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[CW32F030系列] 【CW32F030CxTx StartKit测评】05.基于SFUD操作SPI FLASH

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 楼主| xld0932 发表于 2022-7-15 19:26 | 显示全部楼层 |阅读模式
CW32F030, SFUD, spi, flash
本帖最后由 xld0932 于 2022-7-16 10:26 编辑

CW32F030系列MCU带有2路串行外设SPI接口，支持3种通讯模式：双向全双工、单线半双工、单工通讯；通过寄存器可将其配置工作在主机或者从机模式，且支持多主机通讯模式，支持直接内存访问（DMA）。主要特点有：
  • 支持主机模式、从机模式
  • 支持全双工、单线半双工、单工
  • 可选的4位到16位数据帧宽度
  • 支持收发数据LSB或MSB方式
  • 可编程时钟极性和时钟相位
  • 主机模式下通讯速率高达PCLK/2
  • 从机模式下通讯速率高达PCLK/4
  • 支持多机通讯模式
  • 8个带标志位的中断源
  • 支持直接内存访问（DMA）


在CW32F030CxTx StartKit开发板上板载了一颗W25Q64的SPI FLASH，它是一颗64M-BIT（8M-BYTE)容量的SPI接口通讯的NOR FLASH；使用CW32F030的硬件SPI接口结合SFUD通用串行SPI FLASH驱动库程序，来实现对W25Q64的读、写、擦除等操作。需要注意的是，开发板上W25Q64电路是一个独立的模块，提供操作接口CN10，当我们需要实现W25Q64实验操作时，需要将CN10上的VDDF连接到VDD电源，将NCS/MISO/MOSI/SCK分别连接到MCU的SPI1端口对应的引脚上。
1.jpg 4.png


SFUD 是一款开源的串行SPI FLASH通用驱动库。由于现有市面的串行FLASH种类居多，各个FLASH的规格及命令存在差异，SFUD就是为了解决这些FLASH的差异现状而设计，让我们的产品能够支持不同品牌及规格的FLASH，提高了涉及到FLASH功能的软件的可重用性及可扩展性，同时也可以规避FLASH缺货或停产给产品所带来的风险。
  • 主要特点：支持 SPI/QSPI 接口、面向对象（同时支持多个FLASH对象）、可灵活裁剪、扩展性强、支持 4 字节地址等。
  • 资源占用：标准占用RAM:0.2KB & ROM:5.5KB、最小占用RAM:0.1KB & ROM:3.6KB


为什么选用SFUD
  • 避免项目因FLASH缺货、FLASH停产或产品扩容而带来的风险；
  • 越来越多的项目将固件存储到串行FLASH中，例如：ESP8266 的固件、主板中的BIOS及其他常见电子产品中的固件等等，但是各种FLASH规格及命令不统一。使用SFUD即可避免，在相同功能的软件平台基础下，无法适配不同FLASH种类的硬件平台的问题，提高软件的可重用性；
  • 简化软件流程，降低开发难度。现在只需要配置好SPI通信，即可畅快的开始玩串行FLASH了；
  • 可以用来制作FLASH编程器/烧写器；


SFUD在CW32F030CxTx StartKit开发板上移植和演示
  • 可以通过https://gitee.com/Armink/SFUD下载最新版本的SFUD开源代码，并将程序源码添加到工程中：
5.png

  • 在sfud_cfg.h文件添加当前需要支持的SPI FLASH列表信息，如下所示：
6.png

  • 其后在sfud_port.c文件中结合CW32F030的SPI底层驱动来完善SFUD所需要的接口功能，具体代码如下所示：
复制
  1. typedef struct {
    

  2.     SPI_TypeDef  *spix;
    

  3.     GPIO_TypeDef *cs_gpiox;
    

  4.     uint16_t      cs_gpio_pin;
    

  5. } spi_user_data, *spi_user_data_t;
    


  6. 

  7. static char log_buf[256];
    


  8. 

  9. void sfud_log_debug(const char *file, const long line, const char *format, ...);
    


  10. 

