上一节看到了,I2C使用上拉电阻,导致了整个电路从低到高电平的时候出现了延时爬升,就会导致I2C的频率不高,一般在100K,告诉400K
但是SPI的速率可以达到很高,这就是SPI的优势
SS,从机选择线,它可能不止一条,SPI主机表示,有几个从机,就开几条SS,所有从机,一人一根都别抢,需要从机时就控制连接从机的那根SS线,低电平使能,高电平失效,这样就不需要再去弄什么寻址一类的了
SPI没有应答这部分,只管发送和接受,至于对面的从机是否存在,SPI是不管的
SPI的从机在SS位高电平也就是未被选中的情况下,从机的MISO需要设置为高阻态,相当于引脚断开,不输出任何电平,这是对从机额要求,否则从机的miso输出电平会影响整个电路
最重要的就是SPI内部的移位
左边是SPI主机,里面有一个8位的移位寄存器,右边是SPI从机,里面也有一个8位的移位寄存器,这里移位寄存器有一个时钟输入端也就是SCK,因为SPI一般都是高位先行的,所以每来一个时钟,移位寄存器都会向左进行移位,移位寄存器的时钟源,是由主机提供的,这里叫作波特率发生器,它产生的时钟驱动主机的移位寄存器进行移位,同时,这个时钟也通过SCK引l脚进行输出,接到从机的移位寄存器里,之后,上面移位寄存器的接法是,主机移位寄存器左边移出去的数据,通过MOSI引脚,输入到从机移位寄存器的右边,从机移位寄存器左边移出去的数据,通过MISO引脚,输入到主机移位寄存器的右边,这样组成一个圈
其实就是在SCK发出时,主机的移位寄存器发出了一位,同时从机也可以发出一位给主机,这是最方便快捷的方式
什么时候开始移位?是上升沿移位还是下降沿移位?
SPI并没有限定死,给了我们可以配置的选择,这样的话,SPI就可以兼容更多的芯片
SPI有两个可以配置的位,分别叫作CPOL(Clock Polarity)时钟极性和CPHA(Clock Phase)时钟相位,每一位可以配置为1或0,组合起来就有了就有模式0、模式1、模式2、模式3这4种模式
只需要选择一种时序学习就可以,这里选择模式一
可任意看到,SCK上升沿时,主机和从机都进行移位发送,主机通过MOSI移出最高位,此时MOSl的电平就表示了主机要发送数据的B7,从机通过MISO移出最高位,此时MISO表示从机要发送数据的B7
然后时钟运行,产生下降沿,此时主机和从机同时移入数据,也就是进行数据采样,这里主机移出的B7,进入从机移位寄存器的最低位,从机移出的B7,进入主机移位寄存器的最低位,这样,一个时钟脉冲产生完毕,一个数据位传输完毕,
接下来就是同样的过程,同样传输B6-B0数据位
传输完后,一定要将MISO设为高阻态
完整的SPI时序
I2C的规定一般是,有效数据流第一个字节是寄存器地址,之后依次是读写的数据,使用的是读写寄存器的模型
在SPI中,通常采用的是指令码加读写数据的模型,这个过程就是,SPl起始后,第一个交换发送给从机的数据,一般叫作指令码,在从机中,对应的会定义一个指令集,当我们需要发送什么指令时,就可以在起始后第一个字节,发送指令集里面的数据,这样就能指导从机完成相应的功能了
这里地址是24位的,分3个字节传输
W25Q64
MySPI.c
#include "stm32f10x.h" // Device header/*引脚配置层*//*** 函 数:SPI写SS引脚电平* 参 数:BitValue 协议层传入的当前需要写入SS的电平,范围0~1* 返 回 值:无* 注意事项:此函数需要用户实现内容,当BitValue为0时,需要置SS为低电平,当BitValue为1时,需要置SS为高电平*/
void MySPI_W_SS(uint8_t BitValue)
{GPIO_WriteBit(GPIOA, GPIO_Pin_4, (BitAction)BitValue); //根据BitValue,设置SS引脚的电平
}/*** 函 数:SPI写SCK引脚电平* 参 数:BitValue 协议层传入的当前需要写入SCK的电平,范围0~1* 返 回 值:无* 注意事项:此函数需要用户实现内容,当BitValue为0时,需要置SCK为低电平,当BitValue为1时,需要置SCK为高电平*/
void MySPI_W_SCK(uint8_t BitValue)
{GPIO_WriteBit(GPIOA, GPIO_Pin_5, (BitAction)BitValue); //根据BitValue,设置SCK引脚的电平
}/*** 函 数:SPI写MOSI引脚电平* 参 数:BitValue 协议层传入的当前需要写入MOSI的电平,范围0~0xFF* 返 回 值:无* 注意事项:此函数需要用户实现内容,当BitValue为0时,需要置MOSI为低电平,当BitValue非0时,需要置MOSI为高电平*/
void MySPI_W_MOSI(uint8_t BitValue)
{GPIO_WriteBit(GPIOA, GPIO_Pin_7, (BitAction)BitValue); //根据BitValue,设置MOSI引脚的电平,BitValue要实现非0即1的特性
}/*** 函 数:I2C读MISO引脚电平* 参 数:无* 返 回 值:协议层需要得到的当前MISO的电平,范围0~1* 注意事项:此函数需要用户实现内容,当前MISO为低电平时,返回0,当前MISO为高电平时,返回1*/
uint8_t MySPI_R_MISO(void)
