STM32F10x_SPI （硬件接口 + 軟件模擬）讀寫Flash（25Q16）

Ⅰ、寫在前面

SPI（Serial Perripheral Interface）串行外設(shè)通信接口，主要實(shí)現(xiàn)設(shè)備（主從）之間的通信。硬件上由CS、SCK、MISO、MOSI四根通信線連接而成。關(guān)于SPI更多介紹不再詳細(xì)描述，本文主要以STM32F103為主機(jī)、W25Q16為從機(jī)進(jìn)行SPI通信實(shí)驗(yàn)。

本文將提供STM32硬件SPI、軟件模擬SPI兩實(shí)例工程代碼供大家參考、掌握兩種方式的區(qū)別。

STM32硬件SPI：控制簡(jiǎn)單、運(yùn)行效率高、使用方便等。

軟件模擬SPI：移植性強(qiáng)，只需要簡(jiǎn)單修改接口，就能在其他MCU芯片（如：51、430等）上使用。

實(shí)例實(shí)驗(yàn)效果：

兩個(gè)實(shí)例SPI通信控制方式不一樣，但實(shí)驗(yàn)效果是一樣的。

W25Q16設(shè)備ID：

上電，讀取W25Q16設(shè)備ID，并通過(guò)串口打印出來(lái)；

寫數(shù)據(jù)：

SFLASH_WriteNByte((uint8_t*)"ABCDEF",0, 6); 通過(guò)該函數(shù)在W25Q16的0地址處 連續(xù)寫入6字節(jié)“ABCDEF”數(shù)據(jù)。（測(cè)試的時(shí)候：第一次下載之后讓程序運(yùn)行一次，即寫入W25Q16數(shù)據(jù)。再將該函數(shù)屏蔽、下載。斷電重新讓程序運(yùn)行看讀出來(lái)的數(shù)據(jù)是否是前面寫入的數(shù)據(jù)）

讀數(shù)據(jù)：

SFLASH_ReadNByte(read_buf,0, 6); 通過(guò)該函數(shù)從W25Q16的0地址連續(xù)讀取6字節(jié)數(shù)據(jù)，保存在read_buf里面。（地址、數(shù)據(jù)及數(shù)據(jù)長(zhǎng)度都可以修改，但讀寫的地址要相同，讀出來(lái)的數(shù)據(jù)才是寫入的數(shù)據(jù)）

關(guān)于本文的更多詳情請(qǐng)往下看。

Ⅱ、實(shí)例工程下載

筆者針對(duì)于初學(xué)者提供的例程都是去掉了許多不必要的功能，精簡(jiǎn)了官方的代碼，對(duì)初學(xué)者一看就明白，以簡(jiǎn)單明了的工程供大家學(xué)習(xí)。

筆者提供的實(shí)例工程都是在板子上經(jīng)過(guò)多次測(cè)試并沒(méi)有問(wèn)題才上傳至360云盤，歡迎下載測(cè)試、參照學(xué)習(xí)。

提供下載的軟件工程是基于Keil（MDK-ARM） V5版本、STM32F103ZE芯片，但F1其他型號(hào)也適用（適用F1其他型號(hào)：關(guān)注微信，回復(fù)“修改型號(hào)”）。

STM32F10x_SPI（硬件接口）讀寫Flash（25Q16）實(shí)例源代碼工程：

https://yunpan.cn/c6mfRJWva6AJ2 訪問(wèn)密碼 4bc4

STM32F10x_SPI（軟件模擬）讀寫Flash（25Q16）實(shí)例源代碼工程：

https://yunpan.cn/c6mf6zyzCaMwd 訪問(wèn)密碼 cf45

STM32F1資料：

https://yunpan.cn/crBUdUGdYKam2 訪問(wèn)密碼 ca90

Ⅲ、STM32硬件SPI

STM32所有系列芯片都帶有SPI硬件控制器，根據(jù)芯片型號(hào)不同，SPI數(shù)量也不同，有些有一個(gè)SPI，有些有3個(gè)SPI。STM32的SPI控制器功能也是很強(qiáng)大的，只需要簡(jiǎn)單的配置就能高效的進(jìn)行SPI通信。

1.SPI原理

上面是SPI的系統(tǒng)框圖，來(lái)自STM32F1的參考手冊(cè).

