STM32之SPI

news2024/11/24 1:27:32

SPI

SPI介绍

SPI是串行外设接口(Serial Peripherallnterface)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AT91RM9200。

SPI物理架构

SPI总线包含四条总线：分别是SCK、MOSI、MISO、NSS（CS）。

  • MISO：主设备输入/从设备输出引脚。该引脚在从模式下发送数据，在主模式下接收数据。

  • MOSl：主设备输出/从设备输入引脚。该引脚在主模式下发送数据，在从模式下接收数据。

  • SCK：串口时钟，作为主设备的输出，从设备的输入。

  • NSS（CS）： 由主设备控制，用来选择指定的从设备进行通信。（当主设备想要读/写从设备时，它首先拉低从设备对应的NSS线）

SPI工作原理

SPI主从模式

SPI分为主、从两种模式，一个SPI通讯系统需要包含一个（且只能是一个）主设备，一个或多个从设备。提供时钟的为主设备（Master），接收时钟的设备为从设备（Slave），SPI接口的读写操作，都是由主设备发起。当存在多个从设备时，主设备通过从设备各自的片选信号（NSS）来选择从设备。

SPI主、从设备通讯接线

一个主设备和一个从设备

一个主设备和多个从设备

SPI数据传输

SPI主设备和从设备都有一个移位寄存器，主机可以通过向它的移位寄存器写入数据来发起一次SPI通讯。

  1. 主设备拉低对应从设备的NSS信号线。（选择从设备进行通信）

  1. 主设备发送时钟信号，从设备接收时钟信号。（告诉从设备开始进行SPI通讯）

  1. 数据交换

  • 主设备(Master)将要发送的数据传输到发送缓存区(Menory)，当从设备收到主设备发送的时钟信号，并且在MOSI引脚上出现第一个数据位时，发送过程开始。余下的位被装进移位寄存器，通过MOSI信号线将字节一位一位的发送给从设备。同时主设备通过MISO引脚将数据一位一位的接收到移位寄存器，当数据接收完成时，将数据传输到接收缓冲区。

  • 从设备同理，将自己发送缓冲区的数据通过移位寄存器和MISO一位一位发送给主设备，同时通过MOSI引脚将数据一位一位的接收到移位寄存器，当数据接收完成时，将数据传输到接收缓冲区。

  • SPI只有主模式和从模式之分，没有读和写的说法，数据的写操作和读操作是同步完成的。

  1. 如果只进行写操作，主机只需忽略接收到的字节

  1. 如果只进行读操作，只需发送一个空字节来获取SPI通讯的一个字节。

SPI工作模式

时钟极性（CPOL）

控制在没有数据传输时时钟线的空闲状态电平。

  • 0：SCK在空闲状态保持低电平。

  • 1：SCK在空闲状态保持高电平。

时钟相位（CPHA）

时钟线在第几个时钟边沿采样信号。

  • 0：SCK的第一个（奇数）边沿进行数据位采样，数据在第一个时钟边沿被锁存。

  • 1：SCK的第二个（偶数）边沿进行数据位采样，数据在第二个时钟边沿被锁存。

SPI模式

SPI模式

CPOL

CPHA

空闲时SCK时钟

采样时刻

模式0

0

0

低电平

奇数边沿

模式1

0

1

低电平

偶数边沿

模式2

1

0

高电平

奇数边沿

模式3

1

1

高电平

偶数边沿

模式0（常用）（CPOL = 0，CPHA = 0）

空闲时SCK时钟为低电平，采样时刻为第一个边沿即上升沿。如图所示，黄线进行采样

模式1（CPOL = 0，CPHA = 1）

空闲时SCK时钟为低电平，采样时刻为第二个边沿即下降沿。如图所示，黄线进行采样。

模式2（CPOL = 1，CPHA = 0）

空闲时SCK时钟为高电平，采样时刻为第一个边沿即下降沿。如图所示，黄线进行采样。

模式3（常用）（CPOL = 1，CPHA = 1）

空闲时SCK时钟为高电平，采样时刻为第二个边沿即上升沿。如图所示，黄线进行采样。

W25Q128

W25Q128介绍

  • W25Q128是华邦公司推出的一款SPI接口的NOR FIash芯片，其存储空间为128 Mbit，相当于16M字节。

  • Flash 是常用的用于储存数据的半导体器件，它具有容量大，可重复擦写、按”扇区/块”擦除、掉电后数据可继续保存的特性。

  • Flash 是有一个物理特性：只能写0，不能写1，靠擦除来写1。

W25Q128存储架构

  • 一个W25Q128 = 256个块 = 256 * 16个扇区 = 256 * 16 *16个页 = 256 * 16 * 16 * 256个字节，即16777216字节，约16M字节，即寻址范围为0x00 ~ 0xFFFFFF。

