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  • SPI操作flash MX25L64读写数据

    STM32F10X SPI操作flash MX25L64读写数据 

    　　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：

    [c-sharp] view plain copy
     
    1. void SpiFlashInitialzation(void)  
    2. {  
    3.      /*初始化的SPI，GPIO结构体*/  
    4.      SPI_InitTypeDef  SPI_InitStructure;  
    5.      GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStructure;  
    6.        
    7.      RCC_APB1PeriphClockCmd( RCC_APB1Periph_SPI2,  ENABLE); /*在RCC_APB1ENB中使能SPI2时钟(位14)*/  
    8.      RCC_APB2PeriphClockCmd( RCC_APB2Periph_GPIOB,  ENABLE);/*因为与SPI2相关的4个引脚和GPIOB相*/  
    9.                                                                                                                         /*关，GPIOB时钟(位3)，这句现在还不 */  
    10.                                                                                                                              /*确定要不要，待调试时再确定              */  
    11.     /*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*/  
    12.                                                                                                                           
    13.     /*配置SPI_FLASH_CLK(PB13)，SPI_FLASH_MISO(PB14)，SPI_FLASH_MOSI(PB15)*/  
    14.     GPIO_InitStructure.GPIO_Pin=GPIO_Pin_13 | GPIO_Pin_14 | GPIO_Pin_15;  
    15.     GPIO_InitStructure.GPIO_Mode=GPIO_Mode_AF_PP;                    /*复用功能推挽式输出*/  
    16.     GPIO_InitStructure.GPIO_Speed=GPIO_Speed_50MHz;  
    17.     GPIO_Init( GPIOB, &GPIO_InitStructure);  
    18.       
    19.     /*配置输入SPI_FLASH_CS(PB12)*/  
    20.     GPIO_InitStructure.GPIO_Pin=GPIO_Pin_12;  
    21.     GPIO_InitStructure.GPIO_Mode=GPIO_Mode_Out_PP;   /*推挽式输出*/  
    22.     GPIO_InitStructure.GPIO_Speed=GPIO_Speed_50MHz;  
    23.     GPIO_Init( GPIOB, &GPIO_InitStructure);  
    24.   
    25.     SPI_FLASH_CS_SET;             /*不选flash*/  
    26.   
    27.   
    28.     /* SPI2配置 增加于2010-01-13*/  
    29.     /* 注意:  在SPI_NSS_Soft模式下，SSI位决定了NSS引脚上(PB12)的电平， 
    30.       *            而SSM=1时释放了NSS引脚，NSS引脚可以用作GPIO口*/  
    31.     SPI_InitStructure.SPI_Direction = SPI_Direction_2Lines_FullDuplex;   /*双线双向全双工BIDI MODE=0*/  
    32.     SPI_InitStructure.SPI_Mode = SPI_Mode_Master;                                 /*SSI位为1，MSTR位为1*/  
    33.     SPI_InitStructure.SPI_DataSize = SPI_DataSize_8b;                              /*SPI发送接收8位帧结构*/  
    34.     SPI_InitStructure.SPI_CPOL = SPI_CPOL_High;                                     /*CPOL=1,CPHA=1，模式3*/  
    35.     SPI_InitStructure.SPI_CPHA = SPI_CPHA_2Edge;  
    36.     SPI_InitStructure.SPI_NSS = SPI_NSS_Soft;                                          /*内部NSS信号由SSI位控制，SSM=1*/  
    37.     SPI_InitStructure.SPI_BaudRatePrescaler = SPI_BaudRatePrescaler_4;    /*波特率预分频值为4*/  
    38.     SPI_InitStructure.SPI_FirstBit = SPI_FirstBit_MSB;                                       /*数据传输从MSB位开始*/  
    39.     SPI_InitStructure.SPI_CRCPolynomial = 7;                                                      /*复位默认值*/  
    40.     SPI_Init(SPI_SELECT, &SPI_InitStructure);  
    41.   
    42.     SPI_Cmd(SPI_SELECT,ENABLE);       /*使能SPI2*/  
    43.       
    44.   
    45. }  

