STM32F103的W25Q64的DMA高效数据访问实现

1万 · 2019-7-6 13:02

1. 关于DMA
首先任何FLASH的写操作都是非常耗时的,体现在擦除FLASH上,且写操作不能太频繁,故而用DMA方式实现写操作程序逻辑会非常复杂,程序逻辑在各种中断处理中容易乱,与之相反采用DMA读大批量数据时及具有优势.
比如36MHzSPI时种,采用轮询方式读一页数据需要花费250us时间,二用了DMA后只需要80us时间,提高了三倍还多,且启动DMA只需要5us,节省了245us时间.

1万 · 2019-7-6 13:03

2. W25Q64实用的函数① 读ID号,用于确定芯片是否能正常访问
② 轮询方式读数据
③ 擦除指令
④ 写一页数据指令,(事先要擦除)
⑤ DMA方式读取一块数据

1万 · 2019-7-6 13:03

3. 程序正文W25Q64.c
/*********************************Copyright (c)*********************************
**
**                               FIVE工作组
**
**---------------------------------File Info------------------------------------
** File Name:             w25q64.c
** Last modified Date:    2013/9/10 9:32:33
** Last Version:          V1.2
** Description:          none
**
**------------------------------------------------------------------------------
** Created By:             wanxuncpx
** Created date:          2013/8/6 21:12:35
** Version:                V1.2
** Descriptions:          none
**------------------------------------------------------------------------------
** HW_CMU:                STM32F103ZET6
** Libraries:             STM32F10x_StdPeriph_Driver
** version                V3.5
*******************************************************************************/

/******************************************************************************
更新说明:
******************************************************************************/

/******************************************************************************
*********************************  应用资料 ********************************
******************************************************************************/

/******************************************************************************
********************************* 文件引用部分 ********************************
******************************************************************************/
#include "w25q64.h"

/******************************************************************************
********************************* 数据声明 *********************************
******************************************************************************/
/*---------------------*
*    数据定义(输出)
*----------------------*/
uint8_t W25X_Buffer[W25X_SECTOR_SIZE];
volatile bool sem_W25X_DMA_Busy = true;
volatile bool sem_W25X_DMA_RxRdy= false;

/*---------------------*
*    数据定义(内部用)
*----------------------*/
static uint8_t  W25X_TX_Byte=0xFF;

/******************************************************************************
********************************* 函数声明 *********************************
******************************************************************************/

1万 · 2019-7-6 13:03

/******************************************************************************
/ 函数功能:初始化W25Q64的GPIO口连接
/ 修改日期:2013/9/10 19:04:15
/ 输入参数:none
/ 输出参数:none
/ 使用说明:none
******************************************************************************/
void W25X_GPIO_Config(void)
{
/* Private typedef ---------------------------------------------------------*/
GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStruct;

/** SPI1 GPIO Configuration
   PA5    ------> SPI1_SCK
   PA6    ------> SPI1_MISO
   PA7    ------> SPI1_MOSI
*/
/*Enable or disable APB2 peripheral clock */
RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_GPIOA, ENABLE);

/*Configure GPIO pin */
GPIO_InitStruct.GPIO_Pin = GPIO_Pin_5|GPIO_Pin_6|GPIO_Pin_7;
GPIO_InitStruct.GPIO_Mode = GPIO_Mode_AF_PP;
GPIO_InitStruct.GPIO_Speed = GPIO_Speed_50MHz;
GPIO_Init(GPIOA, &GPIO_InitStruct);

/** Configure pins as GPIO
   PA4    ------> GPIO_Output
   PB0    ------> GPIO_Output
*/
/*Enable or disable APB2 peripheral clock */
RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_GPIOA|RCC_APB2Periph_GPIOB, ENABLE);
W25X_WP_EN();
W25X_CS_H();

/*Configure GPIO pin */
GPIO_InitStruct.GPIO_Pin = GPIO_Pin_4;
GPIO_InitStruct.GPIO_Mode = GPIO_Mode_Out_PP;
GPIO_InitStruct.GPIO_Speed = GPIO_Speed_50MHz;
GPIO_Init(GPIOA, &GPIO_InitStruct);

