SPI 协议简介
SPI 协议是由摩托罗拉公司提出的通讯协议 (Serial Peripheral Interface)，即串行外围设备接口，是 一种高速全双工的通信总线。它被广泛地使用在 ADC、LCD 等设备与 MCU 间，要求通讯速率 较高的场合。下面我们分别对 SPI 协议的物理层及协议层进行讲解。
SPI 物理层
SPI 通讯设备之间的常用连接方式见图常见的 SPI 通讯系统。
SPI 通讯使用 3 条总线及片选线，3 条总线分别为 SCK、MOSI、MISO，片选线为，它们的作用介 绍如下：
(1) ( Slave Select)：从设备选择信号线，常称为片选信号线，也称为 NSS、CS，以下用 NSS 表示。 当有多个 SPI 从设备与 SPI 主机相连时，设备的其它信号线 SCK、MOSI 及 MISO 同时并联到相 同的 SPI 总线上，即无论有多少个从设备，都共同只使用这 3 条总线；而每个从设备都有独立的 这一条 NSS 信号线，本信号线独占主机的一个引脚，即有多少个从设备，就有多少条片选信号 线。I2C 协议中通过设备地址来寻址、选中总线上的某个设备并与其进行通讯；而 SPI 协议中没 有设备地址，它使用 NSS 信号线来寻址，当主机要选择从设备时，把该从设备的 NSS 信号线设置为低电平，该从设备即被选中，即片选有效，接着主机开始与被选中的从设备进行 SPI 通讯。 所以 SPI 通讯以 NSS 线置低电平为开始信号，以 NSS 线被拉高作为结束信号。
(2) SCK (Serial Clock)：时钟信号线，用于通讯数据同步。它由通讯主机产生，决定了通讯的速率， 不同的设备支持的最高时钟频率不一样，如 STM32 的 SPI 时钟频率最大为 fpclk/2，两个设备之间 通讯时，通讯速率受限于低速设备。
(3) MOSI (Master Output，Slave Input)：主设备输出/从设备输入引脚。主机的数据从这条信号线输 出，从机由这条信号线读入主机发送的数据，即这条线上数据的方向为主机到从机。
(4) MISO(Master Input,，Slave Output)：主设备输入/从设备输出引脚。主机从这条信号线读入数 据，从机的数据由这条信号线输出到主机，即在这条线上数据的方向为从机到主机。
协议层
与 I2C 的类似，SPI 协议定义了通讯的起始和停止信号、数据有效性、时钟同步等环节。
SPI 基本通讯过程
先看看 SPI 通讯的通讯时序，见图 SPI 通讯时序。
这是一个主机的通讯时序。NSS、SCK、MOSI 信号都由主机控制产生，而 MISO 的信号由从机 产生，主机通过该信号线读取从机的数据。MOSI 与 MISO 的信号只在 NSS 为低电平的时候才有效，在 SCK 的每个时钟周期 MOSI 和 MISO 传输一位数据。 以上通讯流程中包含的各个信号分解如下：
通讯的起始和停止信号
在图 SPI 通讯时序 中的标号处，NSS 信号线由高变低，是 SPI 通讯的起始信号。NSS 是每个从机 各自独占的信号线，当从机在自己的 NSS 线检测到起始信号后，就知道自己被主机选中了，开 始准备与主机通讯。在图中的标号处，NSS 信号由低变高，是 SPI 通讯的停止信号，表示本次通 讯结束，从机的选中状态被取消。
数据有效性
SPI 使用 MOSI 及 MISO 信号线来传输数据，使用 SCK 信号线进行数据同步。MOSI 及 MISO 数 据线在 SCK 的每个时钟周期传输一位数据，且数据输入输出是同时进行的。数据传输时，MSB 先行或 LSB 先行并没有作硬性规定，但要保证两个 SPI 通讯设备之间使用同样的协定，一般都 会采用图 SPI 通讯时序 中的 MSB 先行模式。 观察图中的标号处，MOSI 及 MISO 的数据在 SCK 的上升沿期间变化输出，在 SCK 的下降沿时 被采样。即在 SCK 的下降沿时刻，MOSI 及 MISO 的数据有效，高电平时表示数据“1”，为低电 平时表示数据“0”。在其它时刻，数据无效，MOSI 及 MISO 为下一次表示数据做准备。 SPI 每次数据传输可以 8 位或 16 位为单位，每次传输的单位数不受限制。
CPOL/CPHA 及通讯模式
上面讲述的图 SPI 通讯时序 中的时序只是 SPI 中的其中一种通讯模式，SPI 一共有四种通讯模式， 它们的主要区别是总线空闲时 SCK 的时钟状态以及数据采样时刻。为方便说明，在此引入“时 钟极性 CPOL”和“时钟相位 CPHA”的概念。 时钟极性 CPOL 是指 SPI 通讯设备处于空闲状态时，SCK 信号线的电平信号 (即 SPI 通讯开始前、 NSS 线为高电平时 SCK 的状态)。CPOL=0 时，SCK 在空闲状态时为低电平，CPOL=1 时，则相反。
时钟相位 CPHA 是指数据的采样的时刻，当 CPHA=0 时，MOSI 或 MISO 数据线上的信号将会在 SCK 时钟线的“奇数边沿”被采样。当 CPHA=1 时，数据线在 SCK 的“偶数边沿”采样。见图 CPHA = 0 时的 SPI 通讯模式 及图 CPHA = 1 时的 SPI 通讯模式。
我们来分析这个 CPHA=0 的时序图。首先，根据 SCK 在空闲状态时的电平，分为两种情况。SCK 信号线在空闲状态为低电平时，CPOL=0；空闲状态为高电平时，CPOL=1。 无论 CPOL=0 还是 =1，因为我们配置的时钟相位 CPHA=0，在图中可以看到，采样时刻都是在 SCK 的奇数边沿。注意当 CPOL=0 的时候，时钟的奇数边沿是上升沿，而 CPOL=1 的时候，时钟 的奇数边沿是下降沿。所以 SPI 的采样时刻不是由上升/下降沿决定的。MOSI 和 MISO 数据线的 有效信号在 SCK 的奇数边沿保持不变，数据信号将在 SCK 奇数边沿时被采样，在非采样时刻， MOSI 和 MISO 的有效信号才发生切换。 类似地，当 CPHA=1 时，不受 CPOL 的影响，数据信号在 SCK 的偶数边沿被采样，见图 CPHA=1 时的 SPI 通讯模式 _。
由 CPOL 及 CPHA 的不同状态，SPI 分成了四种模式，见表 SPI 的四种模式 ，主机与从机需要工 作在相同的模式下才可以正常通讯，实际中采用较多的是“模式 0”与“模式 3”。
STM32 的 SPI 特性及架构
与 I2C 外设一样，STM32 芯片也集成了专门用于 SPI 协议通讯的外设。
STM32 的 SPI 外设简介
