017 - STM32学习笔记 - SPI读写FLASH（二）

news2025/1/21 10:09:08

016 - STM32学习笔记 - SPI访问Flash（二）

上节内容学习了通过SPI读取FLASH的JEDEC_ID，在flash资料的指令表中，还看到有很多指令可以使用，这节继续学习使用其他指令，程序模板采用上节的模板。
在这里插入图片描述
在这里插入图片描述

为了方便起见，把这节需要用到的指令都可以宏定义出来：

/*FLASH 常用命令*/
#define WriteEnable 0x06			/* 写使能 */
#define WriteDisable 0x04			/* 写失能 */
#define ReadStatusReg 0x05			/* 读状态寄存器 */
#define WriteStatusReg 0x01			/* 写状态寄存器 */
#define ReadData 0x03			    /* 读数据 */
#define FastReadData 0x0B			/* 快速的读数据 */
#define FastReadDual 0x3B			/* 双倍速快读 */
#define PageProgram 0x02			/* 页写入 */
#define BlockErase 0xD8				/* 块擦除 */
#define SectorErase 0x20			/* 扇区擦除 */
#define ChipErase 0xC7				/* 芯片擦除 */
#define PowerDown 0xB9				/* flash掉电 */
#define ReleasePowerDown 0xAB	     /* 掉电复位 */
#define DeviceID 0xAB				/* 设备ID */
#define ManufactDeviceID 0x90		 /* 制造商ID */
#define JedecDeviceID 0x9F			 /* JedecDeviceID */

#define sFLASH_ID 0XEF4018			 /* JedecDeviceID宏定义 */
#define Dummy 0xFF					/* 任意数据 */

1、Flash上电、掉电

/**
  * @brief Flash进入掉电模式
  * @param 无
  * @retval 无返回值
  */
void SPI_Flash_PowerDown(void)
{
    SPI_FLASH_CS_LOW();								/* 开始通讯： CS 低电平 */
    SPI_FLASH_SendByte(PowerDown);		 			 /* 发送掉电信号 */
    SPI_FLASH_CS_HIGH();							/* 开始通讯： CS 高电平 */
}
/**
  * @brief 将Flash从掉电模式唤醒
  * @param 无
  * @retval 无返回值
  */
void SPI_Flash_WakeUp()
{
    SPI_FLASH_CS_LOW();									/* 开始通讯： CS 低电平 */
    SPI_FLASH_SendByte(ReleasePowerDown);	  			  /* 发送掉电复位信号 */
    SPI_FLASH_CS_HIGH();								/* 开始通讯： CS 高电平 */
}

2、擦除、读取数据

/**
  * @brief 写使能
  * @param 无
  * @retval 无
  */
void SPI_FLASH_Write_Enable(void)
{
    SPI_FLASH_CS_LOW(); 				/* 开始通讯： CS 低电平 */
    SPI_FLASH_SendByte(WriteEnable);	 /* 发送写使能信号 */
    SPI_FLASH_CS_HIGH(); 				/* 停止通讯： CS 高电平 */
}
/**
  * @brief 擦除数据
  * @param 地址
  * @retval 无返回值
  */
void SPI_Flash_Erase(u32 addr)
{
    SPI_FLASH_Write_Enable();					/* 下发指令前，先写使能 */
    WateForReady();							   /* 等待Flash内部时序完成，主要是读芯片的状态字 */
    SPI_FLASH_CS_LOW();						    /* 开始通讯： CS 低电平 */
    SPI_FLASH_SendByte(SectorErase);			 /* 发送擦除指令 */
    SPI_FLASH_SendByte((addr & 0xFF0000) >> 16 ); /* 取16-23位 */
    SPI_FLASH_SendByte((addr & 0xFF00) >> 8);     /* 取8-15位 */
    SPI_FLASH_SendByte(addr & 0xFF);              /* 取0-7位 */
    SPI_FLASH_CS_HIGH(); 				         /* 停止通讯： CS 高电平 */
    WateForReady();
}
/**
  * @brief 整片擦除数据
  * @param 地址
  * @retval 无返回值
  * @attention 整片擦除时间比较耗时，具体擦除需要时间根据芯片容量大小而定
  */
void SPI_Flash_BulkErasse(void)
{
    SPI_FLASH_Write_Enable();           //写使能
    SPI_FLASH_CS_LOW();                 //开始通讯
    SPI_FLASH_SendByte(ChipErase);      //发送正片擦除指令
    SPI_FLASH_CS_HIGH();                //结束通讯
    
}
/**
  * @brief 读取数据
  * @param pdata：读取数据缓存
           addr：读取起始地址
           numByteToRead：读取数据数量
  * @retval 无返回值
  */
void SPI_Flash_ReadDate(u8* pdata,u32 addr,u32 numByteToRead)
{
    WateForReady();					        		 /* 等待Flash内部时序完成，主要是读芯片的状态字 */
    SPI_FLASH_CS_LOW();						  		 /* 开始通讯： CS 低电平 */
    SPI_FLASH_SendByte(ReadData);					  /* 发送读取指令 */
    SPI_FLASH_SendByte((addr & 0xFF0000) >> 16 );       /* 取16-23位 */
    SPI_FLASH_SendByte((addr & 0xFF00) >> 8);           /* 取8-15位 */
    SPI_FLASH_SendByte(addr & 0xFF);                    /* 取0-7位 */
    while(numByteToRead--)						      /* 循环读取数据 */
    {
        *pdata = SPI_FLASH_SendByte(Dummy);			   /* 发送Dummy任意数据，返回的数据就是读取到的数据 */
        pdata++;
    }
    SPI_FLASH_CS_HIGH(); 				       		  /* 停止通讯： CS 高电平 */
}

