STM32F10x_SPI(硬件接口 + 軟件模擬)讀寫Flash(25Q16)
Ⅰ、寫在前面
SPI(Serial Perripheral Interface)串行外設(shè)通信接口,主要實現(xiàn)設(shè)備(主從)之間的通信。硬件上由CS、SCK、MISO、MOSI四根通信線連接而成。關(guān)于SPI更多介紹不再詳細描述,本文主要以STM32F103為主機、W25Q16為從機進行SPI通信實驗。
本文將提供STM32硬件SPI、軟件模擬SPI兩實例工程代碼供大家參考、掌握兩種方式的區(qū)別。
STM32硬件SPI:控制簡單、運行效率高、使用方便等。
軟件模擬SPI:移植性強,只需要簡單修改接口,就能在其他MCU芯片(如:51、430等)上使用。
實例實驗效果:
兩個實例SPI通信控制方式不一樣,但實驗效果是一樣的。
W25Q16設(shè)備ID:
上電,讀取W25Q16設(shè)備ID,并通過串口打印出來;
寫數(shù)據(jù):
SFLASH_WriteNByte((uint8_t*)"ABCDEF", 0, 6); 通過該函數(shù)在W25Q16的0地址處 連續(xù)寫入6字節(jié)“ABCDEF”數(shù)據(jù)。(測試的時候:第一次下載之后讓程序運行一次,即寫入W25Q16數(shù)據(jù)。再將該函數(shù)屏蔽、下載。斷電重新讓程序運行看讀出來的數(shù)據(jù)是否是前面寫入的數(shù)據(jù))
讀數(shù)據(jù):
SFLASH_ReadNByte(read_buf, 0, 6); 通過該函數(shù)從W25Q16的0地址連續(xù)讀取6字節(jié)數(shù)據(jù),保存在read_buf里面。(地址、數(shù)據(jù)及數(shù)據(jù)長度都可以修改,但讀寫的地址要相同,讀出來的數(shù)據(jù)才是寫入的數(shù)據(jù))
關(guān)于本文的更多詳情請往下看。
Ⅱ、實例工程下載
筆者針對于初學(xué)者提供的例程都是去掉了許多不必要的功能,精簡了官方的代碼,對初學(xué)者一看就明白,以簡單明了的工程供大家學(xué)習(xí)。
筆者提供的實例工程都是在板子上經(jīng)過多次測試并沒有問題才上傳至360云盤,歡迎下載測試、參照學(xué)習(xí)。
提供下載的軟件工程是基于Keil(MDK-ARM) V5版本、STM32F103ZE芯片,但F1其他型號也適用(適用F1其他型號: 關(guān)注微信,回復(fù)“修改型號”)。
STM32F10x_SPI(硬件接口)讀寫Flash(25Q16)實例源代碼工程:
https://yunpan.cn/c6mfRJWva6AJ2訪問密碼
STM32F10x_SPI(軟件模擬)讀寫Flash(25Q16)實例源代碼工程:
https://yunpan.cn/c6mf6zyzCaMwd訪問密碼
STM32F1資料:
https://yunpan.cn/crBUdUGdYKam2 訪問密碼 ca90
Ⅲ、STM32硬件SPI
STM32所有系列芯片都帶有SPI硬件控制器,根據(jù)芯片型號不同,SPI數(shù)量也不同,有些有一個SPI,有些有3個SPI。STM32的SPI控制器功能也是很強大的,只需要簡單的配置就能高效的進行SPI通信。
1.SPI原理
上面是SPI的系統(tǒng)框圖,來自STM32F1的參考手冊.
