HC32F4A0 SPI读写国产128kB EEPROM 上海贝岭BL25CMIA

只看该作者 · 2021-9-1 09:47

一、配置SPI引脚

本例中SPI只连接了一个设备，即国产128kB EEPROM上海贝岭BL25CMIA。

NSS脚采用软件控制。
其它引脚通过查看手册可知其连接的SPI外设为SPI1。

/* SPI port definition for master */
#define SPI_NSS_PORT                   (GPIO_PORT_B)
#define SPI_NSS_PIN                   (GPIO_PIN_12)

#define SPI_SCK_PORT                   (GPIO_PORT_B)
#define SPI_SCK_PIN                   (GPIO_PIN_13)
#define SPI_SCK_FUNC                   (GPIO_FUNC_40_SPI1_SCK)

#define SPI_MOSI_PORT                (GPIO_PORT_B)
#define SPI_MOSI_PIN                   (GPIO_PIN_15)
#define SPI_MOSI_FUNC                (GPIO_FUNC_41_SPI1_MOSI)

#define SPI_MISO_PORT                (GPIO_PORT_B)
#define SPI_MISO_PIN                   (GPIO_PIN_14)
#define SPI_MISO_FUNC                (GPIO_FUNC_42_SPI1_MISO)

stc_gpio_init_t stcGpioInit;

      /* Port configurate */
(void)GPIO_StructInit(&stcGpioInit);

/* High driving capacity for output pin. */
stcGpioInit.u16PinDir = PIN_DIR_OUT;
stcGpioInit.u16PinDrv = PIN_DRV_HIGH;
stcGpioInit.u16PinState = PIN_STATE_SET;
(void)GPIO_Init(SPI_NSS_PORT,  SPI_NSS_PIN, &stcGpioInit);

(void)GPIO_StructInit(&stcGpioInit);
stcGpioInit.u16PinDrv = PIN_DRV_HIGH;
(void)GPIO_Init(SPI_SCK_PORT,  SPI_SCK_PIN, &stcGpioInit);
(void)GPIO_Init(SPI_MOSI_PORT, SPI_MOSI_PIN, &stcGpioInit);

/* CMOS input for input pin */
stcGpioInit.u16PinDrv = PIN_DRV_LOW;
stcGpioInit.u16PinIType = PIN_ITYPE_CMOS;
(void)GPIO_Init(SPI_MISO_PORT, SPI_MISO_PIN, &stcGpioInit);

/* Configure SPI Port function for master */
GPIO_SetFunc(SPI_SCK_PORT,  SPI_SCK_PIN,  SPI_SCK_FUNC, PIN_SUBFUNC_DISABLE);
GPIO_SetFunc(SPI_MOSI_PORT, SPI_MOSI_PIN, SPI_MOSI_FUNC, PIN_SUBFUNC_DISABLE);
GPIO_SetFunc(SPI_MISO_PORT, SPI_MISO_PIN, SPI_MISO_FUNC, PIN_SUBFUNC_DISABLE);

只看该作者 · 2021-9-1 09:49

二、初始化SPI1

开启SPI1时钟，给其上电。

#define SPI_UNIT_CLOCK                (PWC_FCG1_SPI1)

PWC_Fcg1PeriphClockCmd(SPI_UNIT_CLOCK, Enable);

根据EEPROM芯片特性，配置SPI1：

/* SPI unit and clock definition */
#define SPI_UNIT                      (M4_SPI1)

stc_spi_init_t stcSpiInit;
stc_spi_delay_t stcSpiDelayCfg;

/* Clear initialize structure */
(void)SPI_StructInit(&stcSpiInit);
(void)SPI_DelayStructInit(&stcSpiDelayCfg);

/* Configure peripheral clock */
PWC_Fcg1PeriphClockCmd(SPI_UNIT_CLOCK, Enable);

/* SPI De-initialize */
SPI_DeInit(SPI_UNIT);