STM32 的 SPI 外设可用作通讯的主机及从机，支持最高的 SCK 时钟频率为 fpclk/2 (STM32F103 型 号的芯片默认 fpclk1 为 36MHz，fpclk2 为 72MHz)，完全支持 SPI 协议的 4 种模式，数据帧长度可设 置为 8 位或 16 位，可设置数据 MSB 先行或 LSB 先行。它还支持双线全双工 (前面小节说明的都 是这种模式)、双线单向以及单线模式。其中双线单向模式可以同时使用 MOSI 及 MISO 数据线 向一个方向传输数据，可以加快一倍的传输速度。而单线模式则可以减少硬件接线，当然这样速 率会受到影响。我们只讲解双线全双工模式。
STM32 的 SPI 架构剖析
通讯引脚
SPI 的所有硬件架构都从图 SPI 架构图 中左侧 MOSI、MISO、SCK 及 NSS 线展开的。STM32 芯 片有多个 SPI 外设，它们的 SPI 通讯信号引出到不同的 GPIO 引脚上，使用时必须配置到这些指 定的引脚，见表 STM32F10x 的 SPI 引脚。关于 GPIO 引脚的复用功能，可查阅《STM32F10x 规格 书》，以它为准。
其中 SPI1 是 APB2 上的设备，最高通信速率达 36Mbtis/s，SPI2、SPI3 是 APB1 上的设备，最高 通信速率为 18Mbits/s。除了通讯速率，在其它功能上没有差异。其中 SPI3 用到了下载接口的引 脚，这几个引脚默认功能是下载，第二功能才是 IO 口，如果想使用 SPI3 接口，则程序上必须先 禁用掉这几个 IO 口的下载功能。一般在资源不是十分紧张的情况下，这几个 IO 口是专门用于下 载和调试程序，不会复用为 SPI3。
时钟控制逻辑
SCK 线的时钟信号，由波特率发生器根据“控制寄存器 CR1”中的 BR[0:2] 位控制，该位是对 fpclk 时钟的分频因子，对 fpclk 的分频结果就是 SCK 引脚的输出时钟频率，计算方法见表 BR 位对 fpclk 的分频。
其中的 fpclk 频率是指 SPI 所在的 APB 总线频率，APB1 为 fpclk1，APB2 为 fpckl2。
通过配置“控制寄存器 CR”的“CPOL 位”及“CPHA”位可以把 SPI 设置成前面分析的 4 种 SPI 模式。
数据控制逻辑
SPI 的 MOSI 及 MISO 都连接到数据移位寄存器上，数据移位寄存器的数据来源及目标接收、发 送缓冲区以及 MISO、MOSI 线。当向外发送数据的时候，数据移位寄存器以“发送缓冲区”为数 据源，把数据一位一位地通过数据线发送出去；当从外部接收数据的时候，数据移位寄存器把数 据线采样到的数据一位一位地存储到“接收缓冲区”中。通过写 SPI 的“数据寄存器 DR”把数 据填充到发送缓冲区中，通讯读“数据寄存器 DR”，可以获取接收缓冲区中的内容。其中数据帧 长度可以通过“控制寄存器 CR1”的“DFF 位”配置成 8 位及 16 位模式；配置“LSBFIRST 位” 可选择 MSB 先行还是 LSB 先行。
整体控制逻辑
整体控制逻辑负责协调整个 SPI 外设，控制逻辑的工作模式根据我们配置的“控制寄存器 (CR1/CR2)”的参数而改变，基本的控制参数包括前面提到的 SPI 模式、波特率、LSB 先行、主 从模式、单双向模式等等。在外设工作时，控制逻辑会根据外设的工作状态修改“状态寄存器 (SR)”，我们只要读取状态寄存器相关的寄存器位，就可以了解 SPI 的工作状态了。除此之外，控 制逻辑还根据要求，负责控制产生 SPI 中断信号、DMA 请求及控制 NSS 信号线。 实际应用中，我们一般不使用 STM32 SPI 外设的标准 NSS 信号线，而是更简单地使用普通的 GPIO，软件控制它的电平输出，从而产生通讯起始和停止信号。
通讯过程
STM32 使用 SPI 外设通讯时，在通讯的不同阶段它会对“状态寄存器 SR”的不同数据位写入参 数，我们通过读取这些寄存器标志来了解通讯状态。 图主发送器通讯过程 中的是“主模式”流程，即 STM32 作为 SPI 通讯的主机端时的数据收发过程。
主模式收发流程及事件说明如下：
(1) 控制 NSS 信号线，产生起始信号 (图中没有画出)；
(2) 把要发送的数据写入到“数据寄存器 DR”中，该数据会被存储到发送缓冲区；
(3) 通讯开始，SCK 时钟开始运行。MOSI 把发送缓冲区中的数据一位一位地传输出去；MISO 则 把数据一位一位地存储进接收缓冲区中；
(4) 当发送完一帧数据的时候，“状态寄存器 SR”中的“TXE 标志位”会被置 1，表示传输完一 帧，发送缓冲区已空；类似地，当接收完一帧数据的时候，“RXNE 标志位”会被置 1，表示传输 完一帧，接收缓冲区非空；
(5) 等待到“TXE 标志位”为 1 时，若还要继续发送数据，则再次往“数据寄存器 DR”写入数据 即可；等待到“RXNE 标志位”为 1 时，通过读取“数据寄存器 DR”可以获取接收缓冲区中的 内容。 假如我们使能了 TXE 或 RXNE 中断，TXE 或 RXNE 置 1 时会产生 SPI 中断信号，进入同一个中 断服务函数，到 SPI 中断服务程序后，可通过检查寄存器位来了解是哪一个事件，再分别进行处 理。也可以使用 DMA 方式来收发“数据寄存器 DR”中的数据。
SPI—读写串行 FLASH 实验
FLSAH 存储器又称闪存，它与 EEPROM 都是掉电后数据不丢失的存储器，但 FLASH 存储器容量 普遍大于 EEPROM，现在基本取代了它的地位。我们生活中常用的 U 盘、SD 卡、SSD 固态硬盘 以及我们 STM32 芯片内部用于存储程序的设备，都是 FLASH 类型的存储器。在存储控制上，最主要的区别是 FLASH 芯片只能一大片一大片地擦写，而在“I2C 章节”中我们了解到 EEPROM 可以单个字节擦写。 本小节以一种使用 SPI 通讯的串行 FLASH 存储芯片的读写实验为大家讲解 STM32 的 SPI 使用方 法。实验中 STM32 的 SPI 外设采用主模式，通过查询事件的方式来确保正常通讯。
硬件设计