3、写入数据

/**
  * @brief 写入数据
  * @param pdata：写入数据缓存
           addr：写入起始地址
           numByteToWrite：写入数据数量
  * @retval 无
  */
void SPI_Flash_WriteData(u8* pdata,u32 addr,u32 numByteToWrite)
{
    WateForReady();					        		 /* 等待Flash内部时序完成，主要是读芯片的状态字 */
    SPI_FLASH_Write_Enable();						 /* 开始写入前先写使能 */
    SPI_FLASH_CS_LOW();						  		 /* 开始通讯： CS 低电平 */
    SPI_FLASH_SendByte(PageProgram);				  /* 下发写指令（页） */
    SPI_FLASH_SendByte((addr & 0xFF0000) >> 16 );       /* 取16-23位 */
    SPI_FLASH_SendByte((addr & 0xFF00) >> 8);           /* 取8-15位 */
    SPI_FLASH_SendByte(addr & 0xFF);                    /* 取0-7位 */
    while(numByteToWrite--)						      /* 循环写入数据 */
    {
        SPI_FLASH_SendByte(*pdata);			   		   /* 下发写入数据 */
        pdata++;
    }
    SPI_FLASH_CS_HIGH(); 				       		  /* 停止通讯： CS 高电平 */
}

4、测试例程

#include "stm32f4xx.h"
#include "bsp_led.h"
#include "bsp_systick.h"
#include "bsp_usart_dma.h"
#include "bsp_spi_flash.h"
#include <stdio.h>

u8 ReadBuffer[4096] = {0x00};			//读取数据缓冲区
u8 WriteBuffer[256] = {0x00};			//写入数据缓冲区
int main(void)
{
    u32 device_id = 0;
    u32 i = 0;
    LED_Config();
    DEBUG_USART1_Config();
    SysTick_Init();  
    SPI_GPIO_Config();
    printf("\r\n这是SPI读取FLASH_Device_ID的测试实验！\r\n");
    SPI_Flash_WakeUp();
    /* *********************** 读取Flash ID ************************** */
    device_id = SPI_FLASH_ReadID();
    printf("\r\ndevice_id = 0x%X\r\n",device_id);
    Delay_ms(1000);
    /* *********************** 擦除扇区 ************************** */
    SPI_Flash_Erase(0x00);								/* 擦除扇区 */
    SPI_Flash_ReadDate(ReadBuffer,0x00,4096);			  /* 擦除扇区后读取扇区内的数据，擦除动作是将扇区内寄存器全部置1 */
    printf("\r\n**************读出擦除后的数据****************\r\n");
    for(i = 0;i<4096;i++)
    {
        printf("0x%02x ",ReadBuffer[i]);				 /* 若擦除成功，则读取到的数据应该全部为oxFF */
    }
    for(i = 0;i<256;i++)								/* 向写入缓冲区数据写入数据 */
    {
        WriteBuffer[i] = i;
    }
    SPI_Flash_WriteData(WriteBuffer,0x00,256);		  /* 这里执行的是PageProgram指令，为页写入，一次只能写入256个数据 */
    SPI_Flash_ReadDate(ReadBuffer,0x00,256);		      /* 写入完成后，再读取出来 */
    printf("\r\n**************读出写入后的数据****************\r\n");
    for(i = 0;i<256;i++)
    {
        printf("0x%02x ",ReadBuffer[i]);				 /* 若写入成功，这里读取到的数据应该为0x00 ~ 0xFF */
    }
    SPI_Flash_PowerDown();								/* 操作完成后，发送掉电指令 */
    while(1)
    {
    }
}

在这里为了测试方便，我将第一次读取的数据亮也改成256个，方便截图，效果如下：
在这里插入图片描述

这里需要注意的是，在写入数据的时候，我们用的是PageProgram指令，该指令为页写入，每次最多只能写入1页数据，且数据最多为256个，而且这里写入是只能在单页写入，不能跨页写入，我测试过，起始地址改为0x20，写入256个数据，按道理最后一个写入地址应该是0x1FF，但是写入后再读取数据不对，后来查了一下，这里遇到的问题和I2C读写EEPROM的是一样的，我大概总结了一下，对Flash的数据写入分为以下几种：

1、写入首地址与页首地址相同：

       a、写入数据 ≤ 256 byte；

       b、写入数据 =  (n * 256) + m (n为页数，m为不满1页数据量，m < 256)

