源：STM32F10X SPI操作flash MX25L64读写数据
前一段时间在弄SPI，之前没接触过嵌入式外围应用，就是单片机也只接触过串口通信，且也是在学校的时候了。从离开手机硬件测试岗位后，自己一直想在嵌入式方面发展，在1月4号开始自己的第二份工作后，首先接触到的是为STM32F103写SPI控制flash读写操作，现记下曾经的脚印，希望以后能少走弯路！心得：细心活！
简单的一种应用，ARM芯片作为master，flash为slaver，实现单对单通信。ARM主控芯片STM32F103，flash芯片为MACRONIX INTERNATIONAL的MX25L6465E，64Mbit。
SPI应该是嵌入式外围中最简单的一种应用了吧！一般SPI应用有两种方法：软件仿真，手动模拟产生时序和应用主控芯片的SPI控制器。
一般采用第二种方法比较好，比较稳定。应用主控芯片的SPI控制器，要点：正确的初始化SPI、操作SPI各寄存器和正确理解flash的时序。下面是过程，采用的是STM32F10X自带的库函数
1、初始化：void SpiFlashInitialzation(void)；
要知道硬件是怎么连接的，是SPI1还是SPI2连接到flash中去，通过连接图知道我们要操作的是SPI2。初始化大概3个部分，配置时钟；配置GPIO；配置SPI2。这里要注意的是，CS片选脚是作为普通的GPIO来使用，输出方式为“推挽式输出”，其他CLK,MISO,MOSI为“复用功能推挽式输出”；
代码：
void SpiFlashInitialzation(void) { /*初始化的SPI，GPIO结构体*/ SPI_InitTypeDef SPI_InitStructure; GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStructure; RCC_APB1PeriphClockCmd( RCC_APB1Periph_SPI2, ENABLE); /*在RCC_APB1ENB中使能SPI2时钟(位14)*/ RCC_APB2PeriphClockCmd( RCC_APB2Periph_GPIOB, ENABLE);/*因为与SPI2相关的4个引脚和GPIOB相*/ /*关，GPIOB时钟(位3)，这句现在还不 */ /*确定要不要，待调试时再确定 */ /*上面这一句是必须的，因为CS脚是当做GPIO来使用的，2011-01-30调试*/ /*配置SPI_FLASH_CLK(PB13)，SPI_FLASH_MISO(PB14)，SPI_FLASH_MOSI(PB15)*/ GPIO_InitStructure.GPIO_Pin=GPIO_Pin_13 | GPIO_Pin_14 | GPIO_Pin_15; GPIO_InitStructure.GPIO_Mode=GPIO_Mode_AF_PP; /*复用功能推挽式输出*/ GPIO_InitStructure.GPIO_Speed=GPIO_Speed_50MHz; GPIO_Init( GPIOB, &GPIO_InitStructure); /*配置输入SPI_FLASH_CS(PB12)*/ GPIO_InitStructure.GPIO_Pin=GPIO_Pin_12; GPIO_InitStructure.GPIO_Mode=GPIO_Mode_Out_PP; /*推挽式输出*/ GPIO_InitStructure.GPIO_Speed=GPIO_Speed_50MHz; GPIO_Init( GPIOB, &GPIO_InitStructure); SPI_FLASH_CS_SET; /*不选flash*/ /* SPI2配置 增加于2010-01-13*/ /* 注意: 在SPI_NSS_Soft模式下，SSI位决定了NSS引脚上(PB12)的电平， * 而SSM=1时释放了NSS引脚，NSS引脚可以用作GPIO口*/ SPI_InitStructure.SPI_Direction = SPI_Direction_2Lines_FullDuplex; /*双线双向全双工BIDI MODE=0*/ SPI_InitStructure.SPI_Mode = SPI_Mode_Master; /*SSI位为1，MSTR位为1*/ SPI_InitStructure.SPI_DataSize = SPI_DataSize_8b; /*SPI发送接收8位帧结构*/ SPI_InitStructure.SPI_CPOL = SPI_CPOL_High; /*CPOL=1,CPHA=1，模式3*/ SPI_InitStructure.SPI_CPHA = SPI_CPHA_2Edge; SPI_InitStructure.SPI_NSS = SPI_NSS_Soft; /*内部NSS信号由SSI位控制，SSM=1*/ SPI_InitStructure.SPI_BaudRatePrescaler = SPI_BaudRatePrescaler_4; /*波特率预分频值为4*/ SPI_InitStructure.SPI_FirstBit = SPI_FirstBit_MSB; /*数据传输从MSB位开始*/ SPI_InitStructure.SPI_CRCPolynomial = 7; /*复位默认值*/ SPI_Init(SPI_SELECT, &SPI_InitStructure); SPI_Cmd(SPI_SELECT,ENABLE); /*使能SPI2*/ }
