64_WriteByte(testAddr, testData); // 写入数据// 延迟一段时间，等待数据写入完成for (volatile int i = 0; i < 0x100000; i++);// 读取数据uint8_t readData = W25Q64_ReadByte(testAddr);if (readData == testData) {printf("Write and Read Test Passed.\r\n");} else {printf("Write and Read Test Failed.\r\n");}while(1) {// 其他应用代码}
}