1、SPI协议
简介
SPI 协议是由摩托罗拉公司提出的通讯协议 (Serial Peripheral Interface)，即串行外围设备接口，是一种高速全双工的通信总线。它被广泛地使用在 ADC、LCD 等设备与 MCU 间，要求通讯速率较高的场合。
通信方式：同步、串行、全双工
速率：50MHZ以下
数据格式：8位/16位
传输顺序：MSB->LSB
SCK（同步时钟） MI（主机入） MO（主机出） SS（片选，硬件拉高就行；一般使用软件控制GPIO实现）
SPI 物理层
SPI 通讯使用 3 条总线及片选线，3 条总线分别为 SCK、MOSI、MISO，片选线为 SS。
1、SS*(* Slave Select)：从设备选择信号线，常称为片选信号线，也称为 NSS、CS。
2、SCK (Serial Clock)：时钟信号线，用于通讯数据同步。它由通讯主机产生，决定了通讯的速率，不同的设备支持的最高时钟频率不一样，如 STM32 的 SPI 时钟频率最大为 fpclk/2，两个设备之间通讯时，通讯速率受限于低速设备。
3、MOSI (Master Output，Slave Input)：主设备输出/从设备输入引脚。主机的数据从这条信号线输出，从机由这条信号线读入主机发送的数据，即这条线上数据的方向为主机到从机。
4、MISO(Master Input,，Slave Output)：主设备输入/从设备输出引脚。主机从这条信线读入数据，
从机的数据由这条信号线输出到主机，即在这条线上数据的方向为从机到主机。
协议层
与 I2C 的类似，SPI 协议定义了通讯的起始和停止信号、数据有效性、时钟同步等环节。
时序图
NSS、SCK、MOSI 信号都由主机控制产生，而 MISO 的信号由从机产生，主机通过该信号线读取从机的数据。MOSI 与 MISO 的信号只在 NSS 为低电平的时候才有效，在 SCK 的每个时钟周期 MOSI 和 MISO 传输一位数据。
通讯的起始和停止信号
在图中的标号处**，NSS 信号线由高变低，是 SPI 通讯的起始信号**。
NSS 是每个从机各自独占的信号线，当从机在自己的 NSS 线检测到起始信号后，就知道自己被主机选了，开始准备与主机通讯。在图中的标号处，NSS 信号由低变高，是 SPI 通讯的停止信号，表示本次通讯结束，从机的选中状态被取消。
数据有效性
1、SPI 使用 MOSI 及 MISO 信号线来传输数据，使用 SCK 信号线进行数据同步。
2、MOSI 及 MISO 数据线在 SCK 的每个时钟周期传输一位数据，且数据输入输出是同时进行的。数据传输时，MSB先行或 LSB 先行并没有作硬性规定，但要保证两个 SPI 通讯设备之间使用同样的协定，一般都会采用图 中的 MSB 先行模式。
3、观察图中的标号处，MOSI 及 MISO 的数据在 SCK 的上升沿期间变化输出，在 SCK 的下降沿时被采样。即在 SCK 的下降沿时刻，MOSI 及 MISO 的数据有效，高电平时表示数据“1”，为低电平时表示数据“0”。在其它时刻，数据无效，MOSI 及 MISO 为下一次表示数据做准备。
4、SPI 每次数据传输可以 8 位或 16 位为单位，每次传输的单位数不受限制。
CPOL/CPHA 及通讯模式
STM32 SPI系统架构
SPI_BR 波特率配置寄存器
SPI_SR 状态寄存器（TXE,RXNE）
SPI_CR1 控制寄存器
TXE = 1 发送为空 =0 发送非空
RXNE = 1 接收非空 =0 接收为空
数据发送流程（主机模式)
数据接收流程（主机模式）
STM32 的 SPI 外设可用作通讯的主机及从机，支持最高的 SCK 时钟频率为 fpclk/2 (STM32F103 型号的芯片默认 f:sub:pclk1 为 42MHz（407）45Mhz(429)，fpclk2 为 84MHz(407) 90Mhz(429))，完全支持 SPI 协议的 4 种模式，数据帧长度可设置为 8 位或 16 位，可设置数据 MSB 先行或 LSB 先行。它还支持双线全双工 (前面小节说明的都是这种模式)、双线单向以及单线模式。其中双线单向模式可以同时使用 MOSI 及 MISO 数据线向一个方向传输数据，可以加快一倍的传输速度。而单线模式则可以减少硬件接线，当然这样速率会受到影响。
2、SPI使用
SPI_HandleTypeDef结构体定义
### HAL库SPI结构体成员
```c
/**
* @brief SPI handle Structure definition
*/
typedef struct __SPI_HandleTypeDef
{
SPI_TypeDef *Instance; /*!< SPI registers base address */
SPI_InitTypeDef Init; /*!< SPI communication parameters */
uint8_t *pTxBuffPtr; /*!< Pointer to SPI Tx transfer Buffer */
uint16_t TxXferSize; /*!< SPI Tx Transfer size */
__IO uint16_t TxXferCount; /*!< SPI Tx Transfer Counter */
uint8_t *pRxBuffPtr; /*!< Pointer to SPI Rx transfer Buffer */
uint16_t RxXferSize; /*!< SPI Rx Transfer size */
__IO uint16_t RxXferCount; /*!< SPI Rx Transfer Counter */
void (*RxISR)(struct __SPI_HandleTypeDef *hspi); /*!< function pointer on Rx ISR */
void (*TxISR)(struct __SPI_HandleTypeDef *hspi); /*!< function pointer on Tx ISR */
DMA_HandleTypeDef *hdmatx; /*!< SPI Tx DMA Handle parameters */
DMA_HandleTypeDef *hdmarx; /*!< SPI Rx DMA Handle parameters */
HAL_LockTypeDef Lock; /*!< Locking object */