FLASH 芯片 (型号：W25Q64) 是一种使用 SPI 通讯协议的 NOR FLASH 存储器，它 的 CS/CLK/DIO/DO 引脚分别连接到了 STM32 对应的 SPI 引脚 NSS/SCK/MOSI/MISO 上，其中 STM32 的 NSS 引脚虽然是其片上 SPI 外设的硬件引脚，但实际上后面的程序只是把它当成一个 普通的 GPIO，使用软件的方式控制 NSS 信号，所以在 SPI 的硬件设计中，NSS 可以随便选择普 通的 GPIO，不必纠结于选择硬件 NSS 信号。 FLASH 芯片中还有 WP 和 HOLD 引脚。WP 引脚可控制写保护功能，当该引脚为低电平时，禁止 写入数据。我们直接接电源，不使用写保护功能。HOLD 引脚可用于暂停通讯，该引脚为低电平时，通讯暂停，数据输出引脚输出高阻抗状态，时钟和数据输入引脚无效。我们直接接电源，不 使用通讯暂停功能。 关于 FLASH 芯片的更多信息，可参考其数据手册《W25Q64》来了解。若您使用的实验板 FLASH 的型号或控制引脚不一样，只需根据我们的工程修改即可，程序的控制原理相同。
编程要点
(1) 初始化通讯使用的目标引脚及端口时钟；
(2) 使能 SPI 外设的时钟；
(3) 配置 SPI 外设的模式、地址、速率等参数并使能 SPI 外设；
(4) 编写基本 SPI 按字节收发的函数；
(5) 编写对 FLASH 擦除及读写操作的的函数；
(6) 编写测试程序，对读写数据进行校验。
来看代码：
bsp_spi_ flash.h
#ifndef __SPI_FLASH_H
#define __SPI_FLASH_H
#include "stm32f10x.h"
#include <stdio.h>
//#define sFLASH_ID 0xEF3015 //W25X16
//#define sFLASH_ID 0xEF4015 //W25Q16
//#define sFLASH_ID 0XEF4018 //W25Q128
#define sFLASH_ID 0XEF4017 //W25Q64
#define SPI_FLASH_PageSize 256
#define SPI_FLASH_PerWritePageSize 256
/*命令定义-开头*******************************/
#define W25X_WriteEnable 0x06
#define W25X_WriteDisable 0x04
#define W25X_ReadStatusReg 0x05
#define W25X_WriteStatusReg 0x01
#define W25X_ReadData 0x03
#define W25X_FastReadData 0x0B
#define W25X_FastReadDual 0x3B
#define W25X_PageProgram 0x02
#define W25X_BlockErase 0xD8
#define W25X_SectorErase 0x20
#define W25X_ChipErase 0xC7
#define W25X_PowerDown 0xB9
#define W25X_ReleasePowerDown 0xAB
#define W25X_DeviceID 0xAB
#define W25X_ManufactDeviceID 0x90
#define W25X_JedecDeviceID 0x9F
/* WIP(busy)标志，FLASH内部正在写入 */
#define WIP_Flag 0x01
#define Dummy_Byte 0xFF
/*命令定义-结尾*******************************/
/*SPI接口定义-开头****************************/
#define FLASH_SPIx SPI1
#define FLASH_SPI_APBxClock_FUN RCC_APB2PeriphClockCmd
#define FLASH_SPI_CLK RCC_APB2Periph_SPI1
//CS(NSS)引脚 片选选普通GPIO即可
#define FLASH_SPI_CS_APBxClock_FUN RCC_APB2PeriphClockCmd
#define FLASH_SPI_CS_CLK RCC_APB2Periph_GPIOA
#define FLASH_SPI_CS_PORT GPIOA
#define FLASH_SPI_CS_PIN GPIO_Pin_4
//SCK引脚
#define FLASH_SPI_SCK_APBxClock_FUN RCC_APB2PeriphClockCmd
#define FLASH_SPI_SCK_CLK RCC_APB2Periph_GPIOA
#define FLASH_SPI_SCK_PORT GPIOA
#define FLASH_SPI_SCK_PIN GPIO_Pin_5
//MISO引脚
#define FLASH_SPI_MISO_APBxClock_FUN RCC_APB2PeriphClockCmd
#define FLASH_SPI_MISO_CLK RCC_APB2Periph_GPIOA
#define FLASH_SPI_MISO_PORT GPIOA
#define FLASH_SPI_MISO_PIN GPIO_Pin_6
//MOSI引脚
#define FLASH_SPI_MOSI_APBxClock_FUN RCC_APB2PeriphClockCmd
#define FLASH_SPI_MOSI_CLK RCC_APB2Periph_GPIOA
#define FLASH_SPI_MOSI_PORT GPIOA
#define FLASH_SPI_MOSI_PIN GPIO_Pin_7
#define SPI_FLASH_CS_LOW() GPIO_ResetBits( FLASH_SPI_CS_PORT, FLASH_SPI_CS_PIN )
#define SPI_FLASH_CS_HIGH() GPIO_SetBits( FLASH_SPI_CS_PORT, FLASH_SPI_CS_PIN )
/*SPI接口定义-结尾****************************/
/*等待超时时间*/
#define SPIT_FLAG_TIMEOUT ((uint32_t)0x1000)
#define SPIT_LONG_TIMEOUT ((uint32_t)(10 * SPIT_FLAG_TIMEOUT))
/*信息输出*/
#define FLASH_DEBUG_ON 1
#define FLASH_INFO(fmt,arg...) printf("<<-FLASH-INFO->> "fmt"\n",##arg)