/*Configure GPIO pin */
GPIO_InitStruct.GPIO_Pin = GPIO_Pin_0;
GPIO_InitStruct.GPIO_Mode = GPIO_Mode_Out_PP;
GPIO_InitStruct.GPIO_Speed = GPIO_Speed_50MHz;
GPIO_Init(GPIOB, &GPIO_InitStruct);

/*Lock of the gpio */
GPIO_PinLockConfig(GPIOA,GPIO_Pin_4);
GPIO_PinLockConfig(GPIOB,GPIO_Pin_0);
}

1万 · 2019-7-6 13:04

/******************************************************************************
/ 函数功能:初始化W25Q64
/ 修改日期:2013/9/10 19:04:16
/ 输入参数:none
/ 输出参数:none
/ 使用说明:none
******************************************************************************/
void W25X_Init(void)
{
SPI_InitTypeDef  SPI_InitStructure ;
DMA_InitTypeDef  DMA_InitStructure;
NVIC_InitTypeDef NVIC_InitStructure;

//配置DMA通道,DMA1_CH2收
//读取SPI FLASH时多数为空数据故而数据地址无需增加
//启动DMA1的时钟
RCC_AHBPeriphClockCmd(RCC_AHBPeriph_DMA1, ENABLE);
DMA_DeInit(DMA1_Channel2);
DMA_InitStructure.DMA_PeripheralBaseAddr = (uint32_t)(&SPI1->DR);
DMA_InitStructure.DMA_MemoryBaseAddr = (uint32_t)W25X_Buffer;
DMA_InitStructure.DMA_DIR = DMA_DIR_PeripheralSRC;
DMA_InitStructure.DMA_BufferSize = 0;
DMA_InitStructure.DMA_PeripheralInc = DMA_PeripheralInc_Disable;
DMA_InitStructure.DMA_MemoryInc = DMA_MemoryInc_Enable;
DMA_InitStructure.DMA_PeripheralDataSize = DMA_PeripheralDataSize_Byte;
DMA_InitStructure.DMA_MemoryDataSize = DMA_MemoryDataSize_Byte;
DMA_InitStructure.DMA_Mode = DMA_Mode_Normal;
DMA_InitStructure.DMA_Priority = DMA_Priority_VeryHigh;
DMA_InitStructure.DMA_M2M = DMA_M2M_Disable;
DMA_Init(DMA1_Channel2, &DMA_InitStructure);

//配置DMA通道,DMA1_CH3发送
DMA_DeInit(DMA1_Channel3);
DMA_InitStructure.DMA_PeripheralBaseAddr = (uint32_t)(&SPI1->DR);
DMA_InitStructure.DMA_MemoryBaseAddr = (uint32_t)(&W25X_TX_Byte);
DMA_InitStructure.DMA_DIR = DMA_DIR_PeripheralDST;
DMA_InitStructure.DMA_BufferSize = 0;
DMA_InitStructure.DMA_PeripheralInc = DMA_PeripheralInc_Disable;
DMA_InitStructure.DMA_MemoryInc = DMA_MemoryInc_Disable;
DMA_InitStructure.DMA_PeripheralDataSize = DMA_PeripheralDataSize_Byte;
DMA_InitStructure.DMA_MemoryDataSize = DMA_MemoryDataSize_Byte;
DMA_InitStructure.DMA_Mode = DMA_Mode_Normal;
DMA_InitStructure.DMA_Priority = DMA_Priority_Medium;
DMA_InitStructure.DMA_M2M = DMA_M2M_Disable;
DMA_Init(DMA1_Channel3, &DMA_InitStructure);