__IO HAL_SPI_StateTypeDef State; /*!< SPI communication state */
__IO uint32_t ErrorCode; /*!< SPI Error code */
#if (USE_HAL_SPI_REGISTER_CALLBACKS == 1U)
void (* TxCpltCallback)(struct __SPI_HandleTypeDef *hspi); /*!< SPI Tx Completed callback */
void (* RxCpltCallback)(struct __SPI_HandleTypeDef *hspi); /*!< SPI Rx Completed callback */
void (* TxRxCpltCallback)(struct __SPI_HandleTypeDef *hspi); /*!< SPI TxRx Completed callback */
void (* TxHalfCpltCallback)(struct __SPI_HandleTypeDef *hspi); /*!< SPI Tx Half Completed callback */
void (* RxHalfCpltCallback)(struct __SPI_HandleTypeDef *hspi); /*!< SPI Rx Half Completed callback */
void (* TxRxHalfCpltCallback)(struct __SPI_HandleTypeDef *hspi); /*!< SPI TxRx Half Completed callback */
void (* ErrorCallback)(struct __SPI_HandleTypeDef *hspi); /*!< SPI Error callback */
void (* AbortCpltCallback)(struct __SPI_HandleTypeDef *hspi); /*!< SPI Abort callback */
void (* MspInitCallback)(struct __SPI_HandleTypeDef *hspi); /*!< SPI Msp Init callback */
void (* MspDeInitCallback)(struct __SPI_HandleTypeDef *hspi); /*!< SPI Msp DeInit callback */
#endif /* USE_HAL_SPI_REGISTER_CALLBACKS */
} SPI_HandleTypeDef;
SPI_InitTypeDef 结构体
typedef struct
{
uint32_t Mode; /*!< Specifies the SPI operating mode.
This parameter can be a value of @ref SPI_mode */
uint32_t Direction; /*!< Specifies the SPI Directional mode state.
This parameter can be a value of @ref SPI_Direction_mode */
uint32_t DataSize; /*!< Specifies the SPI data size.
This parameter can be a value of @ref SPI_data_size */
uint32_t CLKPolarity; /*!< Specifies the serial clock steady state.
This parameter can be a value of @ref SPI_Clock_Polarity */
uint32_t CLKPhase; /*!< Specifies the clock active edge for the bit capture.
This parameter can be a value of @ref SPI_Clock_Phase */
uint32_t NSS; /*!< Specifies whether the NSS signal is managed by
hardware (NSS pin) or by software using the SSI bit.
This parameter can be a value of @ref SPI_Slave_Select_management */
uint32_t BaudRatePrescaler; /*!< Specifies the Baud Rate prescaler value which will be
used to configure the transmit and receive SCK clock.
This parameter can be a value of @ref SPI_BaudRate_Prescaler
@note The communication clock is derived from the master
clock. The slave clock does not need to be set */
uint32_t FirstBit; /*!< Specifies whether data transfers start from MSB or LSB bit.
This parameter can be a value of @ref SPI_MSB_LSB_transmission */
uint32_t TIMode; /*!< Specifies if the TI mode is enabled or not.
This parameter can be a value of @ref SPI_TI_mode */
uint32_t CRCCalculation; /*!< Specifies if the CRC calculation is enabled or not.
This parameter can be a value of @ref SPI_CRC_Calculation */
uint32_t CRCPolynomial; /*!< Specifies the polynomial used for the CRC calculation.
