从零开始：STM32与W25Q64 Flash存储器的SPI接口全解析

摘要

本文将从基础出发，全面解析STM32微控制器与W25Q64 Flash存储器通过SPI接口的通信。内容包括SPI基础知识、W25Q64特性、硬件连接、SPI接口配置、读写操作及实际代码示例。

1. SPI通信基础

SPI是一种串行通信协议，主要特点包括：

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

2. W25Q64 Flash存储器特性

W25Q64是一款串行Flash存储器，主要特性包括：

容量：8Mbit（1M字节）。
组织：128个扇区，每个扇区包含16页，每页256字节。
速度：最高时钟频率104MHz。
擦写次数：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（主设备数据输出）连接到STM32 SPI数据发送引脚（如PA7）。
MISO（主设备数据输入）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接口配置

4.1 SPI初始化

初始化STM32的SPI接口，配置如下：

使能SPI和GPIO时钟。
配置SPI的MOSI、MISO、SCK引脚。
设置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读写操作

5.1 W25Q64初始化

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

5.2 读取W25Q64 ID

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

void W25Q64_WriteByte(uint32_t addr, uint8_t data) {SPI_CS_Low(); // 选中W25Q64SPI_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

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与W25Q64 Flash存储器通信的完整示例代码。

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uint8_t testAddr = 0x000000; // 测试地址uint8_t testData = 0xAA;      // 测试数据W25Q64_WriteByte(testAddr, testData); // 写入数据uint8_t readData = W25Q64_ReadByte(testAddr); // 读取数据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}
}