STM32CubeMX-18 | 使用硬件QSPI读写SPI Flash（W25Q64）

只看该作者 · 2020-4-12 19:32

封装发送数据的函数

/**

* @brief    QSPI发送指定长度的数据

* @param    buf  —— 发送数据缓冲区首地址

* @param    size —— 要发送数据的字节数

 * @retval    成功返回HAL_OK

 */

HAL_StatusTypeDef QSPI_Transmit(uint8_t* send_buf, uint32_t size)

{

    hqspi.Instance->DLR = size - 1;                         //配置数据长度

    return HAL_QSPI_Transmit(&hqspi, send_buf, 5000);        //接收数据

}

只看该作者 · 2020-4-12 19:33

封装接收数据的函数

复制

/**

 * @brief      QSPI接收指定长度的数据

 * @param   buf  —— 接收数据缓冲区首地址

 * @param   size —— 要接收数据的字节数

 * @retval    成功返回HAL_OK

 */

HAL_StatusTypeDef QSPI_Receive(uint8_t* recv_buf, uint32_t size)

{

    hqspi.Instance->DLR = size - 1;                       //配置数据长度

    return HAL_QSPI_Receive(&hqspi, recv_buf, 5000);            //接收数据

}

只看该作者 · 2020-4-12 19:33

5. 编写W25Q64的驱动程序

接下来开始利用上一节封装的宏定义和底层函数，编写W25Q64的驱动程序：

只看该作者 · 2020-4-12 19:34

读取Manufacture ID和Device ID
读取 Flash 内部这两个ID有两个作用：
检测SPI Flash是否存在
可以根据ID判断Flash具体型号

数据手册上给出的操作时序如图：

只看该作者 · 2020-4-12 19:35

根据该时序，编写代码如下：

复制

/**

 * @brief   读取Flash内部的ID

 * @param   none

 * @retval    成功返回device_id

 */

uint16_t W25QXX_ReadID(void)

{

    uint8_t recv_buf[2] = {0};    //recv_buf[0]存放Manufacture ID, recv_buf[1]存放Device ID

    uint16_t device_id = 0;

    if(HAL_OK == QSPI_Send_Command(ManufactDeviceID_CMD, 0, 0, QSPI_INSTRUCTION_1_LINE, QSPI_ADDRESS_1_LINE, QSPI_ADDRESS_24_BITS, QSPI_DATA_1_LINE))

    {

        //读取ID

        if(HAL_OK == QSPI_Receive(recv_buf, 2))

        {

            device_id = (recv_buf[0] << 8) | recv_buf[1];

            return device_id;

        }

        else

        {

            return 0;

        }

    }

    else

    {

        return 0;

    }

}

只看该作者 · 2020-4-12 19:36

读取数据
SPI Flash读取数据可以任意地址（地址长度32bit）读任意长度数据（最大 65535 Byte），没有任何限制，数据手册给出的时序如下：

只看该作者 · 2020-4-12 19:37

根据该时序图编写代码如下：

复制

/**

 * @brief    读取SPI FLASH数据

 * @param   dat_buffer —— 数据存储区

 * @param   start_read_addr —— 开始读取的地址(最大32bit)

 * @param   byte_to_read —— 要读取的字节数(最大65535)

 * @retval  none

 */

void W25QXX_Read(uint8_t* dat_buffer, uint32_t start_read_addr, uint16_t byte_to_read)

{

    QSPI_Send_Command(READ_DATA_CMD, start_read_addr, 0, QSPI_INSTRUCTION_1_LINE, QSPI_ADDRESS_1_LINE, QSPI_ADDRESS_24_BITS, QSPI_DATA_1_LINE);

    QSPI_Receive(dat_buffer, byte_to_read);

}

只看该作者 · 2020-4-12 19:38

读取状态寄存器数据并判断Flash是否忙碌
上文中提到，SPI Flash的所有操作都是靠发送命令完成的，但是 Flash 接收到命令后，需要一段时间去执行该操作，这段时间内 Flash 处于“忙”状态，MCU 发送的命令无效，不能执行，在 Flash 内部有2-3个状态寄存器，指示出 Flash 当前的状态，有趣的一点是：

当 Flash 内部在执行命令时，不能再执行 MCU 发来的命令，但是 MCU 可以一直读取状态寄存器，这下就很好办了，MCU可以一直读取，然后判断Flash是否忙完：

只看该作者 · 2020-4-12 19:40

首先读取状态寄存器的代码如下：

复制

/**

 * @brief    读取W25QXX的状态寄存器，W25Q64一共有2个状态寄存器

 * @param     reg  —— 状态寄存器编号(1~2)

 * @retval    状态寄存器的值

 */

uint8_t W25QXX_ReadSR(uint8_t reg)

{

    uint8_t cmd = 0, result = 0;    

    switch(reg)

    {

        case 1:

            /* 读取状态寄存器1的值 */

            cmd = READ_STATU_REGISTER_1;

        case 2:

            cmd = READ_STATU_REGISTER_2;

        case 0:

        default:

            cmd = READ_STATU_REGISTER_1;

    }

    QSPI_Send_Command(cmd, 0, 0, QSPI_INSTRUCTION_1_LINE, QSPI_ADDRESS_NONE, QSPI_ADDRESS_24_BITS, QSPI_DATA_1_LINE);

    QSPI_Receive(&result, 1);



    return result;

