技术咨询
代买器件
商务客服
研发客服spi概述
SPI是串行外设接口（Serial Peripheral Interface）的缩写，是一种高速的，全双工，同步的通信总线，并且在芯片的管脚上只占用四根线，节约了芯片的管脚，同时为PCB的布局上节省空间，提供方便，正是出于这种简单易用的特性，越来越多的芯片集成了这种通信协议，比如 EEPROM，FLASH，实时时钟，AD转换器。 W25Q64 是一款SPI接口的Flash芯片，其存储空间为 64Mbit，相当于8M字节。W25Q64可以支持 SPI 的模式 0 和模式 3，也就是 CPOL=0/CPHA=0 和CPOL=1/CPHA=1 这两种模式。 最近在弄ST和GD的课程，需要GD样片的可以加群申请：6_15061293 。
视频教学
[https://www.bilibili.com/video/BV13g411z7gi/]
csdn课程
课程更加详细。
[https://download.csdn.net/course/detail/37152]
生成例程
这里准备了自己绘制的开发板进行验证。
配置时钟树，配置时钟为64M。
查看原理图，PA9和PA10设置为开发板的串口。
配置串口。
由于需要输入数据，开启DMA进行接收。
中断。
SPI配置
在开发板中有arduino接口，配置这几个接口为spi。
本次实验使用的SPI与Flash通信，配置如下。 SPI的通信原理很简单，它以主从方式工作，这种模式通常有一个主设备和一个或多个从设备，需要至少4根线，事实上3根也可以（单向传输时）。也是所有基于SPI的设备共有的，它们是MISO（主设备数据输入）、MOSI（主设备数据输出）、SCLK（时钟）、CS（片选）。
（1）MISO– Master Input Slave Output,主设备数据输入，从设备数据输出；
（2）MOSI– Master Output Slave Input，主设备数据输出，从设备数据输入；
（3）SCLK – Serial Clock，时钟信号，由主设备产生；
（4）CS – Chip Select，从设备使能信号，由主设备控制。
负责通讯的3根线了。通讯是通过数据交换完成的，这里先要知道SPI是串行通讯协议，也就是说数据是一位一位的传输的。这就是SCLK时钟线存在的原因，由SCLK提供时钟脉冲，SDI，SDO则基于此脉冲完成数据传输。数据输出通过 SDO线，数据在时钟上升沿或下降沿时改变，在紧接着的下降沿或上升沿被读取。完成一位数据传输，输入也使用同样原理。因此，至少需要8次时钟信号的改变（上沿和下沿为一次），才能完成8位数据的传输。 时钟信号线SCLK只能由主设备控制，从设备不能控制。同样，在一个基于SPI的设备中，至少有一个主设备。这样的传输方式有一个优点，在数据位的传输过程中可以暂停，也就是时钟的周期可以为不等宽，因为时钟线由主设备控制，当没有时钟跳变时，从设备不采集或传送数据。SPI还是一个数据交换协议：因为SPI的数据输入和输出线独立，所以允许同时完成数据的输入和输出。芯片集成的SPI串行同步时钟极性和相位可以通过寄存器配置，IO模拟的SPI串行同步时钟需要根据从设备支持的时钟极性和相位来通讯。 最后，SPI接口的一个缺点：没有指定的流控制，没有应答机制确认是否接收到数据。
其中，CS是从芯片是否被主芯片选中的控制信号，也就是说只有片选信号为预先规定的使能信号时（高电位或低电位），主芯片对此从芯片的操作才有效。这就使在同一条总线上连接多个SPI设备成为可能。 随便配置一个端口为CS片选，并且命名为CS。
NOR Flash
NOR Flash是一种非易失闪存技术，是Intel在1988年创建。是市场上两种主要的非易失闪存技术之一。 以GD25Q64E为例，该 Flash为64M-bit大小，即8192K-Byte。
W25Q64将8M的容量分为127个块（Block),每个块大小为64K字节，每个块又分为16个扇区（Sector),每个扇区4K个字节。W25Q64的最小擦除单位为一个扇区，也就是每次必须擦除4K个字节。 即4K16128=8192K=8M
W25Q64的原理及应用
复位初始化
对于复位，需要发送0x66和0x99
代码中的初始化。
/* Reset Operations */
#define RESET_ENABLE_CMD 0x66
#define RESET_MEMORY_CMD 0x99
/**
* @brief Initializes the W25Q128FV interface.
* @retval None
*/
uint8_t BSP_W25Qx_Init(void)
{
/* Reset W25Qxxx */
BSP_W25Qx_Reset();
return BSP_W25Qx_GetStatus();
}
/**
* @brief This function reset the W25Qx.
* @retval None
*/
static void BSP_W25Qx_Reset(void)
{
uint8_t cmd[2] = {RESET_ENABLE_CMD,RESET_MEMORY_CMD};
W25Qx_Enable();
/* Send the reset command */
HAL_SPI_Transmit(&hspi1, cmd, 2, W25Qx_TIMEOUT_VALUE);
W25Qx_Disable();
}
ID
对于兆易创新W25Q64，主要有三种查询ID方式。
可以使用90H查询设备ID，以判断是否是W25Q64设备。
/* Identification Operations */
#define READ_ID_CMD 0x9F
/**
* @brief Read Manufacture/Device ID.
