STM32实现软件SPI对W25Q64内存芯片实现读写操作

先看看本次实验的成果吧：

这么简单的一个程序，我学习了一个星期左右，终于把所有的关节都打通了。所有代码都能什么都不看背着敲出来了。为了使自己的记忆更为清晰，特意总结了一个思维导图，感觉自己即便是日后忘记了看一遍思维导图也就知道怎么写了。特此展示一下吧！

STM32内部集成了硬件SPI收发电路，

可以由硬件自动执行时钟生成、数据收发等功能，

减轻CPU的负担可配置8位/16位数据帧、高位先行/低位先行

时钟频率： fPCLK / (2, 4, 8, 16, 32, 64, 128, 256) 支持多主机模型、主或从操作

可精简为半双工/单工通信支持DMA 兼容I2S协议

STM32F103C8T6 硬件SPI资源：SPI1、SPI2

这个图应该是从右往左看才对的，我个人感觉是这个样子的，因为我写程序是这个顺序的，下面我就把所有的程序展示一下吧：

根据时序图会更好更快的理解程序的逻辑，一切都是要最后芯片的时序来编程，否则就不能和芯片通讯了。

首先是SPI.c的文件：

#include "stm32f10x.h"                  // Device header#define GPIOX                      GPIOA                  //宏定义GPIOA，需要更改端口时只更改这里就好了
#define RCC_APB2Periph_GPIOX       RCC_APB2Periph_GPIOA   //宏定义时钟开启端口
#define MySPI_CS                   GPIO_Pin_4             //宏定义CS片选信号
#define MySPI_MOSI                 GPIO_Pin_7             //宏定义MOSI主机输出信号
#define MySPI_CLK                  GPIO_Pin_5             //宏定义时钟信号
#define MySPI_MISO                 GPIO_Pin_6             //宏定义主机输入信号void MySPI_W_CS(uint8_t BitValue)                                   //位操作片选信号
{GPIO_WriteBit(GPIOX, MySPI_CS, (BitAction)BitValue);
}void MySPI_W_MOSI(uint8_t BitValue)                                 //位操作主机输出信号
{GPIO_WriteBit(GPIOX, MySPI_MOSI, (BitAction)BitValue);
}void MySPI_W_CLK(uint8_t BitValue)                                  //位操作时钟信号
{GPIO_WriteBit(GPIOX, MySPI_CLK, (BitAction)BitValue);
}uint8_t MySPI_Read_MISO(void)                                        //读取主机输入信号
{return GPIO_ReadInputDataBit(GPIOX, MySPI_MISO);
}void MySPI_Init(void)                                                     //SPI初始化
{RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_GPIOX, ENABLE);                   //开启时钟GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStruct;GPIO_InitStruct.GPIO_Mode = GPIO_Mode_Out_PP;GPIO_InitStruct.GPIO_Pin = MySPI_CS | MySPI_MOSI | MySPI_CLK;GPIO_InitStruct.GPIO_Speed = GPIO_Speed_50MHz;GPIO_Init(GPIOX, &GPIO_InitStruct);                                   //初始化片选，主机输出，时钟三个信号为推挽输出模式GPIO_InitStruct.GPIO_Mode = GPIO_Mode_IPU;GPIO_InitStruct.GPIO_Pin = MySPI_MISO;GPIO_InitStruct.GPIO_Speed = GPIO_Speed_50MHz;GPIO_Init(GPIOX, &GPIO_InitStruct);                                //初始化主机输入信号为上拉输入模式MySPI_W_CS(1);                                                   //片选信号高电平，没有选中从机MySPI_W_CLK(0);                                                  //时钟低电平
}void MySPI_Start(void)                              //SPI开始函数
{MySPI_W_CS(0);  // 片选信号低电平，选中从机
}void MySPI_Stop(void)                              //SPI结束函数
{MySPI_W_CS(1);  //片选信号高电平，没有选中从机
}uint8_t MySPI_RW_Byte(uint8_t SendByte)           //SPI读写一个字节函数
{uint8_t i;for(i = 0; i < 8; i ++)                         //循环8次，一个字节8位，每次操作1位{MySPI_W_MOSI(SendByte & 0x80);                  // 主机输出信号写：发送数据的最高位SendByte <<= 1;                                 // 发送信号右移1位，下次循环到来时还是发送最高位MySPI_W_CLK(1);                                 //时钟信号高电平if(MySPI_Read_MISO() == 1){SendByte |= 0x01;}   // 如果接收到的从机信号为1：发送数据的最低位就写入1MySPI_W_CLK(0);                                 //时钟信号低电平}return SendByte;     //返回发送的数据：此时经过了八次从最低位往最高位写入读入的位值，此时就是收到的新的一个字节数据。
}