  • 16777216 -1 = 0xFFFFFF。

  • 对Flash擦除时一般按扇区（4K = 4096字节）来进行擦除。

W25Q128状态寄存器

W25Q128一共有3个状态寄存器，它们的作用时跟踪芯片的状态。其中，状态寄存器1比较常用。

BUSY位

  • BUSY是状态寄存器中的只读位，当设备执行页程序、四页程序、扇区擦除、块擦除、芯片擦除、写状态寄存器或擦除/程序安全寄存器指令时，将其设置为1状态。 在此期间，器件将忽略除读取状态寄存器和擦除/程序挂起指令之外的其他指令。 当编程、擦除或写入状态/安全寄存器指令完成时，忙位将被清除为0状态，表示设备已准备好接受进一步的指令。

  • 0：空闲

  • 1：忙

WEL位

  • WEL是状态寄存器(S1)中的只读位，在执行写使能指令后被设置为1。 当设备被禁止写入时，WEL状态位被清除为0。 在上电时或在下列任何指令之后发生写禁用状态：写禁用、页程序、四页程序、扇区擦除、块擦除、芯片擦除、写状态寄存器、擦除安全寄存器和程序安全寄存器。

  • 1：可以操作页、扇区、块

  • 0：禁止写入

W25Q128常用指令

W25Q128有非常多的指令，在这里介绍几个常用的指令。

指令

名称

作用

0x06

写使能

写使能指令将状态寄存器中的WEL位设置为1

0x05

读SR1

读取状态寄存器指令允许读取8位状态寄存器的值

0x03

读数据

读取数据指令允许从存储器顺序读取一个或多个数据字节

0x02

页写

页写指令允许在指定地址写入小于256字节的指定长度的数据，在非0xFF处写入的数据会失败

0x20

扇区擦除

扇区擦除指令将指定扇区（4K字节）内的所有数据都擦除为0xFF。

0xC7

芯片擦除

芯片擦除指令将W25Q128的所有数据都擦除为0xFF。

0x90

读取芯片ID

读取制造商/设备ID指令。

写使能（0x06）

  • 写使能指令将状态寄存器中的WEL位设置为1。

  • 必须在每个页写、扇区擦除、块擦除、芯片擦除和写状态寄存器指令之前进行写使能。

  • 操作：拉低CS片选->发送指令0x06 ->拉高CS片选

读SR1（0x05）

  • 读取状态寄存器指令允许读取8位状态寄存器的值。

  • 操作：拉低CS片选 ->发送指令0x05 ->定义一个uint8_t数据接收SR1的返回值 ->拉高CS片选

读数据（0x03）

  • 读取数据指令允许从存储器顺序读取一个或多个数据字节。

  • 操作：拉低CS片选 -> 发送指令0x03 -> 发送24位地址 -> 读取数据 -> 拉高CS片选

页写（0x02）

  • 页写指令允许在指定地址写入小于256字节的指定长度的数据，在非0xFF处写入的数据会失败。

  • 操作：写使能 -> 拉低CS片选 -> 发送指令0x02 -> 发送24位地址 -> 写入数据 -> 拉高CS片选 -> 等待写入结束（即判断状态寄存器的BUSY位是否置0）

扇区擦除（0x20）

  • 扇区擦除指令将指定扇区（4K字节）内的所有数据都擦除为0xFF。

  • 操作：写使能 -> 等待空闲（即判断状态寄存器的BUSY位是否置0） -> 拉低CS片选 -> 发送指令0x20 -> 发送24位地址 -> 拉高CS片选 -> 等待扇区擦除完成（即判断状态寄存器的BUSY位是否置0）

芯片擦除（0xC7）

  • 芯片擦除指令将W25Q128的所有数据都擦除为0xFF。

  • 操作：写使能 -> 等待空闲（即判断状态寄存器的BUSY位是否置0） -> 拉低CS片选 -> 发送指令0xC7 -> 拉高CS片选 -> 等待芯片擦除完成（即判断状态寄存器的BUSY位是否置0）

读取W25Q128的芯片ID（0x90）

  • 读取制造商/设备ID指令。

  • 操作：拉低片选信号 -> 发送24位地址，地址为0xFFFFFF -> 定义一个uint16_t数据接收芯片ID -> 拉高片选信号

SPI实验（使用SPI通讯读写W25Q128模块）

STM32的hal库关于SPI的函数

HAL_SPI_TransmitReceive()