#define FLASH_ERROR(fmt,arg...) printf("<<-FLASH-ERROR->> "fmt"\n",##arg)
#define FLASH_DEBUG(fmt,arg...) do{\
if(FLASH_DEBUG_ON)\
printf("<<-FLASH-DEBUG->> [%d]"fmt"\n",__LINE__, ##arg);\
}while(0)
void SPI_FLASH_Init(void);
void SPI_FLASH_SectorErase(u32 SectorAddr);
void SPI_FLASH_BulkErase(void);
void SPI_FLASH_PageWrite(u8* pBuffer, u32 WriteAddr, u16 NumByteToWrite);
void SPI_FLASH_BufferWrite(u8* pBuffer, u32 WriteAddr, u16 NumByteToWrite);
void SPI_FLASH_BufferRead(u8* pBuffer, u32 ReadAddr, u16 NumByteToRead);
u32 SPI_FLASH_ReadID(void);
u32 SPI_FLASH_ReadDeviceID(void);
void SPI_FLASH_StartReadSequence(u32 ReadAddr);
void SPI_Flash_PowerDown(void);
void SPI_Flash_WAKEUP(void);
u8 SPI_FLASH_ReadByte(void);
u8 SPI_FLASH_SendByte(u8 byte);
u16 SPI_FLASH_SendHalfWord(u16 HalfWord);
void SPI_FLASH_WriteEnable(void);
void SPI_FLASH_WaitForWriteEnd(void);
#endif /* __SPI_FLASH_H */
bsp_spi_ flash.c
#include "./flash/bsp_spi_flash.h"
static __IO uint32_t SPITimeout = SPIT_LONG_TIMEOUT;
static uint16_t SPI_TIMEOUT_UserCallback(uint8_t errorCode);
/**
* @brief SPI_FLASH初始化
* @param 无
* @retval 无
*/
void SPI_FLASH_Init(void)
{
SPI_InitTypeDef SPI_InitStructure;
GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStructure;
/* 使能SPI时钟 */
FLASH_SPI_APBxClock_FUN ( FLASH_SPI_CLK, ENABLE );
/* 使能SPI引脚相关的时钟 */
FLASH_SPI_CS_APBxClock_FUN ( FLASH_SPI_CS_CLK|FLASH_SPI_SCK_CLK|
FLASH_SPI_MISO_PIN|FLASH_SPI_MOSI_PIN, ENABLE );
/* 配置SPI的 CS引脚，普通IO即可 */
GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = FLASH_SPI_CS_PIN;
GPIO_InitStructure.GPIO_Speed = GPIO_Speed_50MHz;
GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_Out_PP;
GPIO_Init(FLASH_SPI_CS_PORT, &GPIO_InitStructure);
/* 配置SPI的 SCK引脚*/
GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = FLASH_SPI_SCK_PIN;
GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_AF_PP;
GPIO_Init(FLASH_SPI_SCK_PORT, &GPIO_InitStructure);
/* 配置SPI的 MISO引脚*/
GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = FLASH_SPI_MISO_PIN;
GPIO_Init(FLASH_SPI_MISO_PORT, &GPIO_InitStructure);
/* 配置SPI的 MOSI引脚*/
GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = FLASH_SPI_MOSI_PIN;
GPIO_Init(FLASH_SPI_MOSI_PORT, &GPIO_InitStructure);
/* 停止信号 FLASH: CS引脚高电平*/
SPI_FLASH_CS_HIGH();
/* SPI 模式配置 */
// FLASH芯片 支持SPI模式0及模式3，据此设置CPOL CPHA
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_4;
SPI_InitStructure.SPI_FirstBit = SPI_FirstBit_MSB;
SPI_InitStructure.SPI_CRCPolynomial = 7;
SPI_Init(FLASH_SPIx , &SPI_InitStructure);
/* 使能 SPI */
SPI_Cmd(FLASH_SPIx , ENABLE);
}
/**
* @brief 擦除FLASH扇区
* @param SectorAddr：要擦除的扇区地址
* @retval 无
*/
void SPI_FLASH_SectorErase(u32 SectorAddr)
{
/* 发送FLASH写使能命令 */
SPI_FLASH_WriteEnable();
SPI_FLASH_WaitForWriteEnd();
/* 擦除扇区 */
/* 选择FLASH: CS低电平 */
SPI_FLASH_CS_LOW();
/* 发送扇区擦除指令*/
