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[G32A] [G32A] 极海G32A1465测评】—— 软件SPI读写W25Q64

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 楼主| bingbing12138 发表于 2025-1-9 21:31 | 显示全部楼层 |阅读模式
软件, 读写, spi, pi, W25Q64
本帖最后由 bingbing12138 于 2025-1-9 22:12 编辑

#技术资源# 非常感谢极海官方给我这样一个测评的机会，本次主要使用G32A1465实现软件SPI读写W25Q64功能，
首先我们需要了解一下什么是SPI：
一、SPI通信：
1.SPI（Serial Peripheral Interface）是由Motorola公司开发的一种通用数据总线
2.四根通信线：SCK（Serial Clock）、MOSI（Master Output Slave Input）、MISO（Master Input Slave Output）、SS（Slave Select）
3.同步，全双工
4.支持总线挂载多设备（一主多从）
二、SPI硬件电路：
1.所有SPI设备的SCK、MOSI、MISO分别连在一起
2.主机另外引出多条SS控制线，分别接到各从机的SS引脚
3.输出引脚配置为推挽输出，输入引脚配置为浮空或上拉输入 图片1.png





三、SPI数据传输示意图： Snipaste_2025-01-09_21-39-31.png


四、SPI时序基本单元：
起始条件：SS从高电平切换到低电平
终止条件：SS从低电平切换到高电平
1111111.png
交换一个字节（模式0）
CPOL=0：空闲状态时，SCK为低电平
CPHA=0：SCK第一个边沿移入数据，第二个边沿移出数据
222222222.png

交换一个字节（模式1）
CPOL=0：空闲状态时，SCK为低电平
CPHA=1：SCK第一个边沿移出数据，第二个边沿移入数据
3333333333333333333.png
交换一个字节（模式2）
CPOL=1：空闲状态时，SCK为高电平
CPHA=0：SCK第一个边沿移入数据，第二个边沿移出数据
44444444444444.png
交换一个字节（模式3）
CPOL=1：空闲状态时，SCK为高电平
CPHA=1：SCK第一个边沿移出数据，第二个边沿移入数据
5555555555555555.png
五、W25Q64简介：
W25Qxx系列是一种低成本、小型化、使用简单的非易失性存储器，常应用于数据存储、字库存储、固件程序存储等场景
存储介质：Nor Flash（闪存）
时钟频率：80MHz / 160MHz (Dual SPI) / 320MHz (Quad SPI)
存储容量（24位地址）：
        W25Q40：          4Mbit / 512KByte
        W25Q80：          8Mbit / 1MByte
        W25Q16：          16Mbit / 2MByte
        W25Q32：          32Mbit / 4MByte
        W25Q64：          64Mbit / 8MByte
        W25Q128：  128Mbit / 16MByte
        W25Q256：  256Mbit / 32MByte

8787877857.png
六、Flash操作注意事项：
写入操作时：
  • 写入操作前，必须先进行写使能
  • 每个数据位只能由1改写为0，不能由0改写为1
  • 写入数据前必须先擦除，擦除后，所有数据位变为1
  • 擦除必须按最小擦除单元进行
  • 连续写入多字节时，最多写入一页的数据，超过页尾位置的数据，会回到页首覆盖写入
  • 写入操作结束后，芯片进入忙状态，不响应新的读写操作

读取操作时：
   直接调用读取时序，无需使能，无需额外操作，没有页的限制，读取操作结束后不会进入忙状态，但不能在忙状态时读取

七、代码及效果展示
主循环代码：
复制
  1. #include "user_config.h"
    

  2. #include "g32a1xxx_pins.h"
    

  3. #include "board.h"
    

  4. #include "w25q64.h"
    

  5. #include "bsp_spi.h"
    


  6. 

  7. uint8_t write_array[5] = {0xAA, 0xBB, 0xCC, 0xDD, 0xEE};
    

  8. uint8_t read_array[5] = {0};
    

  9. uint8_t MID;
    

  10. uint16_t DID;
    

  11. int main(void)
    

  12. {
    

  13.     /* Initialize clock */
    

  14.     CLOCK_SYS_Init(&g_clockConfig);
    

  15.     
    

  16.     W25Q64_Init();
    

  17.     
    

  18.     W25Q64_ReadID(&MID, &DID);
    

  19.     
    

  20.     W25Q64_SectorErase(0x002000);//擦除指定扇区
    

  21.     W25Q64_PageProgram(0x002000, write_array, 5);//在指定扇区写
    

  22.     W25Q64_ReadData(0x002000, read_array, 5);//从指定扇区读
    

  23.     while (1)
    

  24.     {
    

  25.         ;
    

  26.     }
    

  27. }
软件SPI.c
复制
  1. #include "bsp_spi.h"
    


  2. 