A.引腳
MOSI:主設(shè)備輸出/從設(shè)備輸入引腳。該引腳在主模式下發(fā)送數(shù)據(jù),在從模式下接收數(shù)據(jù)。
MISO:主設(shè)備輸入/從設(shè)備輸出引腳。該引腳在從模式下發(fā)送數(shù)據(jù),在主模式下接收數(shù)據(jù)。
SCK:串口時鐘,為通信提供時鐘。(作為主設(shè)備的輸出,從設(shè)備的輸入)。
NSS:從設(shè)備選擇。這是一個可選的引腳,用來選擇主/從設(shè)備。它的功能是用來作為“片選引腳”,讓主設(shè)備可以單獨地與特定從設(shè)備通訊,避免數(shù)據(jù)線上的沖突。
B.緩沖區(qū)SPI->DR
發(fā)送緩沖區(qū):只要往SPI1->DR寫入數(shù)據(jù),它自動將存入發(fā)送緩沖區(qū),并執(zhí)行發(fā)送操作。這就是高效的一點,而不像模擬SPI,還需要我們控制時鐘,控制MOSI引腳輸出高低電平。
接收緩沖區(qū):原理和發(fā)送緩沖區(qū)差不多,只是這個是接收數(shù)據(jù)。接收滿了,才通知我們需要去讀取數(shù)據(jù)。
C.波特率發(fā)生器
STM32的硬件SPI還可以通過配置來控制通信的速度。
2.SPI引腳
該函數(shù)位于spi.c文件下面;
使用的SPI需與引腳對應(yīng),CS片選信號我們這里是通過普通IO來控制的,若不同請在spi.h里面修改為你開發(fā)板上的引腳。
3.SPI配置
該函數(shù)位于spi.c文件下面;
該函數(shù)是文章的重要一項,主要是對硬件SPI進行的一些初始化配置。
SPI為主模式,時鐘線平時為高,上升沿采集數(shù)據(jù),8位數(shù)據(jù)格式,軟件控制片選,數(shù)據(jù)高位在前。
1.傳輸方向:SPI_Direction = SPI_Direction_2Lines_FullDuplex;
總共有四個方式:
兩線全雙工:SPI_Direction_2Lines_FullDuplex
兩線只接收:SPI_Direction_2Lines_RxOnly
單線只接收:SPI_Direction_1Line_Rx
單線只發(fā)送:SPI_Direction_1Line_Tx
2.模式:SPI_Mode = SPI_Mode_Master;
總共有兩種模式:
主機模式:SPI_Mode_Master
從機模式:SPI_Mode_Slave
3.數(shù)據(jù):SPI_DataSize = SPI_DataSize_8b;
8位數(shù)據(jù)長度:SPI_DataSize_8b
16位數(shù)據(jù)長度:SPI_DataSize_16b
4.時鐘極性:SPI_CPOL = SPI_CPOL_High;
也就是我們平時不操作時,時鐘的電平。
低電平:SPI_CPOL_Low
高電平:SPI_CPOL_High
5.時鐘相位:SPI_CPHA = SPI_CPHA_2Edge;
也就是我們需要等多少個“時鐘”操作通信口MOSI、MISO。
1個時鐘:SPI_CPHA_1Edge
2個時鐘:SPI_CPHA_2Edge
6.片選信號:SPI_NSS = SPI_NSS_Soft;
也就是我們?nèi)绻刂芅SS片選引腳;
軟件控制:SPI_NSS_Soft
硬件控制:SPI_NSS_Hard
7.波特率(時鐘)分頻:SPI_BaudRatePrescaler = SPI_BaudRatePrescaler_2;
也就是我們控制SPI通信的速率,和USART串口的波特率類似。
這里的參數(shù)有很多種,請見源代碼。
8.第一位傳輸數(shù)據(jù):SPI_FirstBit = SPI_FirstBit_MSB;
在一根通信線上一字節(jié)(8Bit)數(shù)據(jù)分8次傳輸才能完成,這里是高位先傳輸,還是低位先傳輸?shù)囊馑肌?/p>
高位:SPI_FirstBit_MSB