A.引腳

MOSI：主設(shè)備輸出/從設(shè)備輸入引腳。該引腳在主模式下發(fā)送數(shù)據(jù)，在從模式下接收數(shù)據(jù)。

MISO：主設(shè)備輸入/從設(shè)備輸出引腳。該引腳在從模式下發(fā)送數(shù)據(jù)，在主模式下接收數(shù)據(jù)。

SCK：串口時(shí)鐘，為通信提供時(shí)鐘。（作為主設(shè)備的輸出，從設(shè)備的輸入）。

NSS：從設(shè)備選擇。這是一個(gè)可選的引腳，用來(lái)選擇主/從設(shè)備。它的功能是用來(lái)作為“片選引腳”，讓主設(shè)備可以單獨(dú)地與特定從設(shè)備通訊，避免數(shù)據(jù)線上的沖突。

B.緩沖區(qū)SPI->DR

發(fā)送緩沖區(qū)：只要往SPI1->DR寫入數(shù)據(jù)，它自動(dòng)將存入發(fā)送緩沖區(qū)，并執(zhí)行發(fā)送操作。這就是高效的一點(diǎn)，而不像模擬SPI，還需要我們控制時(shí)鐘，控制MOSI引腳輸出高低電平。

接收緩沖區(qū)：原理和發(fā)送緩沖區(qū)差不多，只是這個(gè)是接收數(shù)據(jù)。接收滿了，才通知我們需要去讀取數(shù)據(jù)。

C.波特率發(fā)生器

STM32的硬件SPI還可以通過(guò)配置來(lái)控制通信的速度。

2.SPI引腳

該函數(shù)位于spi.c文件下面；

使用的SPI需與引腳對(duì)應(yīng)，CS片選信號(hào)我們這里是通過(guò)普通IO來(lái)控制的，若不同請(qǐng)?jiān)趕pi.h里面修改為你開(kāi)發(fā)板上的引腳。

3.SPI配置

該函數(shù)位于spi.c文件下面；

該函數(shù)是文章的重要一項(xiàng)，主要是對(duì)硬件SPI進(jìn)行的一些初始化配置。

SPI為主模式，時(shí)鐘線平時(shí)為高，上升沿采集數(shù)據(jù)，8位數(shù)據(jù)格式，軟件控制片選，數(shù)據(jù)高位在前。

1.傳輸方向：SPI_Direction =SPI_Direction_2Lines_FullDuplex;

總共有四個(gè)方式：

兩線全雙工：SPI_Direction_2Lines_FullDuplex

兩線只接收：SPI_Direction_2Lines_RxOnly

單線只接收：SPI_Direction_1Line_Rx

單線只發(fā)送：SPI_Direction_1Line_Tx

2.模式：SPI_Mode = SPI_Mode_Master;

總共有兩種模式：

主機(jī)模式：SPI_Mode_Master

從機(jī)模式：SPI_Mode_Slave

3.數(shù)據(jù)：SPI_DataSize = SPI_DataSize_8b;

8位數(shù)據(jù)長(zhǎng)度：SPI_DataSize_8b

16位數(shù)據(jù)長(zhǎng)度：SPI_DataSize_16b

4.時(shí)鐘極性：SPI_CPOL = SPI_CPOL_High;

也就是我們平時(shí)不操作時(shí)，時(shí)鐘的電平。

低電平：SPI_CPOL_Low

高電平：SPI_CPOL_High

5.時(shí)鐘相位：SPI_CPHA = SPI_CPHA_2Edge;

也就是我們需要等多少個(gè)“時(shí)鐘”操作通信口MOSI、MISO。

1個(gè)時(shí)鐘：SPI_CPHA_1Edge

2個(gè)時(shí)鐘：SPI_CPHA_2Edge

6.片選信號(hào)：SPI_NSS = SPI_NSS_Soft;

也就是我們?nèi)绻刂芅SS片選引腳；

軟件控制：SPI_NSS_Soft

硬件控制：SPI_NSS_Hard

7.波特率(時(shí)鐘)分頻：SPI_BaudRatePrescaler = SPI_BaudRatePrescaler_2;

也就是我們控制SPI通信的速率，和USART串口的波特率類似。

這里的參數(shù)有很多種，請(qǐng)見(jiàn)源代碼。

8.第一位傳輸數(shù)據(jù)：SPI_FirstBit = SPI_FirstBit_MSB;

在一根通信線上一字節(jié)（8Bit）數(shù)據(jù)分8次傳輸才能完成，這里是高位先傳輸，還是低位先傳輸?shù)囊馑肌?/p>

高位：SPI_FirstBit_MSB

低位：SPI_FirstBit_LSB

9.校驗(yàn)：SPI_CRCPolynomial = 7;