/* Configuration SPI structure */
stcSpiInit.u32WireMode       = SPI_WIRE_3; //SPI只接了一个芯片，无需切换片选
stcSpiInit.u32TransMode       = SPI_FULL_DUPLEX; //全双工
stcSpiInit.u32MasterSlave    = SPI_MASTER; //SPI主机
stcSpiInit.u32SuspMode       = SPI_COM_SUSP_FUNC_OFF; //不自动挂起
stcSpiInit.u32Modfe          = SPI_MODFE_DISABLE; //请勿开启该位
stcSpiInit.u32Parity          = SPI_PARITY_INVALID; //不开奇偶校验
stcSpiInit.u32SpiMode          = SPI_MODE_0; //空闲低电平，奇数边沿采样
stcSpiInit.u32BaudRatePrescaler = SPI_BR_PCLK1_DIV32; //32分频，PCLK1为100M，32分频为3.1M，EEPROM芯片上限5M
stcSpiInit.u32DataBits       = SPI_DATA_SIZE_8BIT; //一次传输8位
stcSpiInit.u32FirstBit       = SPI_FIRST_MSB; //高位在前
(void)SPI_Init(SPI_UNIT, &stcSpiInit);

stcSpiDelayCfg.u32IntervalDelay = SPI_INTERVAL_TIME_1SCK_2PCLK1;//SPI_INTERVAL_TIME_8SCK_2PCLK1; //t3：下次存取延时
stcSpiDelayCfg.u32ReleaseDelay = SPI_RELEASE_TIME_1SCK;//SPI_RELEASE_TIME_8SCK; //t2：振荡停止到片选无效时间
stcSpiDelayCfg.u32SetupDelay = SPI_SETUP_TIME_1SCK;//SPI_SETUP_TIME_8SCK; //t1：片选有效到开始振荡时间
(void)SPI_DelayTimeCfg(SPI_UNIT, &stcSpiDelayCfg);

SPI_FunctionCmd(SPI_UNIT, Enable);

SPI，配置比较简单，需要说明的是：

stcSpiInit.u32WireMode = SPI_WIRE_3; //SPI只接了一个芯片，无需切换片选这个选3线4线都可以。注意这里的3线是指不包含NSS片选线，我们通过软件来片选。
stcSpiInit.u32BaudRatePrescaler = SPI_BR_PCLK1_DIV32; //32分频，PCLK1为100M，32分频为3.1M，EEPROM芯片上限5M分频时候注意对照EEPROM的芯片手册
t1,t2,t3的设置手册没有提及，这里设到最低。

只看该作者 · 2021-9-1 09:53

本帖最后由 coshi 于 2021-9-1 09:57 编辑

三、读一个字节

上海贝岭BL25CMIA是一个128kB的EEPROM，其容量超过了16位寻址的上限（65536字节）。该芯片采用24位寻址，所以SPI发送地址时需要从低到高发送三个字节，其中高字节中只有第0位有效，该字节的其它位芯片does not care。

开片选
读EEPROM 的状态寄存器

watermark,type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk,shadow_10,text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L2N5cHJlc3N4dDkyNg==,size_16,color_FFFFFF,t_70.jpg (167.69 KB )

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2021-9-1 09:53 上传

#define E2PROM_READ_STATUS_REGESITER (0x05U)

/**
* @brief SPI EEPROM Read Status
*
* @param [in] None
*
* @retval uint8_t
*/
static uint8_t E2PROM_Read_Status(void)
{
  uint8_t EE_Status;

  SPI_NSS_LOW();

  /* send "Read Status Register" instruction */
  Spi_E2PROM_WriteReadByte(E2PROM_READ_STATUS_REGESITER);

  /* send a dummy byte to generate the clock needed by the EEPROM
  and put the value of the status register in EE_Status variable */
  EE_Status = Spi_E2PROM_WriteReadByte(0xff);

  /* deselect the EEPROM */
  SPI_NSS_HIGH();

  /* return the status register value */
  return EE_Status;
}

第一个字节发指令，第二个字节随便发一个用于都回状态。
用于发送字节的函数为：

/**
* @brief SPI flash write byte function
*
* @param [in] u8Data                   SPI write data to EE
*
* @retval uint8_t                      SPI receive data from EE
*/
static uint8_t Spi_E2PROM_WriteReadByte(uint8_t u8Data)
{
uint8_t u8Byte;