低位:SPI_FirstBit_LSB
9.校驗:SPI_CRCPolynomial = 7;
校驗的數(shù)據(jù)位長度。
4.SPI讀寫數(shù)據(jù)
函數(shù)位于spi.c文件下面;
這兩個函數(shù)就是我們使用到的接口,在上面SPI配置好之后,操作這兩個函數(shù)就可以控制其引腳讀寫了。
這兩個函數(shù)就是我們上面說的“發(fā)送緩沖區(qū)”和“接收緩沖區(qū)”所需要使用到的部分。
這里需要注意:發(fā)送和接收數(shù)據(jù)都是通過SPI->DR寄存器,讀、寫操作會控制數(shù)據(jù)的流向。
Ⅳ、軟件模擬SPI
從51學(xué)習(xí)過來的朋友就應(yīng)該知道,51的資源很少,沒有SPI硬件控制器,要想使用SPI通信方式,就需要使用IO口模擬的方式來實現(xiàn)SPI通信。只需要按照通信的時序就能控制其通信。
使用軟件模擬SPI通信有優(yōu)點,也有缺點。
優(yōu)點:移植很方便,代碼只需要簡單修改就可以使用在其他芯片上;
缺點:控制IO麻煩,對時序要求高;
1.模擬SPI引腳
該函數(shù)位于spi.c文件下面;
這個主要配置模擬SPI引腳。(如果你板子上使用的引腳不同,請修改spi.h文件的定義即可)
2.模擬SPI初始化
該函數(shù)位于spi.c文件下面;
這里初始化需要把狀態(tài)定好,不然第一次操作會有問題。
3.模擬SPI寫函數(shù)(時序)
該函數(shù)位于spi.c文件下面;
這種時序的寫法在學(xué)習(xí)過51的朋友來看再熟悉不過了。
注意:
1、高字節(jié)在前,說以上面紅色標(biāo)記的的部分就是將高位先輸出,依次移位輸出。
2、在時鐘的上升沿將數(shù)據(jù)輸出,所以在“時鐘-高”之前將數(shù)據(jù)輸出。
4.模擬SPI讀函數(shù)(時序)
該函數(shù)位于spi.c文件下面;
讀時序和寫時序原理類似,但還是存在差異。
注意:
1、高位先輸出來(從機輸出),所以,需要將讀取的數(shù)據(jù)依次移向高位。
2、在時鐘的下降沿讀出數(shù)據(jù),所以,我紅色標(biāo)記的部分可以看得出來,是在時鐘為低之后才去讀取數(shù)據(jù)。
Ⅴ、修改代碼,適應(yīng)開發(fā)板
看見這篇文章,你可能覺得芯片型號(STM32F103ZE)不是你的芯片芯片型號,硬件接口(SPI1)、(USART1)也不是板子上的接口,那怎么辦呢,其實很簡單,適當(dāng)修改一下就行。
1.修改芯片型號
該工程適合STM32F1系列的所有芯片,只需要修改一下型號。修改芯片型號,可以看我的另外一篇文章:如何將工程(修改來)運行在自己開發(fā)板上;
當(dāng)然,其他系列(F0、F2、F3、F4等)也可以使用該配置,但需要更換外設(shè)庫。
2.修改硬件接口
筆者提供的工程源代碼,在個人看來整理的還算比較整潔(名稱清晰、排版整齊、文件分類明確)、相比很多開發(fā)板賣家提供的例程來說,要好的多。所以,看了之后,你應(yīng)該知道如何修改。
1、LED燈的IO,位于bsp.h下,修改為你的LED燈IO口就行了。
2、USART,本文是使用USART1,如果你使用USART2的話,需要usart.c文件下“USART_GPIO_Configuration”引腳配置、USART_Configuration串口配置、發(fā)送接收函數(shù)USART1 改為USART2等。
3、SPI接口
這個在上面講述中都提及了修改,就是修改spi.c和spi.h文件里面的配置。
Ⅵ、說明
該文有點面向應(yīng)用的朋友,但為提及W25Q16相關(guān)的內(nèi)容,如有需要了解可以在微信留言。
關(guān)于筆者提供的軟件工程實例,可關(guān)注微信,在會話框回復(fù)“關(guān)于工程”,有關(guān)于工程結(jié)構(gòu)描述、型號修改等講述。
以上總結(jié)僅供參考,若有不對之處,敬請諒解。