2、正确的操作SPI控制器；
这里需要注意的是理解SPI状态寄存器，特别是SPI_SR位7忙标志位BSY要小心，每次操作SPI要先读SPI_SR，BSY不忙才可下一步，然后就是操作缓冲器了。这里还有一个问题曾经困扰了我好久，SPI的时序问题，就是CLK怎么输出时序，最后我的理解是SPI每发送一个字节，CLK就自动会产生时序，如果没发送，CLK也就停止，这样节省了功耗。于是，如果SPI要接收字节，就必须先要发一个字节，例如发一个SPI_DUMMY_BYTE，Dummy byte有些flash有定义有些没有，没有的话自己随便定义一个，只要不和命令字相同就可以了。
u8 SpiFlashSendByte(u8 send_data);
u8 SpiFlashReceiveByte(void);
代码：
/*******************************2011-01-13******************************/ /*功能: SPI发送一个字节 *参数: send_data: 待发送的字节 *返回: 无*/ u8 SpiFlashSendByte(u8 send_data) { /*检查Busy位，SPI的SR中的位7，SPI通信是否为忙，直到不忙跳出*/ //while( SET==SPI_I2S_GetFlagStatus(SPI_SELECT, SPI_I2S_FLAG_BSY)); /*检查TXE位，SPI的SR中的位1，发送缓冲器是否为空，直到空跳出*/ while( RESET==SPI_I2S_GetFlagStatus(SPI_SELECT,SPI_I2S_FLAG_TXE)); SPI_I2S_SendData(SPI_SELECT, send_data); /*发送一个字节*/ /*发送数据后再接收一个字节*/ while( RESET==SPI_I2S_GetFlagStatus(SPI_SELECT, SPI_I2S_FLAG_RXNE) ); return( SPI_I2S_ReceiveData(SPI_SELECT) ); }
/*******************************2011-01-13******************************/ /*功能: SPI接收flash的一个字节 *参数: 接收到的字节 *返回: 无*/ u8 SpiFlashReceiveByte(void) { /*检查RXNE位，SPI的SR中位0，确定接收缓冲器是有数据的*/ return(SpiFlashSendByte(SPI_DUMMY_BYTE)); }
3、理解flash的读写操作
首先，写数据之前必须要擦除，因为所有的flash只能从1变为0，擦除将flash全部置1，写的时候相应位置0。
读写操作这部分，flash芯片手册详细的说明了操作步骤，需要注意的是：flash MX25L64的状态寄存器。对flash操作之前，先读flash_SR，确保WIP=0(flash空闲)，对flash擦除、编程等操作确保WEL=1(flash能够接受擦出编程等操作)。
在对flash进行写操作时，要理解一点：对flash写数据(也就是Page Program(PP)，Command 02)是基于页(256bytes)为单位的，如果数据写到页的末尾，会从当前页的首地址继续开始写剩余的数据，这样就有可能造成成数据的丢失，注意就可以了！主要是理解手册中的这段话：The Page Program(PP) instruction is for programming the memory to be "0"......If the eight least significant address bits(A7-A0) are not all 0,all transmitted data going beyond the end of the current page are grogrammed from the start address of the same page(from the address A7-A0 are all 0).If more than 256 bytes are sent to the device,the data of the last 256-byte is programmed at the requtest page and previous data will be disregarded. If less than 256 bytes .......