This parameter must be a number between Min_Data = 0 and Max_Data = 65535 */
}SPI_InitTypeDef;
HAL库函数
//初始化类函数
HAL_StatusTypeDef HAL_SPI_Init(SPI_HandleTypeDef *hspi); //初始化函数
HAL_StatusTypeDef HAL_SPI_DeInit(SPI_HandleTypeDef *hspi); //默认初始化函数
__weak void HAL_SPI_MspInit(SPI_HandleTypeDef *hspi); //初始化回调函数
__weak void HAL_SPI_MspDeInit(SPI_HandleTypeDef *hspi); //默认初始化回调函数
//操作类函数
HAL_StatusTypeDef HAL_SPI_Transmit(SPI_HandleTypeDef *hspi, uint8_t *pData, uint16_t Size, uint32_t Timeout); //发送函数
HAL_StatusTypeDef HAL_SPI_Receive(SPI_HandleTypeDef *hspi, uint8_t *pData, uint16_t Size, uint32_t Timeout); //接收函数
HAL_StatusTypeDef HAL_SPI_TransmitReceive(SPI_HandleTypeDef *hspi, uint8_t *pTxData, uint8_t *pRxData, uint16_t Size,
uint32_t Timeout); //接收，发送
HAL_StatusTypeDef HAL_SPI_Transmit_IT(SPI_HandleTypeDef *hspi, uint8_t *pData, uint16_t Size); //中断发送
HAL_StatusTypeDef HAL_SPI_Receive_IT(SPI_HandleTypeDef *hspi, uint8_t *pData, uint16_t Size) //中断接收
HAL_StatusTypeDef HAL_SPI_TransmitReceive_IT(SPI_HandleTypeDef *hspi, uint8_t *pTxData, uint8_t *pRxData, uint16_t Size,
uint32_t Timeout); //中断接收发送
HAL_StatusTypeDef HAL_SPI_Transmit_DMA(SPI_HandleTypeDef *hspi, uint8_t *pData, uint16_t Size); //DMA发送
HAL_StatusTypeDef HAL_SPI_Receive_DMA(SPI_HandleTypeDef *hspi, uint8_t *pData, uint16_t Size) //DMA接收
HAL_StatusTypeDef HAL_SPI_TransmitReceive_DMA(SPI_HandleTypeDef *hspi, uint8_t *pTxData, uint8_t *pRxData,
uint16_t Size); //DMA发送接收
HAL_StatusTypeDef HAL_SPI_Abort(SPI_HandleTypeDef *hspi); //我不知道干啥的，知道的给我说，字面意思说是中止SPI。
HAL_StatusTypeDef HAL_SPI_Abort_IT(SPI_HandleTypeDef *hspi); // 我不知道干啥的
HAL_StatusTypeDef HAL_SPI_DMAPause(SPI_HandleTypeDef *hspi); //暂停DMA
HAL_StatusTypeDef HAL_SPI_DMAStop(SPI_HandleTypeDef *hspi); //停止DMA
void HAL_SPI_IRQHandler(SPI_HandleTypeDef *hspi); //中断服务函数
HAL_SPI_StateTypeDef HAL_SPI_GetState(SPI_HandleTypeDef *hspi); //获取SPI状态函数
uint32_t HAL_SPI_GetError(SPI_HandleTypeDef *hspi); //获取SPI错误代码函数
__weak void HAL_SPI_IRQHandler(SPI_HandleTypeDef *hspi); //中断服务
__weak void HAL_SPI_RxCpltCallback(SPI_HandleTypeDef *hspi); //接收完成回调
__weak void HAL_SPI_TxCpltCallback(SPI_HandleTypeDef *hspi); //发送完成回调
__weak void HAL_SPI_ErrorCallback(SPI_HandleTypeDef *hspi); //错误回调
SPI应用
1、创建SPI句柄（以SPI5为例）
SPI_HandleTypeDef SPI5_Handler; //SPI句柄
2、SPI初始化（SPI功能配置）
void SPI5_Init(void)
{
SPI5_Handler.Instance=SPI5; //SP5
SPI5_Handler.Init.Mode=SPI_MODE_MASTER; //设置SPI工作模式，设置为主模式
SPI5_Handler.Init.Direction=SPI_DIRECTION_2LINES; //设置SPI单向或者双向的数据模式:SPI设置为双线模式
SPI5_Handler.Init.DataSize=SPI_DATASIZE_8BIT; //设置SPI的数据大小:SPI发送接收8位帧结构
SPI5_Handler.Init.CLKPolarity=SPI_POLARITY_HIGH; //串行同步时钟的空闲状态为高电平
SPI5_Handler.Init.CLKPhase=SPI_PHASE_2EDGE; //串行同步时钟的第二个跳变沿（上升或下降）数据被采样
SPI5_Handler.Init.NSS=SPI_NSS_SOFT; //NSS信号由硬件（NSS管脚）还是软件（使用SSI位）管理:内部NSS信号有SSI位控制
SPI5_Handler.Init.BaudRatePrescaler=SPI_BAUDRATEPRESCALER_256;//定义波特率预分频的值:波特率预分频值为256
SPI5_Handler.Init.FirstBit=SPI_FIRSTBIT_MSB; //指定数据传输从MSB位还是LSB位开始:数据传输从MSB位开始
SPI5_Handler.Init.TIMode=SPI_TIMODE_DISABLE; //关闭TI模式
SPI5_Handler.Init.CRCCalculation=SPI_CRCCALCULATION_DISABLE;//关闭硬件CRC校验
SPI5_Handler.Init.CRCPolynomial=7; //CRC值计算的多项式
HAL_SPI_Init(&SPI5_Handler);//初始化
__HAL_SPI_ENABLE(&SPI5_Handler); //使能SPI5
SPI5_ReadWriteByte(0Xff); //启动传输