SPI_FLASH_SendByte(W25X_SectorErase);
/*发送擦除扇区地址的高位*/
SPI_FLASH_SendByte((SectorAddr & 0xFF0000) >> 16);
/* 发送擦除扇区地址的中位 */
SPI_FLASH_SendByte((SectorAddr & 0xFF00) >> 8);
/* 发送擦除扇区地址的低位 */
SPI_FLASH_SendByte(SectorAddr & 0xFF);
/* 停止信号 FLASH: CS 高电平 */
SPI_FLASH_CS_HIGH();
/* 等待擦除完毕*/
SPI_FLASH_WaitForWriteEnd();
}
/**
* @brief 擦除FLASH扇区，整片擦除
* @param 无
* @retval 无
*/
void SPI_FLASH_BulkErase(void)
{
/* 发送FLASH写使能命令 */
SPI_FLASH_WriteEnable();
/* 整块 Erase */
/* 选择FLASH: CS低电平 */
SPI_FLASH_CS_LOW();
/* 发送整块擦除指令*/
SPI_FLASH_SendByte(W25X_ChipErase);
/* 停止信号 FLASH: CS 高电平 */
SPI_FLASH_CS_HIGH();
/* 等待擦除完毕*/
SPI_FLASH_WaitForWriteEnd();
}
/**
* @brief 对FLASH按页写入数据，调用本函数写入数据前需要先擦除扇区
* @param pBuffer，要写入数据的指针
* @param WriteAddr，写入地址
* @param NumByteToWrite，写入数据长度，必须小于等于SPI_FLASH_PerWritePageSize
* @retval 无
*/
void SPI_FLASH_PageWrite(u8* pBuffer, u32 WriteAddr, u16 NumByteToWrite)
{
/* 发送FLASH写使能命令 */
SPI_FLASH_WriteEnable();
/* 选择FLASH: CS低电平 */
SPI_FLASH_CS_LOW();
/* 写页写指令*/
SPI_FLASH_SendByte(W25X_PageProgram);
/*发送写地址的高位*/
SPI_FLASH_SendByte((WriteAddr & 0xFF0000) >> 16);
/*发送写地址的中位*/
SPI_FLASH_SendByte((WriteAddr & 0xFF00) >> 8);
/*发送写地址的低位*/
SPI_FLASH_SendByte(WriteAddr & 0xFF);
if(NumByteToWrite > SPI_FLASH_PerWritePageSize)
{
NumByteToWrite = SPI_FLASH_PerWritePageSize;
FLASH_ERROR("SPI_FLASH_PageWrite too large!");
}
/* 写入数据*/
while (NumByteToWrite--)
{
/* 发送当前要写入的字节数据 */
SPI_FLASH_SendByte(*pBuffer);
/* 指向下一字节数据 */
pBuffer++;
}
/* 停止信号 FLASH: CS 高电平 */
SPI_FLASH_CS_HIGH();
/* 等待写入完毕*/
SPI_FLASH_WaitForWriteEnd();
}
/**
* @brief 对FLASH写入数据，调用本函数写入数据前需要先擦除扇区
* @param pBuffer，要写入数据的指针
* @param WriteAddr，写入地址
* @param NumByteToWrite，写入数据长度
* @retval 无
*/
void SPI_FLASH_BufferWrite(u8* pBuffer, u32 WriteAddr, u16 NumByteToWrite)
{
u8 NumOfPage = 0, NumOfSingle = 0, Addr = 0, count = 0, temp = 0;
/*mod运算求余，若writeAddr是SPI_FLASH_PageSize整数倍，运算结果Addr值为0*/
Addr = WriteAddr % SPI_FLASH_PageSize;
/*差count个数据值，刚好可以对齐到页地址*/
count = SPI_FLASH_PageSize - Addr;
/*计算出要写多少整数页*/
NumOfPage = NumByteToWrite / SPI_FLASH_PageSize;
/*mod运算求余，计算出剩余不满一页的字节数*/
NumOfSingle = NumByteToWrite % SPI_FLASH_PageSize;
/* Addr=0,则WriteAddr 刚好按页对齐 aligned */
if (Addr == 0)
{
/* NumByteToWrite < SPI_FLASH_PageSize */
if (NumOfPage == 0)
{
SPI_FLASH_PageWrite(pBuffer, WriteAddr, NumByteToWrite);
}
else /* NumByteToWrite > SPI_FLASH_PageSize */
{
/*先把整数页都写了*/
while (NumOfPage--)
{
SPI_FLASH_PageWrite(pBuffer, WriteAddr, SPI_FLASH_PageSize);
WriteAddr += SPI_FLASH_PageSize;
pBuffer += SPI_FLASH_PageSize;
}
/*若有多余的不满一页的数据，把它写完*/
SPI_FLASH_PageWrite(pBuffer, WriteAddr, NumOfSingle);
}
}
/* 若地址与 SPI_FLASH_PageSize 不对齐 */
else
{
/* NumByteToWrite < SPI_FLASH_PageSize */
if (NumOfPage == 0)
{
/*当前页剩余的count个位置比NumOfSingle小，一页写不完*/
if (NumOfSingle > count)
{
