SPI通信也是众多通信协议中比较重要的一种通信协议,由摩托罗拉公司开发,十分值得学习。

SPI 通信

简介

  • SPI（Serial Peripheral Interface）是由Motorola公司开发的一种通用数据总线

  • 四根通信线：SCK（Serial Clock）、MOSI（Master Output Slave Input）、MISO（Master Input Slave Output）、SS（Slave Select）

  • 同步，全双工

  • 支持总线挂载多设备（一主多从）

硬件电路

  • 所有SPI设备的SCK、MOSI、MISO分别连在一起

  • 主机另外引出多条SS控制线，分别接到各从机的SS引脚

  • 输出引脚配置为推挽输出，输入引脚配置为浮空或上拉输入

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移位示意图

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W25Q64

简介

  1. W25Qxx系列是一种低成本、小型化、使用简单的非易失性存储器，常应用于数据存储、字库存储、固件程序存储等场景

  2. 存储介质：Nor Flash（闪存）

  3. 时钟频率：80MHz / 160MHz (Dual SPI) / 320MHz (Quad SPI)

  4. 存储容量（24位地址）：

    W25Q40： 4Mbit / 512KByte

    W25Q80： 8Mbit / 1MByte

    W25Q16： 16Mbit / 2MByte

    W25Q32： 32Mbit / 4MByte

    W25Q64： 64Mbit / 8MByte

    W25Q128： 128Mbit / 16MByte

    W25Q256： 256Mbit / 32MByte

硬件电路

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W25Q64框图

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Flash操作注意事项

写入操作时：

  • 写入操作前，必须先进行写使能
  • 每个数据位只能由1改写为0，不能由0改写为1
  • 写入数据前必须先擦除，擦除后，所有数据位变为1
  • 擦除必须按最小擦除单元进行
  • 连续写入多字节时，最多写入一页的数据，超过页尾位置的数据，会回到页首覆盖写入
  • 写入操作结束后，芯片进入忙状态，不响应新的读写操作

读取操作时：

  • 直接调用读取时序，无需使能，无需额外操作，没有页的限制，读取操作结束后不会进入忙状态，但不能在忙状态时读取

SPI外设

简介

  • STM32内部集成了硬件SPI收发电路，可以由硬件自动执行时钟生成、数据收发等功能，减轻CPU的负担
  • 可配置8位/16位数据帧、高位先行/低位先行
  • 时钟频率： fPCLK / (2, 4, 8, 16, 32, 64, 128, 256)
  • 支持多主机模型、主或从操作
  • 可精简为半双工/单工通信
  • 支持DMA兼容I2S协议
  • STM32F103C8T6 硬件SPI资源：SPI1、SPI2

SPI框图

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SPI基本结构

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代码演示

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#include "stm32f10x.h"                  // Device header
#include "MySPI.h"
#include "W25Q64_Ins.h"

void W25Q64_Init(void)
{
    MySPI_Init();
}

void W25Q64_ReadID(uint8_t *MID, uint16_t *DID)
{
    MySPI_Start();
    MySPI_SwapByte(W25Q64_JEDEC_ID);
    *MID = MySPI_SwapByte(W25Q64_DUMMY_BYTE);
    *DID = MySPI_SwapByte(W25Q64_DUMMY_BYTE);
    *DID <<= 8;
    *DID |= MySPI_SwapByte(W25Q64_DUMMY_BYTE);
    MySPI_Stop();
}

void W25Q64_WriteEnable(void)
{
    MySPI_Start();
    MySPI_SwapByte(W25Q64_WRITE_ENABLE);
    MySPI_Stop();
}

void W25Q64_WaitBusy(void)
{
    uint32_t Timeout;
    MySPI_Start();
    MySPI_SwapByte(W25Q64_READ_STATUS_REGISTER_1);
    Timeout = 100000;
    while ((MySPI_SwapByte(W25Q64_DUMMY_BYTE) & 0x01) == 0x01)
    {
        Timeout --;
        if (Timeout == 0)
        {
            break;
        }
    }
    MySPI_Stop();
}

void W25Q64_PageProgram(uint32_t Address, uint8_t *DataArray, uint16_t Count)
{
    uint16_t i;
    
    W25Q64_WriteEnable();
    
    MySPI_Start();
    MySPI_SwapByte(W25Q64_PAGE_PROGRAM);
    MySPI_SwapByte(Address >> 16);
    MySPI_SwapByte(Address >> 8);
    MySPI_SwapByte(Address);
    for (i = 0; i < Count; i ++)
    {
        MySPI_SwapByte(DataArray[i]);
    }
    MySPI_Stop();
    
    W25Q64_WaitBusy();
}

void W25Q64_SectorErase(uint32_t Address)
{
    W25Q64_WriteEnable();
    
    MySPI_Start();
    MySPI_SwapByte(W25Q64_SECTOR_ERASE_4KB);
    MySPI_SwapByte(Address >> 16);
    MySPI_SwapByte(Address >> 8);
    MySPI_SwapByte(Address);
    MySPI_Stop();
    
    W25Q64_WaitBusy();
}

void W25Q64_ReadData(uint32_t Address, uint8_t *DataArray, uint32_t Count)
{
    uint32_t i;
    MySPI_Start();
    MySPI_SwapByte(W25Q64_READ_DATA);
    MySPI_SwapByte(Address >> 16);
    MySPI_SwapByte(Address >> 8);
    MySPI_SwapByte(Address);
    for (i = 0; i < Count; i ++)
    {
        DataArray[i] = MySPI_SwapByte(W25Q64_DUMMY_BYTE);
    }
    MySPI_Stop();
}

END