}
3、SPI回调函数（会被初始化函数调用），时钟、引脚配置
void HAL_SPI_MspInit(SPI_HandleTypeDef *hspi)
{
GPIO_InitTypeDef GPIO_Initure;
__HAL_RCC_GPIOF_CLK_ENABLE(); //使能GPIOF时钟
__HAL_RCC_SPI5_CLK_ENABLE(); //使能SPI5时钟
//PF7,8,9
GPIO_Initure.Pin=GPIO_PIN_7|GPIO_PIN_8|GPIO_PIN_9;
GPIO_Initure.Mode=GPIO_MODE_AF_PP; //复用推挽输出
GPIO_Initure.Pull=GPIO_PULLUP; //上拉
GPIO_Initure.Speed=GPIO_SPEED_FAST; //快速
GPIO_Initure.Alternate=GPIO_AF5_SPI5; //复用为SPI5
HAL_GPIO_Init(GPIOF,&GPIO_Initure);
}
4、SPI速度设置
void SPI5_SetSpeed(u8 SPI_BaudRatePrescaler)
{
assert_param(IS_SPI_BAUDRATE_PRESCALER(SPI_BaudRatePrescaler));//判断有效性
__HAL_SPI_DISABLE(&SPI5_Handler); //关闭SPI
SPI5_Handler.Instance->CR1&=0XFFC7; //位3-5清零，用来设置波特率
SPI5_Handler.Instance->CR1|=SPI_BaudRatePrescaler;//设置SPI速度
__HAL_SPI_ENABLE(&SPI5_Handler); //使能SPI
}
5、SPI 读取数据
//SPI5 读写一个字节
//TxData:要写入的字节
//返回值:读取到的字节
u8 SPI5_ReadWriteByte(u8 TxData)
{
u8 Rxdata;
HAL_SPI_TransmitReceive(&SPI5_Handler,&TxData,&Rxdata,1, 1000);
return Rxdata; //返回收到的数据
}
3、QSPI协议
QSPI是Queued SPI的简写，是Motorola公司推出的SPI接口的扩展，比SPI应用更加广泛。在SPI协议的基础上，Motorola公司对其功能进行了增强，增加了队列传输机制，推出了队列串行外围接口协议（即QSPI协议）。QSPI 是一种专用的通信接口，连接单、双或四（条数据线） SPI Flash 存储介质。
STM32上加 QUADSPI。
1、间接模式：在这个模式下，所有的操作都是通过QSPI寄存器来执行的。这意味着数据的传输和接收都需要通过寄存器来进行中转。
2、状态轮询模式：在这种模式下，外部Flash的状态寄存器会被周期性地读取，当某些标志位（如擦除或烧写完成的标志位）置为1时，会产生中断，从而通知控制器进行相应的处理。
3、内存映射模式：在内存映射模式下，外部Flash被映射到微控制器的地址空间，系统将其视为内部存储器的一部分。这种方式可以让处理器直接访问Flash存储空间，就像访问内部RAM一样。
QSPI通常使用6个信号线连接Flash，包括四个数据线（BK1_IO0~BK1_IO3）、一个时钟输出（CLK）和一个片选输出（低电平有效，BK1_nCS）。这些信号线的作用是实现与SPI Flash存储介质的通信。
采用双闪存模式时，将同时访问两个 Quad-SPI Flash，吞吐量和容量均可提高二倍。
QSPI功能框图
1、BK1_nCS：片选输出（低电平有效），适用于 FLASH 1。如果 QSPI 始终在双闪存模式下工
作，则其也可用于 FLASH 2 从设备选择信号线。QSPI 通讯以 BK1_nCS 线置低电平为开始信号，以 BK1_nCS 线被拉高作为结束信号。
2、CLK：时钟输出，适用于两个存储器，用于通讯数据同步。它由通讯主机产生，决定了通讯的速率，不同的设备支持的最高时钟频率不一样，如 STM32 的 QSPI 时钟频率最大为 fpclk/2，两个设备之间通讯时，通讯速率受限于低速设备。
3、BK1_IO0：在双线 / 四线模式中为双向 IO，单线模式中为串行输出，适用于 FLASH 1。
4、BK1_IO1：在双线 / 四线模式中为双向 IO，单线模式中为串行输入
5、BK1_IO2：在四线模式中为双向 IO
6、BK1_IO3：在四线模式中为双向 IO
QSPI命令序列
QUADSPI 通过命令与 Flash 通信每条命令包括指令、地址、交替字节、空指令和数据这五个阶段任一阶段均可跳过，但至少要包含指令、地址、交替字节或数据阶段之一。nCS 在每条指令开始前下降，在每条指令完成后再次上升。
QSPI命令序列时序
四线模式读命令时序
QUADSPI 信号接口协议模式
1、单线SPI模式
2、双线SPI模式
3、四线SPI模式
以上模式在这有介绍，慢慢看。
4、SDR模式
5、DDR模式
6、双闪存模式
QSPI使用
QSPI HAL库 结构体
/**
* @brief QSPI Handle Structure definition
*/
#if (USE_HAL_QSPI_REGISTER_CALLBACKS == 1)
typedef struct __QSPI_HandleTypeDef
#else
typedef struct
#endif
{
QUADSPI_TypeDef *Instance; /* QSPI registers base address */
QSPI_InitTypeDef Init; /* QSPI communication parameters */
uint8_t *pTxBuffPtr; /* Pointer to QSPI Tx transfer Buffer */
__IO uint32_t TxXferSize; /* QSPI Tx Transfer size */
__IO uint32_t TxXferCount; /* QSPI Tx Transfer Counter */
uint8_t *pRxBuffPtr; /* Pointer to QSPI Rx transfer Buffer */
__IO uint32_t RxXferSize; /* QSPI Rx Transfer size */
__IO uint32_t RxXferCount; /* QSPI Rx Transfer Counter */
MDMA_HandleTypeDef *hmdma; /* QSPI Rx/Tx MDMA Handle parameters */
__IO HAL_LockTypeDef Lock; /* Locking object */
__IO HAL_QSPI_StateTypeDef State; /* QSPI communication state */
__IO uint32_t ErrorCode; /* QSPI Error code */
uint32_t Timeout; /* Timeout for the QSPI memory access */
#if (USE_HAL_QSPI_REGISTER_CALLBACKS == 1)
void (* ErrorCallback) (struct __QSPI_HandleTypeDef *hqspi);