  3. //片选
    

  4. void MySPI_W_SS(uint8_t BitValue)
    

  5. {
    

  6.     PINS_WritePin(CS_GPIO_BASE, CS_PIN, BitValue);
    

  7. }
    

  8. //时钟
    

  9. void MySPI_W_SCK(uint8_t BitValue)
    

  10. {
    

  11.     PINS_WritePin(CLK_GPIO_BASE, CLK_PIN, BitValue);
    

  12. }
    

  13. //主机输出
    

  14. void MySPI_W_MOSI(uint8_t BitValue)
    

  15. {
    

  16.     PINS_WritePin(MOSI_GPIO_BASE, MOSI_PIN, BitValue);
    

  17. }
    

  18. //从机输入
    

  19. uint8_t MySPI_R_MISO(void)
    

  20. {
    

  21.     return (uint8_t)((PINS_ReadPinsInput(MISO_GPIO_BASE) >> MISO_PIN) & 0x01U);
    

  22. //    return GPIO_ReadInputDataBit(GPIOA, GPIO_Pin_6);
    

  23. }
    


  24. 

  25. void BSP_SPI_Init(void)
    

  26. {
    

  27.     /* Enable Clock to Port D */
    

  28.     CLOCK_SYS_ConfigModuleClock(PMA_CLK, NULL);
    

  29.     CLOCK_SYS_ConfigModuleClock(PMB_CLK, NULL);
    

  30.     /* Set pin mode */
    

  31.     PINS_SetMuxModeSel(CS_PORT_BASE, CS_PIN, PM_MUX_AS_GPIO);
    

  32.     PINS_SetMuxModeSel(CLK_PORT_BASE, CLK_PIN, PM_MUX_AS_GPIO);
    

  33.     PINS_SetMuxModeSel(MOSI_PORT_BASE, MOSI_PIN, PM_MUX_AS_GPIO);
    

  34.     /* Set pin interrupt */
    

  35.     PINS_SetPinIntSel(CS_PORT_BASE, CS_PIN, PM_DMA_INT_DISABLED);
    

  36.     PINS_SetPinIntSel(CLK_PORT_BASE, CLK_PIN, PM_DMA_INT_DISABLED);
    

  37.     PINS_SetPinIntSel(MOSI_PORT_BASE, MOSI_PIN, PM_DMA_INT_DISABLED);
    

  38.     /* GPIO Initialization */
    

  39.     PINS_SetPins(CS_GPIO_BASE, 1U << CS_PIN);
    

  40.     PINS_SetPins(CLK_GPIO_BASE, 1U << CLK_PIN);
    

  41.     PINS_SetPins(MOSI_GPIO_BASE, 1U << MOSI_PIN);
    

  42.     /* Set pin as output */
    

  43.     PINS_SetPinDir(CS_GPIO_BASE, CS_PIN, 1U);
    

  44.     PINS_SetPinDir(CLK_GPIO_BASE, CLK_PIN, 1U);
    

  45.     PINS_SetPinDir(MOSI_GPIO_BASE, MOSI_PIN, 1U);
    

  46.     
    

  47.     /* Set pin mode */
    

  48.     PINS_SetMuxModeSel(MISO_PORT_BASE, MISO_PIN, PM_MUX_AS_GPIO);
    

  49.     /* Set pin interrupt */
    

  50.     PINS_SetPinIntSel(MISO_PORT_BASE, MISO_PIN, PM_DMA_INT_DISABLED);
    

  51.     /* set pin input to enabled state */
    

  52.     PINS_SetPmInputDisable(MISO_GPIO_BASE, 0U<<MISO_PIN);
    


  53. 

  54.     /* set pin Pull-up resistor */
    

  55.     PINS_SetPullSel(MISO_PORT_BASE, MISO_PIN,PM_INTERNAL_PULL_UP_ENABLED);
    

  56.     
    

  57.     MySPI_W_SS(1);//高电平默认不选中从机
    

  58.     MySPI_W_SCK(0);//模式0 空闲状态为低电平
    

  59. }
    


  60. 

  61. void BSP_SPI_Start(void)
    

  62. {
    

  63.     MySPI_W_SS(0);
    

  64. }
    


  65. 

  66. void BSP_SPI_Stop(void)
    

  67. {
    

  68.     MySPI_W_SS(1);
    

  69. }
    


  70. 

  71. uint8_t BSP_SPI_SwapByte(uint8_t ByteSend)
    

  72. {
    

  73.     uint8_t i,ByteReceive = 0x00;
    

  74.     
    

  75.     for (i = 0; i < 8; i++)
    

  76.     {
    

  77.         //使用掩码方式
    

  78.         MySPI_W_MOSI(ByteSend & (0x80 >> i));//数据移出
    

  79.         MySPI_W_SCK(1);//时钟变为高电平
    

  80.         if (MySPI_R_MISO() == 1)
    

  81.         {
    

  82.             ByteReceive |= (0x80 >> i);//数据移入
    

  83.         }
    

  84.         MySPI_W_SCK(0);//时钟变为低电平
    

  85.     }
    

  86.     
    