校驗(yàn)的數(shù)據(jù)位長(zhǎng)度。

4.SPI讀寫數(shù)據(jù)

函數(shù)位于spi.c文件下面；

這兩個(gè)函數(shù)就是我們使用到的接口，在上面SPI配置好之后，操作這兩個(gè)函數(shù)就可以控制其引腳讀寫了。

這兩個(gè)函數(shù)就是我們上面說(shuō)的“發(fā)送緩沖區(qū)”和“接收緩沖區(qū)”所需要使用到的部分。

這里需要注意：發(fā)送和接收數(shù)據(jù)都是通過(guò)SPI->DR寄存器，讀、寫操作會(huì)控制數(shù)據(jù)的流向。

Ⅳ、軟件模擬SPI

從51學(xué)習(xí)過(guò)來(lái)的朋友就應(yīng)該知道，51的資源很少，沒(méi)有SPI硬件控制器，要想使用SPI通信方式，就需要使用IO口模擬的方式來(lái)實(shí)現(xiàn)SPI通信。只需要按照通信的時(shí)序就能控制其通信。

使用軟件模擬SPI通信有優(yōu)點(diǎn)，也有缺點(diǎn)。

優(yōu)點(diǎn)：移植很方便，代碼只需要簡(jiǎn)單修改就可以使用在其他芯片上；

缺點(diǎn)：控制IO麻煩，對(duì)時(shí)序要求高；

1.模擬SPI引腳

該函數(shù)位于spi.c文件下面；

這個(gè)主要配置模擬SPI引腳。（如果你板子上使用的引腳不同，請(qǐng)修改spi.h文件的定義即可）

2.模擬SPI初始化

該函數(shù)位于spi.c文件下面；

這里初始化需要把狀態(tài)定好，不然第一次操作會(huì)有問(wèn)題。

3.模擬SPI寫函數(shù)(時(shí)序)

該函數(shù)位于spi.c文件下面；

這種時(shí)序的寫法在學(xué)習(xí)過(guò)51的朋友來(lái)看再熟悉不過(guò)了。

注意：

1、高字節(jié)在前，說(shuō)以上面紅色標(biāo)記的的部分就是將高位先輸出，依次移位輸出。

2、在時(shí)鐘的上升沿將數(shù)據(jù)輸出，所以在“時(shí)鐘-高”之前將數(shù)據(jù)輸出。

4.模擬SPI讀函數(shù)(時(shí)序)

該函數(shù)位于spi.c文件下面；

讀時(shí)序和寫時(shí)序原理類似，但還是存在差異。

注意：

1、高位先輸出來(lái)（從機(jī)輸出），所以，需要將讀取的數(shù)據(jù)依次移向高位。

2、在時(shí)鐘的下降沿讀出數(shù)據(jù)，所以，我紅色標(biāo)記的部分可以看得出來(lái)，是在時(shí)鐘為低之后才去讀取數(shù)據(jù)。

Ⅴ、修改代碼，適應(yīng)開(kāi)發(fā)板

看見(jiàn)這篇文章，你可能覺(jué)得芯片型號(hào)（STM32F103ZE）不是你的芯片芯片型號(hào)，硬件接口（SPI1）、（USART1）也不是板子上的接口，那怎么辦呢，其實(shí)很簡(jiǎn)單，適當(dāng)修改一下就行。

1.修改芯片型號(hào)

該工程適合STM32F1系列的所有芯片，只需要修改一下型號(hào)。修改芯片型號(hào)，可以看我的另外一篇文章：

如何將工程(修改來(lái))運(yùn)行在自己開(kāi)發(fā)板上

當(dāng)然，其他系列（F0、F2、F3、F4等）也可以使用該配置，但需要更換外設(shè)庫(kù)。

2.修改硬件接口

筆者提供的工程源代碼，在個(gè)人看來(lái)整理的還算比較整潔（名稱清晰、排版整齊、文件分類明確）、相比很多開(kāi)發(fā)板賣家提供的例程來(lái)說(shuō)，要好的多。所以，看了之后，你應(yīng)該知道如何修改。

1、LED燈的IO，位于bsp.h下，修改為你的LED燈IO口就行了。

2、USART，本文是使用USART1，如果你使用USART2的話，需要usart.c文件下“USART_GPIO_Configuration”引腳配置、USART_Configuration串口配置、發(fā)送接收函數(shù)USART1 改為USART2等。

3、SPI接口

這個(gè)在上面講述中都提及了修改，就是修改spi.c和spi.h文件里面的配置。