通过SPI以阻塞模式发送和接收数据。

原型：
HAL_StatusTypeDef HAL_SPI_TransmitReceive(SPI_HandleTypeDef *hspi, uint8_t *pTxData, uint8_t *pRxData, uint16_t Size,uint32_t Timeout)

参数：
SPI_HandleTypeDef *hspi：SPI句柄
uint8_t *pTxData：发送的数据地址
uint8_t *pRxData：接收的数据地址
uint16_t Size：发送和接收的数据数量
uint32_t Timeout：超时时间，超过这个时间不再发送和接收

实例：
uint8_t spi1_read_write_byte(uint8_t data)
{
uint8_t rec_data = 0;

HAL_SPI_TransmitReceive(&hspi1, &data, &rec_data, 1, 1000);

return rec_data;
}

W25Q128与STM32F103C8T6板子接线

在STM32F103C8T6的产品手册中找到板子上的SPI1的接口，

PA4作为SPI1的NSS，PA5作为SPI1的CLK，PA6作为SPI1的DO（MISO），PA7作为SPI1的DI（MOSI）。

  • 3.3V <-> VCC

  • GND <-> GND

  • PA4 <-> CS

  • PA5 <-> CLK

  • PA6 <-> DO（MISO）

  • PA7 <-> DI（MOSI）

STM32CubeMX相关配置

配置SYS

配置RCC

配置GPIO

配置PA4为输出高电平，用来作为SPI主机的片选信号线（CS）。

配置串口信息（UART1）

配置SPI

  • LSB：全称为Least Significant Bit，在二进制数中意为最低有效位，一般来说，MSB位于二进制数的最左侧，LSB位于二进制数的最右侧。

  • MSB：全称为Most Significant Bit，在二进制数中属于最高有效位，MSB是最高加权位，与十进制数字中最左边的一位类似。

配置工程名称、工程路径

选择固件库

生成工程

使用MicroLIB库

main.c文件编写

/* USER CODE BEGIN Header */
/**
  ******************************************************************************
  * @file           : main.c
  * @brief          : Main program body
  ******************************************************************************
  * @attention
  *
  * Copyright (c) 2023 STMicroelectronics.
  * All rights reserved.
  *
  * This software is licensed under terms that can be found in the LICENSE file
  * in the root directory of this software component.
  * If no LICENSE file comes with this software, it is provided AS-IS.
  *
  ******************************************************************************
  */
/* USER CODE END Header */
/* Includes ------------------------------------------------------------------*/
#include "main.h"
#include "spi.h"
#include "usart.h"
#include "gpio.h"

/* Private includes ----------------------------------------------------------*/
/* USER CODE BEGIN Includes */

#include "stdio.h"
#include "string.h"
#include "w25q128.h"

/* USER CODE END Includes */

/* Private typedef -----------------------------------------------------------*/
/* USER CODE BEGIN PTD */

/* USER CODE END PTD */

/* Private define ------------------------------------------------------------*/
/* USER CODE BEGIN PD */

#define TEXT_SIZE 16
#define  FLASH_WriteAddress     0x000000  //数据写入w25q128的地址，地址范围为0x000000 ~ 0xFFFFFF
#define  FLASH_ReadAddress      FLASH_WriteAddress

/* USER CODE END PD */

/* Private macro -------------------------------------------------------------*/
/* USER CODE BEGIN PM */

/* USER CODE END PM */

/* Private variables ---------------------------------------------------------*/

/* USER CODE BEGIN PV */

/* USER CODE END PV */

/* Private function prototypes -----------------------------------------------*/
void SystemClock_Config(void);
/* USER CODE BEGIN PFP */

/* USER CODE END PFP */

/* Private user code ---------------------------------------------------------*/
/* USER CODE BEGIN 0 */


//重写stdio.h文件中的prinft()里的fputc()函数
int fputc(int my_data,FILE *p)
{
    unsigned char temp = my_data;
    //改写后，使用printf()函数会将数据通过串口一发送出去
    HAL_UART_Transmit(&huart1,&temp,1,0xffff);  //0xfffff为最大超时时间
    return my_data;
}


/* USER CODE END 0 */

/**
  * @brief  The application entry point.
  * @retval int
  */
int main(void)
{
  /* USER CODE BEGIN 1 */

    uint8_t datatemp[TEXT_SIZE];
    
  /* USER CODE END 1 */

  /* MCU Configuration--------------------------------------------------------*/

  /* Reset of all peripherals, Initializes the Flash interface and the Systick. */
  HAL_Init();

  /* USER CODE BEGIN Init */

  /* USER CODE END Init */

  /* Configure the system clock */
  SystemClock_Config();