//关闭DMA,清DMA标记,使能DMA1_CH2的传输完成中断
DMA_Cmd(DMA1_Channel3, DISABLE);          //关闭发送DMA
DMA_Cmd(DMA1_Channel2, DISABLE);          //关闭接收DMA
DMA_ClearFlag(DMA1_FLAG_GL3|DMA1_FLAG_TC3|DMA1_FLAG_HT3|DMA1_FLAG_TE3);
DMA_ClearFlag(DMA1_FLAG_GL2|DMA1_FLAG_TC2|DMA1_FLAG_HT2|DMA1_FLAG_TE2);
DMA_ITConfig(DMA1_Channel2,DMA_IT_TC,ENABLE);

//初始化SPI时钟
RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_SPI1,ENABLE);

// SPI配置
SPI_Cmd(SPI1,DISABLE);
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_Low ;
SPI_InitStructure.SPI_CPHA = SPI_CPHA_1Edge ;
SPI_InitStructure.SPI_NSS = SPI_NSS_Soft ;
SPI_InitStructure.SPI_BaudRatePrescaler = SPI_BaudRatePrescaler_2 ; //72MHz分频
SPI_InitStructure.SPI_FirstBit = SPI_FirstBit_MSB ; //SPI设置成LSB模式
SPI_InitStructure.SPI_CRCPolynomial = 7 ;
SPI_Init( SPI1, &SPI_InitStructure ) ;
SPI_Cmd(SPI1,ENABLE);          //启动SPI

//打开SPI1的DMA发送接收请求
SPI_I2S_DMACmd(SPI1, SPI_I2S_DMAReq_Rx, ENABLE);
SPI_I2S_DMACmd(SPI1, SPI_I2S_DMAReq_Tx, ENABLE);

//清DMA忙信号
sem_W25X_DMA_Busy = false;

//使能NVIC中断
NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannel = DMA1_Channel2_IRQn;
NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelPreemptionPriority = 0;
NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelSubPriority = W25X_DMA_TC_PRIO;
NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelCmd = ENABLE;
NVIC_Init(&NVIC_InitStructure);
}

1万 · 2019-7-6 13:04

/******************************************************************************
/ 函数功能:SPI发送一个字节的数据
/ 修改日期:2013/9/10 19:04:16
/ 输入参数:none
/ 输出参数:none
/ 使用说明:none
******************************************************************************/
uint8_t W25X_ReadWriteByte(uint8_t dat)
{
while ((SPI1->SR & SPI_I2S_FLAG_TXE) == (uint16_t)RESET);
SPI1->DR = dat;
while ((SPI1->SR & SPI_I2S_FLAG_RXNE) == (uint16_t)RESET);
return (SPI1->DR);
}

1万 · 2019-7-6 13:04

/******************************************************************************
/ 函数功能:读取SPI_FLASH的状态寄存器
/ 修改日期:2013/9/10 20:38:48
/ 输入参数:none
/ 输出参数:none
/ 使用说明:none
/ BIT7  6 5 4 3 2 1 0
/ SPR RV  TB BP2 BP1 BP0 WEL BUSY
/
/ SPR:默认0,状态寄存器保护位,配合WP使用
/ TB,BP2,BP1,BP0:FLASH区域写保护设置
/ WEL:写使能锁定, 1
/ BUSY:忙标记位(1,忙;0,空闲)
/ 默认:0x00
******************************************************************************/
uint8_t W25X_ReadSR(void)
{
uint8_t byte=0;
W25X_CS_L();                         //使能器件
W25X_ReadWriteByte(W25X_ReadStatusReg); //发送读取状态寄存器命令
byte=W25X_ReadWriteByte(0Xff);       //读取一个字节
W25X_CS_H();                         //使能器件
return byte;
}

1万 · 2019-7-6 13:05

/******************************************************************************
/ 函数功能:读取芯片ID
/ 修改日期:2013/9/10 20:43:20
/ 输入参数:none
/ 输出参数:
/ 返回值如下:
/ 0XEF13,表示芯片型号为W25Q80
/ 0XEF14,表示芯片型号为W25Q16
/ 0XEF15,表示芯片型号为W25Q32
/ 0XEF16,表示芯片型号为W25Q64
/ 使用说明:none
******************************************************************************/
uint16_t W25X_ReadID(void)
{
uint16_t Temp = 0;