{return GPIO_ReadInputDataBit(GPIOA, GPIO_Pin_6); //读取MISO电平并返回
}/*** 函 数:SPI初始化* 参 数:无* 返 回 值:无* 注意事项:此函数需要用户实现内容,实现SS、SCK、MOSI和MISO引脚的初始化*/
void MySPI_Init(void)
{/*开启时钟*/RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_GPIOA, ENABLE); //开启GPIOA的时钟/*GPIO初始化*/GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStructure;GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_Out_PP;GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_4 | GPIO_Pin_5 | GPIO_Pin_7;GPIO_InitStructure.GPIO_Speed = GPIO_Speed_50MHz;GPIO_Init(GPIOA, &GPIO_InitStructure); //将PA4、PA5和PA7引脚初始化为推挽输出GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_IPU;GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_6;GPIO_InitStructure.GPIO_Speed = GPIO_Speed_50MHz;GPIO_Init(GPIOA, &GPIO_InitStructure); //将PA6引脚初始化为上拉输入/*设置默认电平*/MySPI_W_SS(1); //SS默认高电平MySPI_W_SCK(0); //SCK默认低电平
}/*协议层*//*** 函 数:SPI起始* 参 数:无* 返 回 值:无*/
void MySPI_Start(void)
{MySPI_W_SS(0); //拉低SS,开始时序
}/*** 函 数:SPI终止* 参 数:无* 返 回 值:无*/
void MySPI_Stop(void)
{MySPI_W_SS(1); //拉高SS,终止时序
}/*** 函 数:SPI交换传输一个字节,使用SPI模式0* 参 数:ByteSend 要发送的一个字节* 返 回 值:接收的一个字节*/
uint8_t MySPI_SwapByte(uint8_t ByteSend)
{uint8_t i, ByteReceive = 0x00; //定义接收的数据,并赋初值0x00,此处必须赋初值0x00,后面会用到for (i = 0; i < 8; i ++) //循环8次,依次交换每一位数据{MySPI_W_MOSI(ByteSend & (0x80 >> i)); //使用掩码的方式取出ByteSend的指定一位数据并写入到MOSI线MySPI_W_SCK(1); //拉高SCK,上升沿移出数据if (MySPI_R_MISO() == 1){ByteReceive |= (0x80 >> i);} //读取MISO数据,并存储到Byte变量//当MISO为1时,置变量指定位为1,当MISO为0时,不做处理,指定位为默认的初值0MySPI_W_SCK(0); //拉低SCK,下降沿移入数据}return ByteReceive; //返回接收到的一个字节数据
}
MySPI.h
#ifndef __MYSPI_H
#define __MYSPI_Hvoid MySPI_Init(void);
void MySPI_Start(void);
void MySPI_Stop(void);
uint8_t MySPI_SwapByte(uint8_t ByteSend);#endif
W25Q64.c
#include "stm32f10x.h" // Device header
#include "MySPI.h"
#include "W25Q64_Ins.h"/*** 函 数:W25Q64初始化* 参 数:无* 返 回 值:无*/
void W25Q64_Init(void)
{MySPI_Init(); //先初始化底层的SPI
}/*** 函 数:MPU6050读取ID号* 参 数:MID 工厂ID,使用输出参数的形式返回* 参 数:DID 设备ID,使用输出参数的形式返回* 返 回 值:无*/
void W25Q64_ReadID(uint8_t *MID, uint16_t *DID)
{MySPI_Start(); //SPI起始MySPI_SwapByte(W25Q64_JEDEC_ID); //交换发送读取ID的指令*MID = MySPI_SwapByte(W25Q64_DUMMY_BYTE); //交换接收MID,通过输出参数返回*DID = MySPI_SwapByte(W25Q64_DUMMY_BYTE); //交换接收DID高8位*DID <<= 8; //高8位移到高位*DID |= MySPI_SwapByte(W25Q64_DUMMY_BYTE); //或上交换接收DID的低8位,通过输出参数返回MySPI_Stop(); //SPI终止