  11. /**
    

  12.  * SPI write data then read data
    

  13.  */
    

  14. static sfud_err spi_write_read(const sfud_spi *spi, const uint8_t *write_buf, size_t write_size, uint8_t *read_buf,
    

  15.         size_t read_size) {
    

  16.     sfud_err result = SFUD_SUCCESS;
    

  17.     uint8_t send_data, read_data;
    

  18.     spi_user_data_t spi_dev = (spi_user_data_t) spi->user_data;
    

  19.     if (write_size) {
    

  20.         SFUD_ASSERT(write_buf);
    

  21.     }
    


  22. 

  23.     if (read_size) {
    

  24.         SFUD_ASSERT(read_buf);
    

  25.     }
    


  26. 

  27.     /**
    

  28.      * add your spi write and read code
    

  29.      */
    

  30.     GPIO_WritePin(spi_dev->cs_gpiox, spi_dev->cs_gpio_pin, GPIO_Pin_RESET);
    


  31. 

  32.     for (size_t i = 0; i < (write_size + read_size); i++) {
    

  33.         if (i < write_size) {
    

  34.             send_data = *write_buf++;
    

  35.         } else {
    

  36.             send_data = SFUD_DUMMY_DATA;
    

  37.         }
    


  38. 

  39.         while (SPI_GetFlagStatus(spi_dev->spix, SPI_FLAG_TXE ) == RESET);
    

  40.         SPI_SendData(spi_dev->spix, send_data);
    


  41. 

  42.         while (SPI_GetFlagStatus(spi_dev->spix, SPI_FLAG_RXNE) == RESET);
    

  43.         read_data = SPI_ReceiveData(spi_dev->spix);
    


  44. 

  45.         if (i >= write_size) {
    

  46.             *read_buf++ = read_data;
    

  47.         }
    

  48.     }
    


  49. 

  50.     GPIO_WritePin(spi_dev->cs_gpiox, spi_dev->cs_gpio_pin, GPIO_Pin_SET);
    


  51. 

  52.     return result;
    

  53. }
    


  54. 

  55. #ifdef SFUD_USING_QSPI
    

  56. /**
    

  57.  * read flash data by QSPI
    

  58.  */
    

  59. static sfud_err qspi_read(const struct __sfud_spi *spi, uint32_t addr, sfud_qspi_read_cmd_format *qspi_read_cmd_format,
    

  60.         uint8_t *read_buf, size_t read_size) {
    

  61.     sfud_err result = SFUD_SUCCESS;
    


  62. 

  63.     /**
    

  64.      * add your qspi read flash data code
    

  65.      */
    


  66. 

  67.     return result;
    

  68. }
    

  69. #endif /* SFUD_USING_QSPI */
    


  70. 

  71. static void rcc_initialize(spi_user_data_t spi) {
    

  72.     if (spi->spix == CW_SPI1) {
    

  73.         RCC_AHBPeriphClk_Enable( RCC_AHB_PERIPH_GPIOA, ENABLE);
    

  74.         RCC_APBPeriphClk_Enable2(RCC_APB2_PERIPH_SPI1, ENABLE);
    

  75.     }
    

  76. }
    


  77. 

  78. static void gpio_initialize(spi_user_data_t spi) {
    

  79.     GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStructure;
    


  80. 

  81.     if (spi->spix == CW_SPI1) {
    

  82.         PA10_AFx_SPI1SCK ();
    

  83.         PA11_AFx_SPI1MISO();
    

  84.         PA12_AFx_SPI1MOSI();
    


  85. 

  86.         GPIO_InitStructure.Pins  = GPIO_PIN_10 | GPIO_PIN_12 | GPIO_PIN_15;
    

  87.         GPIO_InitStructure.Mode  = GPIO_MODE_OUTPUT_PP;
    

  88.         GPIO_InitStructure.Speed = GPIO_SPEED_HIGH;
    

  89.         GPIO_Init(CW_GPIOA, &GPIO_InitStructure);
    


  90. 

