STM32SPI通信外设并读写W25Q64

文章目录

  • 前言
  • 介绍SPI外设
  • SPI框图
    • 简化框图
  • 时序
    • 主模式全双工连续传输
    • 非连续传输
  • 软硬件波形对比
  • 硬件SPI读写W25Q64
    • 接线图
    • 代码规划
    • 代码实现

前言

本文介绍STM32中自带的SPI外设，在大容量产品和互联型产品上，SPI接口可以配置为支持SPI协议或者支持I2S音频协议。SPI接口默认工作在SPI方式，可以通过软件把功能从SPI模式切换到I2S模式。
在小容量和中容量产品上，不支持I2S音频协议。
串行外设接口(SPI)允许芯片与外部设备以半/全双工、同步、串行方式通信。此接口可以被配置成主模式，并为外部从设备提供通信时钟(SCK)。接口还能以多主配置方式工作。它可用于多种用途，包括使用一条双向数据线的双线单工同步传输，还可使用CRC校验的可靠通信。
软件SPI读写W25Q64、SPI详解可见此专栏。

介绍SPI外设

常用8位数据帧，高位先行。
外设总线APB1、APB2的频率不一样（APB1 36MHz、APB2 72MHz），所以SPI1与SPI2的频率也不一样。SPI1挂载于APB2上，SPI2挂载于APB1上。
注意：选择时钟频率时分频系数是必选的，即SPI1的最大频率等于72MHz/2为36MHz。
I2S为数字音频传输协议，是用于把音乐信号发送到DAC的协议。

在这里插入图片描述

SPI框图

此框图移位寄存器是低位先行，移出到MOSI，从MISO移入 。
当此SPI做从机时，就走MOSI、MISO交叉的路线。
NSS用于多主机模型，由多个设备连接NSS，当NSS配置为输出时，输出低电平，这些设备都变为从机，当NSS配置为输入时，主机拉低NSS，此SPI和其他连接NSS的设备就不能变为主机 由SPI_CR2的SSOE控制NSS输出还是输入。
波特发生器用于产生时钟。

主机从地址和数据总线写入数据到发送缓冲区，然后经过移位寄存器完成数据交换，当移位寄存器还没有数据时，发送缓存区传入数据后会置状态寄存器的TXE为1，表示发送寄存器（缓冲区）为空，此时可以提前准备下一个数据的写入，同时移位寄存器也会自动交换一个数据，然后数据进入接收缓冲区，此时状态寄存器的RXNE=1，表示接收寄存器（缓冲区）非空，在RXNE=1时，要尽快把接收缓冲区的数据读出来，反复执行即可完成连续的数据流。

在这里插入图片描述
SPI_CR1寄存器描述如下
在这里插入图片描述
在这里插入图片描述

简化框图

最主要的结构部分，方便更清晰的理解实现过程。
在这里插入图片描述

时序

主模式全双工连续传输

传输效率高，提前写入数据。
在这里插入图片描述

非连续传输

效率低，没有提前写入，比较好操作，但是频率很快时，由于没有提前写入数据导致的等待时间会较大的影响传输速率。
在这里插入图片描述
例如256分频时，看不出字节间的间隙。
在这里插入图片描述
128分频时，有较小间隙。
在这里插入图片描述
64分频时，间隙逐渐变大。
在这里插入图片描述

软硬件波形对比

在这里插入图片描述
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硬件SPI读写W25Q64

接线图

在这里插入图片描述

代码规划

使用ThisSPI.c来用于书写SPI基本时序单元的内容，然后使用ThisW25Q64.c来基于ThisSPI.c来调用这些SPI基本时序单元来完成读写的功能，以下头文件声明省略。

