1、 FLASH实验-SPI 学习目标： 1、学会STM32硬件SPI 2、学会对EN25Q64进行读写操作 10.1 EN25Q64简介 EN25Q64 是华邦公司推出的大容量 SPI FLASH 产品，EN25Q64 的容量为64M比特，也就是说有8M字节。EN25Q64将8M的容量分为 128个块（Block），每个块大小为 64K字节，每个块又分为 16个扇区（Sector），每个扇区 4K 个字节。EN25Q64 的最少擦除单位为一个扇区，也就是每次必须擦除 4K个字节。 EN25Q64 支持标准的 SPI，还支持双输出/四输出的 SPI，最大 SPI 时钟可以到 80Mhz（双输出时相
2、当于 160Mhz，四输出时相当于 320M），更多的 EN25Q64 的介绍，请参考 EN25Q64 的DATASHEET。 10.2 SPI简介 从上面的简介我们知道，EN25Q64是使用SPI来通信的。那什么是SPI呢? SPI 是英语 Serial Peripheral interface 的缩写，顾名思义就是串行外围设备接口,SPI接口主要用四根线进行通信： 1、MISO：主设备数据输入，从设备数据输出。 2、MOSI：主设备数据输出，从设备数据输入。 3、SCLK：时钟信号，由主设备产生。 4、CS：从设备片选信号，由主设备控制。 而通常意义上，SPI 的通信只用三根线就可以了，一
3、根时钟线、一根输出、一根输入。 为了更好理解SPI的传输原理，我们来看一下SPI的内部结构： 从图上可以有知道，SPI 数据的传输过程其实是通过一个移位寄存器来完成的，主机将自己的移位寄存器的数据移出，同时从机的移位寄存器数据移入，同时将自己的数据移出。简单的来理解，就像将两个寄存器贴在一起，然后进行循环左移或者循环右移（SPI的传输可以选择先发送高位还是先发送低位。），直到两个寄存器的数据交换为止。而时钟信号SCLK就是控制传输速率的。 STM32内部是给我们提供了一个SPI的外设的，那么我们就可以使用单片机的内部的SPI来控制EN25Q64了。 10.3 EN25Q64的原理图 从上面的原
4、理图，我们发现，其实EN25Q64是使用了STM32单片机的SPI2的接口（我们开发板上面使用的单片机是拥有两个 SPI 外设的。），而 EN25Q64的片选控制端使用的是PG13。 10.4 SPI库函数介绍 我们知道了 EN25Q64 的用途和通信方式，那么接下来我们就看下怎么对EN25Q64进行读写呢？ 1、打开时钟使能。 我们要使用GPIOB、GPIOG和SPI所以要打开三个时钟。 代码为： RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_GPIOG, ENABLE); RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_GPIOB,
5、 ENABLE); RCC_APB1PeriphClockCmd(RCC_APB1Periph_SPI2, ENABLE); 2、配置GPIO口的模式。 这这里我们要打开GPIOG和GPIOB的时钟，然后将片选端PG13设置为推挽输出，然后设置SPI使用的GPIO口，将PB13、PB14和PB15设置为复用推挽输入。大家可能疑惑为什么 PB14 也设置为输出呢？它不是应该输入吗？在这里它是作为复用端口了，所以设置为复用推挽输出就是跟外设连接，要外设自己来决定输入输出了。 那么我们要使用的库函数大家都很熟悉了，就不详细介绍了。 代码为： /* flash_cs的IO口设置 PG13 */ GPI
6、O_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_13; GPIO_InitStructure.GPIO_Speed = GPIO_Speed_50MHz; GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_Out_PP; GPIO_Init(GPIOG, /* SPI的IO口设置 */ GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_13 | GPIO_Pin_14 | GPIO_Pin_15; GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_AF_PP; GPIO_Init