void (* AbortCpltCallback) (struct __QSPI_HandleTypeDef *hqspi);
void (* FifoThresholdCallback)(struct __QSPI_HandleTypeDef *hqspi);
void (* CmdCpltCallback) (struct __QSPI_HandleTypeDef *hqspi);
void (* RxCpltCallback) (struct __QSPI_HandleTypeDef *hqspi);
void (* TxCpltCallback) (struct __QSPI_HandleTypeDef *hqspi);
void (* StatusMatchCallback) (struct __QSPI_HandleTypeDef *hqspi);
void (* TimeOutCallback) (struct __QSPI_HandleTypeDef *hqspi);
void (* MspInitCallback) (struct __QSPI_HandleTypeDef *hqspi);
void (* MspDeInitCallback) (struct __QSPI_HandleTypeDef *hqspi);
#endif
}QSPI_HandleTypeDef;
其它功能结构体
/**
* @brief QSPI Command structure definition
*/
typedef struct
{
uint32_t Instruction; /* Specifies the Instruction to be sent
This parameter can be a value (8-bit) between 0x00 and 0xFF */
uint32_t Address; /* Specifies the Address to be sent (Size from 1 to 4 bytes according AddressSize)
This parameter can be a value (32-bits) between 0x0 and 0xFFFFFFFF */
uint32_t AlternateBytes; /* Specifies the Alternate Bytes to be sent (Size from 1 to 4 bytes according AlternateBytesSize)
This parameter can be a value (32-bits) between 0x0 and 0xFFFFFFFF */
uint32_t AddressSize; /* Specifies the Address Size
This parameter can be a value of @ref QSPI_AddressSize */
uint32_t AlternateBytesSize; /* Specifies the Alternate Bytes Size
This parameter can be a value of @ref QSPI_AlternateBytesSize */
uint32_t DummyCycles; /* Specifies the Number of Dummy Cycles.
This parameter can be a number between 0 and 31 */
uint32_t InstructionMode; /* Specifies the Instruction Mode
This parameter can be a value of @ref QSPI_InstructionMode */
uint32_t AddressMode; /* Specifies the Address Mode
This parameter can be a value of @ref QSPI_AddressMode */
uint32_t AlternateByteMode; /* Specifies the Alternate Bytes Mode
This parameter can be a value of @ref QSPI_AlternateBytesMode */
uint32_t DataMode; /* Specifies the Data Mode (used for dummy cycles and data phases)
This parameter can be a value of @ref QSPI_DataMode */
uint32_t NbData; /* Specifies the number of data to transfer. (This is the number of bytes)
This parameter can be any value between 0 and 0xFFFFFFFF (0 means undefined length
until end of memory)*/
uint32_t DdrMode; /* Specifies the double data rate mode for address, alternate byte and data phase
This parameter can be a value of @ref QSPI_DdrMode */
uint32_t DdrHoldHalfCycle; /* Specifies if the DDR hold is enabled. When enabled it delays the data
output by one half of system clock in DDR mode.
This parameter can be a value of @ref QSPI_DdrHoldHalfCycle */
uint32_t SIOOMode; /* Specifies the send instruction only once mode
This parameter can be a value of @ref QSPI_SIOOMode */
}QSPI_CommandTypeDef;
/**
* @brief QSPI Auto Polling mode configuration structure definition
*/
typedef struct
{
uint32_t Match; /* Specifies the value to be compared with the masked status register to get a match.
This parameter can be any value between 0 and 0xFFFFFFFF */
uint32_t Mask; /* Specifies the mask to be applied to the status bytes received.
This parameter can be any value between 0 and 0xFFFFFFFF */
uint32_t Interval; /* Specifies the number of clock cycles between two read during automatic polling phases.