/* Wait tx buffer empty */
while (Reset == SPI_GetStatus(SPI_UNIT, SPI_FLAG_TX_BUFFER_EMPTY))
{
}
/* Send data */
SPI_WriteDataReg(SPI_UNIT, (uint32_t)u8Data);

/* Wait rx buffer full */
while (Reset == SPI_GetStatus(SPI_UNIT, SPI_FLAG_RX_BUFFER_FULL))
{
}
/* Receive data */
u8Byte = (uint8_t)SPI_ReadDataReg(SPI_UNIT);

return u8Byte;
}

读取存储空间中指定地址内的存储值。最后关闭片选
#define E2PROM_READ_MEMORY                               (0x03U)

/**
* @brief SPI EEPROM Read a Byte
*
* @param [in] 1.unsigned int
*
* @retval uint8_t
*/
uint8_t E2PROM_Read_Byte(unsigned int address, uint8_t high_or_low64)
{
uint8_t data;
while((E2PROM_Read_Status()&0x01) == 0x01);  //091119

      SPI_NSS_LOW();
      uint8_t addr0_7;
      uint8_t addr8_15;
      uint8_t addr16_23 = high_or_low64;
      addr0_7 = address & 0xff;
      addr8_15 = (address & 0xff00)>>8;

      /* send "Read Status Register" instruction */
      Spi_E2PROM_WriteReadByte(E2PROM_READ_MEMORY);

      Spi_E2PROM_WriteReadByte(addr16_23);

      Spi_E2PROM_WriteReadByte(addr8_15);

      Spi_E2PROM_WriteReadByte(addr0_7);

      data = Spi_E2PROM_WriteReadByte(0xff);

      /* deselect the EEPROM */
      SPI_NSS_HIGH();

      /* return the status register value */
return data;

}

读取存储空间中指定地址内的存储值。最后关闭片选

#define E2PROM_READ_MEMORY                            (0x03U)

/**
* @brief SPI EEPROM Read a Byte
*
* @param [in] 1.unsigned int
*
* @retval uint8_t
*/
uint8_t E2PROM_Read_Byte(unsigned int address, uint8_t high_or_low64)
{
uint8_t data;
while((E2PROM_Read_Status()&0x01) == 0x01);  //091119

SPI_NSS_LOW();
uint8_t addr0_7;
uint8_t addr8_15;
uint8_t addr16_23 = high_or_low64;
addr0_7 = address & 0xff;
addr8_15 = (address & 0xff00)>>8;

/* send "Read Status Register" instruction */
Spi_E2PROM_WriteReadByte(E2PROM_READ_MEMORY);

Spi_E2PROM_WriteReadByte(addr16_23);

Spi_E2PROM_WriteReadByte(addr8_15);

Spi_E2PROM_WriteReadByte(addr0_7);

data = Spi_E2PROM_WriteReadByte(0xff);

/* deselect the EEPROM */
SPI_NSS_HIGH();

/* return the status register value */
return data;

}

如果要读地址连续的多个字节，只需要继续发dummy字节就可以了。

只看该作者 · 2021-9-1 09:56

这个还是比较好的，很不错的应用案例。

只看该作者 · 2021-9-1 09:58

四、写一个字节

开片选
读EEPROM 的状态寄存器
开启写允许
#define E2PROM_WRITE_ENABLE (0x06U)

/**
* @brief SPI EE write enable function
*
* @param [in] None
*
* @retval None
*/
static void Spi_E2PROM_WriteEnable(void)
{
SPI_NSS_LOW();
(void)Spi_E2PROM_WriteReadByte(E2PROM_WRITE_ENABLE);
SPI_NSS_HIGH();
}

读EEPROM 的状态寄存器
写一个字节，最后关片选
#define E2PROM_WRITE_MEMORY (0x02U)
1
/**
* @brief SPI EEPROM Write a Byte
*
* @param [in] 1.unsigned int 2.uint8_t
*
* @retval None
*/
void E2PROM_Write_Byte(unsigned int address, uint8_t high_or_low64, uint8_t data)
{
while((E2PROM_Read_Status()&0x01) == 0x01); //20130528

