stm32单片机基于rt-thread 的串行 Flash 通用驱动库 SFUD 的使用

news2024/10/25 2:52:23

1024程序员节｜征文

在这里插入图片描述

一、sfud 通用驱动库介绍

SFUD 是一款开源的串行 SPI Flash 通用驱动库。由于现有市面的串行 Flash 种类居多，各个 Flash 的规格及命令存在差异， SFUD 就是为了解决这些 Flash 的差异现状而设计，能够支持不同品牌及规格的 Flash，提高了涉及到 Flash 功能的软件的可重用性及可扩展性，同时也可以规避 Flash 缺货或停产给产品所带来的风险。
主要特点
支持 SPI/QSPI 接口、面向对象（同时支持多个 Flash 对象）、可灵活裁剪、扩展性强、支持 4 字节地址
资源占用
1、标准占用：RAM:0.2KB ROM:5.5KB
2、最小占用：RAM:0.1KB ROM:3.6KB
设计思路
1、什么是 SFDP ：它是 JEDEC （固态技术协会）制定的串行 Flash 功能的参数表标准，最新版 V1.6B （点击这里查看）。该标准规定了，每个 Flash 中会存在一个参数表，该表中会存放 Flash 容量、写粒度、擦除命令、地址模式等 Flash 规格参数。目前，除了部分厂家旧款 Flash 型号会不支持该标准，其他绝大多数新出厂的 Flash 均已支持 SFDP 标准。所以该库在初始化时会优先读取 SFDP 表参数。
2、不支持 SFDP 怎么办：如果该 Flash 不支持 SFDP 标准，SFUD 会查询配置文件 ( /sfud/inc/sfud_flash_def.h ) 中提供的 Flash 参数信息表中是否支持该款 Flash。如果不支持，则可以在配置文件中添加该款 Flash 的参数信息。获取到了 Flash 的规格参数后，就可以实现对 Flash 的全部操作。

二、SPI Flash 硬件介绍

野火stm32f407 开发板原理图如下：
在这里插入图片描述

在这里插入图片描述 FLASH芯片(型号：W25Q128)是一种使用SPI通讯协议的NOR FLASH存储器，它的CS/CLK/DIO/DO引脚分别连接到了 STM32对应的SDI引脚NSS/SCK/MOSI/MISO上，其中STM32的NSS引脚是一个普通的GPIO，不是SPI的专用NSS引脚，所以程序中要使用软件控制的方式。
FLASH芯片中还有WP和HOLD引脚。WP引脚可控制写保护功能，当该引脚为低电平时，禁止写入数据。我们直接接电源，不使用写保护功能。HOLD引脚可用于暂停通讯，该引脚为低电平时，通讯暂停，数据输出引脚输出高阻抗状态，时钟和数据输入引脚无效。我们直接接电源，不使用通讯暂停功能。
关于FLASH芯片的更多信息，可参考其数据手册《W25Q128》。

三、使用流程

参考官方文档：<在潘多拉上使用 SFUD 操作 Flash>
SFUD 的使用流程图，首先需要移植 SFUD 组件、对 flash 进行初始化，然后再进行应用：根据名称获取 sfud_dev，对 sfud_dev 进行擦写读的操作。
在这里插入图片描述

四、软件系统配置和测试

Env 配置
使用 SFUD 操作 Flash，需要在 Env 中打开： QSPI 或 SPI 总线、SFUD 组件。
在片上外设中，SPI1 使能。也可以选择 soft spi。
在这里插入图片描述

在这里插入图片描述
在组件中，选中 SFUD 组件，打开调试信息(可选)，保存并生成工程。

编译下载到开发板，可以看到 SPI1 总线。

挂载 SPI FLASH W25Q128 到 SPI 总线.

方式一：

#include <drv_spi.h>
#include "spi_flash_sfud.h"


static int rt_hw_spi_flash_init(void)
{
	//rt_hw_spi_device_attach():SPI 驱动会注册 SPI 总线，SPI 设备需要挂载到已经注册好的 SPI 总线上
	//  V4.1.1版本 也有此函数  和 RT-Thread 5.0.0 的函数有区别
	//往总线 spi1 上挂载一个 spi10 从设备
    if (RT_EOK !=  rt_hw_spi_device_attach("spi1",  "spi10", GPIOG, GPIO_PIN_6))
    {
        rt_kprintf("Failed to attach the spi device.");
        return -RT_ERROR;
    }
    //使用 SFUD 探测 spi10 从设备，并将 spi10 连接的 flash 初始化为块设备，名称 W25Q128
    if (RT_NULL == rt_sfud_flash_probe("W25Q128", "spi10"))
    {
        rt_kprintf("Failed to probe the W25Q128.");
        return -RT_ERROR;
    }

    return RT_EOK;
}
/* 导出到自动初始化 */
INIT_COMPONENT_EXPORT(rt_hw_spi_flash_init);

在这里插入图片描述

方式二：
参考 rt_hw_spi_device_attach 函数的使用，调用rt_spi_bus_attach_device 函数，代码示例如下：

#include <drv_spi.h>
#include "spi_flash_sfud.h"

#define CS_PIN   GET_PIN(G, 6)


static struct stm32_hw_spi_cs  spi_cs;   

static int rt_hw_spi_flash_init(void)
{
    struct rt_spi_device *spi_device = RT_NULL;
    
    spi_cs.GPIOx=GPIOG;
    spi_cs.GPIO_Pin= GPIO_PIN_6;

    rt_pin_mode(CS_PIN, PIN_MODE_OUTPUT);   
    rt_pin_write(CS_PIN, PIN_HIGH);
    
    spi_device = (struct rt_spi_device *)rt_malloc(sizeof(struct rt_spi_device));
    if(RT_NULL == spi_device)
    {
        rt_kprintf("Failed to malloc the spi device.");
        return -RT_ENOMEM;
    }
 //   //此函数是RT-Thread 5.0.0 添加的新函数，如果低于5.0.0版本不支持这个函数。
//    if (RT_EOK != rt_spi_bus_attach_device_cspin(spi_device, "spi10", "spi1",GET_PIN(G, 6), RT_NULL))
//    {
//        rt_kprintf("Failed to attach the spi device.");
//        return -RT_ERROR;
//    }
//  
    if (RT_EOK !=  rt_spi_bus_attach_device(spi_device,  "spi10", "spi1", (void*)&spi_cs))
    {
        rt_kprintf("Failed to attach the spi device.");
        return -RT_ERROR;
    }
    //不配置也行，也可以使用默认配置
    {
        spi_device->bus->owner = spi_device;   
        {
            struct rt_spi_configuration cfg;
            cfg.data_width = 16;
            cfg.mode =  RT_SPI_MODE_1 | RT_SPI_MSB;
            cfg.max_hz = 40 * 1000 *1000; /* 40M,SPI max 42MHz, 3-wire spi */
            if(spi_device->bus->owner==RT_NULL)
            {
                rt_kprintf("RT_OK\r\n");
            }
            rt_kprintf("owner= %d\r\n",*spi_device->bus->owner);
            rt_spi_configure(spi_device, &(cfg));
        
        }
    }
    if (RT_NULL == rt_sfud_flash_probe("W25Q128", "spi10"))
    {
        rt_kprintf("Failed to probe the W25Q128.");
        return -RT_ERROR;
    }

    return RT_EOK;
}
/* 导出到自动初始化 */
INIT_COMPONENT_EXPORT(rt_hw_spi_flash_init);

在这里插入图片描述