外置FLASH讀寫實(shí)驗(yàn)

15.1 FLASH

Flash，全名叫做Flash EEPROM Memory，即平時(shí)所說(shuō)的“閃存”，它結(jié)合了ROM和RAM的長(zhǎng)處，不僅可以反復(fù)擦除，還可以快速讀取數(shù)據(jù)，STM32運(yùn)行的程序其實(shí)就是存放在Flash當(dāng)中，但是由于STM32的Flash一般1M左右，只能存儲(chǔ)程序大小的數(shù)據(jù)，所以往往需要外擴(kuò)Flash來(lái)存儲(chǔ)數(shù)據(jù)，比如LCD界面當(dāng)中的漢字字庫(kù)，以及文件系統(tǒng)中讀取的文件內(nèi)容。

但是一般Flash的擦除次數(shù)有限制，STM32F1系列最新的文檔指出，片內(nèi)的FLASH擦寫次數(shù)大約在1W次左右，所以一般Flash用于擦除次數(shù)不多，但是數(shù)據(jù)量很大的場(chǎng)合。

這個(gè)Flash讀寫實(shí)驗(yàn)我們用到的芯片是W25Q128，這是一款采用SPI協(xié)議進(jìn)行讀寫的Flash芯片，存儲(chǔ)容量為128Mbit，合計(jì)16Mbyte，工作電壓2.7V~3.6V。這個(gè)實(shí)驗(yàn)我們采用STM32內(nèi)置的SPI模塊來(lái)進(jìn)行對(duì)芯片的讀寫操作，STM32F1的SPI功能很強(qiáng)大，SPI時(shí)鐘最高可以到18MHz，支持DMA，可以配置為SPI協(xié)議或者I2S協(xié)議。

15.2 硬件SPI模塊

通過(guò)之前51單片機(jī)開發(fā)我們可以知道，SPI協(xié)議一共需要四根線來(lái)完成數(shù)據(jù)通信，即片選CS，總線時(shí)鐘SCK，主機(jī)輸入從機(jī)輸出MISO和主機(jī)輸出從機(jī)輸入MOSI四根數(shù)據(jù)線。STM32的內(nèi)部SPI模塊結(jié)構(gòu)框，硬件SPI的優(yōu)勢(shì)就在于開發(fā)者不需要考慮SPI的詳細(xì)參數(shù)以及時(shí)序，只需要配置內(nèi)部的寄存器，設(shè)置速率，電平就可以實(shí)現(xiàn)SPI通信。

15.3 相關(guān)寄存器

15.3.1 SPI控制寄存器1：SPIx_CR1

Bit 15：雙向數(shù)據(jù)模式使能

0：選擇雙線雙向模式

1：選擇單線雙向模式

Bit 14：雙向模式下的輸出使能

0：輸出禁止（只收模式）

1：輸出使能（只發(fā)模式）

Bit 13：硬件CRC校驗(yàn)使能

0：禁止CRC計(jì)算

1：?jiǎn)?dòng)CRC計(jì)算

Bit 12：下一個(gè)發(fā)送CRC

0：下一個(gè)發(fā)送的值來(lái)自發(fā)送緩沖區(qū)