7、Structure.GPIO_Speed = GPIO_Speed_50MHz; GPIO_Init(GPIOB, 3、设置SPI参数。 1) SPI_Init ()函数 这个函数可以用来初始化SPI外设。它有两个参数： 第一个参数：选择你要设置的 SPI，我们要使用 SPI2 所以设置为：SPI2。 第二个参数：传递一个结构体，用于设置 SPI 的参数。它一共有 9个成员： SPI_Direction：表示SPI的方向，我们要使用的是双线双向全双工，所以我们设置为：SPI_Direction_2Lines_FullDuplex。 SPI_Mode：表示SPI的模式，我们使用主机模式，所以设置
8、为：SPI_Mode_Master。 SPI_DataSize：表示传输数据的长度，我们使用8位数据传输，所以设置为：SPI_DataSize_8b。 SPI_CPOL：表示在空闲的时候时钟线是高电平还是低电平。我们选择高：SPI_CPOL_High。 SPI_CPHA：选择采样延迟。我们选择从第二个时钟开始采样，所以设置为：SPI_CPHA_2Edge。 SPI_NSS：表示是否用硬件控制片选端。我们的片选另外使用的PG13，所以不用。所以设置为软件控制：SPI_NSS_Soft。 SPI_BaudRatePrescaler：表示时钟波特率的分频，用来设置 SPI的速度。我们设置为256分频
9、：SPI_BaudRatePrescaler_256。 SPI_FirstBit：表示SPI的第一位，我们使用先发送高位，所以设置为：SPI_FirstBit_MSB。 SPI_CRCPolynomial：表示CRC效验的设置，我们使用7位CRC，所以设置为：7。 所以代码为： SPI_InitStructure.SPI_Direction = SPI_Direction_2Lines_FullDuplex;/选择全双工SPI模式 SPI_InitStructure.SPI_Mode = SPI_Mode_Master; /主机模式 SPI_InitStructure.SPI_DataSize
10、 = SPI_DataSize_8b; /8位SPI SPI_InitStructure.SPI_CPOL = SPI_CPOL_High; /时钟悬空高电平 SPI_InitStructure.SPI_CPHA = SPI_CPHA_2Edge; /在第二个时钟采集数据 SPI_InitStructure.SPI_NSS = SPI_NSS_Soft; /Nss使用软件控制 /* 选择波特率预分频为256 */ SPI_InitStructure.SPI_BaudRatePrescaler = SPI_BaudRatePrescaler_256; SPI_InitStructure.SPI_
11、FirstBit = SPI_FirstBit_MSB;/从最高位开始传输 SPI_InitStructure.SPI_CRCPolynomial = 7; SPI_Init(SPI2, 2) 打开SPI的使能。 我们可以使用SPI_Cmd()函数。它有两个参数： 第一个参数选择要设置的SPI，我们选择SPI2。 第二个参数用来设置SPI的状态，我们选择ANABLE。 4、使用SPI读写。 从上面 SPI 的简介我们知道，SPI 发送的同时，也接收数据。所以我们使用SPI读写的时候，发送的同时也接收。 1) SPI_I2S_SendData()函数。 这个函数用来发送数据的，它有两个参数： 第
12、一个参数选择要使用的SPI，我们选择SPI2。 第二个参数用来传递我们要发送的8位数据。 2) SPI_I2S_GetFlagStatus()函数 这个函数用来检测SPI的状态，一般在发送和接收之前都要检测SPI的状态，发送时要检测 SPI的发送缓冲器是否为空，接收时检测接收缓冲器是否为非空。 这个函数有两个参数： 第一个参数选择要检测的SPI，我们选择SPI2。 第二个参数用来传递我们要检测的状态。检测发送缓冲器为空的时候设置为：SPI_I2S_FLAG_TXE；检测接收缓冲器是否为非空的时候设置为：SPI_I2S_FLAG_RXNE。 同时它返回一个状态值，状态出现返回：SET（非零）；否
13、者返回：RESET（0）。 所以使用SPI读写我们可以写为： uint8_t SPI2_WriteReadData(uint8_t dat) uint16_t i = 0; /* 当发送缓冲器空 */ while(SPI_I2S_GetFlagStatus(SPI2, SPI_I2S_FLAG_TXE) = RESET) i+; if(i 10000) eturn 0xFF; /* 发送数据 */ SPI_I2S_SendData(SPI2, dat); /* 等待接收缓冲器为非空 */ while(SPI_I2S_GetFlagStatus(SPI2, SPI_I2S_FLAG_RXNE)