This parameter can be any value between 0 and 0xFFFF */
uint32_t StatusBytesSize; /* Specifies the size of the status bytes received.
This parameter can be any value between 1 and 4 */
uint32_t MatchMode; /* Specifies the method used for determining a match.
This parameter can be a value of @ref QSPI_MatchMode */
uint32_t AutomaticStop; /* Specifies if automatic polling is stopped after a match.
This parameter can be a value of @ref QSPI_AutomaticStop */
}QSPI_AutoPollingTypeDef;
/**
* @brief QSPI Memory Mapped mode configuration structure definition
*/
typedef struct
{
uint32_t TimeOutPeriod; /* Specifies the number of clock to wait when the FIFO is full before to release the chip select.
This parameter can be any value between 0 and 0xFFFF */
uint32_t TimeOutActivation; /* Specifies if the timeout counter is enabled to release the chip select.
This parameter can be a value of @ref QSPI_TimeOutActivation */
}QSPI_MemoryMappedTypeDef;
NOR_FLASH 使用SPI操作示例
NOR_FLASH存储结构（W25Q128 128m bit = 16m byte）
地址范围： 0x0 - 0xFFFFFF = 256 x 15 x 15 x 15 x 256 - 1
块(256)->扇区(15)>页(15)>字节(256)
#include "w25qxx.h"
#include "spi.h"
#include "delay.h"
#include "usart.h"
#include "stm32f4xx_hal_gpio.h"
//
//本程序只供学习使用，未经作者许可，不得用于其它任何用途
//ALIENTEK STM32F429开发板
//W25QXX驱动代码
//正点原子@ALIENTEK
//技术论坛:www.openedv.com
//创建日期:2016/1/16
//版本：V1.0
//版权所有，盗版必究。
//Copyright(C) 广州市星翼电子科技有限公司 2014-2024
//All rights reserved
//
u16 W25QXX_TYPE=W25Q256; //默认是W25Q256
//4Kbytes为一个Sector
//16个扇区为1个Block
//W25Q256
//容量为32M字节,共有512个Block,8192个Sector
//初始化SPI FLASH的IO口
void W25QXX_Init(void)
{
u8 temp;
GPIO_InitTypeDef GPIO_Initure;
__HAL_RCC_GPIOF_CLK_ENABLE(); //使能GPIOF时钟
//PF6
GPIO_Initure.Pin=GPIO_PIN_6; //PF6
GPIO_Initure.Mode=GPIO_MODE_OUTPUT_PP; //推挽输出
GPIO_Initure.Pull=GPIO_PULLUP; //上拉
GPIO_Initure.Speed=GPIO_SPEED_FAST; //快速
HAL_GPIO_Init(GPIOF,&GPIO_Initure); //初始化
W25QXX_CS=1; //SPI FLASH不选中
SPI5_Init(); //初始化SPI
SPI5_SetSpeed(SPI_BAUDRATEPRESCALER_2); //设置为45M时钟,高速模式
W25QXX_TYPE=W25QXX_ReadID(); //读取FLASH ID.
if(W25QXX_TYPE==W25Q256) //SPI FLASH为W25Q256
{
temp=W25QXX_ReadSR(3); //读取状态寄存器3，判断地址模式
if((temp&0X01)==0) //如果不是4字节地址模式,则进入4字节地址模式
{
W25QXX_CS=0; //选中
SPI5_ReadWriteByte(W25X_Enable4ByteAddr);//发送进入4字节地址模式指令
W25QXX_CS=1; //取消片选
}
}
}
//读取W25QXX的状态寄存器，W25QXX一共有3个状态寄存器
//状态寄存器1：
//BIT7 6 5 4 3 2 1 0
//SPR RV TB BP2 BP1 BP0 WEL BUSY
//SPR:默认0,状态寄存器保护位,配合WP使用
//TB,BP2,BP1,BP0:FLASH区域写保护设置
//WEL:写使能锁定
//BUSY:忙标记位(1,忙;0,空闲)
//默认:0x00
//状态寄存器2：
//BIT7 6 5 4 3 2 1 0
//SUS CMP LB3 LB2 LB1 (R) QE SRP1
//状态寄存器3：
//BIT7 6 5 4 3 2 1 0
//HOLD/RST DRV1 DRV0 (R) (R) WPS ADP ADS
//regno:状态寄存器号，范:1~3
//返回值:状态寄存器值
u8 W25QXX_ReadSR(u8 regno)
{
u8 byte=0,command=0;
switch(regno)
{
case 1:
command=W25X_ReadStatusReg1; //读状态寄存器1指令
break;
case 2:
command=W25X_ReadStatusReg2; //读状态寄存器2指令
break;
case 3:
command=W25X_ReadStatusReg3; //读状态寄存器3指令
break;
default:
command=W25X_ReadStatusReg1;
break;
}
W25QXX_CS=0; //使能器件
SPI5_ReadWriteByte(command); //发送读取状态寄存器命令
byte=SPI5_ReadWriteByte(0Xff); //读取一个字节
W25QXX_CS=1; //取消片选
return byte;
}
//写W25QXX状态寄存器
void W25QXX_Write_SR(u8 regno,u8 sr)
{
u8 command=0;
switch(regno)
{
case 1:
command=W25X_WriteStatusReg1; //写状态寄存器1指令
break;
case 2:
command=W25X_WriteStatusReg2; //写状态寄存器2指令
break;
case 3:
command=W25X_WriteStatusReg3; //写状态寄存器3指令
break;
default:
command=W25X_WriteStatusReg1;
break;
}
W25QXX_CS=0; //使能器件
SPI5_ReadWriteByte(command); //发送写取状态寄存器命令
SPI5_ReadWriteByte(sr); //写入一个字节
W25QXX_CS=1; //取消片选
}
//W25QXX写使能
//将WEL置位
void W25QXX_Write_Enable(void)
{
W25QXX_CS=0; //使能器件
SPI5_ReadWriteByte(W25X_WriteEnable); //发送写使能
W25QXX_CS=1; //取消片选
}
//W25QXX写禁止
//将WEL清零
void W25QXX_Write_Disable(void)
{
W25QXX_CS=0; //使能器件
SPI5_ReadWriteByte(W25X_WriteDisable); //发送写禁止指令
W25QXX_CS=1; //取消片选
}
//读取芯片ID
//返回值如下:
//0XEF13,表示芯片型号为W25Q80
//0XEF14,表示芯片型号为W25Q16
//0XEF15,表示芯片型号为W25Q32
//0XEF16,表示芯片型号为W25Q64
//0XEF17,表示芯片型号为W25Q128
//0XEF18,表示芯片型号为W25Q256
u16 W25QXX_ReadID(void)
{
u16 Temp = 0;
W25QXX_CS=0;
SPI5_ReadWriteByte(0x90);//发送读取ID命令
SPI5_ReadWriteByte(0x00);
SPI5_ReadWriteByte(0x00);
SPI5_ReadWriteByte(0x00);
Temp|=SPI5_ReadWriteByte(0xFF)<<8;
Temp|=SPI5_ReadWriteByte(0xFF);
W25QXX_CS=1;
return Temp;
}
//读取SPI FLASH
//在指定地址开始读取指定长度的数据
//pBuffer:数据存储区
//ReadAddr:开始读取的地址(24bit)
//NumByteToRead:要读取的字节数(最大65535)
void W25QXX_Read(u8* pBuffer,u32 ReadAddr,u16 NumByteToRead)
{
u16 i;
W25QXX_CS=0; //使能器件
SPI5_ReadWriteByte(W25X_ReadData); //发送读取命令
if(W25QXX_TYPE==W25Q256) //如果是W25Q256的话地址为4字节的，要发送最高8位
{
SPI5_ReadWriteByte((u8)((ReadAddr)>>24));
}
SPI5_ReadWriteByte((u8)((ReadAddr)>>16)); //发送24bit地址
SPI5_ReadWriteByte((u8)((ReadAddr)>>8));
SPI5_ReadWriteByte((u8)ReadAddr);
for(i=0;i<NumByteToRead;i++)
{
pBuffer[i]=SPI5_ReadWriteByte(0XFF); //循环读数
}
W25QXX_CS=1;
}
//SPI在一页(0~65535)内写入少于256个字节的数据
//在指定地址开始写入最大256字节的数据
//pBuffer:数据存储区
//WriteAddr:开始写入的地址(24bit)
//NumByteToWrite:要写入的字节数(最大256),该数不应该超过该页的剩余字节数!!!
void W25QXX_Write_Page(u8* pBuffer,u32 WriteAddr,u16 NumByteToWrite)
{
u16 i;
W25QXX_Write_Enable(); //SET WEL
W25QXX_CS=0; //使能器件
SPI5_ReadWriteByte(W25X_PageProgram); //发送写页命令
if(W25QXX_TYPE==W25Q256) //如果是W25Q256的话地址为4字节的，要发送最高8位
{
SPI5_ReadWriteByte((u8)((WriteAddr)>>24));
}
SPI5_ReadWriteByte((u8)((WriteAddr)>>16)); //发送24bit地址
SPI5_ReadWriteByte((u8)((WriteAddr)>>8));
SPI5_ReadWriteByte((u8)WriteAddr);
for(i=0;i<NumByteToWrite;i++)SPI5_ReadWriteByte(pBuffer[i]);//循环写数
W25QXX_CS=1; //取消片选
W25QXX_Wait_Busy(); //等待写入结束
}
//无检验写SPI FLASH
//必须确保所写的地址范围内的数据全部为0XFF,否则在非0XFF处写入的数据将失败!
//具有自动换页功能
//在指定地址开始写入指定长度的数据,但是要确保地址不越界!