}

只看该作者 · 2020-4-12 19:40

然后编写阻塞判断Flash是否忙碌的函数：

复制

/**

 * @brief    阻塞等待Flash处于空闲状态

 * @param   none

 * @retval  none

 */

void W25QXX_Wait_Busy(void)

{

    while((W25QXX_ReadSR(1) & 0x01) == 0x01); // 等待BUSY位清空

}

只看该作者 · 2020-4-12 19:42

本帖最后由 phosphate 于 2020-4-12 19:43 编辑

写使能/禁止
Flash 芯片默认禁止写数据，所以在向 Flash 写数据之前，必须发送命令开启写使能，数据手册中给出的时序如下：

只看该作者 · 2020-4-12 19:44

编写函数如下：

复制

/**

 * @brief    W25QXX写使能,将S1寄存器的WEL置位

 * @param    none

 * @retval

 */

void W25QXX_Write_Enable(void)

{

    QSPI_Send_Command(WRITE_ENABLE_CMD, 0, 0, QSPI_INSTRUCTION_1_LINE, QSPI_ADDRESS_NONE, QSPI_ADDRESS_8_BITS, QSPI_DATA_NONE);

        W25QXX_Wait_Busy();

}



/**

 * @brief    W25QXX写禁止,将WEL清零

 * @param    none

 * @retval    none

 */

void W25QXX_Write_Disable(void)

{

    QSPI_Send_Command(WRITE_DISABLE_CMD, 0, 0, QSPI_INSTRUCTION_1_LINE, QSPI_ADDRESS_NONE, QSPI_ADDRESS_8_BITS, QSPI_DATA_NONE);

        W25QXX_Wait_Busy();

}

只看该作者 · 2020-4-12 19:45

擦除扇区
SPI Flash有个特性：

数据位可以由1变为0，但是不能由0变为1。

所以在向 Flash 写数据之前，必须要先进行擦除操作，并且 Flash 最小只能擦除一个扇区，擦除之后该扇区所有的数据变为 0xFF（即全为1），数据手册中给出的时序如下：

只看该作者 · 2020-4-12 19:48

根据此时序编写函数如下：

复制

/**

 * @brief    W25QXX擦除一个扇区

 * @param   sector_addr    —— 扇区地址 根据实际容量设置

 * @retval  none

 * [url=home.php?mod=space&uid=536309]@NOTE[/url]    阻塞操作

 */

void W25QXX_Erase_Sector(uint32_t sector_addr)

{

    sector_addr *= 4096;    //每个块有16个扇区，每个扇区的大小是4KB，需要换算为实际地址

    W25QXX_Write_Enable();  //擦除操作即写入0xFF，需要开启写使能

    W25QXX_Wait_Busy();        //等待写使能完成

    QSPI_Send_Command(SECTOR_ERASE_CMD, sector_addr, 0, QSPI_INSTRUCTION_1_LINE, QSPI_ADDRESS_1_LINE, QSPI_ADDRESS_24_BITS, QSPI_DATA_NONE);

    W25QXX_Wait_Busy();       //等待扇区擦除完成

}

只看该作者 · 2020-4-12 19:49

页写入操作
向 Flash 芯片写数据的时候，因为 Flash 内部的构造，可以按页写入：

只看该作者 · 2020-4-12 19:50

页写入的时序如图：

只看该作者 · 2020-4-12 19:51

编写代码如下：

复制

/**

 * @brief    页写入操作

 * @param    dat —— 要写入的数据缓冲区首地址

 * @param    WriteAddr —— 要写入的地址

 * @param   byte_to_write —— 要写入的字节数（0-256）

 * @retval    none

 */

void W25QXX_Page_Program(uint8_t* dat, uint32_t WriteAddr, uint16_t byte_to_write)

{

    W25QXX_Write_Enable();

    QSPI_Send_Command(PAGE_PROGRAM_CMD, WriteAddr, 0, QSPI_INSTRUCTION_1_LINE, QSPI_ADDRESS_1_LINE, QSPI_ADDRESS_24_BITS, QSPI_DATA_1_LINE);

    QSPI_Transmit(dat, byte_to_write);

    W25QXX_Wait_Busy();

}

只看该作者 · 2020-4-12 19:53

6. 测试驱动
在 main.c 函数中编写代码，测试驱动：

首先定义两个缓存：

复制

/* Private user code ---------------------------------------------------------*/

/* USER CODE BEGIN 0 */

uint8_t dat[11] = "mculover666";

uint8_t read_buf[11] = {0};

/* USER CODE END 0 */

只看该作者 · 2020-4-12 19:54

然后在 main 函数中编写代码：

复制

/* USER CODE BEGIN 2 */

printf("Test W25QXX...\r\n");

device_id = W25QXX_ReadID();

printf("device_id = 0x%04X\r\n\r\n", device_id);



/* 为了验证，首先读取要写入地址处的数据 */

printf("-------- read data before write -----------\r\n");

W25QXX_Read(read_buf, 5, 11);

printf("read date is %s\r\n", (char*)read_buf);



/* 擦除该扇区 */

printf("-------- erase sector 0 -----------\r\n");

W25QXX_Erase_Sector(0);



/* 写数据 */

printf("-------- write data -----------\r\n");

W25QXX_Page_Program(dat, 5, 11);



/* 再次读数据 */

printf("-------- read data after write -----------\r\n");

W25QXX_Read(read_buf, 5, 11);

printf("read date is %s\r\n", (char*)read_buf);

/* USER CODE END 2 */

只看该作者 · 2020-4-12 19:56

测试结果如下：