  /* USER CODE BEGIN SysInit */

  /* USER CODE END SysInit */

  /* Initialize all configured peripherals */
  MX_GPIO_Init();
  MX_USART1_UART_Init();
  MX_SPI1_Init();
  /* USER CODE BEGIN 2 */

    /* w25q128初始化 */
    w25q128_init();
    
    /* 写入测试数据 */
    sprintf((char *)datatemp, "hello jiangxiao");
    w25q128_write(datatemp, FLASH_WriteAddress, TEXT_SIZE);
    printf("数据写入完成！\r\n");
    
    /* 读出测试数据 */
    memset(datatemp, 0, TEXT_SIZE);
    w25q128_read(datatemp, FLASH_ReadAddress, TEXT_SIZE);
    printf("读出数据：%s\r\n", datatemp);

  /* USER CODE END 2 */

  /* Infinite loop */
  /* USER CODE BEGIN WHILE */
  while (1)
  {
    /* USER CODE END WHILE */

    /* USER CODE BEGIN 3 */
  }
  /* USER CODE END 3 */
}

/**
  * @brief System Clock Configuration
  * @retval None
  */
void SystemClock_Config(void)
{
  RCC_OscInitTypeDef RCC_OscInitStruct = {0};
  RCC_ClkInitTypeDef RCC_ClkInitStruct = {0};

  /** Initializes the RCC Oscillators according to the specified parameters
  * in the RCC_OscInitTypeDef structure.
  */
  RCC_OscInitStruct.OscillatorType = RCC_OSCILLATORTYPE_HSE;
  RCC_OscInitStruct.HSEState = RCC_HSE_ON;
  RCC_OscInitStruct.HSEPredivValue = RCC_HSE_PREDIV_DIV1;
  RCC_OscInitStruct.HSIState = RCC_HSI_ON;
  RCC_OscInitStruct.PLL.PLLState = RCC_PLL_ON;
  RCC_OscInitStruct.PLL.PLLSource = RCC_PLLSOURCE_HSE;
  RCC_OscInitStruct.PLL.PLLMUL = RCC_PLL_MUL9;
  if (HAL_RCC_OscConfig(&RCC_OscInitStruct) != HAL_OK)
  {
    Error_Handler();
  }

  /** Initializes the CPU, AHB and APB buses clocks
  */
  RCC_ClkInitStruct.ClockType = RCC_CLOCKTYPE_HCLK|RCC_CLOCKTYPE_SYSCLK
                              |RCC_CLOCKTYPE_PCLK1|RCC_CLOCKTYPE_PCLK2;
  RCC_ClkInitStruct.SYSCLKSource = RCC_SYSCLKSOURCE_PLLCLK;
  RCC_ClkInitStruct.AHBCLKDivider = RCC_SYSCLK_DIV1;
  RCC_ClkInitStruct.APB1CLKDivider = RCC_HCLK_DIV2;
  RCC_ClkInitStruct.APB2CLKDivider = RCC_HCLK_DIV1;

  if (HAL_RCC_ClockConfig(&RCC_ClkInitStruct, FLASH_LATENCY_2) != HAL_OK)
  {
    Error_Handler();
  }
}

/* USER CODE BEGIN 4 */

/* USER CODE END 4 */

/**
  * @brief  This function is executed in case of error occurrence.
  * @retval None
  */
void Error_Handler(void)
{
  /* USER CODE BEGIN Error_Handler_Debug */
  /* User can add his own implementation to report the HAL error return state */
  __disable_irq();
  while (1)
  {
  }
  /* USER CODE END Error_Handler_Debug */
}

#ifdef  USE_FULL_ASSERT
/**
  * @brief  Reports the name of the source file and the source line number
  *         where the assert_param error has occurred.
  * @param  file: pointer to the source file name
  * @param  line: assert_param error line source number
  * @retval None
  */
void assert_failed(uint8_t *file, uint32_t line)
{
  /* USER CODE BEGIN 6 */
  /* User can add his own implementation to report the file name and line number,
     ex: printf("Wrong parameters value: file %s on line %d\r\n", file, line) */
  /* USER CODE END 6 */
}
#endif /* USE_FULL_ASSERT */

w25q128.c文件编写

向工程添加w25q128.c文件。

#include "w25q128.h"
#include "spi.h"
#include "stdio.h"



//w25q128初始化
void w25q128_init(void)
{
		uint16_t flash_type;
    spi1_read_write_byte(0xFF); /* 清除DR（数据寄存器）,写入一个0xFF */
    W25Q128_CS(1);  //拉高片选信号不进行SPI通信
		flash_type = w25q128_read_id();   /* 读取FLASH ID. */
		if (flash_type == W25Q128){
			printf("检测到W25Q128芯片\r\n");
		}
}