  87.     return ByteReceive;
    

  88. }
软件SPI.h
复制
  1. #ifndef __BSP_SPI_H
    

  2. #define __BSP_SPI_H
    


  3. 

  4. #include "g32a1xxx_pins.h"
    

  5. #include "user_config.h"
    


  6. 

  7. //CS
    

  8. #define CS_PIN              (0U)
    

  9. #define CS_PORT_BASE        PMB
    

  10. #define CS_GPIO_BASE        GPIOB
    


  11. 

  12. //CLK
    

  13. #define CLK_PIN             (1U)
    

  14. #define CLK_PORT_BASE       PMB
    

  15. #define CLK_GPIO_BASE       GPIOB
    


  16. 

  17. //MOSI
    

  18. #define MOSI_PIN            (0U)
    

  19. #define MOSI_PORT_BASE      PMA
    

  20. #define MOSI_GPIO_BASE      GPIOA
    


  21. 

  22. //MISO
    

  23. #define MISO_PIN            (1U)
    

  24. #define MISO_PORT_BASE      PMA
    

  25. #define MISO_GPIO_BASE      GPIOA
    


  26. 


  27. 

  28. void BSP_SPI_Init(void);
    

  29. void BSP_SPI_Start(void);
    

  30. void BSP_SPI_Stop(void);
    

  31. uint8_t BSP_SPI_SwapByte(uint8_t ByteSend);
    


  32. 

  33. #endif
W25Q64.c
复制
  1. #include "w25q64.h"
    

  2. #include "bsp_spi.h"
    


  3. 

  4. void W25Q64_Init(void)
    

  5. {
    

  6.     BSP_SPI_Init();
    

  7. }
    


  8. 

  9. void W25Q64_ReadID(uint8_t *MID, uint16_t *DID)
    

  10. {
    

  11.     BSP_SPI_Start();
    

  12.     BSP_SPI_SwapByte(W25Q64_JEDEC_ID);
    

  13.     *MID = BSP_SPI_SwapByte(W25Q64_DUMMY_BYTE);
    

  14.     *DID = BSP_SPI_SwapByte(W25Q64_DUMMY_BYTE);
    

  15.     *DID <<= 8;
    

  16.     *DID |= BSP_SPI_SwapByte(W25Q64_DUMMY_BYTE);
    

  17.     BSP_SPI_Stop();
    

  18. }
    


  19. 

  20. //写使能
    

  21. void W25Q64_WriteEnable(void)
    

  22. {
    

  23.     BSP_SPI_Start();//片选
    

  24.     BSP_SPI_SwapByte(W25Q64_WRITE_ENABLE);
    

  25.     BSP_SPI_Stop();
    

  26. }
    

  27. //等待状态寄存器1 为非忙状态
    

  28. void W25Q64_WaitBusy(void)
    

  29. {
    

  30.     uint32_t TimeOut;
    

  31.     BSP_SPI_Start();//片选
    

  32.     BSP_SPI_SwapByte(W25Q64_READ_STATUS_REGISTER_1);
    

  33. //    while((BSP_SPI_SwapByte(W25Q64_DUMMY_BYTE) & 0x01) == 0x01);
    

  34.     TimeOut = 100000;
    

  35.     while(BSP_SPI_SwapByte(W25Q64_DUMMY_BYTE) & 0x01)
    

  36.     {
    

  37.         TimeOut--;
    

  38.         if (TimeOut == 0)
    

  39.         {
    

  40.             break;
    

  41.         }
    

  42.     }
    

  43.     BSP_SPI_Stop();
    

  44. }
    


  45. 

  46. //开始写之前 先打开写使能，之后执行数据写入
    

  47. void W25Q64_PageProgram(uint32_t Address, uint8_t *DataArry, uint16_t Count)
    

  48. {
    

  49.     uint16_t i;
    

  50.     W25Q64_WriteEnable();//写使能
    

  51.     
    

  52.     BSP_SPI_Start();//片选
    

  53.     BSP_SPI_SwapByte(W25Q64_PAGE_PROGRAM);
    

  54.     BSP_SPI_SwapByte(Address >> 16);
    

  55.     BSP_SPI_SwapByte(Address >> 8);
    

  56.     BSP_SPI_SwapByte(Address);
    

  57.     for (i = 0; i < Count; i++)
    

  58.     {
    

  59.         BSP_SPI_SwapByte(DataArry[i]);
    

  60.     }
    

  61.     BSP_SPI_Stop();
    

  62.     
    