代码实现

ThisSPI.c

#include "stm32f10x.h"                  // Device header// 封装写入CS位的函数
void ThisSPI_W_CS(uint8_t BitValue){GPIO_WriteBit(GPIOA,GPIO_Pin_4,(BitAction)BitValue);
}void ThisSPI_Init(void){// 初始化引脚配置RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_GPIOA,ENABLE);RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_SPI1,ENABLE);// CSGPIO_InitTypeDef GPIO_InitStructure;GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_Out_PP;		// 推挽输出GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_4; GPIO_InitStructure.GPIO_Speed = GPIO_Speed_50MHz;GPIO_Init(GPIOA,&GPIO_InitStructure);// CLK、MOSIGPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_AF_PP;		// 复用推挽输出GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_5 | GPIO_Pin_7; GPIO_InitStructure.GPIO_Speed = GPIO_Speed_50MHz;GPIO_Init(GPIOA,&GPIO_InitStructure);// MISOGPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_IPU;		// 上拉输入GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_6; GPIO_InitStructure.GPIO_Speed = GPIO_Speed_50MHz;GPIO_Init(GPIOA,&GPIO_InitStructure);// 初始化SPI外设SPI_InitTypeDef SPI_InitStructure;SPI_InitStructure.SPI_BaudRatePrescaler = SPI_BaudRatePrescaler_128;	// 分频系数SPI_InitStructure.SPI_CPHA = SPI_CPHA_1Edge;	// 0SPI_InitStructure.SPI_CPOL = SPI_CPOL_Low;	// 0SPI_InitStructure.SPI_CRCPolynomial = 7;	// CRC校验，暂时不用SPI_InitStructure.SPI_DataSize = SPI_DataSize_8b;	// 八位数据帧SPI_InitStructure.SPI_Direction = SPI_Direction_2Lines_FullDuplex;	// 双线全双工SPI_InitStructure.SPI_FirstBit = SPI_FirstBit_MSB;	// 高位先行SPI_InitStructure.SPI_Mode = SPI_Mode_Master;	// 主机模式SPI_InitStructure.SPI_NSS = SPI_NSS_Soft;	// 暂时不使用SPI_Init(SPI1,&SPI_InitStructure);SPI_Cmd(SPI1,ENABLE);ThisSPI_W_CS(1);
}
/*** @brief  SPI起始时序单元* @param 	无* @retval 无*/
void ThisSPI_Start(void){ThisSPI_W_CS(0);
}
/*** @brief  SPI结束时序单元* @param 	无* @retval 无*/
void ThisSPI_End(void){ThisSPI_W_CS(1);
}
/*** @brief  SPI交换字节* @param 	Byte 字节内容* @retval 接收的数据*/
uint8_t ThisSPI_SwapByte(uint8_t Byte){// 等待TXE=1while(SPI_I2S_GetFlagStatus(SPI1,SPI_I2S_FLAG_TXE)==RESET);// 写入发送寄存器，同时会清除TXE标志SPI_I2S_SendData(SPI1,Byte);// 等待RXNE=1while(SPI_I2S_GetFlagStatus(SPI1,SPI_I2S_FLAG_RXNE)==RESET);// 读入接收寄存器，同时会清除RXNE标志return SPI_I2S_ReceiveData(SPI1);
}