代码：
/*********************************2011-01-29*****************************/ /*功能: 在指定地址处开始从flash读取数据 参数: pData_from_flash，读取到的数据存放指针 address_to_read， 待读取的数据开始地址，地址格式有效位为:A23-A0 返回: 指向读取到的数据指针pData_from_flash */ void SpiFlashReadData( u8 *pData_from_flash, u32 address_to_read , u16 size_to_read) { /*先检查flash设备是否为忙，然后检查SPI控制器是否处于忙状态*/ while( FLASH_SR_WIP==(SpiReadFlash_SR() & FLASH_SR_WIP) );/*读flash_SR*/ while( SET==SPI_I2S_GetFlagStatus(SPI_SELECT, SPI_I2S_FLAG_BSY));/*读SPI_SR*/ SPI_FLASH_CS_RESET; /*失能设备*/ SpiFlashSendByte(SPI_COMMAND_READ); /*发送读命令*/ SpiFlashSendByte( (u8)((address_to_read & 0xFF0000) >> 16) );/*发送A23~A16*/ SpiFlashSendByte( (u8)((address_to_read & 0xFF00) >> 8) ); /*发送A15~A8 */ SpiFlashSendByte( (u8)(address_to_read & 0xFF) ); /*发送A7~A0 */ while( size_to_read>0 ) { *pData_from_flash=SpiFlashReceiveByte(); /*读取数据*/ pData_from_flash++; size_to_read--; } SPI_FLASH_CS_SET; }
/*******************************2011-01-29******************************/ /*功能: 往指定地址处开始写数据 *参数: pBuff_to_write: 指向待写入的数据指针 * address_to_write: flash何处开始写数据的地址 * size_to_write: 写入的数据字节数 *返回: TRUE: 写入成功 * FALSE: 写入失败 *注意: size_to_write，必须小于FLASH_PAGE_SIZE的大小(256 bytes)，如果数据写到页 * 的末尾，会从当前页的首地址0x00继续写剩余的数据，这样就造成数据的丢失， * 所以调用此函数得确保这一情况不会发生 */ void SpiFlashWritePageData(u8 *pBuff_to_write,u32 address_to_write, u16 size_to_write) { /*先检查flash设备是否为忙，然后检查SPI是否处于忙状态*/ while( FLASH_SR_WIP==(SpiReadFlash_SR() & FLASH_SR_WIP) );/*flash_SR*/ while( SET==SPI_I2S_GetFlagStatus(SPI_SELECT, SPI_I2S_FLAG_BSY));/*SPI_SR*/ /*获得对flash的写权限*/ while( FLASH_SR_WEL != (SpiReadFlash_SR() &FLASH_SR_WEL) ) { SpiFlashWriteEnable(); /*如果WEL为复位，则置位*/ } SPI_FLASH_CS_RESET; SpiFlashSendByte(SPI_COMMAND_PP); /*发送写PP命令*/ SpiFlashSendByte( (u8)((address_to_write & 0xFF0000) >> 16) ); /*发送A23~A16*/ SpiFlashSendByte( (u8)((address_to_write & 0xFF00) >> 8) ); /*发送A15~A8 */ SpiFlashSendByte( (u8)(address_to_write & 0xFF) ); /*发送A7~A0 */ while( size_to_write>0 ) { SpiFlashSendByte(*pBuff_to_write); pBuff_to_write++; size_to_write--; } SPI_FLASH_CS_SET; /*2011-01-14*/ /*检查设备已经写完才退出*/ while ( FLASH_SR_WIP==(SpiReadFlash_SR() & FLASH_SR_WIP) );/**/ }
4、 读写操作完成了，大概也就完成了，其它的参考flash手册就OK啦，不在描述。
另外，还有一种方法，是用软件模拟时序，这方法用在没有SPI控制器的单片机上很实用。
void SpiSendOneByte(u8 send_byte) { _nop_(); _nop_(); //SPI_SCLK_RESET; /*第一个上升沿*/ for( __IO u8 i=8; i>0; i-- ) { SPI_SCLK_RESET; if( 0X00 != (send_byte & 0x80) ) { SPI_MOSI_SET; } else { SPI_MOSI_RESET; } send_byte<<=1; SPI_SCLK_SET; _nop_(); _nop_(); _nop_(); } }
/*******************************************************************/ /*Serial Modes Supported(for Normal Serial mode)*/ /* CPOL CPHA Serial mode 0: 0 0 Serial mode 3: 1 1 */ /*功能: 从高到低接收一个字节，高位先接收*/ /*输出: 接收到的数据*/ /*下降沿时，数据出现在SO，低电平的时候把数据读到*/ u8 SpiGetOneByte(void) { __IO u8 get_byte=0; for( __IO u8 i=0; i<8; i++ ) { get_byte<<=1; SPI_SCLK_RESET; _nop_(); _nop_(); _nop_(); _nop_(); _nop_(); if( 1==SPI_MISO ) { get_byte |= SPI_MISO; } SPI_SCLK_SET; _nop_(); _nop_(); _nop_(); } return(get_byte); }