}/*** 函 数:W25Q64写使能* 参 数:无* 返 回 值:无*/
void W25Q64_WriteEnable(void)
{MySPI_Start(); //SPI起始MySPI_SwapByte(W25Q64_WRITE_ENABLE); //交换发送写使能的指令MySPI_Stop(); //SPI终止
}/*** 函 数:W25Q64等待忙* 参 数:无* 返 回 值:无*/
void W25Q64_WaitBusy(void)
{uint32_t Timeout;MySPI_Start(); //SPI起始MySPI_SwapByte(W25Q64_READ_STATUS_REGISTER_1); //交换发送读状态寄存器1的指令Timeout = 100000; //给定超时计数时间while ((MySPI_SwapByte(W25Q64_DUMMY_BYTE) & 0x01) == 0x01) //循环等待忙标志位{Timeout --; //等待时,计数值自减if (Timeout == 0) //自减到0后,等待超时{/*超时的错误处理代码,可以添加到此处*/break; //跳出等待,不等了}}MySPI_Stop(); //SPI终止
}/*** 函 数:W25Q64页编程* 参 数:Address 页编程的起始地址,范围:0x000000~0x7FFFFF* 参 数:DataArray 用于写入数据的数组* 参 数:Count 要写入数据的数量,范围:0~256* 返 回 值:无* 注意事项:写入的地址范围不能跨页*/
void W25Q64_PageProgram(uint32_t Address, uint8_t *DataArray, uint16_t Count)
{uint16_t i;W25Q64_WriteEnable(); //写使能MySPI_Start(); //SPI起始MySPI_SwapByte(W25Q64_PAGE_PROGRAM); //交换发送页编程的指令MySPI_SwapByte(Address >> 16); //交换发送地址23~16位MySPI_SwapByte(Address >> 8); //交换发送地址15~8位MySPI_SwapByte(Address); //交换发送地址7~0位for (i = 0; i < Count; i ++) //循环Count次{MySPI_SwapByte(DataArray[i]); //依次在起始地址后写入数据}MySPI_Stop(); //SPI终止W25Q64_WaitBusy(); //等待忙
}/*** 函 数:W25Q64扇区擦除(4KB)* 参 数:Address 指定扇区的地址,范围:0x000000~0x7FFFFF* 返 回 值:无*/
void W25Q64_SectorErase(uint32_t Address)
{W25Q64_WriteEnable(); //写使能MySPI_Start(); //SPI起始MySPI_SwapByte(W25Q64_SECTOR_ERASE_4KB); //交换发送扇区擦除的指令MySPI_SwapByte(Address >> 16); //交换发送地址23~16位MySPI_SwapByte(Address >> 8); //交换发送地址15~8位MySPI_SwapByte(Address); //交换发送地址7~0位MySPI_Stop(); //SPI终止W25Q64_WaitBusy(); //等待忙
}/*** 函 数:W25Q64读取数据* 参 数:Address 读取数据的起始地址,范围:0x000000~0x7FFFFF* 参 数:DataArray 用于接收读取数据的数组,通过输出参数返回* 参 数:Count 要读取数据的数量,范围:0~0x800000* 返 回 值:无*/
void W25Q64_ReadData(uint32_t Address, uint8_t *DataArray, uint32_t Count)
{uint32_t i;MySPI_Start(); //SPI起始MySPI_SwapByte(W25Q64_READ_DATA); //交换发送读取数据的指令MySPI_SwapByte(Address >> 16); //交换发送地址23~16位MySPI_SwapByte(Address >> 8); //交换发送地址15~8位MySPI_SwapByte(Address); //交换发送地址7~0位for (i = 0; i < Count; i ++) //循环Count次{DataArray[i] = MySPI_SwapByte(W25Q64_DUMMY_BYTE); //依次在起始地址后读取数据}MySPI_Stop(); //SPI终止
}
W25Q64.h
#ifndef __W25Q64_H
#define __W25Q64_Hvoid W25Q64_Init(void);
void W25Q64_ReadID(uint8_t *MID, uint16_t *DID);
void W25Q64_PageProgram(uint32_t Address, uint8_t *DataArray, uint16_t Count);
