江科大STM32学习记录

SPI通信

• SPI（Serial Peripheral Interface）是由Motorola公司开发的一种通用数据总线
• 四根通信线：SCK（Serial Clock）、MOSI（Master Output Slave Input）、MISO（Master
  Input Slave Output）、SS（Slave Select）
• 同步，全双工
• 支持总线挂载多设备（一主多从）

硬件电路

• 所有SPI设备的SCK、MOSI、MISO分别连在一起
• 主机另外引出多条SS控制线，分别接到各从机的SS引脚
• 
  SCK:完全由主机掌控，主机输出，从机输入
  MOSI：主机输出，从机输入
  MISO：主机输入，从机输出
  SS：从机选择，低电平选择
  *输出引脚配置为推挽输出，输入引脚配置为浮空或上拉输入

移位示意图

两个移位寄存器同时移动，发送的同时也在接收，8轮移位之后就交换了一个字节

SPI时序基本单元

• 起始条件：SS从高电平切换到低电平
• 终止条件：SS从低电平切换到高电平
  
  低电平选择，高电平未选择

void mySIP_Start(void)
{
	mySPI_W_SS(0);
}

void mySIP_Stop(void)
{
	mySPI_W_SS(1);
}

---

CPOL：时钟极性
CPHA：时钟相位
交换一个字节（模式0）

• CPOL=0：空闲状态时，SCK为低电平
• CPHA=0：SCK第一个边沿移入数据，第二个边沿移出数据

uint8_t mySIP_SwapByte(uint8_t ByteSend)
{
	uint8_t ByteRece = 0x00;
	uint8_t i;
	mySIP_Start();
	for(i=0;i<8;i++){
	mySPI_W_MOSI(ByteSend & (0x80>>i));
	mySPI_W_CLK(1);
	if(mySPI_R_MISO() == 1){
		ByteRece |= (0x80>>i);
		}
	mySPI_W_CLK(0);
	}
	
	return ByteRece;
}


//uint8_t mySIP_SwapByte2(uint8_t ByteSend)
//{
//	uint8_t i;
//	mySIP_Start();
//	for(i=0;i<8;i++){
//	mySPI_W_MOSI(ByteSend & 0x80);
//	 ByteSend <<= 1;
//	mySPI_W_CLK(1);
//	if(mySPI_R_MISO() == 1){
//		 ByteSend |= 0x01;
//		ByteSend<<= 1;
//		}
//	mySPI_W_CLK(0);
//	}
//	
//	return ByteSend;
//}

由于第一个边沿就要移入，所以第一位数据要在第一个边沿之前先移出，这个发生在SS的下降沿时刻
交换一个字节（模式1）

• CPOL=0：空闲状态时，SCK为低电平
• CPHA=1：SCK第一个边沿移出数据，第二个边沿移入数据
  
  交换一个字节（模式2）
• CPOL=1：空闲状态时，SCK为高电平
• CPHA=0：SCK第一个边沿移入数据，第二个边沿移出数据

交换一个字节（模式3）

• CPOL=1：空闲状态时，SCK为高电平
• CPHA=1：SCK第一个边沿移出数据，第二个边沿移入数据
  

SPI时序

-发送指令

• 向SS指定的设备，发送指令（0x06）
  
  指定地址写
• 向SS指定的设备，发送写指令（0x02），
  随后在指定地址（Address[23:0]）下，写入指定数据（Data）
  
  指定地址读
• 向SS指定的设备，发送读指令（0x03），
  随后在指定地址（Address[23:0]）下，读取从机数据（Data）
  

W25Q64简介

• W25Qxx系列是一种低成本、小型化、使用简单的非易失性存储器，常应用于数据存储、字库存储、固件程序存储等场景

• 存储介质：Nor Flash（闪存）

• 时钟频率：80MHz / 160MHz (Dual SPI) / 320MHz (Quad SPI)