W25X_CS_L();
W25X_ReadWriteByte(0x90);    //发送读取ID命令
W25X_ReadWriteByte(0x00);
W25X_ReadWriteByte(0x00);
W25X_ReadWriteByte(0x00);
Temp|=W25X_ReadWriteByte(0xFF)<<8;
Temp|=W25X_ReadWriteByte(0xFF);
W25X_CS_H();
return Temp;
}

1万 · 2019-7-6 13:05

/******************************************************************************
/ 函数功能:等待芯片执行完毕
/ 修改日期:2013/9/10 20:43:20
/ 输入参数:none
/ 输出参数:none
/ 使用说明:none
******************************************************************************/
void W25X_Wait_Busy(void)
{
while((W25X_ReadSR()&0x01)==0x01); // 等待BUSY位清空
}

1万 · 2019-7-6 13:05

/******************************************************************************
/ 函数功能:读取芯片看是否为忙
/ 修改日期:2013/9/10 20:43:20
/ 输入参数:none
/ 输出参数:none
/ 使用说明:none
******************************************************************************/
bool W25X_Read_BusyState(void)
{
if((W25X_ReadSR()&0x01))return true;
else return false;
}

1万 · 2019-7-6 13:05

/******************************************************************************
/ 函数功能:SPI_FLASH写使能
/ 修改日期:2013/9/10 20:43:20
/ 输入参数:none
/ 输出参数:none
/ 使用说明:none
******************************************************************************/
void W25X_Write_Enable(void)
{
W25X_WP_EN();                         //打开硬件写使能
W25X_CS_L();                         //使能器件
W25X_ReadWriteByte(W25X_WriteEnable); //发送写使能
W25X_CS_H();                         //取消片选
}

1万 · 2019-7-6 13:06

/******************************************************************************
/ 函数功能:SPI_FLASH写禁止
/ 修改日期:2013/9/10 20:43:20
/ 输入参数:none
/ 输出参数:none
/ 使用说明:none
******************************************************************************/
void W25X_Write_Disable(void)
{
W25X_WP_DIS();                         //关闭硬件写使能
W25X_CS_L();                         //使能器件
W25X_ReadWriteByte(W25X_WriteDisable);  //发送写禁止指令
W25X_CS_H();                         //取消片选
}

1万 · 2019-7-6 13:06

/******************************************************************************
/ 函数功能:使SPI FLASH掉电
/ 修改日期:2013/9/10 20:43:20
/ 输入参数:none
/ 输出参数:none
/ 使用说明:none
******************************************************************************/
void SPI_Flash_PowerDown(void)
{
uint16_t i;

W25X_CS_L();                      //使能器件
W25X_ReadWriteByte(W25X_PowerDown); //发送掉电命令
W25X_CS_H();                      //取消片选
i= (72)*3;while(i--);             //等待约3us
}

1万 · 2019-7-6 13:19

/******************************************************************************
/ 函数功能:唤醒SPI FLASH
/ 修改日期:2013/9/10 20:43:20
/ 输入参数:none
/ 输出参数:none
/ 使用说明:none
******************************************************************************/
void SPI_Flash_WakeUp(void)
{
uint16_t i;

W25X_CS_L();                      //使能器件
W25X_ReadWriteByte(W25X_ReleasePowerDown); //发送掉电命令
W25X_CS_H();                      //取消片选
i= (72)*3;while(i--);             //等待约3us
}

1万 · 2019-7-6 13:20

/******************************************************************************
/ 函数功能:擦除整个芯片 ,等待时间超长...
/ 修改日期:2013/9/10 20:43:20
/ 输入参数:none
/ 输出参数:none
/ 使用说明:none
******************************************************************************/
void W25X_Erase_Chip(bool bwait)
{
W25X_Write_Enable();          //SET WEL
W25X_Wait_Busy();
W25X_CS_L();                   //使能器件
W25X_ReadWriteByte(W25X_ChipErase); //发送片擦除命令
W25X_CS_H();                   //取消片选
if(bwait)W25X_Wait_Busy();    //等待芯片擦除结束
}