void W25Q64_SectorErase(uint32_t Address);
void W25Q64_ReadData(uint32_t Address, uint8_t *DataArray, uint32_t Count);#endif
W25Q64_Ins.h
#ifndef __W25Q64_INS_H
#define __W25Q64_INS_H#define W25Q64_WRITE_ENABLE 0x06
#define W25Q64_WRITE_DISABLE 0x04
#define W25Q64_READ_STATUS_REGISTER_1 0x05
#define W25Q64_READ_STATUS_REGISTER_2 0x35
#define W25Q64_WRITE_STATUS_REGISTER 0x01
#define W25Q64_PAGE_PROGRAM 0x02
#define W25Q64_QUAD_PAGE_PROGRAM 0x32
#define W25Q64_BLOCK_ERASE_64KB 0xD8
#define W25Q64_BLOCK_ERASE_32KB 0x52
#define W25Q64_SECTOR_ERASE_4KB 0x20
#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
#define W25Q64_READ_DATA 0x03
#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#endif
main.c
#include "stm32f10x.h" // Device header
#include "Delay.h"
#include "OLED.h"
#include "W25Q64.h"uint8_t MID; //定义用于存放MID号的变量
uint16_t DID; //定义用于存放DID号的变量uint8_t ArrayWrite[] = {0x01, 0x02, 0x03, 0x04}; //定义要写入数据的测试数组
uint8_t ArrayRead[4]; //定义要读取数据的测试数组int main(void)
{/*模块初始化*/OLED_Init(); //OLED初始化W25Q64_Init(); //W25Q64初始化/*显示静态字符串*/OLED_ShowString(1, 1, "MID: DID:");OLED_ShowString(2, 1, "W:");OLED_ShowString(3, 1, "R:");/*显示ID号*/W25Q64_ReadID(&MID, &DID); //获取W25Q64的ID号OLED_ShowHexNum(1, 5, MID, 2); //显示MIDOLED_ShowHexNum(1, 12, DID, 4); //显示DID/*W25Q64功能函数测试*/W25Q64_SectorErase(0x000000); //扇区擦除W25Q64_PageProgram(0x000000, ArrayWrite, 4); //将写入数据的测试数组写入到W25Q64中W25Q64_ReadData(0x000000, ArrayRead, 4); //读取刚写入的测试数据到读取数据的测试数组中/*显示数据*/OLED_ShowHexNum(2, 3, ArrayWrite[0], 2); //显示写入数据的测试数组OLED_ShowHexNum(2, 6, ArrayWrite[1], 2);OLED_ShowHexNum(2, 9, ArrayWrite[2], 2);OLED_ShowHexNum(2, 12, ArrayWrite[3], 2);OLED_ShowHexNum(3, 3, ArrayRead[0], 2); //显示读取数据的测试数组OLED_ShowHexNum(3, 6, ArrayRead[1], 2);OLED_ShowHexNum(3, 9, ArrayRead[2], 2);OLED_ShowHexNum(3, 12, ArrayRead[3], 2);while (1){}
}
硬件SPI
修改硬件spi部分,基于库函数版的库写的
MySPI.c
#include "stm32f10x.h" // Device header/*** 函 数:SPI写SS引脚电平,SS仍由软件模拟* 参 数:BitValue 协议层传入的当前需要写入SS的电平,范围0~1* 返 回 值:无* 注意事项:此函数需要用户实现内容,当BitValue为0时,需要置SS为低电平,当BitValue为1时,需要置SS为高电平*/
void MySPI_W_SS(uint8_t BitValue)
{GPIO_WriteBit(GPIOA, GPIO_Pin_4, (BitAction)BitValue); //根据BitValue,设置SS引脚的电平
}/*** 函 数:SPI初始化* 参 数:无* 返 回 值:无*/
void MySPI_Init(void)