  91.         GPIO_InitStructure.Pins = GPIO_PIN_11;
    

  92.         GPIO_InitStructure.Mode = GPIO_MODE_INPUT;
    

  93.         GPIO_Init(CW_GPIOA, &GPIO_InitStructure);
    


  94. 

  95.         GPIO_WritePin(CW_GPIOA, GPIO_PIN_15, GPIO_Pin_SET);
    

  96.     }
    

  97. }
    


  98. 

  99. static void spi_device_initialize(spi_user_data_t spi) {
    

  100.     SPI_InitTypeDef SPI_InitStructure;
    


  101. 

  102.     if (spi->spix == CW_SPI1) {
    

  103.         SPI_InitStructure.SPI_Direction  = SPI_Direction_2Lines_FullDuplex;
    

  104.         SPI_InitStructure.SPI_Mode       = SPI_Mode_Master;
    

  105.         SPI_InitStructure.SPI_DataSize   = SPI_DataSize_8b;
    

  106.         SPI_InitStructure.SPI_CPOL       = SPI_CPOL_High;
    

  107.         SPI_InitStructure.SPI_CPHA       = SPI_CPHA_2Edge;
    

  108.         SPI_InitStructure.SPI_NSS        = SPI_NSS_Soft;
    

  109.         SPI_InitStructure.SPI_BaudRatePrescaler = SPI_BaudRatePrescaler_8;
    

  110.         SPI_InitStructure.SPI_FirstBit   = SPI_FirstBit_MSB;
    

  111.         SPI_InitStructure.SPI_Speed      = SPI_Speed_Low;
    

  112.         SPI_Init(CW_SPI1, &SPI_InitStructure);
    


  113. 

  114.         SPI_Cmd(CW_SPI1, ENABLE);
    

  115.     }
    

  116. }
    


  117. 

  118. static void spi_lock(const sfud_spi *spi) {
    

  119.     __disable_irq();
    

  120. }
    


  121. 

  122. static void spi_unlock(const sfud_spi *spi) {
    

  123.     __enable_irq();
    

  124. }
    


  125. 

  126. static void retry_delay_100us(void) {
    

  127.     uint32_t delay = 120;
    

  128.     while (delay--);
    

  129. }
    


  130. 

  131. static spi_user_data spi1 = 
    

  132. {
    

  133.     .spix        = CW_SPI1,
    

  134.     .cs_gpiox    = CW_GPIOA,
    

  135.     .cs_gpio_pin = GPIO_PIN_15
    

  136. };
    


  137. 

  138. sfud_err sfud_spi_port_init(sfud_flash *flash) {
    

  139.     sfud_err result = SFUD_SUCCESS;
    


  140. 

  141.     /**
    

  142.      * add your port spi bus and device object initialize code like this:
    

  143.      * 1. rcc initialize
    

  144.      * 2. gpio initialize
    

  145.      * 3. spi device initialize
    

  146.      * 4. flash->spi and flash->retry item initialize
    

  147.      *    flash->spi.wr = spi_write_read; //Required
    

  148.      *    flash->spi.qspi_read = qspi_read; //Required when QSPI mode enable
    

  149.      *    flash->spi.lock = spi_lock;
    

  150.      *    flash->spi.unlock = spi_unlock;
    

  151.      *    flash->spi.user_data = &spix;
    

  152.      *    flash->retry.delay = null;
    

  153.      *    flash->retry.times = 10000; //Required
    

  154.      */
    

  155.     switch (flash->index) {
    

  156.         case SFUD_W25Q64_DEVICE_INDEX:
    

  157.             rcc_initialize(&spi1);
    


  158. 

  159.             gpio_initialize(&spi1);
    


  160. 

  161.             spi_device_initialize(&spi1);
    


  162. 

  163.             flash->spi.wr        = spi_write_read;
    

  164.             flash->spi.qspi_read = qspi_read;
    

  165.             flash->spi.lock      = spi_lock;
    

  166.             flash->spi.unlock    = spi_unlock;
    

  167.             flash->spi.user_data = &spi1;
    

  168.             flash->retry.delay   = retry_delay_100us;
    

  169.             flash->retry.times   = 60 * 10000;
    

  170.             break;
    


  171. 