* @param return value address
* @retval None
*/
void BSP_W25Qx_Read_ID(uint8_t *ID)
{
uint8_t cmd[4] = {READ_ID_CMD,0x00,0x00,0x00};
W25Qx_Enable();
/* Send the read ID command */
HAL_SPI_Transmit(&hspi1, cmd, 4, W25Qx_TIMEOUT_VALUE);
/* Reception of the data */
HAL_SPI_Receive(&hspi1,ID, 2, W25Qx_TIMEOUT_VALUE);
W25Qx_Disable();
}
读取数据
对于兆易创新W25Q64，读取数据使用0x03指令，后面添加需要读取的数据地址。 数据可以一直进行读取，当不需要读取数据时候将片选CS拉高，关闭时钟SCLK即可。
#define READ_CMD 0x03
/**
* @brief Reads an amount of data from the QSPI memory.
* @param pData: Pointer to data to be read
* @param ReadAddr: Read start address
* @param Size: Size of data to read
* @retval QSPI memory status
*/
uint8_t BSP_W25Qx_Read(uint8_t* pData, uint32_t ReadAddr, uint32_t Size)
{
uint8_t cmd[4];
/* Configure the command */
cmd[0] = READ_CMD;
cmd[1] = (uint8_t)(ReadAddr > > 16);
cmd[2] = (uint8_t)(ReadAddr > > 8);
cmd[3] = (uint8_t)(ReadAddr);
W25Qx_Enable();
/* Send the read ID command */
HAL_SPI_Transmit(&hspi1, cmd, 4, W25Qx_TIMEOUT_VALUE);
/* Reception of the data */
if (HAL_SPI_Receive(&hspi1, pData,Size,W25Qx_TIMEOUT_VALUE) != HAL_OK)
{
return W25Qx_ERROR;
}
W25Qx_Disable();
return W25Qx_OK;
}
以读取10个数据为例子，波形如下所示。
BSP_W25Qx_Read(rData2,0x1000,0x00a);
擦除扇区
最小的擦除单位是扇区，擦除指令为0x20和3字节的地址。
#define SECTOR_ERASE_CMD 0x20
uint8_t BSP_W25Qx_Erase_Block(uint32_t Address)
{
uint8_t cmd[4];
uint32_t tickstart = HAL_GetTick();
cmd[0] = SECTOR_ERASE_CMD;
cmd[1] = (uint8_t)(Address > > 16);
cmd[2] = (uint8_t)(Address > > 8);
cmd[3] = (uint8_t)(Address);
/* Enable write operations */
BSP_W25Qx_WriteEnable();
/*Select the FLASH: Chip Select low */
W25Qx_Enable();
/* Send the read ID command */
HAL_SPI_Transmit(&hspi1, cmd, 4, W25Qx_TIMEOUT_VALUE);
/*Deselect the FLASH: Chip Select high */
W25Qx_Disable();
/* Wait the end of Flash writing */
while(BSP_W25Qx_GetStatus() == W25Qx_BUSY);
{
/* Check for the Timeout */
if((HAL_GetTick() - tickstart) > W25Q128FV_SECTOR_ERASE_MAX_TIME)
{
return W25Qx_TIMEOUT;
}
}
return W25Qx_OK;
}
写数据
对于写数据到flash中，使用0x02指令进行写数据，后面还需要指定24位地址，才能进行写数据。
#define PAGE_PROG_CMD 0x02
/**
* @brief Writes an amount of data to the QSPI memory.
* @param pData: Pointer to data to be written
* @param WriteAddr: Write start address
* @param Size: Size of data to write,No more than 256byte.
* @retval QSPI memory status
*/
uint8_t BSP_W25Qx_Write(uint8_t* pData, uint32_t WriteAddr, uint32_t Size)
{
uint8_t cmd[4];
uint32_t end_addr, current_size, current_addr;
uint32_t tickstart = HAL_GetTick();
/* Calculation of the size between the write address and the end of the page */
current_addr = 0;
while (current_addr <= WriteAddr)//判断地址属于哪一扇区开始
{
current_addr += W25Q128FV_PAGE_SIZE;//0x100- > 256 bytes
}
current_size = current_addr - WriteAddr;
/* Check if the size of the data is less than the remaining place in the page */
if (current_size > Size)
{
current_size = Size;
}
/* Initialize the adress variables *///写入地址大小范围
current_addr = WriteAddr;
end_addr = WriteAddr + Size;
/* Perform the write page by page */
do
{
/* Configure the command */
cmd[0] = PAGE_PROG_CMD;
cmd[1] = (uint8_t)(current_addr > > 16);
cmd[2] = (uint8_t)(current_addr > > 8);
cmd[3] = (uint8_t)(current_addr);
/* Enable write operations */
BSP_W25Qx_WriteEnable();
W25Qx_Enable();
/* Send the command */
if (HAL_SPI_Transmit(&hspi1,cmd, 4, W25Qx_TIMEOUT_VALUE) != HAL_OK)
{
return W25Qx_ERROR;
}
/* Transmission of the data */
if (HAL_SPI_Transmit(&hspi1, pData,current_size, W25Qx_TIMEOUT_VALUE) != HAL_OK)
{
return W25Qx_ERROR;
}
W25Qx_Disable();
/* Wait the end of Flash writing */
while(BSP_W25Qx_GetStatus() == W25Qx_BUSY);
{
/* Check for the Timeout */
if((HAL_GetTick() - tickstart) > W25Qx_TIMEOUT_VALUE)
{
return W25Qx_TIMEOUT;
}
}
/* Update the address and size variables for next page programming */
current_addr += current_size;
pData += current_size;
current_size = ((current_addr + W25Q128FV_PAGE_SIZE) > end_addr) ? (end_addr - current_addr) : W25Q128FV_PAGE_SIZE;
} while (current_addr < end_addr);
return W25Qx_OK;
}
对flash的0x1000地址进行写数据，指令如下。
BSP_W25Qx_Write(wData2,0x1000,0x000a);
波形如下所示。
W25Qx.c
/*********************************************************************************************************
*
* File : ws_W25Qx.c