2、写入首地址与页首地址不同：

       a、写入数据 ≤ 256 byte （一页可以写完）；

       b、写入数据 =  x+ (n * 256) + m(x为前端不满一页的数据量，x = 0时，表示字节对齐，n为页数，m为不满1页数据量，m < 256)

所以综上所述，写入数据量最终公式应该为：
W r i t e B u f f e r = x + ( n ∗ 256 ) + m WriteBuffer = x+ (n * 256) + m WriteBuffer=x+(n∗256)+m
因此这里将上面的void SPI_Flash_WriteData(u8* pdata,u32 addr,u32 numByteToWrite)在完善以下，写一个进阶版的void SPI_Flash_WriteBuffer(u8* pdata,u32 addr,u32 numByteToWrite)

void SPI_FLASH_BufferWrite(u8* pBuffer, u32 WriteAddr, u16 NumByteToWrite)
{
    /* NumOfPage：   计算需要写入的页数；
     * NumOfSingle： 计算出不满一页时剩余的数据量
     * Addr：        写入地址与SPI_FLASH_PageSize求余，为0则与页首对齐；
     * count：       计算前端差多少数据可以与页首对齐；
     */
    u8 NumOfPage = 0, NumOfSingle = 0, Addr = 0, count = 0, temp = 0;
    Addr = WriteAddr % SPI_FLASH_PageSize;
    count = SPI_FLASH_PageSize - Addr;	
    NumOfPage =  NumByteToWrite / SPI_FLASH_PageSize;
    NumOfSingle = NumByteToWrite % SPI_FLASH_PageSize;

    /* 情况1：页首对齐  */
    if (Addr == 0) 
    {
        /* 情况1.a ：写入首地址与页首地址相同，写入数据 ≤ 256 byte */
        if (NumOfPage == 0) 
        {
            SPI_FLASH_PageWrite(pBuffer, WriteAddr, NumByteToWrite);
        }
        else /* 情况1.b ：写入首地址与页首地址相同 ,写入数据超过1页 */
        {
            while (NumOfPage--)     /* 将整页数据逐页写完 */
            {
                SPI_FLASH_PageWrite(pBuffer, WriteAddr, SPI_FLASH_PageSize);
                WriteAddr +=  SPI_FLASH_PageSize;
                pBuffer += SPI_FLASH_PageSize;
            }
            if(NumOfSingle !=0 )     /* 若尾端仍有数据，将剩余数据写完 */
                SPI_FLASH_PageWrite(pBuffer, WriteAddr, NumOfSingle);
        }
    }
    else /* 情况2：页首不对齐  */
    {
        if (NumOfPage == 0) /* 情况2.a ：页首不对齐，写入数据 ≤ 256 byte */
        {
            /* 数据不超过256个，但是跨页，情况可在细分 */
            if (NumOfSingle > count)        /* 数据不超过256，但当首地址当页不能写完 */
            {
                temp = NumOfSingle - count;
                SPI_FLASH_PageWrite(pBuffer, WriteAddr, count);     /* 先将首地址页数据写完 */
                WriteAddr +=  count;
                pBuffer += count;
                SPI_FLASH_PageWrite(pBuffer, WriteAddr, temp);      /* 下一页数据在写入 */
            }
            else /*数据不超过256个，且首地址当页能将所有数据写完 */
            {				
                SPI_FLASH_PageWrite(pBuffer, WriteAddr, NumByteToWrite);
            }
        }
        else /* 情况2.b 首地址不对齐，且数据量超256个 */
        {
            NumByteToWrite -= count;
            NumOfPage =  NumByteToWrite / SPI_FLASH_PageSize;
            NumOfSingle = NumByteToWrite % SPI_FLASH_PageSize;
            SPI_FLASH_PageWrite(pBuffer, WriteAddr, count);
            WriteAddr +=  count;
            pBuffer += count;
            while (NumOfPage--)         /* 先写整页 */
            {
                SPI_FLASH_PageWrite(pBuffer, WriteAddr, SPI_FLASH_PageSize);
                WriteAddr +=  SPI_FLASH_PageSize;
                pBuffer += SPI_FLASH_PageSize;
            }
            if (NumOfSingle != 0)       /* 再写多出来的数据 */
            {
                SPI_FLASH_PageWrite(pBuffer, WriteAddr, NumOfSingle);
            }
        }
    }
}

这里的写入数据实现和I2C向EEPROM写入数据基本是一致的，不懂得可以看一下I2C的内容。

最后，将在main函数中调用的测试程序贴出来：

	SPI_Flash_Erase(0x20);
    SPI_Flash_ReadDate(ReadBuffer,0x20,4096);
    printf("\r\n**************读出擦除后的数据****************\r\n");
    for(i = 0;i<4096;i++)
    {
        printf("0x%02x ",ReadBuffer[i]);
    }
    for(i = 0;i<4096;i++)
    {
        WriteBuffer[i] = i;
    }
    SPI_FLASH_BufferWrite(WriteBuffer,0x20,4096);
    SPI_Flash_ReadDate(ReadBuffer,0x20,4096);
    printf("\r\n**************读出写入后的数据****************\r\n");
    for(i = 0;i<4096;i++)
    {
        printf("0x%02x ",ReadBuffer[i]);
    }

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