  172.         default: break;
    

  173.     }
    


  174. 

  175.     return result;
    

  176. }
    


  177. 

  178. /**
    

  179.  * This function is print debug info.
    

  180.  *
    

  181.  * @param file the file which has call this function
    

  182.  * @param line the line number which has call this function
    

  183.  * @param format output format
    

  184.  * @param ... args
    

  185.  */
    

  186. void sfud_log_debug(const char *file, const long line, const char *format, ...) {
    

  187.     va_list args;
    


  188. 

  189.     /* args point to the first variable parameter */
    

  190.     va_start(args, format);
    

  191.     printf("[SFUD](%s:%ld) ", file, line);
    

  192.     /* must use vprintf to print */
    

  193.     vsnprintf(log_buf, sizeof(log_buf), format, args);
    

  194.     printf("%s\r\n", log_buf);
    

  195.     va_end(args);
    

  196. }
    


  197. 

  198. /**
    

  199.  * This function is print routine info.
    

  200.  *
    

  201.  * @param format output format
    

  202.  * @param ... args
    

  203.  */
    

  204. void sfud_log_info(const char *format, ...) {
    

  205.     va_list args;
    


  206. 

  207.     /* args point to the first variable parameter */
    

  208.     va_start(args, format);
    

  209.     printf("[SFUD]");
    

  210.     /* must use vprintf to print */
    

  211.     vsnprintf(log_buf, sizeof(log_buf), format, args);
    

  212.     printf("%s\r\n", log_buf);
    

  213.     va_end(args);
    

  214. }

  • 最后我们初始化SFUD，对SPI FLASH进行读、写、擦除等操作测试，具体代码和运行结果如下所示：
复制
  1. void sfud_demo(uint32_t addr, size_t size, uint8_t *data)
    

  2. {
    

  3.     sfud_err result = SFUD_SUCCESS;
    


  4. 

  5.     const sfud_flash *flash = sfud_get_device_table() + 0;
    


  6. 

  7.     size_t i;
    


  8. 

  9.     /* prepare write data */
    

  10.     for(i = 0; i < size; i++)
    

  11.     {
    

  12.         data[i] = i;
    

  13.     }
    


  14. 

  15.     /* erase test */
    

  16.     result = sfud_erase(flash, addr, size);
    


  17. 

  18.     if(result == SFUD_SUCCESS)
    

  19.     {
    

  20.         printf("\r\nErase the %s flash data finish. Start from 0x%08X, size is %d.\r\n", flash->name, addr, size);
    

  21.     }
    

  22.     else
    

  23.     {
    

  24.         printf("\r\nErase the %s flash data failed.\r\n", flash->name);
    

  25.         return;
    

  26.     }
    


  27. 

  28.     /* write test */
    

  29.     result = sfud_write(flash, addr, size, data);
    


  30. 

  31.     if(result == SFUD_SUCCESS)
    

  32.     {
    

  33.         printf("\r\nWrite the %s flash data finish. Start from 0x%08X, size is %d.\r\n", flash->name, addr, size);
    

  34.     }
    

  35.     else
    

  36.     {
    

  37.         printf("\r\nWrite the %s flash data failed.\r\n", flash->name);
    

  38.         return;
    

  39.     }
    


  40. 

  41.     /* read test */
    

  42.     result = sfud_read(flash, addr, size, data);
    


  43. 

  44.     if(result == SFUD_SUCCESS)
    

  45.     {
    

  46.         printf("\r\nRead the %s flash data success. Start from 0x%08X, size is %d. The data is:\r\n", flash->name, addr, size);
    


  47. 

  48.         printf("Offset (h) 00 01 02 03 04 05 06 07 08 09 0A 0B 0C 0D 0E 0F\r\n");
    


  49. 

