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[其他] 基于MM32F0140的SPI与W25Q80通信

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 楼主| MindMotion 发表于 2023-9-26 09:05 | 显示全部楼层 |阅读模式
pi, spi, 通信
本帖最后由 MindMotion 于 2023-10-10 10:35 编辑

前提

查看MM32F0140的MiniBoard原理图，SPI挂载了W25Q80。

344806510fb38e519c.png

一、SPI介绍

串行外设接口，Serial Peripheral Interface。一种高速的、全双工、同步的串行通信总线。主要应用于EEPROM、FLASH、AD转换器，还有数字信号处理器和数字信号解码器之间。

SPI 支持同时发送和接收数据，采用主从工作方式。SPI 通过 4 个引脚与外部器件相连，分别是：

  • MOSI：主设备输出、从设备输入引脚。传输方向为主设备发送到从设备。
  • MISO：主设备输入、从设备输出引脚。传输方向为从设备发送到主设备。
  • SCK：串行时钟信号，由主设备产生并提供给从设备。
  • NSS：片选信号，从设备选择。


下图示意主、从设备之间一对一通信时的连接情况：

826056510fb746c4f8.png

主设备负责发起通信请求，从设备负责响应，从设备通过 SCK 引脚得到主设备提供的时钟信号，从而使得主、从设备均使用同一个时钟进行同步的全双工通信。对于从设备而言，MOSI 引脚输入来自主设备的发送数据，MISO 引脚输出响应数据传给主设备。

SPI 需要根据从机特性，选配时钟极性（CPOL）和时钟相位（CPHA），比如从机时钟空闲时为低电平，且在时钟信号的第一个跳变沿采样，此时时序见下图：

918666510fb972f4ae.png

二、W25Q80介绍

W25Q80是一种串行闪存存储器，主要特点包括：

  • 容量：8 Mbit（1 MB）的存储容量，可以存储大量数据。
  • SPI接口：采用SPI接口进行数据通信，具备高速的数据传输能力。
  • 快速读取：支持快速的连续读取操作，可提供高效的读取性能。
  • 块擦除：支持块擦除功能，可以批量擦除数据，提高擦除效率。
  • 低功耗：采用低功耗设计，适用于对功耗要求较高的应用场景。

W25Q80可以划分为 4096 个扇区，每个扇区包含 256 个页，每个页的大小为 256 字节。

下图为W25Q80的指令：

84426510fbc1483b8.png

三、例程

1．介绍

本例程实现SPI与W25Q80通信，SPI查询W25Q80的设备号，并全片擦除后写入数据，再读取出来，看写入的数据与读取的数据是否一致。

2．编码详情

（1）初始化配置SPI，速度为PCLK1（36MHz）的32分频，约为1.125MHz；
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  1.  SPI_InitStructure.SPI_Mode = SPI_Mode_Master;
    

  2.     SPI_InitStructure.SPI_DataSize = SPI_DataSize_8b;
    

  3.     SPI_InitStructure.SPI_DataWidth = 8;
    

  4.     SPI_InitStructure.SPI_CPOL = SPI_CPOL_Low;
    

  5.     SPI_InitStructure.SPI_CPHA = SPI_CPHA_1Edge;
    

  6.     SPI_InitStructure.SPI_NSS = SPI_NSS_Soft;
    

  7.     SPI_InitStructure.SPI_BaudRatePrescaler = SPI_BaudRatePrescaler_32;
    

  8.     SPI_InitStructure.SPI_FirstBit = SPI_FirstBit_MSB;
    

  9.     SPI_Init(SPI2, &SPI_InitStructure);
    

  10.     exSPI_DataEdgeAdjust(SPI2, SPI_DataEdgeAdjust_FAST);
    

  11.     SPI_BiDirectionalLineConfig(SPI2, SPI_Direction_Tx);
    

  12.     SPI_BiDirectionalLineConfig(SPI2, SPI_Direction_Rx);
    

  13. SPI_Cmd(SPI2, ENABLE);

（2）编写SPI发送和读取数据的函数；
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  1. uint32_t writeAndReadData(uint8_t data)
    

  2. {
    

  3.     SPI_SendData(SPI2, data);
    

  4.     while (1) {
    

  5.         if(SPI_GetFlagStatus(SPI2, SPI_FLAG_TXEPT)) {
    

  6.             break;
    