    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：

    [cpp] view plain copy
     
    1. /*******************************2011-01-13******************************/  
    2. /*功能:       SPI发送一个字节 
    3.   *参数:       send_data:   待发送的字节 
    4.   *返回:       无*/  
    5. u8 SpiFlashSendByte(u8 send_data)  
    6. {  
    7.     /*检查Busy位，SPI的SR中的位7，SPI通信是否为忙，直到不忙跳出*/  
    8.     //while( SET==SPI_I2S_GetFlagStatus(SPI_SELECT, SPI_I2S_FLAG_BSY));  
    9.       
    10.     /*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*/  
    11.     while( RESET==SPI_I2S_GetFlagStatus(SPI_SELECT,SPI_I2S_FLAG_TXE));  
    12.   
    13.     SPI_I2S_SendData(SPI_SELECT, send_data);                        /*发送一个字节*/  
    14.       
    15.     /*发送数据后再接收一个字节*/  
    16.     while( RESET==SPI_I2S_GetFlagStatus(SPI_SELECT, SPI_I2S_FLAG_RXNE) );  
    17.     return( SPI_I2S_ReceiveData(SPI_SELECT) );  
    18.       
    19. }  
    [cpp] view plain copy
     
    1. /*******************************2011-01-13******************************/  
    2. /*功能:       SPI接收flash的一个字节 
    3.   *参数:       接收到的字节 
    4.   *返回:       无*/  
    5. u8 SpiFlashReceiveByte(void)  
    6. {  
    7.     /*检查RXNE位，SPI的SR中位0，确定接收缓冲器是有数据的*/  
    8.     return(SpiFlashSendByte(SPI_DUMMY_BYTE));  
    9. }  

      

    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：

    [cpp] view plain copy
     
    1. /*********************************2011-01-29*****************************/  
    2. /*功能:    在指定地址处开始从flash读取数据 
    3.     参数:     pData_from_flash，读取到的数据存放指针 
    4.                   address_to_read，  待读取的数据开始地址，地址格式有效位为:A23-A0 
    5.     返回:     指向读取到的数据指针pData_from_flash 
    6.   */  
    7. void SpiFlashReadData( u8 *pData_from_flash, u32 address_to_read , u16 size_to_read)  
    8. {  
    9.     /*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*/  
    10.     while( FLASH_SR_WIP==(SpiReadFlash_SR() & FLASH_SR_WIP) );/*读flash_SR*/  
    11.     while( SET==SPI_I2S_GetFlagStatus(SPI_SELECT, SPI_I2S_FLAG_BSY));/*读SPI_SR*/  
    12.   
    13.     SPI_FLASH_CS_RESET;                                                                /*失能设备*/  
    14.           
    15.     SpiFlashSendByte(SPI_COMMAND_READ);         /*发送读命令*/  
    16.     SpiFlashSendByte( (u8)((address_to_read & 0xFF0000) >> 16) );/*发送A23~A16*/  
    17.     SpiFlashSendByte( (u8)((address_to_read & 0xFF00) >> 8) );      /*发送A15~A8  */  
    18.     SpiFlashSendByte( (u8)(address_to_read & 0xFF) );                         /*发送A7~A0   */  
    19.   
    20.     while( size_to_read>0 )  
    21.     {  
    22.         *pData_from_flash=SpiFlashReceiveByte();  /*读取数据*/  
    23.         pData_from_flash++;  
    24.         size_to_read--;  
    25.     }  
    26.           
    27.     SPI_FLASH_CS_SET;  
    28. }  
    [c-sharp] view plain copy
     