1万 · 2019-7-6 13:20

/******************************************************************************
/ 函数功能:擦除一个扇区
/ 修改日期:2013/9/10 20:43:20
/ 输入参数:Dst_Addr:扇区地址根据实际容量设置
/ 输出参数:none
/ 使用说明:none擦除一个扇区的最少时间:65ms
******************************************************************************/
void W25X_Erase_Sector(uint32_t Dst_Addr,bool bwait)
{
W25X_Write_Enable();          //SET WEL
W25X_Wait_Busy();
W25X_CS_L();                   //使能器件
W25X_ReadWriteByte(W25X_SectorErase);          //发送扇区擦除指令
W25X_ReadWriteByte((uint8_t)((Dst_Addr)>>16));  //发送24bit地址
W25X_ReadWriteByte((uint8_t)((Dst_Addr)>>8));
W25X_ReadWriteByte((uint8_t)Dst_Addr);
W25X_CS_H();                   //取消片选
if(bwait)W25X_Wait_Busy();    //等待擦除完成
}

1万 · 2019-7-6 13:20

/******************************************************************************
/ 函数功能:读出一页数据,无限制
/ 修改日期:2013/9/10 20:43:20
/ 输入参数:none
/ 输出参数:none
/ 使用说明:none
******************************************************************************/
void W25X_Read_Page(uint8_t * pBuffer,uint32_t PageAddr)
{
uint32_t ReadAddr;
uint16_t i;

if(PageAddr < W25X_PAGE_NUM)
{
      ReadAddr = PageAddr *W25X_PAGE_SIZE;
      W25X_CS_L();
      W25X_ReadWriteByte(W25X_ReadData);       //发送读取命令
      W25X_ReadWriteByte((uint8_t)((ReadAddr)>>16));  //发送24bit地址
      W25X_ReadWriteByte((uint8_t)((ReadAddr)>>8));
      W25X_ReadWriteByte((uint8_t)ReadAddr);
      for(i=0;i<W25X_PAGE_SIZE;i++)
      {
         pBuffer[i]=W25X_ReadWriteByte(0XFF); //循环读数
      }
      W25X_CS_H();
}
}

1万 · 2019-7-6 13:20

/******************************************************************************
/ 函数功能:写一页数据到指定的页,必须该页已被擦除!!!
/ 修改日期:2013/9/10 20:43:20
/ 输入参数:none
/ 输出参数:none
/ 使用说明:none
******************************************************************************/
void W25X_Write_Page(uint8_t * pBuffer,uint32_t PageAddr)
{
uint16_t i;
uint32_t WriteAddr;

//打开写状态,并等待上次写操作完成
W25X_Write_Enable();
W25X_Wait_Busy();    //等待擦除完成

//将数据写入FLASH
WriteAddr =PageAddr* W25X_PAGE_SIZE;
W25X_CS_L();
W25X_ReadWriteByte(W25X_PageProgram);    //发送写页命令
W25X_ReadWriteByte((uint8_t)((WriteAddr)>>16)); //发送24bit地址
W25X_ReadWriteByte((uint8_t)((WriteAddr)>>8));
W25X_ReadWriteByte((uint8_t)WriteAddr);
for(i=0;i<W25X_PAGE_SIZE;i++)W25X_ReadWriteByte(pBuffer[i]);//循环写数
W25X_CS_H();
//W25X_Wait_Busy();    //等待擦除完成
}