//等待W25Q128空闲
static void w25q128_wait_busy(void)
{
    while ((w25q128_rd_sr1() & 0x01) == 1);   /* 等待状态寄存器的BUSY位清空 */
}



//读取状态寄存器的值
uint8_t w25q128_rd_sr1(void)
{
    uint8_t rec_data = 0;
    
    W25Q128_CS(0);
		spi1_read_write_byte(FLASH_ReadStatusReg1);     // 写入指令0x05：读状态寄存器1
    rec_data = spi1_read_write_byte(0xFF);  //获取状态寄存器1的值
    W25Q128_CS(1);
    
    return rec_data;
}



//W25Q128写使能,即置位WEL为1
void w25q128_write_enable(void)
{
    W25Q128_CS(0);
    spi1_read_write_byte(FLASH_WriteEnable);   /* 发送指令0x06：写使能 */
    W25Q128_CS(1);
}



//发送24位地址
static void w25q128_send_address(uint32_t address)  /*address：地址范围0~16777215字节，即寻址范围为0x00 ~ 0xFFFFFF */
{
    spi1_read_write_byte((uint8_t)((address)>>16));     /* 发送 bit23 ~ bit16 地址 */
    spi1_read_write_byte((uint8_t)((address)>>8));      /* 发送 bit15 ~ bit8  地址 */
    spi1_read_write_byte((uint8_t)address);             /* 发送 bit7  ~ bit0  地址 */
}



//擦除整个芯片
void w25q128_erase_chip(void)
{
    w25q128_write_enable();    /* 写使能 */
    w25q128_wait_busy();       /* 等待空闲 */
    W25Q128_CS(0);
    spi1_read_write_byte(FLASH_ChipErase);  /* 发送指令0xC7：擦除整个芯片 */ 
    W25Q128_CS(1);
    w25q128_wait_busy();       /* 等待芯片擦除结束 */
}



//擦除一个扇区
void w25q128_erase_sector(uint32_t saddr)  /* saddr：该参数是第几个扇区 */
{
    saddr *= 4096;  /* 一个扇区大小为4096字节 */
    w25q128_write_enable();        /* 写使能 */
    w25q128_wait_busy();           /* 等待空闲 */
    W25Q128_CS(0);
    spi1_read_write_byte(FLASH_SectorErase);    /* 发送指令0x20：擦除指定扇区 */
    w25q128_send_address(saddr);   /* 发送擦除的扇区地址 */
    W25Q128_CS(1);
    w25q128_wait_busy();           /* 等待扇区擦除完成 */
}



//读取w25q128芯片ID
uint16_t w25q128_read_id(void)
{
    uint16_t deviceid;

    W25Q128_CS(0);  //拉低片选信号进行SPI通信
    spi1_read_write_byte(FLASH_ManufactDeviceID);   /* 发送读取 ID 命令 */
		/* 发送3个0 */
		/*
    spi1_read_write_byte(0);    
    spi1_read_write_byte(0);
    spi1_read_write_byte(0);
		*/
	
		w25q128_send_address(0x000000);
	
    deviceid = spi1_read_write_byte(0xFF) << 8;     /* 读取高8位字节 */
    deviceid |= spi1_read_write_byte(0xFF);         /* 读取低8位字节 */
    W25Q128_CS(1);

    return deviceid;
}

/*
读取W25Q128的FLASH，在指定地址开始读取指定长度的数据

pubf：需要读取的数据
addr：指定的地址
datalen：指定的数据大小
*/
void w25q128_read(uint8_t *pbuf, uint32_t addr, uint16_t datalen)
{
    uint16_t i;

    W25Q128_CS(0);
    spi1_read_write_byte(FLASH_ReadData);       /* 发送指令0x03：读取数据 */
    w25q128_send_address(addr);                /* 发送需要读取的数据地址 */
    
    for(i=0;i<datalen;i++)
    {
        pbuf[i] = spi1_read_write_byte(0XFF);   /* 循环读取 */
    }
    
    W25Q128_CS(1);
}



/*
单页写，在指定地址写入小于256字节的指定长度的数据，在非0xFF处写入的数据会失败

pubf：需要写入的数据
addr：指定的地址
datalen：指定的数据大小
*/
static void w25q128_write_page(uint8_t *pbuf, uint32_t addr, uint16_t datalen)
{
    uint16_t i;

    w25q128_write_enable();    /* 写使能 */

    W25Q128_CS(0);
    spi1_read_write_byte(FLASH_PageProgram);    /* 发送命令0x02：页写 */
    w25q128_send_address(addr);                /* 发送写入的页地址 */

    for(i=0;i<datalen;i++)
    {
        spi1_read_write_byte(pbuf[i]);          /* 循环写入 */
    }
    