  7.         }
    

  8.     }
    

  9.     while (1) {
    

  10.         if(SPI_GetFlagStatus(SPI2, SPI_FLAG_RXAVL)) {
    

  11.             return SPI_ReceiveData(SPI2);
    

  12.         }
    

  13.     }
    

  14. }

（3）获取W25Q80的设备ID；
复制
  1. SPI_CSInternalSelected(SPI2, ENABLE); // 片选
    

  2.     writeAndReadData(0x9F); // 读ID指令
    

  3.     ID |= writeAndReadData(0x00) << 16;
    

  4.     ID |= writeAndReadData(0x00) << 8;
    

  5.     ID |= writeAndReadData(0x00);
    

  6.     SPI_CSInternalSelected(SPI2, DISABLE); // 取消片选
    

  7.     printf("\n\nread device id: %X", ID);

（4）全片擦除W25Q80，并检查状态等待擦除完成；
复制
  1. SPI_CSInternalSelected(SPI2, ENABLE); 
    

  2.     writeAndReadData(0x06); // 写使能
    

  3.     SPI_CSInternalSelected(SPI2, DISABLE);
    

  4.   
    

  5.     SPI_CSInternalSelected(SPI2, ENABLE);
    

  6.     writeAndReadData(0xC7); // 全片擦除指令
    

  7.     SPI_CSInternalSelected(SPI2, DISABLE);
    

  8.     
    

  9.     SPI_CSInternalSelected(SPI2, ENABLE); 
    

  10.     writeAndReadData(0x05); // 读状态寄存器
    

  11.     while(1) {
    

  12.         temp = writeAndReadData(0x00);
    

  13.         if((temp & 0x01) == 0x0) // 擦除完成
    

  14.             break;
    

  15.     }
    

  16.     SPI_CSInternalSelected(SPI2, DISABLE); 
    

  17. printf("\n\nerase complete");

（5）写数据，并检查状态等待写完；
复制
  1. for (i = 0; i < 256; i++) txData[i] = i;
    

  2.     SPI_CSInternalSelected(SPI2, ENABLE);
    

  3.     writeAndReadData(0x06);// 写使能
    

  4.     SPI_CSInternalSelected(SPI2, DISABLE); 
    

  5.     
    

  6.     SPI_CSInternalSelected(SPI2, ENABLE);
    

  7.     writeAndReadData(0x02); // 页编程
    

  8.     writeAndReadData(0x00); // 页地址
    

  9.     writeAndReadData(0x00);
    

  10.     writeAndReadData(0x00);
    

  11.     for (i = 0; i < 256; i++)
    

  12.     {
    

  13.         writeAndReadData(txData[i]);
    

  14.     }
    

  15.     SPI_CSInternalSelected(SPI2, DISABLE); 
    

  16.     
    

  17.     SPI_CSInternalSelected(SPI2, ENABLE);
    

  18.     writeAndReadData(0x05); // 读状态寄存器
    

  19.     while(1) {
    

  20.         temp = writeAndReadData(0x00);
    

  21.         if((temp & 0x01) == 0x0) // 页编程完成
    

  22.             break;
    

  23.     }
    

  24.     SPI_CSInternalSelected(SPI2, DISABLE);
    

  25.     printf("\n\npage programm complete");

（6）读数据，并打印出来。
复制
  1.     SPI_CSInternalSelected(SPI2, ENABLE);
    

  2.     writeAndReadData(0x03); // 读数据
    

  3.     writeAndReadData(0x00); // 页地址
    

  4.     writeAndReadData(0x00);
    

  5.     writeAndReadData(0x00);
    

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

  7.     {
    

  8.         rxData[i] = writeAndReadData(0x00);
    

  9.     }
    

  10.     SPI_CSInternalSelected(SPI2, DISABLE); 
    

  11.     printf("\n\nread data completely\n");
    

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

  13.         printf("\nrxDate[%d] = %d", i, rxData[i]);

3．串口输出结果

下图为串口输出数据，基本符合程序流程和结果。

385956510fc92e89ca.png

4．逻辑分析仪

下图为逻辑分析仪截取的发送接收图片，可以清楚的看到当前SCK速度接近1.125MHz，以及发送数据也符合预期。

477516510fcb2ca346.png
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