    1. /*******************************2011-01-29******************************/  
    2. /*功能:     往指定地址处开始写数据 
    3.    *参数:     pBuff_to_write:       指向待写入的数据指针 
    4.    *              address_to_write:   flash何处开始写数据的地址 
    5.    *              size_to_write:          写入的数据字节数 
    6.    *返回:     TRUE:    写入成功 
    7.    *               FALSE:  写入失败 
    8.    *注意:     size_to_write，必须小于FLASH_PAGE_SIZE的大小(256 bytes)，如果数据写到页 
    9.    *              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， 
    10.    *              所以调用此函数得确保这一情况不会发生 
    11.    */  
    12. void SpiFlashWritePageData(u8 *pBuff_to_write,u32 address_to_write, u16 size_to_write)  
    13. {  
    14.     /*先检查flash设备是否为忙，然后检查SPI是否处于忙状态*/  
    15.     while( FLASH_SR_WIP==(SpiReadFlash_SR() & FLASH_SR_WIP) );/*flash_SR*/  
    16.     while( SET==SPI_I2S_GetFlagStatus(SPI_SELECT, SPI_I2S_FLAG_BSY));/*SPI_SR*/  
    17.   
    18.      /*获得对flash的写权限*/  
    19.     while( FLASH_SR_WEL != (SpiReadFlash_SR() &FLASH_SR_WEL) )  
    20.     {  
    21.         SpiFlashWriteEnable();                                                       /*如果WEL为复位，则置位*/  
    22.     }  
    23.   
    24.     SPI_FLASH_CS_RESET;  
    25.     SpiFlashSendByte(SPI_COMMAND_PP);                                                  /*发送写PP命令*/  
    26.     SpiFlashSendByte( (u8)((address_to_write & 0xFF0000) >> 16) );   /*发送A23~A16*/  
    27.     SpiFlashSendByte( (u8)((address_to_write & 0xFF00) >> 8) );         /*发送A15~A8  */  
    28.     SpiFlashSendByte( (u8)(address_to_write  & 0xFF) );                          /*发送A7~A0   */  
    29.     while( size_to_write>0 )  
    30.     {  
    31.         SpiFlashSendByte(*pBuff_to_write);  
    32.         pBuff_to_write++;  
    33.         size_to_write--;  
    34.     }  
    35.     SPI_FLASH_CS_SET;  
    36.           
    37.     /*2011-01-14*/  
    38.     /*检查设备已经写完才退出*/  
    39.     while ( FLASH_SR_WIP==(SpiReadFlash_SR() & FLASH_SR_WIP) );/**/  
    40.   
    41. }  

     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。

    [c-sharp] view plain copy
     
    1. void SpiSendOneByte(u8 send_byte)  
    2. {  
    3.     _nop_();  
    4.     _nop_();  
    5.     //SPI_SCLK_RESET;  
    6.   
    7.     /*第一个上升沿*/  
    8.     for( __IO u8  i=8; i>0; i-- )  
    9.     {  
    10.         SPI_SCLK_RESET;  
    11.         if( 0X00 != (send_byte & 0x80) )  
    12.         {  
    13.             SPI_MOSI_SET;  
    14.         }  
    15.         else  
    16.         {  
    17.             SPI_MOSI_RESET;  
    18.         }  
    19.         send_byte<<=1;  
    20.         SPI_SCLK_SET;  
    21.         _nop_();  
    22.         _nop_();  
    23.         _nop_();  
    24.     }  
    25. }  
    [cpp] view plain copy
     
    1. /*******************************************************************/  
    2. /*Serial Modes Supported(for Normal Serial mode)*/  
    3. /*                                    CPOL  CPHA 
    4.         Serial mode 0:           0          0 
    5.         Serial mode 3:           1          1 
    6.   */  
    7.   /*功能:  从高到低接收一个字节，高位先接收*/  
    8.   /*输出:  接收到的数据*/  
    9.   /*下降沿时，数据出现在SO，低电平的时候把数据读到*/  
    10.   u8 SpiGetOneByte(void)  
    11. {  
    12.     __IO u8 get_byte=0;  
    13.   
    14.     for( __IO u8  i=0; i<8; i++ )  
    15.     {  
    16.         get_byte<<=1;  
    17.         SPI_SCLK_RESET;  
    18.         _nop_();  
    19.         _nop_();  
    20.         _nop_();  
    21.         _nop_();  
    22.         _nop_();  
    23.           
    24.         if( 1==SPI_MISO )  
    25.         {  
    26.             get_byte |= SPI_MISO;  
    27.         }  
    28.   
    29.         SPI_SCLK_SET;  
    30.         _nop_();  
    31.         _nop_();  
    32.         _nop_();  
    33.           
    34.     }  
    35.       
    36.     return(get_byte);  
    37. }  
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