    W25Q128_CS(1);
    w25q128_wait_busy();       /* 等待写入结束 */
}



/*
多页写，在指定地址写入指定长度的数据，在非0xFF处写入的数据会失败

pubf：需要写入的数据
addr：指定的地址
datalen：指定的数据大小
*/
static void w25q128_write_nocheck(uint8_t *pbuf, uint32_t addr, uint16_t datalen)
{
    uint16_t pageremain;
    pageremain = 256 - addr % 256;  /* 获取指定地址那页的剩余字节数 */

    if (datalen <= pageremain)      /* 指定地址那页的剩余字节数能装下指定数据大小 */
    {
        pageremain = datalen;  
    }

    while (1)
    { 
			/* 当指定地址那页的剩余字节数能装下指定数据大小时,一次性写完 */
            
			/* 当指定数据大小比指定地址那页的剩余字节数要大时, 先写完指定地址那页的剩余字节, 然后根据剩余数据大小进行不同处理 */
        w25q128_write_page(pbuf, addr, pageremain);  //页写

        if (datalen == pageremain)   /* 写入结束了 */
        {
            break;  
        }
        else     /* datalen > pageremain */
        {
            pbuf += pageremain;         /* pbuf指针地址偏移,前面已经写了pageremain字节 */
            addr += pageremain;         /* 写地址偏移,前面已经写了pageremain字节 */
            datalen -= pageremain;      /* 写入总长度减去已经写入了的字节数 */

            if (datalen > 256)          /* 剩余数据大小还大于一页 */
            {
                pageremain= 256;       /* 一次写入256个字节，即一次写一页 */
            }
            else     /* 剩余数据大小小于一页  */
            {
                pageremain= datalen;   /* 一次性写完 */
            }
        }
    }
}


/*
//写入W25Q128的FLASH，在指定地址开写入取指定长度的数据

pubf：需要写入的数据
addr：指定的地址
datalen：指定的数据大小
*/
uint8_t g_w25q128_buf[4096];   /* 扇区缓存 */

void w25q128_write(uint8_t *pbuf, uint32_t addr, uint16_t datalen)
{
    uint32_t secpos;
    uint16_t secoff;
    uint16_t secremain;
    uint16_t i;
    uint8_t *w25q128_buf;

    w25q128_buf = g_w25q128_buf;
    secpos = addr / 4096;       /* 获取指定地址在哪片扇区 */
    secoff = addr % 4096;       /* 指定数据在在扇区内的偏移数据大小 */
    secremain = 4096 - secoff;  /* 扇区剩余字节数 */

    if (datalen <= secremain)  /* 指定地址那片扇区的剩余字节数能装下指定数据大小 */
    {
        secremain = datalen;    
    }

    while (1)
    {
        w25q128_read(w25q128_buf, secpos * 4096, 4096);   /* 读出指定地址那片扇区的全部内容 */

        for (i = 0; i < secremain; i++)   /* 校验数据，防止数据出现非0xFF */
        {
            if (w25q128_buf[secoff + i] != 0xFF)  //扇区数据有一个数据不是0xFF
            {
                break;      /* 需要擦除, 直接退出for循环 */
            }
        }

        if (i < secremain)   /* 需要擦除 */
        {
            w25q128_erase_sector(secpos);  /* 擦除这个扇区 */

            for (i = 0; i < secremain; i++)   /* 复制 */
            {
                w25q128_buf[i + secoff] = pbuf[i];
            }

            w25q128_write_nocheck(w25q128_buf, secpos * 4096, 4096);  /* 写入整个扇区 */
        }
        else        /* 写已经擦除了的,直接写入扇区剩余区间. */
        {
            w25q128_write_nocheck(pbuf, addr, secremain);  /* 直接写扇区 */
        }

        if (datalen == secremain)
        {
            break;  /* 写入结束了 */
        }
        else        /* 写入未结束 */
        {
            secpos++;               /* 扇区地址增1，新的一个扇区 */
            secoff = 0;             /* 偏移位置为0 */

            pbuf += secremain;      /* 指针偏移 */
            addr += secremain;      /* 写地址偏移 */
            datalen -= secremain;   /* 字节数递减 */

            if (datalen > 4096)
            {
                secremain = 4096;   /* 一次写入一个扇区 */
            }
            else
            {
                secremain = datalen;/* 一次性写完 */
            }
        }
    }
}

w25q128.h文件编写

向工程添加w25q128.h文件。

#include "stdint.h"