接着是SPI.h的文件：

#ifndef __MYSPI_H
#define __MYSPI_Hvoid MySPI_Init(void);                        //SPI初始化void MySPI_Start(void);                       //SPI开始void MySPI_Stop(void);                        //SPI结束uint8_t MySPI_RW_Byte(uint8_t SendByte);      //SPI读写一个字节#endif

写入操作时：

写入操作前，必须先进行写使能每个数据位只能由1改写为0，不能由0改写为1

写入数据前必须先擦除，擦除后，所有数据位变为1 擦除必须按最小擦除单元进行

连续写入多字节时，最多写入一页的数据，超过页尾位置的数据，会回到页首覆盖写入

写入操作结束后，芯片进入忙状态，不响应新的读写操作

读取操作时：

直接调用读取时序，无需使能，无需额外操作，没有页的限制，

读取操作结束后不会进入忙状态，但不能在忙状态时读取

接着是W25Q64.c的文件：

#include "stm32f10x.h"                  // Device header
#include "MySPI.h" 
#include "W25Q64_Int.h" void W25Q64_Init(void)                                               //W25Q64初始化
{MySPI_Init();                                                               //SPI初始化
}void W25Q64_Read_ID(uint8_t *MID, uint16_t *DID)                     //W25Q64 读取ID号
{MySPI_Start();                                   //SPI开始MySPI_RW_Byte(W25Q64_JEDEC_ID);                  //SPI写命令*MID = MySPI_RW_Byte(W25Q64_DUMMY_BYTE);         //SPI读取从机发过来的第一个字节就是MID号*DID = MySPI_RW_Byte(W25Q64_DUMMY_BYTE);         //SPI读取从机发过来的第二个字节就是DID的高8位*DID <<= 8;                                      //上面读到的是高8位所以向右移动8位就是高8位了*DID |= MySPI_RW_Byte(W25Q64_DUMMY_BYTE);        //低8位再写入从机发过来的第三个字节MySPI_Stop();                                    //SPI停止
}void W25Q64_WaitBusy(void)                                     //W25Q64 等待忙函数
{uint32_t Timeout = 100000;                                          //定义一个超时变量MySPI_Start();                                                      //SPI开始MySPI_RW_Byte(W25Q64_READ_STATUS_REGISTER_1);                       //读取忙标志位命令while((MySPI_RW_Byte(W25Q64_DUMMY_BYTE) & 0x01) == 0x01)            //如果读取到的标志位最后1为是1就循环{Timeout --;                                                         //超时变量自减if(Timeout == 0)                                                    //如果超时变量为0了，while循环还没有结束{MySPI_Stop();                                                   //SPI停止break;                                                          //退出while循环（防止在While循环中出不去）}}MySPI_Stop();                                                       //SPI停止
}void W25Q64_WriteENABLE(void)                                                  //W25Q64写使能
{MySPI_Start();                                                                  //SPI开始MySPI_RW_Byte(W25Q64_WRITE_ENABLE);                                             //W25Q64写使能命令MySPI_Stop();                                                                   //SPI停止
}void W25Q64_Write_Data(uint32_t Address, uint8_t *DataArry, uint16_t Len)    //W25Q64写数据（参数：32位的地址，8位的数组，要写入数据的长度）