temp = NumOfSingle - count;
/*先写满当前页*/
SPI_FLASH_PageWrite(pBuffer, WriteAddr, count);
WriteAddr += count;
pBuffer += count;
/*再写剩余的数据*/
SPI_FLASH_PageWrite(pBuffer, WriteAddr, temp);
}
else /*当前页剩余的count个位置能写完NumOfSingle个数据*/
{
SPI_FLASH_PageWrite(pBuffer, WriteAddr, NumByteToWrite);
}
}
else /* NumByteToWrite > SPI_FLASH_PageSize */
{
/*地址不对齐多出的count分开处理，不加入这个运算*/
NumByteToWrite -= count;
NumOfPage = NumByteToWrite / SPI_FLASH_PageSize;
NumOfSingle = NumByteToWrite % SPI_FLASH_PageSize;
/* 先写完count个数据，为的是让下一次要写的地址对齐 */
SPI_FLASH_PageWrite(pBuffer, WriteAddr, count);
/* 接下来就重复地址对齐的情况 */
WriteAddr += count;
pBuffer += count;
/*把整数页都写了*/
while (NumOfPage--)
{
SPI_FLASH_PageWrite(pBuffer, WriteAddr, SPI_FLASH_PageSize);
WriteAddr += SPI_FLASH_PageSize;
pBuffer += SPI_FLASH_PageSize;
}
/*若有多余的不满一页的数据，把它写完*/
if (NumOfSingle != 0)
{
SPI_FLASH_PageWrite(pBuffer, WriteAddr, NumOfSingle);
}
}
}
}
/**
* @brief 读取FLASH数据
* @param pBuffer，存储读出数据的指针
* @param ReadAddr，读取地址
* @param NumByteToRead，读取数据长度
* @retval 无
*/
void SPI_FLASH_BufferRead(u8* pBuffer, u32 ReadAddr, u16 NumByteToRead)
{
/* 选择FLASH: CS低电平 */
SPI_FLASH_CS_LOW();
/* 发送 读 指令 */
SPI_FLASH_SendByte(W25X_ReadData);
/* 发送 读 地址高位 */
SPI_FLASH_SendByte((ReadAddr & 0xFF0000) >> 16);
/* 发送 读 地址中位 */
SPI_FLASH_SendByte((ReadAddr& 0xFF00) >> 8);
/* 发送 读 地址低位 */
SPI_FLASH_SendByte(ReadAddr & 0xFF);
/* 读取数据 */
while (NumByteToRead--) /* while there is data to be read */
{
/* 读取一个字节*/
*pBuffer = SPI_FLASH_SendByte(Dummy_Byte);
/* 指向下一个字节缓冲区 */
pBuffer++;
}
/* 停止信号 FLASH: CS 高电平 */
SPI_FLASH_CS_HIGH();
}
/**
* @brief 读取FLASH ID
* @param 无
* @retval FLASH ID
*/
u32 SPI_FLASH_ReadID(void)
{
u32 Temp = 0, Temp0 = 0, Temp1 = 0, Temp2 = 0;
/* 开始通讯：CS低电平 */
SPI_FLASH_CS_LOW();
/* 发送JEDEC指令，读取ID */
SPI_FLASH_SendByte(W25X_JedecDeviceID);
/* 读取一个字节数据 */
Temp0 = SPI_FLASH_SendByte(Dummy_Byte);
/* 读取一个字节数据 */
Temp1 = SPI_FLASH_SendByte(Dummy_Byte);
/* 读取一个字节数据 */
Temp2 = SPI_FLASH_SendByte(Dummy_Byte);
/* 停止通讯：CS高电平 */
SPI_FLASH_CS_HIGH();
/*把数据组合起来，作为函数的返回值*/
Temp = (Temp0 << 16) | (Temp1 << 8) | Temp2;
return Temp;
}
/**
* @brief 读取FLASH Device ID
* @param 无
* @retval FLASH Device ID
*/
u32 SPI_FLASH_ReadDeviceID(void)
{
u32 Temp = 0;
/* Select the FLASH: Chip Select low */
SPI_FLASH_CS_LOW();
/* Send "RDID " instruction */
SPI_FLASH_SendByte(W25X_DeviceID);
SPI_FLASH_SendByte(Dummy_Byte);
SPI_FLASH_SendByte(Dummy_Byte);
SPI_FLASH_SendByte(Dummy_Byte);
/* Read a byte from the FLASH */
Temp = SPI_FLASH_SendByte(Dummy_Byte);
/* Deselect the FLASH: Chip Select high */
SPI_FLASH_CS_HIGH();
return Temp;
}
/*******************************************************************************
* Function Name : SPI_FLASH_StartReadSequence
* Description : Initiates a read data byte (READ) sequence from the Flash.