• 存储容量（24位地址）：

  W25Q40： 4Mbit / 512KByte
  W25Q80： 8Mbit / 1MByte
  W25Q16： 16Mbit / 2MByte
  W25Q32： 32Mbit / 4MByte
  W25Q64： 64Mbit / 8MByte
  W25Q128： 128Mbit / 16MByte
  W25Q256： 256Mbit / 32MByt
  
  硬件电路
  
  W25Q64框图
  

Flash操作注意事项

写入操作时：

• 写入操作前，必须先进行写使能
• 每个数据位只能由1改写为0，不能由0改写为1
• 写入数据前必须先擦除，擦除后，所有数据位变为1
• 擦除必须按最小擦除单元进行，一般擦除一个扇区（4KB，4096字节）
• 连续写入多字节时，最多写入一页（256字节）的数据，超过页尾位置的数据，会回到页首覆盖写入
• 写入操作结束后，芯片进入忙状态，不响应新的读写操作

读取操作时：

• 直接调用读取时序，无需使能，无需额外操作，没有页的限制，读取操作结束后不会进入忙状态，但不能在忙状态时读取

---

#include "mySPI.h"
/*
SS		PA4
MOSI	PA7
MISO	PA6
SCK		PA5
*/

void mySPI_W_SS(uint8_t BitVal)
{
	GPIO_WriteBit(GPIOA,GPIO_Pin_4,(BitAction)BitVal);
	
}

void mySPI_W_MOSI(uint8_t BitVal)
{
	GPIO_WriteBit(GPIOA,GPIO_Pin_7,(BitAction)BitVal);
	
}

void mySPI_W_CLK(uint8_t BitVal)
{
	GPIO_WriteBit(GPIOA,GPIO_Pin_5,(BitAction)BitVal);
	
}

uint8_t mySPI_R_MISO(void)
{
	return GPIO_ReadInputDataBit(GPIOA,GPIO_Pin_4);
	
}

void mySPI_Init(void)
{
	RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_GPIOA,ENABLE);
	
	GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStructure;
	GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_Out_PP;//推挽输出
	GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_4|GPIO_Pin_5|GPIO_Pin_7;
	GPIO_InitStructure.GPIO_Speed  =  GPIO_Speed_50MHz;
	
	GPIO_Init(GPIOA,&GPIO_InitStructure);
	
	GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_IPU;//
	GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_6;
	GPIO_InitStructure.GPIO_Speed  =  GPIO_Speed_50MHz;
	
	GPIO_Init(GPIOA,&GPIO_InitStructure);
	mySPI_W_SS(1);
	mySPI_W_CLK(0);
	
}

void mySIP_Start(void)
{
	mySPI_W_SS(0);
}

void mySIP_Stop(void)
{
	mySPI_W_SS(1);
}

uint8_t mySIP_SwapByte(uint8_t ByteSend)
{
	uint8_t ByteRece = 0x00;
	uint8_t i;
	mySIP_Start();
	for(i=0;i<8;i++){
	mySPI_W_MOSI(ByteSend & (0x80>>i));
	mySPI_W_CLK(1);
	if(mySPI_R_MISO() == 1){
		ByteRece |= (0x80>>i);
		}
	mySPI_W_CLK(0);
	}
	
	return ByteRece;
}


//uint8_t mySIP_SwapByte2(uint8_t ByteSend)
//{
//	uint8_t i;
//	mySIP_Start();
//	for(i=0;i<8;i++){
//	mySPI_W_MOSI(ByteSend & 0x80);
//	 ByteSend <<= 1;
//	mySPI_W_CLK(1);
//	if(mySPI_R_MISO() == 1){
//		 ByteSend |= 0x01;
//		ByteSend<<= 1;
//		}
//	mySPI_W_CLK(0);
//	}
//	
//	return ByteSend;
//}

