STM32使用HAL库模拟SPI方式驱动W25Q128存芯片

1万 · 2021-7-4 17:04

1、模拟SPI方式的IO配置

1万 · 2021-7-4 17:04

2、位带操作宏定义
//位带操作,实现51类似的GPIO控制功能
//具体实现思想,参考<<CM3权威指南>>第五章(87页~92页).
//IO口操作宏定义
#define BITBAND(addr, bitnum) ((addr & 0xF0000000)+0x2000000+((addr &0xFFFFF)<<5)+(bitnum<<2))
#define MEM_ADDR(addr)  *((volatile unsigned long  *)(addr))
#define BIT_ADDR(addr, bitnum) MEM_ADDR(BITBAND(addr, bitnum))
//IO口地址映射
#define GPIOA_ODR_Addr (GPIOA_BASE+12) //0x4001080C
#define GPIOB_ODR_Addr (GPIOB_BASE+12) //0x40010C0C
#define GPIOC_ODR_Addr (GPIOC_BASE+12) //0x4001100C
#define GPIOD_ODR_Addr (GPIOD_BASE+12) //0x4001140C
#define GPIOE_ODR_Addr (GPIOE_BASE+12) //0x4001180C
#define GPIOF_ODR_Addr (GPIOF_BASE+12) //0x40011A0C
#define GPIOG_ODR_Addr (GPIOG_BASE+12) //0x40011E0C

#define GPIOA_IDR_Addr (GPIOA_BASE+8) //0x40010808
#define GPIOB_IDR_Addr (GPIOB_BASE+8) //0x40010C08
#define GPIOC_IDR_Addr (GPIOC_BASE+8) //0x40011008
#define GPIOD_IDR_Addr (GPIOD_BASE+8) //0x40011408
#define GPIOE_IDR_Addr (GPIOE_BASE+8) //0x40011808
#define GPIOF_IDR_Addr (GPIOF_BASE+8) //0x40011A08
#define GPIOG_IDR_Addr (GPIOG_BASE+8) //0x40011E08

//IO口操作,只对单一的IO口!
//确保n的值小于16!
#define PAout(n) BIT_ADDR(GPIOA_ODR_Addr,n)  //输出
#define PAin(n) BIT_ADDR(GPIOA_IDR_Addr,n)  //输入

#define PBout(n) BIT_ADDR(GPIOB_ODR_Addr,n)  //输出
#define PBin(n) BIT_ADDR(GPIOB_IDR_Addr,n)  //输入

#define PCout(n) BIT_ADDR(GPIOC_ODR_Addr,n)  //输出
#define PCin(n) BIT_ADDR(GPIOC_IDR_Addr,n)  //输入

#define PDout(n) BIT_ADDR(GPIOD_ODR_Addr,n)  //输出
#define PDin(n) BIT_ADDR(GPIOD_IDR_Addr,n)  //输入

#define PEout(n) BIT_ADDR(GPIOE_ODR_Addr,n)  //输出
#define PEin(n) BIT_ADDR(GPIOE_IDR_Addr,n)  //输入

#define PFout(n) BIT_ADDR(GPIOF_ODR_Addr,n)  //输出
#define PFin(n) BIT_ADDR(GPIOF_IDR_Addr,n)  //输入

#define PGout(n) BIT_ADDR(GPIOG_ODR_Addr,n)  //输出
#define PGin(n) BIT_ADDR(GPIOG_IDR_Addr,n)  //输入

1万 · 2021-7-4 17:04

3、HAL库的延时函数
void delay_us(uint32_t us)
{
uint32_t delay = (HAL_RCC_GetHCLKFreq() / 4000000 * us);
while (delay--)
{
;
}
}

void delay_ms(uint32_t nms)
{
HAL_Delay(nms);
}

1万 · 2021-7-4 17:04

4、W25QXX代码实现
头文件
#ifndef __W25QXX_H
#define __W25QXX_H
#include "main.h"

//W25X系列/Q系列芯片列表
//W25Q80  ID  0XEF13
//W25Q16  ID  0XEF14
//W25Q32  ID  0XEF15
//W25Q64  ID  0XEF16
//W25Q128 ID  0XEF17
#define W25Q80 0XEF13
#define W25Q16 0XEF14
#define W25Q32 0XEF15
#define W25Q64 0XEF16
#define W25Q128 0XEF17

extern uint16_t W25QXX_TYPE; //定义W25QXX芯片型号

#define W25QXX_CS       PCout(13)
#define W25QXX_SCK    PCout(14)
#define W25QXX_MISO    PAin(6)
#define W25QXX_MOSI    PCout(15)