* This is done by driving the /CS line low to select the device,
* then the READ instruction is transmitted followed by 3 bytes
* address. This function exit and keep the /CS line low, so the
* Flash still being selected. With this technique the whole
* content of the Flash is read with a single READ instruction.
* Input : - ReadAddr : FLASH's internal address to read from.
* Output : None
* Return : None
*******************************************************************************/
void SPI_FLASH_StartReadSequence(u32 ReadAddr)
{
/* Select the FLASH: Chip Select low */
SPI_FLASH_CS_LOW();
/* Send "Read from Memory " instruction */
SPI_FLASH_SendByte(W25X_ReadData);
/* Send the 24-bit address of the address to read from -----------------------*/
/* Send ReadAddr high nibble address byte */
SPI_FLASH_SendByte((ReadAddr & 0xFF0000) >> 16);
/* Send ReadAddr medium nibble address byte */
SPI_FLASH_SendByte((ReadAddr& 0xFF00) >> 8);
/* Send ReadAddr low nibble address byte */
SPI_FLASH_SendByte(ReadAddr & 0xFF);
}
/**
* @brief 使用SPI读取一个字节的数据
* @param 无
* @retval 返回接收到的数据
*/
u8 SPI_FLASH_ReadByte(void)
{
return (SPI_FLASH_SendByte(Dummy_Byte));
}
/**
* @brief 使用SPI发送一个字节的数据
* @param byte：要发送的数据
* @retval 返回接收到的数据
*/
u8 SPI_FLASH_SendByte(u8 byte)
{
SPITimeout = SPIT_FLAG_TIMEOUT;
/* 等待发送缓冲区为空，TXE事件 */
while (SPI_I2S_GetFlagStatus(FLASH_SPIx , SPI_I2S_FLAG_TXE) == RESET)
{
if((SPITimeout--) == 0) return SPI_TIMEOUT_UserCallback(0);
}
/* 写入数据寄存器，把要写入的数据写入发送缓冲区 */
SPI_I2S_SendData(FLASH_SPIx , byte);
SPITimeout = SPIT_FLAG_TIMEOUT;
/* 等待接收缓冲区非空，RXNE事件 */
while (SPI_I2S_GetFlagStatus(FLASH_SPIx , SPI_I2S_FLAG_RXNE) == RESET)
{
if((SPITimeout--) == 0) return SPI_TIMEOUT_UserCallback(1);
}
/* 读取数据寄存器，获取接收缓冲区数据 */
return SPI_I2S_ReceiveData(FLASH_SPIx );
}
/**
* @brief 使用SPI发送两个字节的数据
* @param byte：要发送的数据
* @retval 返回接收到的数据
*/
u16 SPI_FLASH_SendHalfWord(u16 HalfWord)
{
SPITimeout = SPIT_FLAG_TIMEOUT;
/* 等待发送缓冲区为空，TXE事件 */
while (SPI_I2S_GetFlagStatus(FLASH_SPIx , SPI_I2S_FLAG_TXE) == RESET)
{
if((SPITimeout--) == 0) return SPI_TIMEOUT_UserCallback(2);
}
/* 写入数据寄存器，把要写入的数据写入发送缓冲区 */
SPI_I2S_SendData(FLASH_SPIx , HalfWord);
SPITimeout = SPIT_FLAG_TIMEOUT;
/* 等待接收缓冲区非空，RXNE事件 */
while (SPI_I2S_GetFlagStatus(FLASH_SPIx , SPI_I2S_FLAG_RXNE) == RESET)
{
if((SPITimeout--) == 0) return SPI_TIMEOUT_UserCallback(3);
}
/* 读取数据寄存器，获取接收缓冲区数据 */
return SPI_I2S_ReceiveData(FLASH_SPIx );
}
/**
* @brief 向FLASH发送 写使能 命令
* @param none
* @retval none
*/
void SPI_FLASH_WriteEnable(void)
{
/* 通讯开始：CS低 */
SPI_FLASH_CS_LOW();
/* 发送写使能命令*/
SPI_FLASH_SendByte(W25X_WriteEnable);
/*通讯结束：CS高 */
SPI_FLASH_CS_HIGH();
}
/* WIP(busy)标志，FLASH内部正在写入 */
#define WIP_Flag 0x01
/**
* @brief 等待WIP(BUSY)标志被置0，即等待到FLASH内部数据写入完毕
* @param none
* @retval none
*/
void SPI_FLASH_WaitForWriteEnd(void)
{
u8 FLASH_Status = 0;
/* 选择 FLASH: CS 低 */
SPI_FLASH_CS_LOW();
/* 发送 读状态寄存器 命令 */
SPI_FLASH_SendByte(W25X_ReadStatusReg);
/* 若FLASH忙碌，则等待 */
do
{
/* 读取FLASH芯片的状态寄存器 */
FLASH_Status = SPI_FLASH_SendByte(Dummy_Byte);
}
while ((FLASH_Status & WIP_Flag) == SET); /* 正在写入标志 */
/* 停止信号 FLASH: CS 高 */
SPI_FLASH_CS_HIGH();
}
//进入掉电模式
void SPI_Flash_PowerDown(void)
{
/* 通讯开始：CS低 */
SPI_FLASH_CS_LOW();
/* 发送 掉电 命令 */
SPI_FLASH_SendByte(W25X_PowerDown);
/*通讯结束：CS高 */
SPI_FLASH_CS_HIGH();
}
//唤醒
void SPI_Flash_WAKEUP(void)
{
/*选择 FLASH: CS 低 */
SPI_FLASH_CS_LOW();
/* 发送 上电 命令 */
SPI_FLASH_SendByte(W25X_ReleasePowerDown);
/* 停止信号 FLASH: CS 高 */
SPI_FLASH_CS_HIGH();
}
/**
* @brief 等待超时回调函数
* @param None.
