STM32开发实战：SPI接口在W25Q64 Flash存储器中的应用

摘要

本文将深入探讨STM32微控制器如何利用SPI接口与W25Q64 Flash存储器进行通信。W25Q64是一款常用的SPI串行Flash存储器，具有8Mbit的存储容量。本教程将指导读者完成硬件连接、SPI配置、读写操作，并提供实际的代码实现。

1. SPI接口概述

SPI是一种串行外设接口，通常用于微控制器与各种外设之间的通信。它是一种同步通信协议，具有以下特点：

主从模式：一个主设备控制多个从设备。
全双工通信：同时发送和接收数据。
时钟同步：数据传输由主设备产生的时钟信号同步。

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16页，每页256字节。
擦写次数：高达100万次。
工作电压：2.7V至3.6V。

3. 硬件连接

W25Q64与STM32的硬件连接如下：

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

4. SPI接口配置

4.1 SPI初始化

首先，需要初始化STM32的SPI接口，配置包括：

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 Flash存储器操作

5.1 W25Q64初始化

在SPI初始化之后，需要初始化W25Q64 Flash存储器。

void W25Q64_Init(void) {SPI_Init(); // 初始化SPI// 发送W25Q64的复位指令（如果需要）
}

5.2 读取W25Q64 ID

读取W25Q64的ID用于验证设备。

uint16_t W25Q64_ReadID(void) {uint16_t id = 0;// 选中W25Q64// 发送读ID指令// 读取并返回IDreturn id;
}

5.3 写入W25Q64

写入W25Q64之前，需要确保数据已经准备好，并且W25Q64处于可写状态。

void W25Q64_WriteByte(uint32_t addr, uint8_t data) {// 选中W25Q64// 发送页编程指令// 发送数据地址// 发送数据// 取消选中W25Q64
}

5.4 从W25Q64读取数据

从W25Q64读取数据是一个直接的过程。

uint8_t W25Q64_ReadByte(uint32_t addr) {uint8_t data = 0;// 选中W25Q64// 发送读数据指令// 发送数据地址// 读取数据// 取消选中W25Q64return data;
}

6. 完整示例代码

以下是STM32与W25Q64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uint32_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("Test Passed: Data read back correctly.\r\n");} else {printf("Test Failed: Data read back incorrectly.\r\n");}while(1) {// 其他应用代码}
}