14、= RESET); /* 将读取到的数值返回 */ return SPI_I2S_ReceiveData(SPI2); 10.5 EN25Q64操作 我们在进行EN25Q64操作的时候，需要用到EN24Q64的命令。它的命令表如下： 1. EN25Q64读取ID操作 我们知道了，怎么跟 EN25Q64 通信之后，我们首先要对 EN25Q64 进行初始化，一般来说EN25Q64是不需要什么初始化的，不过我们为了确定芯片，我们先来读取一次芯片的ID。 从上面的命令表，我们知道读取芯片ID的命令是90H，命令发送的第1个字节是命令字节，然后第2、3、4字节是要么是伪字节要么是无用字节，在第 5 个字
15、节返回生产商 ID（即 M7-M0），第 6 个字节返回器件 ID（即ID7-ID0）,我们使用的是EN25Q64，生产商ID是0x1C，器件ID是0x16，合起来的ID就是0x1C16读取芯片的操作步骤如下： 1) 把CS引脚拉低，选择片选。 2) 把指令90H发送到芯片。 3) 发送3个无用字节。 4) 读取生产商ID 5) 读取器件ID 6) 把CS引脚拉高，取消片选。 代码我们可以写为： uint16_t FLASH_ReadID(void) uint16_t id = 0; FLASH_CS_CLR; /打开片选 SPI2_WriteReadData(0x90);/发送读取ID命令
16、SPI2_WriteReadData(0x00); SPI2_WriteReadData(0x00); SPI2_WriteReadData(0x00); id |= SPI2_WriteReadData(0xFF) 0xEFFFFFFF) /等待超时 return 0xFF; FLASH_CS_CLR; /使能器件 SPI2_WriteReadData(EN25X_ReadStatusReg); /发送读取状态寄存器命令 statusValue = SPI2_WriteReadData(0xFF); /读取一个字节 FLASH_CS_SET; /取消片选 while(statusValue
17、/ 等待BUSY位清空 return 0; 2) 选择片选 3) 发送读取命令0x03 4) 发送三个字节的地址 5) 读取n个字节 6) 取消片选 程序实现如下： void FLASH_ReadData(uint8_t *readBuff, uint32_t readAddr, uint16_t readByteNum) SPI2_SetSpeed(SPI_BaudRatePrescaler_2); FLASH_CS_CLR; /打开片选 /* 写读取命令 */ SPI2_WriteReadData(EN25X_ReadData); /* 发送24位读取地址 */ SPI2_WriteRea
18、dData(readAddr 16); SPI2_WriteReadData(readAddr 8); SPI2_WriteReadData(readAddr); /* 读取数据 */ while(readByteNum-) *readBuff = SPI2_WriteReadData(0xFF); readBuff+; FLASH_CS_SET; /关闭片选 3. EN25Q64写入数据 对于EN25Q64的写入操作比较复杂，它只能页编辑，也就是必须一次性写入256个字节的数据，而且在进行页编辑的时候，必须保证写入区域位都为 1，就是说如果有数据必须要擦除掉，所以一般每次写入都要先擦除数据才
19、能写入。而写入数据的操作步骤为： 1) 注意要保证：要写入的区域，是空的，否则要先擦除。 2) 检测器件是否处于忙状态。 3) 开启写入使能。 在命令表中，写使能命令是0x06。每次执行编辑和擦除操作的时候，都需要器件开启写使能。开启的操作为： a) 选择片选 b) 写入一个字节的写使能命令0x06。 c) 取消片选 程序实现为： static void FLASH_WriteEnable(void) FLASH_CS_CLR; /使能器件 SPI2_WriteReadData(EN25X_WriteEnable); /发送写使能 FLASH_CS_SET; /取消片选 4) 选择片选 5)