* @retval None.
*/
static uint16_t SPI_TIMEOUT_UserCallback(uint8_t errorCode)
{
/* 等待超时后的处理,输出错误信息 */
FLASH_ERROR("SPI 等待超时!errorCode = %d",errorCode);
return 0;
}
/*********************************************END OF FILE**********************/
main.c
#include "stm32f10x.h"
#include "./usart/bsp_usart.h"
#include "./led/bsp_led.h"
#include "./flash/bsp_spi_flash.h"
typedef enum { FAILED = 0, PASSED = !FAILED} TestStatus;
/* 获取缓冲区的长度 */
#define TxBufferSize1 (countof(TxBuffer1) - 1)
#define RxBufferSize1 (countof(TxBuffer1) - 1)
#define countof(a) (sizeof(a) / sizeof(*(a)))
#define BufferSize (countof(Tx_Buffer)-1)
#define FLASH_WriteAddress 0x00000
#define FLASH_ReadAddress FLASH_WriteAddress
#define FLASH_SectorToErase FLASH_WriteAddress
/* 发送缓冲区初始化 */
uint8_t Tx_Buffer[] = "感谢您选用野火stm32开发板\r\n";
uint8_t Rx_Buffer[BufferSize];
__IO uint32_t DeviceID = 0;
__IO uint32_t FlashID = 0;
__IO TestStatus TransferStatus1 = FAILED;
// 函数原型声明
void Delay(__IO uint32_t nCount);
TestStatus Buffercmp(uint8_t* pBuffer1,uint8_t* pBuffer2, uint16_t BufferLength);
/*
* 函数名：main
* 描述 ：主函数
* 输入 ：无
* 输出 ：无
*/
int main(void)
{
LED_GPIO_Config();
LED_BLUE;
/* 配置串口为：115200 8-N-1 */
USART_Config();
printf("\r\n 这是一个8Mbyte串行flash(W25Q64)实验 \r\n");
/* 8M串行flash W25Q64初始化 */
SPI_FLASH_Init();
/* 获取 Flash Device ID */
DeviceID = SPI_FLASH_ReadDeviceID();
Delay( 200 );
/* 获取 SPI Flash ID */
FlashID = SPI_FLASH_ReadID();
printf("\r\n FlashID is 0x%X,\
Manufacturer Device ID is 0x%X\r\n", FlashID, DeviceID);
/* 检验 SPI Flash ID */
if (FlashID == sFLASH_ID)
{
printf("\r\n 检测到串行flash W25Q64 !\r\n");
/* 擦除将要写入的 SPI FLASH 扇区，FLASH写入前要先擦除 */
// 这里擦除4K，即一个扇区，擦除的最小单位是扇区
SPI_FLASH_SectorErase(FLASH_SectorToErase);
/* 将发送缓冲区的数据写到flash中 */
// 这里写一页，一页的大小为256个字节
SPI_FLASH_BufferWrite(Tx_Buffer, FLASH_WriteAddress, BufferSize);
printf("\r\n 写入的数据为：%s \r\t", Tx_Buffer);
/* 将刚刚写入的数据读出来放到接收缓冲区中 */
SPI_FLASH_BufferRead(Rx_Buffer, FLASH_ReadAddress, BufferSize);
printf("\r\n 读出的数据为：%s \r\n", Rx_Buffer);
/* 检查写入的数据与读出的数据是否相等 */
TransferStatus1 = Buffercmp(Tx_Buffer, Rx_Buffer, BufferSize);
if( PASSED == TransferStatus1 )
{
LED_GREEN;
printf("\r\n 8M串行flash(W25Q64)测试成功!\n\r");
}
else
{
LED_RED;
printf("\r\n 8M串行flash(W25Q64)测试失败!\n\r");
}
}// if (FlashID == sFLASH_ID)
else// if (FlashID == sFLASH_ID)
{
LED_RED;
printf("\r\n 获取不到 W25Q64 ID!\n\r");
}
while(1);
}
/*
* 函数名：Buffercmp
* 描述 ：比较两个缓冲区中的数据是否相等
* 输入 ：-pBuffer1 src缓冲区指针
* -pBuffer2 dst缓冲区指针
* -BufferLength 缓冲区长度
* 输出 ：无
* 返回 ：-PASSED pBuffer1 等于 pBuffer2
* -FAILED pBuffer1 不同于 pBuffer2
*/
TestStatus Buffercmp(uint8_t* pBuffer1, uint8_t* pBuffer2, uint16_t BufferLength)
{
while(BufferLength--)
{
if(*pBuffer1 != *pBuffer2)
{
return FAILED;
}
pBuffer1++;
pBuffer2++;
}
return PASSED;
}
void Delay(__IO uint32_t nCount)
{
for(; nCount != 0; nCount--);
}
/*********************************************END OF FILE**********************/
本篇内容摘自野火STM32开发指南