1万 · 2019-7-6 13:21

/******************************************************************************
/ 函数功能:在指定地址开始读取指定长度的数据(最大64KB字节),连续读取模式
/ 修改日期:2013/9/10 20:43:20
/ 输入参数:
/ pBuffer:数据存储区
/ ReadAddr:开始读取的地址(24bit)
/ NumByteToRead:要读取的字节数(最大65535)
/ 输出参数:none
/ 使用说明:none
******************************************************************************/
void W25X_Read_Data(uint8_t * pBuffer,uint32_t ReadAddr,uint16_t NumByteToRead)
{
uint16_t i;
W25X_CS_L();
W25X_ReadWriteByte(W25X_ReadData);       //发送读取命令
W25X_ReadWriteByte((uint8_t)((ReadAddr)>>16));  //发送24bit地址
W25X_ReadWriteByte((uint8_t)((ReadAddr)>>8));
W25X_ReadWriteByte((uint8_t)ReadAddr);
for(i=0;i<NumByteToRead;i++)
{
      pBuffer[i]=W25X_ReadWriteByte(0XFF); //循环读数
}
W25X_CS_H();
}

1万 · 2019-7-6 13:21

/******************************************************************************
/ 函数功能:DMA方式高效读取一批数据,小余64KB即可
/ 修改日期:2013/9/11 9:06:27
/ 输入参数:none
/ 输出参数:none
/ 使用说明:none
******************************************************************************/
void W25X_DMARead_Data(uint8_t * pBuffer,uint32_t ReadAddr,uint16_t NumByteToRead)
{
//判断DMA是否仍处于工作状态,若是则等待传输完成,
if( (DMA1_Channel2->CCR & DMA_CCR1_EN) || (DMA1_Channel3->CCR & DMA_CCR1_EN) )
{
      //while( !DMA_GetFlagStatus(DMA1_FLAG_TC2));//高效写法如下
      while( !(DMA1->ISR & DMA1_FLAG_TC2));    //等待传送完成
      sem_W25X_DMA_RxRdy  = true;                //标记DMA接收数据信号
      W25X_CS_H();                               //结束片选
      __NOP();__NOP();__NOP();__NOP();          //短延时,使CS有足够的拉高时间
}

//设置DMA数据载荷,并清DMA标记
sem_W25X_DMA_Busy = true;             //标记为DMA忙
DMA1_Channel3->CMAR = (uint32_t)(&W25X_TX_Byte); //设置发送数据的源SRAM地址
DMA1_Channel3->CNDTR= NumByteToRead; //设置发送字节长度,发送SRAM地址不增加
DMA1_Channel2->CMAR =(uint32_t)pBuffer; //设置接收数据个数
DMA1_Channel2->CNDTR= NumByteToRead; //设置接收数据的目标SRAM地址

//发送前导字节
W25X_CS_L();
W25X_ReadWriteByte(W25X_ReadData);       //发送读取命令
W25X_ReadWriteByte((uint8_t)((ReadAddr)>>16));  //发送24bit地址
W25X_ReadWriteByte((uint8_t)((ReadAddr)>>8));
W25X_ReadWriteByte((uint8_t)ReadAddr);
SPI1->DR ;                               //接送前读一次SPI1->DR，保证接收缓冲区为空

//清DMA标记
DMA_ClearFlag(DMA1_FLAG_GL3|DMA1_FLAG_TC3|DMA1_FLAG_HT3|DMA1_FLAG_TE2);
DMA_ClearFlag(DMA1_FLAG_GL2|DMA1_FLAG_TC2|DMA1_FLAG_HT2|DMA1_FLAG_TE2);

//启动DMA发送数据
while ((SPI1->SR & SPI_I2S_FLAG_TXE) == (uint16_t)RESET);
DMA_Cmd(DMA1_Channel3, ENABLE);
DMA_Cmd(DMA1_Channel2, ENABLE);

//等待DMA传送数据完毕
/*
while( !DMA_GetFlagStatus(DMA1_FLAG_TC2));  //等待接收DMA的传输完成
DMA_Cmd(DMA1_Channel3, DISABLE);          //关闭发送DMA
DMA_Cmd(DMA1_Channel2, DISABLE);          //关闭接收DMA
sem_W25X_DMA_RxRdy = true;                //标记DMA接收数据信号
W25X_CS_H();
*/


}

STM32F103的W25Q64的DMA高效数据访问实现

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