/* W25Q128片选引脚定义 */
#define W25Q128_CS_GPIO_PORT           GPIOA
#define W25Q128_CS_GPIO_PIN            GPIO_PIN_4

/* W25Q128片选信号 */
#define W25Q128_CS(x)      do{ x ? \
                                  HAL_GPIO_WritePin(W25Q128_CS_GPIO_PORT, W25Q128_CS_GPIO_PIN, GPIO_PIN_SET) : \
                                  HAL_GPIO_WritePin(W25Q128_CS_GPIO_PORT, W25Q128_CS_GPIO_PIN, GPIO_PIN_RESET); \
                            }while(0)

/* FLASH芯片列表 */
#define W25Q128     0XEF17          /* W25Q128  芯片ID */

/* 指令表 */
#define FLASH_WriteEnable                        0x06 
#define FLASH_ReadStatusReg1                0x05 
#define FLASH_ReadData                            0x03 
#define FLASH_PageProgram                        0x02 
#define FLASH_SectorErase                        0x20 
#define FLASH_ChipErase                            0xC7 
#define FLASH_ManufactDeviceID            0x90 

/* 静态函数 */
static void w25q128_wait_busy(void);                                                                                                //等待W25Q128空闲       
static void w25q128_send_address(uint32_t address);                                                                      //发送24位地址
static void w25q128_write_page(uint8_t *pbuf, uint32_t addr, uint16_t datalen);         //单页写，在指定地址写入小于256字节的指定长度的数据，在非0xFF处写入的数据会失败
static void w25q128_write_nocheck(uint8_t *pbuf, uint32_t addr, uint16_t datalen);        //多页写，在指定地址写入指定长度的数据，在非0xFF处写入的数据会失败

/* 普通函数 */
void w25q128_init(void);                            //w25q128初始化  
uint16_t w25q128_read_id(void);       //读取w25q128芯片ID   
void w25q128_write_enable(void);      //W25Q128写使能,即置位WEL为1    
uint8_t w25q128_rd_sr1(void);                 //读取状态寄存器的值        

void w25q128_erase_chip(void);               //擦除整个芯片      
void w25q128_erase_sector(uint32_t saddr);   //擦除一个扇区
void w25q128_read(uint8_t *pbuf, uint32_t addr, uint16_t datalen);     //读取W25Q128的FLASH，在指定地址开始读取指定长度的数据
void w25q128_write(uint8_t *pbuf, uint32_t addr, uint16_t datalen);    //写入W25Q128的FLASH，在指定地址开写入取指定长度的数据

spi.c文件编写

/* USER CODE BEGIN Header */
/**
  ******************************************************************************
  * @file    spi.c
  * @brief   This file provides code for the configuration
  *          of the SPI instances.
  ******************************************************************************
  * @attention
  *
  * Copyright (c) 2023 STMicroelectronics.
  * All rights reserved.
  *
  * This software is licensed under terms that can be found in the LICENSE file
  * in the root directory of this software component.
  * If no LICENSE file comes with this software, it is provided AS-IS.
  *
  ******************************************************************************
  */
/* USER CODE END Header */
/* Includes ------------------------------------------------------------------*/
#include "spi.h"

/* USER CODE BEGIN 0 */

/* USER CODE END 0 */

SPI_HandleTypeDef hspi1;

/* SPI1 init function */
void MX_SPI1_Init(void)
{

  /* USER CODE BEGIN SPI1_Init 0 */

  /* USER CODE END SPI1_Init 0 */

  /* USER CODE BEGIN SPI1_Init 1 */

  /* USER CODE END SPI1_Init 1 */
  hspi1.Instance = SPI1;
  hspi1.Init.Mode = SPI_MODE_MASTER;
  hspi1.Init.Direction = SPI_DIRECTION_2LINES;
  hspi1.Init.DataSize = SPI_DATASIZE_8BIT;
  hspi1.Init.CLKPolarity = SPI_POLARITY_LOW;
  hspi1.Init.CLKPhase = SPI_PHASE_1EDGE;
  hspi1.Init.NSS = SPI_NSS_SOFT;
  hspi1.Init.BaudRatePrescaler = SPI_BAUDRATEPRESCALER_256;
  hspi1.Init.FirstBit = SPI_FIRSTBIT_MSB;
  hspi1.Init.TIMode = SPI_TIMODE_DISABLE;
  hspi1.Init.CRCCalculation = SPI_CRCCALCULATION_DISABLE;
  hspi1.Init.CRCPolynomial = 10;
  if (HAL_SPI_Init(&hspi1) != HAL_OK)
  {
    Error_Handler();
  }
  /* USER CODE BEGIN SPI1_Init 2 */