ThisW25Q64.C

#include "stm32f10x.h"                  // Device header
#include "ThisSPI.h"#define JEDEC_ID 				0X9F
#define Write_Enable 			0X06
#define Read_Status_Register_1 	0X05
#define Page_Program 			0X02
#define Sector_Erase 			0X20
#define Read_Data 				0X03// 初始化
void ThisW25Q64_Init(void){ThisSPI_Init();}
// 参考指令集来完成SPI时序单元的拼接
/*** @brief  	读取产品ID* @param 	MID 产品ID，DID 设备ID* @retval 	无*/
void W25Q64_ReadID(uint8_t *MID,uint16_t *DID){ThisSPI_Start();ThisSPI_SwapByte(JEDEC_ID);*MID = ThisSPI_SwapByte(0XFF);*DID = ThisSPI_SwapByte(0XFF);*DID <<= 8;*DID |= ThisSPI_SwapByte(0XFF);ThisSPI_End();
}
/*** @brief  	写使能* @param 	无* @retval 	无*/
void W25Q64_WriteEnable(void){ThisSPI_Start();ThisSPI_SwapByte(Write_Enable);ThisSPI_End();
}
/*** @brief  	等待写入完成（通过状态寄存器1的BUSY位）* @param 	无* @retval 	无*/
void W25Q64_WaitBUSY(void){uint32_t Timeout = 10000;ThisSPI_Start();ThisSPI_SwapByte(Read_Status_Register_1);while((ThisSPI_SwapByte(0XFF) & 0x01) == 0x01){Timeout--;if(Timeout == 0) break;}ThisSPI_End();
}
/*** @brief  	页写入* @param 	Address，页地址* @param 	DataArr，写入的数据* @param 	Count，一次写入的大小* @retval 	无*/
void W25Q64_PageProgram(uint32_t Address,uint8_t *DataArr,uint16_t Count){uint8_t i;W25Q64_WriteEnable();ThisSPI_Start();ThisSPI_SwapByte(Page_Program);ThisSPI_SwapByte(Address>>16);ThisSPI_SwapByte(Address>>8);ThisSPI_SwapByte(Address);for(i=0;i<Count;i++){ThisSPI_SwapByte(DataArr[i]);}ThisSPI_End();W25Q64_WaitBUSY();
}
/*** @brief  	扇区擦除* @param 	Address，页地址* @retval 	无*/
void W25Q64_SectorErase(uint32_t Address){W25Q64_WriteEnable();ThisSPI_Start();ThisSPI_SwapByte(Sector_Erase);ThisSPI_SwapByte(Address>>16);ThisSPI_SwapByte(Address>>8);ThisSPI_SwapByte(Address);ThisSPI_End();W25Q64_WaitBUSY();
}
/*** @brief  	读取页内数据* @param 	Address，页地址* @param 	DataArr，用于存取读取的数据* @param 	Count，读取数据的大小* @retval 	无*/
void W25Q64_ReadData(uint32_t Address,uint8_t *DataArr,uint32_t Count){uint32_t i;ThisSPI_Start();ThisSPI_SwapByte(Read_Data);ThisSPI_SwapByte(Address>>16);ThisSPI_SwapByte(Address>>8);ThisSPI_SwapByte(Address);for(i=0;i<Count;i++){DataArr[i] = ThisSPI_SwapByte(0XFF);}ThisSPI_End();
}

main.c

#include "stm32f10x.h"                  // Device header
#include "Delay.h"
#include "OLED.h"
#include "ThisW25Q64.h"uint8_t MID;
uint16_t DID;
uint8_t ArrWrite[] = {0x11,0x92,0x73,0x24};
uint8_t ArrRead[4];int main(void)
{OLED_Init();OLED_ShowString(1,1,"MID:");OLED_ShowString(1,8,"DID:");ThisW25Q64_Init();W25Q64_ReadID(&MID,&DID);OLED_ShowHexNum(1,5,MID,2);OLED_ShowHexNum(1,12,DID,4);OLED_ShowString(2,1,"W:");OLED_ShowString(3,1,"R:");W25Q64_SectorErase(0X000000);W25Q64_PageProgram(0X000000,ArrWrite,4);W25Q64_ReadData(0X000000,ArrRead,4);OLED_ShowHexNum(2,3,ArrWrite[0],2);OLED_ShowHexNum(2,5,ArrWrite[1],2);OLED_ShowHexNum(2,7,ArrWrite[2],2);OLED_ShowHexNum(2,9,ArrWrite[3],2);OLED_ShowHexNum(3,3,ArrRead[0],2);OLED_ShowHexNum(3,5,ArrRead[1],2);OLED_ShowHexNum(3,7,ArrRead[2],2);OLED_ShowHexNum(3,9,ArrRead[3],2);while (1){}
}

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