---

#include "W25Q64.h"
#include "mySPI.h"

void W25Q64_Init(void)
{
	mySPI_Init();
}

void W25Q64_ReadID(uint8_t *MID,uint16_t *DID)
{
	mySIP_Start();
	mySIP_SwapByte(0x9F);
	*MID = mySIP_SwapByte(0xFF);//把有意义的数据置换过来
	*DID = mySIP_SwapByte(0xFF);//接收高八位数据
	*DID <<= 8;//左移八位
	*DID = mySIP_SwapByte(0xFF);//接收低八位数据
}

void W25Q64_WriteEnable(void)
{
	mySIP_Start();
	mySIP_SwapByte(W25Q64_WRITE_ENABLE);
	mySIP_Stop();
	
}

void W25Q64_WaitBusy(void)
{
	uint32_t TimeOut;
	mySIP_Start();
	mySIP_SwapByte(W25Q64_READ_STATUS_REGISTER_1);
	TimeOut = 10000;
	while((mySIP_SwapByte(W25Q64_DUMMY_BYTE) & 0x01) == 0x01){
		TimeOut -- ;
		if(TimeOut == 0){
			break;
		}
	}
	mySIP_Stop();
	
}


void W25Q64_PageProgram(uint32_t Address,uint8_t *DataArray,uint16_t Count)
{
	uint8_t i;
	W25Q64_WriteEnable();
	mySIP_Start();
	mySIP_SwapByte(W25Q64_PAGE_PROGRAM);
	mySIP_SwapByte(Address>>16);
	mySIP_SwapByte(Address>>8);
	mySIP_SwapByte(Address);
	
	for(i=0;i<8;i++){
		mySIP_SwapByte(DataArray[i]);
	}
	mySIP_Stop();
	W25Q64_WaitBusy();
}


void W25Q64_SectorErase(uint32_t Address)
{
	W25Q64_WriteEnable();
	
	mySIP_Start();
	mySIP_SwapByte(W25Q64_SECTOR_ERASE_4KB);
	mySIP_SwapByte(Address>>16);
	mySIP_SwapByte(Address>>8);
	mySIP_SwapByte(Address);
	mySIP_Stop();
	W25Q64_WaitBusy();
}


void W25Q64_ReadData(uint32_t Address,uint8_t *DataArray,uint16_t Count)
{
	uint8_t i;
	mySIP_Start();
	mySIP_SwapByte(W25Q64_READ_DATA);
	mySIP_SwapByte(Address>>16);
	mySIP_SwapByte(Address>>8);
	mySIP_SwapByte(Address);
	for(i=0;i<8;i++){
		DataArray[i] = mySIP_SwapByte(W25Q64_DUMMY_BYTE);
	}
	
	mySIP_Stop();
	
}

#ifndef __W25Q64_INS_H
#define __W25Q64_INS_H

#define W25Q64_WRITE_ENABLE							0x06
#define W25Q64_WRITE_DISABLE						0x04
#define W25Q64_READ_STATUS_REGISTER_1				0x05
#define W25Q64_READ_STATUS_REGISTER_2				0x35
#define W25Q64_WRITE_STATUS_REGISTER				0x01
#define W25Q64_PAGE_PROGRAM							0x02
#define W25Q64_QUAD_PAGE_PROGRAM					0x32
#define W25Q64_BLOCK_ERASE_64KB						0xD8
#define W25Q64_BLOCK_ERASE_32KB						0x52
#define W25Q64_SECTOR_ERASE_4KB						0x20
#define W25Q64_CHIP_ERASE							0xC7
#define W25Q64_ERASE_SUSPEND						0x75
#define W25Q64_ERASE_RESUME							0x7A
#define W25Q64_POWER_DOWN							0xB9
#define W25Q64_HIGH_PERFORMANCE_MODE				0xA3
#define W25Q64_CONTINUOUS_READ_MODE_RESET			0xFF
#define W25Q64_RELEASE_POWER_DOWN_HPM_DEVICE_ID		0xAB
#define W25Q64_MANUFACTURER_DEVICE_ID				0x90
#define W25Q64_READ_UNIQUE_ID						0x4B
#define W25Q64_JEDEC_ID								0x9F
#define W25Q64_READ_DATA							0x03
#define W25Q64_FAST_READ							0x0B
#define W25Q64_FAST_READ_DUAL_OUTPUT				0x3B
#define W25Q64_FAST_READ_DUAL_IO					0xBB
#define W25Q64_FAST_READ_QUAD_OUTPUT				0x6B
#define W25Q64_FAST_READ_QUAD_IO					0xEB
#define W25Q64_OCTAL_WORD_READ_QUAD_IO				0xE3