//pBuffer:数据存储区
//WriteAddr:开始写入的地址(24bit)
//NumByteToWrite:要写入的字节数(最大65535)
//CHECK OK
void W25QXX_Write_NoCheck(u8* pBuffer,u32 WriteAddr,u16 NumByteToWrite)
{
u16 pageremain;
pageremain=256-WriteAddr%256; //单页剩余的字节数
if(NumByteToWrite<=pageremain)pageremain=NumByteToWrite;//不大于256个字节
while(1)
{
W25QXX_Write_Page(pBuffer,WriteAddr,pageremain);
if(NumByteToWrite==pageremain)break;//写入结束了
else //NumByteToWrite>pageremain
{
pBuffer+=pageremain;
WriteAddr+=pageremain;
NumByteToWrite-=pageremain; //减去已经写入了的字节数
if(NumByteToWrite>256)pageremain=256; //一次可以写入256个字节
else pageremain=NumByteToWrite; //不够256个字节了
}
};
}
//写SPI FLASH
//在指定地址开始写入指定长度的数据
//该函数带擦除操作!
//pBuffer:数据存储区
//WriteAddr:开始写入的地址(24bit)
//NumByteToWrite:要写入的字节数(最大65535)
u8 W25QXX_BUFFER[4096];
void W25QXX_Write(u8* pBuffer,u32 WriteAddr,u16 NumByteToWrite)
{
u32 secpos;
u16 secoff;
u16 secremain;
u16 i;
u8 * W25QXX_BUF;
W25QXX_BUF=W25QXX_BUFFER;
secpos=WriteAddr/4096;//扇区地址
secoff=WriteAddr%4096;//在扇区内的偏移
secremain=4096-secoff;//扇区剩余空间大小
//printf("ad:%X,nb:%X\r\n",WriteAddr,NumByteToWrite);//测试用
if(NumByteToWrite<=secremain)secremain=NumByteToWrite;//不大于4096个字节
while(1)
{
W25QXX_Read(W25QXX_BUF,secpos*4096,4096);//读出整个扇区的内容
for(i=0;i<secremain;i++)//校验数据
{
if(W25QXX_BUF[secoff+i]!=0XFF)break;//需要擦除
}
if(i<secremain)//需要擦除
{
W25QXX_Erase_Sector(secpos);//擦除这个扇区
for(i=0;i<secremain;i++) //复制
{
W25QXX_BUF[i+secoff]=pBuffer[i];
}
W25QXX_Write_NoCheck(W25QXX_BUF,secpos*4096,4096);//写入整个扇区
}else W25QXX_Write_NoCheck(pBuffer,WriteAddr,secremain);//写已经擦除了的,直接写入扇区剩余区间.
if(NumByteToWrite==secremain)break;//写入结束了
else//写入未结束
{
secpos++;//扇区地址增1
secoff=0;//偏移位置为0
pBuffer+=secremain; //指针偏移
WriteAddr+=secremain;//写地址偏移
NumByteToWrite-=secremain; //字节数递减
if(NumByteToWrite>4096)secremain=4096; //下一个扇区还是写不完
else secremain=NumByteToWrite; //下一个扇区可以写完了
}
};
}
//擦除整个芯片
//等待时间超长...
void W25QXX_Erase_Chip(void)
{
W25QXX_Write_Enable(); //SET WEL
W25QXX_Wait_Busy();
W25QXX_CS=0; //使能器件
SPI5_ReadWriteByte(W25X_ChipErase); //发送片擦除命令
W25QXX_CS=1; //取消片选
W25QXX_Wait_Busy(); //等待芯片擦除结束
}
//擦除一个扇区
//Dst_Addr:扇区地址 根据实际容量设置
//擦除一个扇区的最少时间:150ms
void W25QXX_Erase_Sector(u32 Dst_Addr)
{
//监视falsh擦除情况,测试用
//printf("fe:%x\r\n",Dst_Addr);
Dst_Addr*=4096;
W25QXX_Write_Enable(); //SET WEL
W25QXX_Wait_Busy();
W25QXX_CS=0; //使能器件
SPI5_ReadWriteByte(W25X_SectorErase); //发送扇区擦除指令
if(W25QXX_TYPE==W25Q256) //如果是W25Q256的话地址为4字节的，要发送最高8位
{
SPI5_ReadWriteByte((u8)((Dst_Addr)>>24));
}
SPI5_ReadWriteByte((u8)((Dst_Addr)>>16)); //发送24bit地址
SPI5_ReadWriteByte((u8)((Dst_Addr)>>8));
SPI5_ReadWriteByte((u8)Dst_Addr);
W25QXX_CS=1; //取消片选
W25QXX_Wait_Busy(); //等待擦除完成
}
//等待空闲
void W25QXX_Wait_Busy(void)
{
while((W25QXX_ReadSR(1)&0x01)==0x01); // 等待BUSY位清空
}
//进入掉电模式
void W25QXX_PowerDown(void)
{
W25QXX_CS=0; //使能器件
SPI5_ReadWriteByte(W25X_PowerDown); //发送掉电命令
W25QXX_CS=1; //取消片选
delay_us(3); //等待TPD
}
//唤醒
void W25QXX_WAKEUP(void)
{
W25QXX_CS=0; //使能器件
SPI5_ReadWriteByte(W25X_ReleasePowerDown); // send W25X_PowerDown command 0xAB
W25QXX_CS=1; //取消片选
delay_us(3); //等待TRES1
}
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