20、发送1个字节的页编辑命令0x02。 6) 发送写入3个字节的写入地址。 7) 写入256个字节 8) 取消片选 例程中的程序实现如下： static void FLASH_WritePage(uint8_t *writeBuff, uint32_t writeAddr, uint16_t writeByteNum) uint16_t byteNum, i; byteNum = writeAddr % 256; byteNum = 256 - byteNum; /求出首页剩余地址 if(writeByteNum 16); /发送24位读取地址 SPI2_WriteReadData(writeAd
21、dr 8); SPI2_WriteReadData(writeAddr); for(i=0; i= 256) /如果剩余字节数大于256，那么一次写入一页 byteNum = 256; else /如果剩余字节数小于256，那么一次全部写完 byteNum = writeByteNum; 4. EN25Q64擦除操作 因为EN25Q64的写入的时候都要保证写入位置都没有数据，所以每次写入数据的时候，总会伴随着擦除操作。器件擦除命令有三种，第一种是“块擦除”，一次擦除64K字节数据，即256页。第二种是“扇区擦除”，一次擦除4K字节数据，即：16页。第三种是“芯片擦除”，一次性擦除整块芯片。我们
22、这里就讲述“扇区擦除”，其实擦除操作方式都差不多，操作步骤为： 1) 检测器件是否未处于忙状态 2) 开启写使能。 3) 选择片选。 4) 发送1个字节的“扇区擦除”命令。 5) 发送3个字节的扇区擦除地址。 6) 取消片选。 程序实现如下： static void FLASH_SectorErase(uint32_t eraseAddr) FLASH_CheckBusy(); /确定FLASH是否处于忙状态 FLASH_WriteEnable(); /开启写使能 FLASH_CS_CLR; /使能器件 SPI2_WriteReadData(EN25X_SectorErase); /发送命令
23、SPI2_WriteReadData(eraseAddr 16); /发送24位地址 SPI2_WriteReadData(eraseAddr 8); SPI2_WriteReadData(eraseAddr); FLASH_CS_SET; /取消片选 10.6 例程主函数 const u8 TEXT_Buffer19=“FLASH SPI TEST OK!“; #define SIZE (19-1) int main(void) uint8_t buffSIZE, showCharSIZE + 1, j, keyValue, ledState = 0; uint32_t i; /* 初始化
24、*/ TFT_Init(); KEY_Config(); FLASH_Init(); LED_Config(); /* 显示初始化 */ TFT_ClearScreen(BLACK); while(FLASH_ReadID() != EN25Q64) GUI_Show12Char(75, 0, “FLASH Init ERROR!“, RED, BLACK); TFT_ClearScreen(BLACK); GUI_Show12Char(75, 0, “FLASH Init OK! “, RED, BLACK); GUI_Show12Char(0, 32, “KEY_UP: write KEY
25、_DOWN:read“, RED, BLACK); while(1) keyValue = KEY_Scan(); /* 根据按键做出反应 */ switch(keyValue) case(KEY_UP): /按上键将“FLASH SPI test OK!“从FLASH地址0开始写入 FLASH_WriteData(u8*)TEXT_Buffer, 0, SIZE); GUI_Show12Char(0, 48, “wirte OK! “, RED, BLACK); break; case(KEY_DOWN): /按下键将从 FLASH 地址 0 开始读取 18位数，将读取到的显示 FLASH_ReadData(buff, 0, SIZE); for(j=0; j 0x5FFFF) i = 0; if(ledState = 0xFE) ledState = 0xFF; else ledState = 0xFE; LED_SetState(ledState); 程序效果是，按KEY_UP写入“FLASH SPI TEST OK!”到EN25Q64中，KEY_DOWN，读取写入的数据，并显示到LCD彩屏上面。