  /* USER CODE END SPI1_Init 2 */

}

void HAL_SPI_MspInit(SPI_HandleTypeDef* spiHandle)
{

  GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStruct = {0};
  if(spiHandle->Instance==SPI1)
  {
  /* USER CODE BEGIN SPI1_MspInit 0 */

  /* USER CODE END SPI1_MspInit 0 */
    /* SPI1 clock enable */
    __HAL_RCC_SPI1_CLK_ENABLE();

    __HAL_RCC_GPIOA_CLK_ENABLE();
    /**SPI1 GPIO Configuration
    PA5     ------> SPI1_SCK
    PA6     ------> SPI1_MISO
    PA7     ------> SPI1_MOSI
    */
    GPIO_InitStruct.Pin = GPIO_PIN_5|GPIO_PIN_7;
    GPIO_InitStruct.Mode = GPIO_MODE_AF_PP;
    GPIO_InitStruct.Speed = GPIO_SPEED_FREQ_HIGH;
    HAL_GPIO_Init(GPIOA, &GPIO_InitStruct);

    GPIO_InitStruct.Pin = GPIO_PIN_6;
    GPIO_InitStruct.Mode = GPIO_MODE_INPUT;
    GPIO_InitStruct.Pull = GPIO_NOPULL;
    HAL_GPIO_Init(GPIOA, &GPIO_InitStruct);

  /* USER CODE BEGIN SPI1_MspInit 1 */

  /* USER CODE END SPI1_MspInit 1 */
  }
}

void HAL_SPI_MspDeInit(SPI_HandleTypeDef* spiHandle)
{

  if(spiHandle->Instance==SPI1)
  {
  /* USER CODE BEGIN SPI1_MspDeInit 0 */

  /* USER CODE END SPI1_MspDeInit 0 */
    /* Peripheral clock disable */
    __HAL_RCC_SPI1_CLK_DISABLE();

    /**SPI1 GPIO Configuration
    PA5     ------> SPI1_SCK
    PA6     ------> SPI1_MISO
    PA7     ------> SPI1_MOSI
    */
    HAL_GPIO_DeInit(GPIOA, GPIO_PIN_5|GPIO_PIN_6|GPIO_PIN_7);

  /* USER CODE BEGIN SPI1_MspDeInit 1 */

  /* USER CODE END SPI1_MspDeInit 1 */
  }
}

/* USER CODE BEGIN 1 */

/*通过SPI1同时读写一个字节数据
主机只向从机进行写操作，调用此函数时忽略返回值
主机只向从机进行读操作，调用此函数时随便传入一个字符，尽量是0xFF
*/
uint8_t spi1_read_write_byte(uint8_t data)  
{
    uint8_t rec_data = 0;
    
    HAL_SPI_TransmitReceive(&hspi1, &data, &rec_data, 1, 1000);  //spi读写数据函数，参数2存放用来发送的数据，参数3存放用来接收的数据
   
    return rec_data;  
}

/* USER CODE END 1 */

spi.h文件编写

/* USER CODE BEGIN Header */
/**
  ******************************************************************************
  * @file    spi.h
  * @brief   This file contains all the function prototypes for
  *          the spi.c file
  ******************************************************************************
  * @attention
  *
  * Copyright (c) 2023 STMicroelectronics.
  * All rights reserved.
  *
  * This software is licensed under terms that can be found in the LICENSE file
  * in the root directory of this software component.
  * If no LICENSE file comes with this software, it is provided AS-IS.
  *
  ******************************************************************************
  */
/* USER CODE END Header */
/* Define to prevent recursive inclusion -------------------------------------*/
#ifndef __SPI_H__
#define __SPI_H__

#ifdef __cplusplus
extern "C" {
#endif

/* Includes ------------------------------------------------------------------*/
#include "main.h"

/* USER CODE BEGIN Includes */

/* USER CODE END Includes */

extern SPI_HandleTypeDef hspi1;

/* USER CODE BEGIN Private defines */

/* USER CODE END Private defines */

void MX_SPI1_Init(void);

/* USER CODE BEGIN Prototypes */

uint8_t spi1_read_write_byte(uint8_t data);

/* USER CODE END Prototypes */

#ifdef __cplusplus
}
#endif

#endif /* __SPI_H__ */

向STM32工程添加.c和.h文件

  1. 在创建好的STM32工程中找到Core的文件夹

  1. 向文件夹里添加新的xxx.c文件或xxx.h文件

  1. 在keil5中导入工程后，将这两个文件添加到工程列表中

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