#define W25Q64_DUMMY_BYTE							0xFF

#endif

硬件SPI

SPI外设简介

• STM32内部集成了硬件SPI收发电路，可以由硬件自动执行时钟生成、数据收发等功能，减轻CPU的负担
• 可配置8位/16位数据帧、高位先行/低位先行
• 时钟频率： fPCLK / (2, 4, 8, 16, 32, 64, 128, 256)
• 支持多主机模型、主或从操作
• 可精简为半双工/单工通信
• 支持DMA
• 兼容I2S协议
• STM32F103C8T6 硬件SPI资源：SPI1、SPI2

SPI框图

SPI基本结构

主模式全双工连续传输

非连续传输

#include "mySPI.h"
/*
SS		PA4
MOSI	PA7
MISO	PA6
SCK		PA5
*/

void mySPI_W_SS(uint8_t BitVal)
{
	GPIO_WriteBit(GPIOA,GPIO_Pin_4,(BitAction)BitVal);
	
}



void mySPI_Init(void)
{
	RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_GPIOA,ENABLE);
	RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_SPI1,ENABLE);
	
	GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStructure;
	GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_Out_PP;//推挽输出
	GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_4;
	GPIO_InitStructure.GPIO_Speed  =  GPIO_Speed_50MHz;
	
	GPIO_Init(GPIOA,&GPIO_InitStructure);
	
	GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_AF_PP;//推挽输出
	GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_5|GPIO_Pin_7;
	GPIO_InitStructure.GPIO_Speed  =  GPIO_Speed_50MHz;
	
	GPIO_Init(GPIOA,&GPIO_InitStructure);
	
	GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_IPU;//
	GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_6;
	GPIO_InitStructure.GPIO_Speed  =  GPIO_Speed_50MHz;
	
	GPIO_Init(GPIOA,&GPIO_InitStructure);
	SPI_InitTypeDef SPI_InitStructure;
	SPI_InitStructure.SPI_Mode = SPI_Mode_Master;
	SPI_InitStructure.SPI_BaudRatePrescaler = SPI_BaudRatePrescaler_128;
	SPI_InitStructure.SPI_CPHA = SPI_CPHA_1Edge;
	SPI_InitStructure.SPI_CPOL = SPI_CPOL_Low;
	SPI_InitStructure.SPI_CRCPolynomial = 7;
	SPI_InitStructure.SPI_DataSize = SPI_DataSize_8b;
	SPI_InitStructure.SPI_Direction = SPI_Direction_2Lines_FullDuplex;
	SPI_InitStructure.SPI_FirstBit = SPI_FirstBit_MSB;
	SPI_InitStructure.SPI_NSS = SPI_NSS_Soft;
	SPI_Init(SPI1,&SPI_InitStructure);

	SPI_Cmd(SPI1,ENABLE);
	mySPI_W_SS(1);
	
}

void mySIP_Start(void)
{
	mySPI_W_SS(0);
}

void mySIP_Stop(void)
{
	mySPI_W_SS(1);
}

uint8_t mySIP_SwapByte(uint8_t ByteSend)
{
	
	while(SPI_I2S_GetFlagStatus(SPI1,SPI_I2S_FLAG_TXE) != SET);
	SPI_I2S_SendData(SPI1,ByteSend);
	while(SPI_I2S_GetFlagStatus(SPI1,SPI_I2S_FLAG_RXNE) != SET);
	return SPI_I2S_ReceiveData(SPI1); 
}