#define W25QXX_WP       PBout(13)
#define W25QXX_HOLD    PBout(14)

//
//指令表
#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

void W25QXX_Init(void);
uint16_t  W25QXX_ReadID(void);            //读取FLASH ID
uint8_t    W25QXX_ReadSR(void);         //读取状态寄存器
void W25QXX_Write_SR(uint8_t sr);    //写状态寄存器
void W25QXX_Write_Enable(void);    //写使能
void W25QXX_Write_Disable(void); //写保护
void W25QXX_Write_NoCheck(uint8_t* pBuffer,uint32_t WriteAddr,uint16_t NumByteToWrite);
void W25QXX_Read(uint8_t* pBuffer,uint32_t ReadAddr,uint16_t NumByteToRead); //读取flash
void W25QXX_Write(uint8_t* pBuffer,uint32_t WriteAddr,uint16_t NumByteToWrite);//写入flash
void W25QXX_Erase_Chip(void);       //整片擦除
void W25QXX_Erase_Sector(uint32_t Dst_Addr); //扇区擦除
void W25QXX_Wait_Busy(void);            //等待空闲
void W25QXX_PowerDown(void);         //进入掉电模式
void W25QXX_WAKEUP(void); //唤醒
#endif

1万 · 2021-7-4 17:05

源文件
#include <stdio.h>
#include "delay.h"
#include "w25qxx.h"

uint16_t W25QXX_TYPE = 0;

static uint8_t SPI_ReadWriteByte(uint8_t TxData)
{
int i = 0;
uint8_t RxData = 0;
W25QXX_SCK = 0;
for(i = 7; i >= 0; i--)
{
      W25QXX_SCK = 0;
      if(TxData & (1 << i))
      {
         W25QXX_MOSI = 1;
      }
      else
      {
         W25QXX_MOSI = 0;
      }
      delay_us(1);
      W25QXX_SCK = 1;
      RxData <<= 1;
      RxData |= W25QXX_MISO;
      delay_us(1);
}
W25QXX_SCK = 0;
return RxData;
}

1万 · 2021-7-4 17:05

//4Kbytes为一个Sector
//16个扇区为1个Block
//W25Q128
//容量为16M字节,共有128个Block,4096个Sector

//初始化SPI FLASH的IO口
void W25QXX_Init(void)
{
W25QXX_WP = 1;
W25QXX_HOLD = 1;
W25QXX_CS = 0;  /* 拉低选中 */
SPI_ReadWriteByte(0XFF);
W25QXX_CS = 1;  /* 拉高取消 */
W25QXX_SCK  = 0;  /* 时钟空闲为低电平 */
W25QXX_TYPE=W25QXX_ReadID();//读取FLASH ID.
}

1万 · 2021-7-4 17:05

//读取W25QXX的状态寄存器
//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
//BUSY:忙标记位(1,忙;0,空闲)
//默认:0x00
uint8_t W25QXX_ReadSR(void)
{
uint8_t byte=0;
W25QXX_CS=0;                         //使能器件
SPI_ReadWriteByte(W25X_ReadStatusReg); //发送读取状态寄存器命令
byte=SPI_ReadWriteByte(0Xff);       //读取一个字节
W25QXX_CS=1;                         //取消片选
return byte;
}

1万 · 2021-7-4 17:05

//写W25QXX状态寄存器
//只有SPR,TB,BP2,BP1,BP0(bit 7,5,4,3,2)可以写!!!
void W25QXX_Write_SR(uint8_t sr)
{
W25QXX_CS=0;                         //使能器件
SPI_ReadWriteByte(W25X_WriteStatusReg);//发送写取状态寄存器命令
SPI_ReadWriteByte(sr);                //写入一个字节
W25QXX_CS=1;                         //取消片选
}

1万 · 2021-7-4 17:05

//W25QXX写使能
//将WEL置位
void W25QXX_Write_Enable(void)
{
W25QXX_CS=0; //使能器件
SPI_ReadWriteByte(W25X_WriteEnable); //发送写使能
W25QXX_CS=1; //取消片选
}