  63.     W25Q64_WaitBusy();//等待忙完
    

  64. }
    

  65. //擦除指定扇区  开启写使能 之后开始擦除扇区 最后等待状态寄存器为非忙状态
    

  66. void W25Q64_SectorErase(uint32_t Address)
    

  67. {
    

  68.     W25Q64_WriteEnable();//写使能
    

  69.     
    

  70.     BSP_SPI_Start();//片选
    

  71.     BSP_SPI_SwapByte(W25Q64_SECTOR_ERASE_4KB);
    

  72.     BSP_SPI_SwapByte(Address >> 16);
    

  73.     BSP_SPI_SwapByte(Address >> 8);
    

  74.     BSP_SPI_SwapByte(Address);
    

  75.     BSP_SPI_Stop();
    

  76.     
    

  77.     W25Q64_WaitBusy();//等待忙完
    

  78. }
    

  79. //从指定地址读取数据
    

  80. void W25Q64_ReadData(uint32_t Address, uint8_t *DataArry, uint16_t Count)
    

  81. {
    

  82.     uint16_t i;
    

  83.     BSP_SPI_Start();//片选
    

  84.     BSP_SPI_SwapByte(W25Q64_READ_DATA);
    

  85.     BSP_SPI_SwapByte(Address >> 16);
    

  86.     BSP_SPI_SwapByte(Address >> 8);
    

  87.     BSP_SPI_SwapByte(Address);
    

  88.     for (i = 0; i < Count; i++)
    

  89.     {
    

  90.         DataArry[i] = BSP_SPI_SwapByte(W25Q64_DUMMY_BYTE);
    

  91.     }
    

  92.     BSP_SPI_Stop();
    

  93. }
    


  94.
W25Q64.h
复制
  1. #ifndef __W25Q64_H
    

  2. #define __W25Q64_H
    


  3. 

  4. #include "g32a1xxx_pins.h"
    


  5. 

  6. #define W25Q64_WRITE_ENABLE                         0x06
    

  7. #define W25Q64_WRITE_DISABLE                        0x04
    

  8. #define W25Q64_READ_STATUS_REGISTER_1               0x05
    

  9. #define W25Q64_READ_STATUS_REGISTER_2               0x35
    

  10. #define W25Q64_WRITE_STATUS_REGISTER                0x01
    

  11. #define W25Q64_PAGE_PROGRAM                         0x02
    

  12. #define W25Q64_QUAD_PAGE_PROGRAM                    0x32
    

  13. #define W25Q64_BLOCK_ERASE_64KB                     0xD8
    

  14. #define W25Q64_BLOCK_ERASE_32KB                     0x52
    

  15. #define W25Q64_SECTOR_ERASE_4KB                     0x20
    

  16. #define W25Q64_CHIP_ERASE                           0xC7
    

  17. #define W25Q64_ERASE_SUSPEND                        0x75
    

  18. #define W25Q64_ERASE_RESUME                         0x7A
    

  19. #define W25Q64_POWER_DOWN                           0xB9
    

  20. #define W25Q64_HIGH_PERFORMANCE_MODE                0xA3
    

  21. #define W25Q64_CONTINUOUS_READ_MODE_RESET           0xFF
    

  22. #define W25Q64_RELEASE_POWER_DOWN_HPM_DEVICE_ID     0xAB
    

  23. #define W25Q64_MANUFACTURER_DEVICE_ID               0x90
    

  24. #define W25Q64_READ_UNIQUE_ID                       0x4B
    

  25. #define W25Q64_JEDEC_ID                             0x9F
    

  26. #define W25Q64_READ_DATA                            0x03
    

  27. #define W25Q64_FAST_READ                            0x0B
    

  28. #define W25Q64_FAST_READ_DUAL_OUTPUT                0x3B
    

  29. #define W25Q64_FAST_READ_DUAL_IO                    0xBB
    

  30. #define W25Q64_FAST_READ_QUAD_OUTPUT                0x6B
    

  31. #define W25Q64_FAST_READ_QUAD_IO                    0xEB
    

  32. #define W25Q64_OCTAL_WORD_READ_QUAD_IO              0xE3
    


  33. 

  34. #define W25Q64_DUMMY_BYTE                           0xFF
    


  35. 

  36. void W25Q64_Init(void);//初始化函数
    

  37. void W25Q64_ReadID(uint8_t *MID, uint16_t *DID);//读取设备ID号
    

  38. void W25Q64_PageProgram(uint32_t Address, uint8_t *DataArry, uint16_t Count);//在指定扇区写
    

  39. void W25Q64_SectorErase(uint32_t Address);//擦除指定扇区
    

  40. void W25Q64_ReadData(uint32_t Address, uint8_t *DataArry, uint16_t Count);//从指定扇区读
    


  41. 

  42. #endif
    


  43.
实物展示：
极海.png
效果展示：
程序.png

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