{uint16_t i;                                            //定义16位的i，循环用，一页可以写256个字节，8位的画最大255，差一个不够，所以用16位的W25Q64_WriteENABLE();                                  //W25Q64写使能（W25Q64需要写入数据前的必须操作）MySPI_Start();                                          //SPI开始MySPI_RW_Byte(W25Q64_PAGE_PROGRAM);                     //SPI写入操作页的命令MySPI_RW_Byte(Address >> 16);                           //SPI写入24位地址的高8位MySPI_RW_Byte(Address >> 8);                            //SPI写入24位地址的中间8位MySPI_RW_Byte(Address);                                 //SPI写入24位地址的低8位for(i = 0; i < Len; i ++)                               //循环 写入数据的长度 次{MySPI_RW_Byte(DataArry[i]);                             //SPI写入 写入数组的（从低到高）单个字节     }MySPI_Stop();                                           //SPI停止W25Q64_WaitBusy();                                      //W25Q64等待忙完
}void W25Q64_SectorErase(uint32_t Address)                        // W25Q64擦除数据
{W25Q64_WriteENABLE();                                       //W25Q64写使能（W25Q64需要写入数据前的必须操作）MySPI_Start();                                                    //SPI开始MySPI_RW_Byte(W25Q64_SECTOR_ERASE_4KB);                           //SPI写入擦除页的命令MySPI_RW_Byte(Address >> 16);                                     //SPI写入24位地址的高8位MySPI_RW_Byte(Address >> 8);                                      //SPI写入24位地址的中间8位MySPI_RW_Byte(Address);                                           //SPI写入24位地址的低8位MySPI_Stop();                                                     //SPI停止W25Q64_WaitBusy();                                                //W25Q64等待忙完
}void W25Q64_ReadData(uint32_t Address, uint8_t *DataArry, uint32_t Len)   // W25Q64读取数据
{uint32_t i;                                            // 定义读取数据的长度变量（读取不受页的空间限制，读多少地址都会自增） 所以i的容量要大   MySPI_Start();                                          //SPI开始    MySPI_RW_Byte(W25Q64_READ_DATA);                        //SPI写入读取的命令MySPI_RW_Byte(Address >> 16);                           //SPI写入24位地址的高8位MySPI_RW_Byte(Address >> 8);                            //SPI写入24位地址的中间8位 MySPI_RW_Byte(Address);                                 //SPI写入24位地址的低8位for(i = 0; i < Len; i ++)                               //循环  要读取的字节数  次{DataArry[i] = MySPI_RW_Byte(W25Q64_DUMMY_BYTE);        //数组的第i位赋值为 W25Q64传过来的字节}MySPI_Stop();                                             //SPI停止 
}                                                             //由于读完自动清除忙标志位，所以读完不用等待忙完

然后是W25Q64.h的文件：

#ifndef __W25Q64_H
#define __W25Q64_Hvoid W25Q64_Init(void);void W25Q64_Read_ID(uint8_t *MID, uint16_t *DID);void W25Q64_Write_Data(uint32_t Address, uint8_t *DataArry, uint16_t Len);void W25Q64_SectorErase(uint32_t Address);void W25Q64_ReadData(uint32_t Address, uint8_t *DataArry, uint16_t Len);#endif