1万 · 2021-7-4 17:05

//W25QXX写禁止
//将WEL清零
void W25QXX_Write_Disable(void)
{
W25QXX_CS=0;                         //使能器件
SPI_ReadWriteByte(W25X_WriteDisable);  //发送写禁止指令
W25QXX_CS=1;                         //取消片选
}

1万 · 2021-7-4 17:06

//读取芯片ID
//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
//0XEF17,表示芯片型号为W25Q128
uint16_t W25QXX_ReadID(void)
{
uint16_t Temp = 0;
W25QXX_CS=0;
SPI_ReadWriteByte(0x90);//发送读取ID命令
SPI_ReadWriteByte(0x00);
SPI_ReadWriteByte(0x00);
SPI_ReadWriteByte(0x00);
Temp|=SPI_ReadWriteByte(0xFF)<<8;
Temp|=SPI_ReadWriteByte(0xFF);
W25QXX_CS=1;
return Temp;
}

1万 · 2021-7-4 17:06

//读取SPI FLASH
//在指定地址开始读取指定长度的数据
//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)
void W25QXX_Read(uint8_t* pBuffer,uint32_t ReadAddr,uint16_t NumByteToRead)
{
uint16_t i;
W25QXX_CS=0;                         //使能器件
SPI_ReadWriteByte(W25X_ReadData);          //发送读取命令
SPI_ReadWriteByte((uint8_t)((ReadAddr)>>16));    //发送24bit地址
SPI_ReadWriteByte((uint8_t)((ReadAddr)>>8));
SPI_ReadWriteByte((uint8_t)ReadAddr);
for(i=0; i<NumByteToRead; i++)
{
      pBuffer[i]=SPI_ReadWriteByte(0XFF);    //循环读数
}
W25QXX_CS=1;
}

1万 · 2021-7-4 17:06

//SPI在一页(0~65535)内写入少于256个字节的数据
//在指定地址开始写入最大256字节的数据
//pBuffer:数据存储区
//WriteAddr:开始写入的地址(24bit)
//NumByteToWrite:要写入的字节数(最大256),该数不应该超过该页的剩余字节数!!!
void W25QXX_Write_Page(uint8_t* pBuffer,uint32_t WriteAddr,uint16_t NumByteToWrite)
{
uint16_t i;
W25QXX_Write_Enable();                   //SET WEL
W25QXX_CS=0;                         //使能器件
SPI_ReadWriteByte(W25X_PageProgram);       //发送写页命令
SPI_ReadWriteByte((uint8_t)((WriteAddr)>>16)); //发送24bit地址
SPI_ReadWriteByte((uint8_t)((WriteAddr)>>8));
SPI_ReadWriteByte((uint8_t)WriteAddr);
for(i=0; i<NumByteToWrite; i++)SPI_ReadWriteByte(pBuffer[i]); //循环写数
W25QXX_CS=1;                         //取消片选
W25QXX_Wait_Busy();    //等待写入结束
}

1万 · 2021-7-4 17:06

//无检验写SPI FLASH
//必须确保所写的地址范围内的数据全部为0XFF,否则在非0XFF处写入的数据将失败!
//具有自动换页功能
//在指定地址开始写入指定长度的数据,但是要确保地址不越界!
//pBuffer:数据存储区
//WriteAddr:开始写入的地址(24bit)
//NumByteToWrite:要写入的字节数(最大65535)
//CHECK OK
void W25QXX_Write_NoCheck(uint8_t* pBuffer,uint32_t WriteAddr,uint16_t NumByteToWrite)
{
uint16_t pageremain;
pageremain=256-WriteAddr%256; //单页剩余的字节数
if(NumByteToWrite<=pageremain)pageremain=NumByteToWrite;//不大于256个字节
while(1)
{
      W25QXX_Write_Page(pBuffer,WriteAddr,pageremain);
      if(NumByteToWrite==pageremain)break;//写入结束了
      else //NumByteToWrite>pageremain
      {
         pBuffer+=pageremain;
         WriteAddr+=pageremain;

         NumByteToWrite-=pageremain;    //减去已经写入了的字节数
         if(NumByteToWrite>256)pageremain=256; //一次可以写入256个字节
         else pageremain=NumByteToWrite;    //不够256个字节了
      }
};
}