{/*开启时钟*/RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_GPIOA, ENABLE); //开启GPIOA的时钟RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_SPI1, ENABLE); //开启SPI1的时钟/*GPIO初始化*/GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStructure;GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_Out_PP;GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_4;GPIO_InitStructure.GPIO_Speed = GPIO_Speed_50MHz;GPIO_Init(GPIOA, &GPIO_InitStructure); //将PA4引脚初始化为推挽输出GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_AF_PP;GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_5 | GPIO_Pin_7;GPIO_InitStructure.GPIO_Speed = GPIO_Speed_50MHz;GPIO_Init(GPIOA, &GPIO_InitStructure); //将PA5和PA7引脚初始化为复用推挽输出GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_IPU;GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_6;GPIO_InitStructure.GPIO_Speed = GPIO_Speed_50MHz;GPIO_Init(GPIOA, &GPIO_InitStructure); //将PA6引脚初始化为上拉输入/*SPI初始化*/SPI_InitTypeDef SPI_InitStructure; //定义结构体变量SPI_InitStructure.SPI_Mode = SPI_Mode_Master; //模式,选择为SPI主模式SPI_InitStructure.SPI_Direction = SPI_Direction_2Lines_FullDuplex; //方向,选择2线全双工SPI_InitStructure.SPI_DataSize = SPI_DataSize_8b; //数据宽度,选择为8位SPI_InitStructure.SPI_FirstBit = SPI_FirstBit_MSB; //先行位,选择高位先行SPI_InitStructure.SPI_BaudRatePrescaler = SPI_BaudRatePrescaler_128; //波特率分频,选择128分频SPI_InitStructure.SPI_CPOL = SPI_CPOL_Low; //SPI极性,选择低极性SPI_InitStructure.SPI_CPHA = SPI_CPHA_1Edge; //SPI相位,选择第一个时钟边沿采样,极性和相位决定选择SPI模式0SPI_InitStructure.SPI_NSS = SPI_NSS_Soft; //NSS,选择由软件控制SPI_InitStructure.SPI_CRCPolynomial = 7; //CRC多项式,暂时用不到,给默认值7SPI_Init(SPI1, &SPI_InitStructure); //将结构体变量交给SPI_Init,配置SPI1/*SPI使能*/SPI_Cmd(SPI1, ENABLE); //使能SPI1,开始运行/*设置默认电平*/MySPI_W_SS(1); //SS默认高电平
}/*** 函 数:SPI起始* 参 数:无* 返 回 值:无*/
void MySPI_Start(void)
{MySPI_W_SS(0); //拉低SS,开始时序
}/*** 函 数:SPI终止* 参 数:无* 返 回 值:无*/
void MySPI_Stop(void)
{MySPI_W_SS(1); //拉高SS,终止时序
}/*** 函 数:SPI交换传输一个字节,使用SPI模式0* 参 数:ByteSend 要发送的一个字节* 返 回 值:接收的一个字节*/
uint8_t MySPI_SwapByte(uint8_t ByteSend)
{while (SPI_I2S_GetFlagStatus(SPI1, SPI_I2S_FLAG_TXE) != SET); //等待发送数据寄存器空SPI_I2S_SendData(SPI1, ByteSend); //写入数据到发送数据寄存器,开始产生时序while (SPI_I2S_GetFlagStatus(SPI1, SPI_I2S_FLAG_RXNE) != SET); //等待接收数据寄存器非空return SPI_I2S_ReceiveData(SPI1); //读取接收到的数据并返回
}
MySPI.h
#ifndef __MYSPI_H
#define __MYSPI_Hvoid MySPI_Init(void);
void MySPI_Start(void);
void MySPI_Stop(void);
uint8_t MySPI_SwapByte(uint8_t ByteSend);#endif
其余的没动