  50.         for(i = 0; i < size; i++)
    

  51.         {
    

  52.             if((i % 16) == 0)
    

  53.             {
    

  54.                 printf("[%08X] ", addr + i);
    

  55.             }
    


  56. 

  57.             printf("%02X ", data[i]);
    


  58. 

  59.             if(((i + 1) % 16 == 0) || (i == size - 1))
    

  60.             {
    

  61.                 printf("\r\n");
    

  62.             }
    

  63.         }
    


  64. 

  65.         printf("\r\n");
    

  66.     }
    

  67.     else
    

  68.     {
    

  69.         printf("\r\nRead the %s flash data failed.\r\n", flash->name);
    

  70.     }
    


  71. 

  72.     /* data check */
    

  73.     for(i = 0; i < size; i++)
    

  74.     {
    

  75.         if(data[i] != i % 256)
    

  76.         {
    

  77.             printf("\r\nRead and check write data has an error. Write the %s flash data failed.\r\n", flash->name);
    

  78.             break;
    

  79.         }
    

  80.     }
    


  81. 

  82.     if(i == size)
    

  83.     {
    

  84.         printf("\r\nThe %s flash test is success.\r\n", flash->name);
    

  85.     }
    

  86. }
    


  87. 

  88. void W25Q64_Init(void)
    

  89. {
    

  90.     /* SFUD initialize */
    

  91.     if(sfud_init() == SFUD_SUCCESS)
    

  92.     {
    

  93.         sfud_demo(0, sizeof(sfud_demo_test_buf), sfud_demo_test_buf);
    

  94.     }
    

  95. }

运行结果：
2.png 3.png


附件
W25Q64数据手册： W25Q64JVSSIQ.PDF (2.75 MB, 下载次数: 7)
软件工程源代码： Template.zip (5.65 MB, 下载次数: 18)

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xiaoyaodz 发表于 2022-8-18 17:26 | 显示全部楼层
FLASH通用驱动库需要宏定义吗   
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gygp 发表于 2022-8-18 19:58 | 显示全部楼层
这个可以对接FATFS吗   
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backlugin 发表于 2022-8-20 14:20 | 显示全部楼层
spi的速度一般。   
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typeof 发表于 2022-8-20 14:54 | 显示全部楼层
spi吗   
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phoenixwhite 发表于 2022-8-20 19:36 | 显示全部楼层
CW32F030CxTx 性能还可以。   
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uptown 发表于 2022-8-20 20:29 | 显示全部楼层
SFUD是什么接口   
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kkzz 发表于 2022-8-21 21:59 | 显示全部楼层
SFUD速度快吗  
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pentruman 发表于 2022-9-8 11:33 | 显示全部楼层
RT-Thread的组件吗  
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jstgotodo 发表于 2022-9-8 12:52 | 显示全部楼层
RT-Thread使用 SFUD     
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pixhw 发表于 2022-9-8 13:44 | 显示全部楼层
支持SPI/QSPI 接口  
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sanxingnote7 发表于 2022-9-8 14:17 | 显示全部楼层
开源的串行 SPI Flash 通用驱动库。
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plsbackup 发表于 2022-9-8 15:03 | 显示全部楼层
实现对指定 SPI Flash 的操作  
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wengh2016 发表于 2022-9-8 17:33 | 显示全部楼层
论什么型号芯片,都是通用的 ？
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yujielun 发表于 2022-9-8 18:31 | 显示全部楼层
SPI1的配置吗
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cehuafan 发表于 2022-9-8 19:50 | 显示全部楼层
SPI Flash 还支持 SFDP
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saservice 发表于 2022-9-11 11:16 | 显示全部楼层
使用 SFUD 操做 Flash并挂载文件系统
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jonas222 发表于 2022-9-11 12:37 | 显示全部楼层
SFUD万能SPI flash驱动工具  
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Bowclad 发表于 2022-10-4 19:22 | 显示全部楼层
spi吗？
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maqianqu 发表于 2022-10-5 17:15 | 显示全部楼层
SPI + SFUD的速度快吗      
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