1万 · 2021-7-4 17:06

//写SPI FLASH
//在指定地址开始写入指定长度的数据
//该函数带擦除操作!
//pBuffer:数据存储区
//WriteAddr:开始写入的地址(24bit)
//NumByteToWrite:要写入的字节数(最大65535)
uint8_t W25QXX_BUFFER[4096];
void W25QXX_Write(uint8_t* pBuffer,uint32_t WriteAddr,uint16_t NumByteToWrite)
{
uint32_t secpos;
uint16_t secoff;
uint16_t secremain;
uint16_t i;
uint8_t * W25QXX_BUF;
W25QXX_BUF=W25QXX_BUFFER;
secpos=WriteAddr/4096;//扇区地址
secoff=WriteAddr%4096;//在扇区内的偏移
secremain=4096-secoff;//扇区剩余空间大小
if(NumByteToWrite<=secremain)secremain=NumByteToWrite;//不大于4096个字节
while(1)
{
      W25QXX_Read(W25QXX_BUF,secpos*4096,4096);//读出整个扇区的内容
      for(i=0; i<secremain; i++) //校验数据
      {
         if(W25QXX_BUF[secoff+i]!=0XFF)break;//需要擦除
      }
      if(i<secremain)//需要擦除
      {
         W25QXX_Erase_Sector(secpos); //擦除这个扇区
         for(i=0; i<secremain; i++)    //复制
         {
            W25QXX_BUF[i+secoff]=pBuffer[i];
         }
         W25QXX_Write_NoCheck(W25QXX_BUF,secpos*4096,4096);//写入整个扇区

      }
      else W25QXX_Write_NoCheck(pBuffer,WriteAddr,secremain); //写已经擦除了的,直接写入扇区剩余区间.
      if(NumByteToWrite==secremain)break;//写入结束了
      else//写入未结束
      {
         secpos++;//扇区地址增1
         secoff=0;//偏移位置为0

         pBuffer+=secremain;    //指针偏移
         WriteAddr+=secremain; //写地址偏移
         NumByteToWrite-=secremain; //字节数递减
         if(NumByteToWrite>4096)secremain=4096;//下一个扇区还是写不完
         else secremain=NumByteToWrite; //下一个扇区可以写完了
      }
};
}

1万 · 2021-7-4 17:07

//擦除整个芯片
//等待时间超长...
void W25QXX_Erase_Chip(void)
{
W25QXX_Write_Enable();                       //SET WEL
W25QXX_Wait_Busy();
W25QXX_CS=0;                         //使能器件
SPI_ReadWriteByte(W25X_ChipErase);         //发送片擦除命令
W25QXX_CS=1;                         //取消片选
W25QXX_Wait_Busy();       //等待芯片擦除结束
}

1万 · 2021-7-4 17:07

//擦除一个扇区
//Dst_Addr:扇区地址根据实际容量设置
//擦除一个山区的最少时间:150ms
void W25QXX_Erase_Sector(uint32_t Dst_Addr)
{
//监视falsh擦除情况,测试用
Dst_Addr*=4096;
W25QXX_Write_Enable();                   //SET WEL
W25QXX_Wait_Busy();
W25QXX_CS=0;                         //使能器件
SPI_ReadWriteByte(W25X_SectorErase);       //发送扇区擦除指令
SPI_ReadWriteByte((uint8_t)((Dst_Addr)>>16));    //发送24bit地址
SPI_ReadWriteByte((uint8_t)((Dst_Addr)>>8));
SPI_ReadWriteByte((uint8_t)Dst_Addr);
W25QXX_CS=1;                         //取消片选
W25QXX_Wait_Busy();       //等待擦除完成
}

1万 · 2021-7-4 17:07

//等待空闲
void W25QXX_Wait_Busy(void)
{
while((W25QXX_ReadSR()&0x01)==0x01);    // 等待BUSY位清空
}
//进入掉电模式
void W25QXX_PowerDown(void)
{
W25QXX_CS=0;                                 //使能器件
SPI_ReadWriteByte(W25X_PowerDown);       //发送掉电命令
W25QXX_CS=1;                         //取消片选
delay_us(3);                            //等待TPD
}
//唤醒
void W25QXX_WAKEUP(void)
{
W25QXX_CS=0;                         //使能器件
SPI_ReadWriteByte(W25X_ReleasePowerDown); //  send W25X_PowerDown command 0xAB
W25QXX_CS=1;                         //取消片选
delay_us(3);                         //等待TRES1
}

STM32使用HAL库模拟SPI方式驱动W25Q128存芯片

涓涓之细流