Spi_E2PROM_WriteEnable(); //091119

while((E2PROM_Read_Status()&0x02) != 0x02); //091119

SPI_NSS_LOW();
uint8_t addr0_7;
uint8_t addr8_15;
uint8_t addr16_23 = high_or_low64;
addr0_7 = address & 0xff;
addr8_15 = (address & 0xff00)>>8;
/* send "Read Status Register" instruction */
Spi_E2PROM_WriteReadByte(E2PROM_WRITE_MEMORY);

Spi_E2PROM_WriteReadByte(addr16_23);

Spi_E2PROM_WriteReadByte(addr8_15);

Spi_E2PROM_WriteReadByte(addr0_7);

Spi_E2PROM_WriteReadByte(data);

/* deselect the EEPROM */
SPI_NSS_HIGH();
}

写也可以写地址连续的多个字节，继续发字节就行了，最多256个，而且应从256字节（一页）的整数倍地址开始写。

最后请注意，两次写（字节或页）间隔应大于6ms，本例为8ms。

E2PROM_Write_Byte(address, E2PROM_LOW64KB, data);
SysTick_Delay(8 * SYSTICK_MINISECOND);

E2PROM_Write_Byte(address + 0x8000, E2PROM_LOW64KB, data ^ CHECK_XOR1);
SysTick_Delay(8 * SYSTICK_MINISECOND);

只看该作者 · 2021-9-1 09:59

五、嵌入式的EEPROM的可靠性读写

如果应用中需要存储的数据不多，EEPROM的容量数倍于数据量，且对读写EEPROM的准确性可靠性要求比较高。应当将同一份数据及其备份均匀放在EEPROM中的多处。本例中原始数据存放在第0~127页，即0x000000到0x008000中。另外三份备份分别放在第128到255页，256到383页，384到511页。

原始数据原值直接存储进去
备份一经与0x3c异或后存进去
备份二经与0x96异或后存进去
备份三经与0x5a异或后存进去

写完以后应该立即读出来，检查是否和写入值一样。如果不一样，程序应该进行异常处理。

读取时将4个数据均读取出来。三个备份的数据读出后，再分别用0x3c，0x96，和0x5a异或（任意一个数n，与另一个数m，连续两次按位异或后等于n自己，(n ^ m) ^ m == n ），四个数中至少三个数相等才可信。如果不到三个数相等，程序应进行异常处理，比如加载默认值。

如果是整页的读写，应该使用CRC8进行校验。

同样的，整页数据也应该存入多份作为备份。本例中同样是4份，在地址中均匀分布。备份的数据同样经过上述的异或处理。并且，每一份256个字节存完以后，需要计算其CRC8，并把它也存入EEPROM中。由于数据量较大，写完以后可以不用立刻读取进行验证。

读取时，先读取原始数据页，读取后，对原始256个数据进行CRC8计算。再从EEPROM中读取原始数据的CRC8并与刚才计算的结果相比。如果结果一致，则直接使用。如果不一致，用相同的方法读取并验证备份一的，如果结果相同，则异或回来使用。如果仍然不相同，继续使用备份2……备份3的。如果所有的CRC8都不对，则应进行异常处理，比如加载默认值。

只看该作者 · 2021-9-1 10:00

六、测试

for (;;)
{
if (E2PROM_Enhanced_Write_Wave(20, t_e2dataArr) == Ok)
{
if(E2PROM_Enhanced_Read_Wave(20, r_e2dataArr) == Ok)
{
if (t_e2dataArr[0] == 0)
{
for (int i=0;i<256;i++)
{
t_e2dataArr[i] = 255-i;
}
}
else
{
for (int i=0;i<256;i++)
{
t_e2dataArr[i] = i;
}
}
}
else
{
GPIO_ResetPins(LED_GREEN_PORT, LED_GREEN_PIN);
}
}
else
{
GPIO_ResetPins(LED_GREEN_PORT, LED_GREEN_PIN);
}
}

在main函数死循环内进行连续不间断读写测试，这里如果发生读写错误就点亮LED。测试3个小时，未发生错误。