最后就是main.c的主函数文件了：

#include "stm32f10x.h"                  // Device header
#include "OLED.h"
#include "W25Q64.h"uint8_t MID;
uint16_t DID;uint8_t DataW[] = {0x55, 0x66, 0x77, 0x88};
uint8_t DataR[4];int main(void)
{OLED_Init();       //oled  屏幕初始化W25Q64_Init();     //W25Q64初始化OLED_ShowString(1,1, "MID:   DID:"); //OLED第一行第一列显示字符串W25Q64_Read_ID(&MID, &DID);           // W25Q64 读IDOLED_ShowHexNum(1,5, MID, 2);        //OLED显示MIDOLED_ShowHexNum(1,13, DID, 4);       //OLED显示DIDOLED_ShowString(2,1, "W:");          // OLED显示要写入的数据OLED_ShowString(3,1, "R:");          // OLED显示读出的数据W25Q64_SectorErase(0x000100);          //W25Q64擦除地址为0x000100开始的一页的数据W25Q64_Write_Data(0x000100, DataW, 4); //W25Q64从地址为0x000100的地方开始写入数据，共写入4个字节W25Q64_ReadData(0x000100, DataR, 4);   //W25Q64从地址为0x000100的地方开始读数据，共读出4个字节的数据OLED_ShowHexNum(3,3, DataR[0], 2);      //OLED显示读出的数据0OLED_ShowHexNum(3,6, DataR[1], 2);      //OLED显示读出的数据1OLED_ShowHexNum(3,9, DataR[2], 2);      //OLED显示读出的数据2OLED_ShowHexNum(3,12, DataR[3], 2);     //OLED显示读出的数据3OLED_ShowHexNum(2,3, DataW[0], 2);      //OLED显示要写入的数据0OLED_ShowHexNum(2,6, DataW[1], 2);      //OLED显示要写入的数据1OLED_ShowHexNum(2,9, DataW[2], 2);      //OLED显示要写入的数据2OLED_ShowHexNum(2,12, DataW[3], 2);     //OLED显示要写入的数据3while(1){}
}

还有一个W25Q64芯片的命令文件W25Q64_Int.h:里面放的是写好的命令和值的对应关系都做好了宏定义：

#ifndef __W25Q64_INT_H
#define __W25Q64_INT_H#define W25Q64_WRITE_ENABLE							0x06   //写使能命令值
#define W25Q64_WRITE_DISABLE						0x04   //写失能命令值
#define W25Q64_READ_STATUS_REGISTER_1				0x05   //读芯片忙状态寄存器，最后一位为1，代表忙
#define W25Q64_READ_STATUS_REGISTER_2				0x35
#define W25Q64_WRITE_STATUS_REGISTER				0x01
#define W25Q64_PAGE_PROGRAM							0x02   //页写入命令值
#define W25Q64_QUAD_PAGE_PROGRAM					0x32
#define W25Q64_BLOCK_ERASE_64KB						0xD8
#define W25Q64_BLOCK_ERASE_32KB						0x52
#define W25Q64_SECTOR_ERASE_4KB						0x20   //擦除4KB命令
#define W25Q64_CHIP_ERASE							0xC7
#define W25Q64_ERASE_SUSPEND						0x75
#define W25Q64_ERASE_RESUME							0x7A
#define W25Q64_POWER_DOWN							0xB9
#define W25Q64_HIGH_PERFORMANCE_MODE				0xA3
#define W25Q64_CONTINUOUS_READ_MODE_RESET			0xFF
#define W25Q64_RELEASE_POWER_DOWN_HPM_DEVICE_ID		0xAB
#define W25Q64_MANUFACTURER_DEVICE_ID				0x90
#define W25Q64_READ_UNIQUE_ID						0x4B
#define W25Q64_JEDEC_ID								0x9F    //读ID命令
#define W25Q64_READ_DATA							0x03    //读数据命令
#define W25Q64_FAST_READ							0x0B
#define W25Q64_FAST_READ_DUAL_OUTPUT				0x3B
#define W25Q64_FAST_READ_DUAL_IO					0xBB
#define W25Q64_FAST_READ_QUAD_OUTPUT				0x6B
#define W25Q64_FAST_READ_QUAD_IO					0xEB
#define W25Q64_OCTAL_WORD_READ_QUAD_IO				0xE3#define W25Q64_DUMMY_BYTE							0xFF   // 置换一字节的数据命令#endif

然后根据我的文件架构来布置代码编译后就能实现对W25Q64存储芯片的读写了：