1：下一個(gè)發(fā)送的值來(lái)自發(fā)送CRC寄存器

Bit 11：數(shù)據(jù)幀格式

0：使用8位數(shù)據(jù)幀格式進(jìn)行發(fā)送/接收

1：使用16位數(shù)據(jù)幀格式進(jìn)行發(fā)送/接收

Bit 10：只接收

0：全雙工（發(fā)送和接收）

1：禁止輸出（只接收模式）

Bit 9：軟件從設(shè)備管理

0：禁止軟件從設(shè)備管理

1：?jiǎn)⒂密浖脑O(shè)備管理

Bit 8：內(nèi)部從設(shè)備選擇

注：該位只在SSM位為1時(shí)有意義。它決定了NSS上的電平，在NSS引腳上的I/O操作無(wú)效

Bit 7：幀格式

0：先發(fā)送MSB

1：先發(fā)送LSB

Bit 6：SPI使能

0：禁止SPI設(shè)備

1：開啟SPI設(shè)備

Bit 5~Bit 3：波特率控制

000：f PCLK /2

001：f PCLK /4

010：f PCLK /8

011：f PCLK /16

100：f PCLK /32

101：f PCLK /64

110：f PCLK /128

111：f PCLK /256

Bit 2：主設(shè)備選擇

0：配置為從設(shè)備

1：配置為主設(shè)備

Bit 1：時(shí)鐘極性

0：空閑狀態(tài)時(shí)，SCK保持低電平

1：空閑狀態(tài)時(shí)，SCK保持高電平

Bit 0：時(shí)鐘相位

0：數(shù)據(jù)采樣從第一個(gè)時(shí)鐘邊沿開始

1：數(shù)據(jù)采樣從第二個(gè)時(shí)鐘邊沿開始

15.3.2 SPI狀態(tài)寄存器：SPIx_SR

Bit 7：忙標(biāo)志

0：SPI不忙

1：SPI正忙于通信，或者發(fā)送緩沖非空

Bit 6：溢出標(biāo)志

0：沒有出現(xiàn)溢出錯(cuò)誤

1：出現(xiàn)溢出錯(cuò)誤

Bit 5：模式錯(cuò)誤（在SPI模式下不使用）

0：沒有出現(xiàn)模式錯(cuò)誤

1：出現(xiàn)模式錯(cuò)誤

Bit 4：CRC錯(cuò)誤標(biāo)志（在SPI模式下不使用）

0：收到的CRC值和SPI_RXCRCR寄存器中的值匹配

1：收到的CRC值和SPI_RXCRCR寄存器中的值不匹配

Bit 3：下溢標(biāo)志位（在SPI模式下不使用）

0：未發(fā)生下溢

1：發(fā)生下溢

Bit 2：聲道（在SPI模式下不使用）

0：需要傳輸或者接收左聲道

1：需要傳輸或者接收右聲道

Bit 1：發(fā)送緩沖為空

0：發(fā)送緩沖非空

1：發(fā)送緩沖為空

Bit 0：接收緩沖非空

0：接收緩沖為空

1：接收緩沖非空

15.4 實(shí)驗(yàn)例程

功能：在Flash中寫入一段字符串，而后讀出來(lái)并顯示在TFTLCD上。

（1）創(chuàng)建w25q128.h并輸入以下代碼。

/*********************************************************************************************************
                FLASH    驅(qū)    動(dòng)    文    件
*********************************************************************************************************/
#ifndef _W25Q128_H_
#define _W25Q128_H_


#include "sys.h"
/*********************************************************************************************************
                  端    口    定    義
*********************************************************************************************************/
#define  W25QXX_CS  PBout( 12 )                                      //W25QXX的片選信號(hào)
/*********************************************************************************************************
                  數(shù)    據(jù)    定    義
*********************************************************************************************************/
//SPI總線速度設(shè)置
#define SPI_SPEED_2       0
#define SPI_SPEED_4       1
#define SPI_SPEED_8       2
#define SPI_SPEED_16      3
#define SPI_SPEED_32     4
#define SPI_SPEED_64     5
#define SPI_SPEED_128     6
#define SPI_SPEED_256     7
//指令表
#define W25X_WriteEnable    0x06
#define W25X_WriteDisable    0x04
#define W25X_ReadStatusReg    0x05
#define W25X_WriteStatusReg    0x01
#define W25X_ReadData      0x03
#define W25X_FastReadData    0x0B
#define W25X_FastReadDual    0x3B
#define W25X_PageProgram    0x02
#define W25X_BlockErase      0xD8
#define W25X_SectorErase    0x20
#define W25X_ChipErase      0xC7
#define W25X_PowerDown      0xB9
#define W25X_ReleasePowerDown  0xAB
#define W25X_DeviceID      0xAB
#define W25X_ManufactDeviceID  0x90
#define W25X_JedecDeviceID    0x9F
/*********************************************************************************************************
                  函    數(shù)    列    表
*********************************************************************************************************/
void W25QXX_Init( void ) ;                                        //初始化Flash
void W25QXX_Read( u8* pBuffer, u32 Address, u16 Len ) ;                          //讀取Flash
void W25QXX_Write( u8* pBuffer, u32 WriteAddr, u16 NumByteToWrite ) ;                  //寫入Flash
void W25QXX_Erase_Chip( void ) ;                                    //整片擦除
void W25QXX_Erase_Sector( u32 Dst_Addr ) ;                                //扇區(qū)擦除


#endif

（2）創(chuàng)建w25q128.c并輸入以下代碼。

/*********************************************************************************************************
                FLASH    驅(qū)    動(dòng)    程    序
*********************************************************************************************************/
#include "w25q128.h" 
#include "delay.h"
/***************************************************
Name    :SPI2_SetSpeed
Function  :SPI2速度設(shè)置函數(shù)
Paramater  :
      SpeedSet:0~7
Return    :None
***************************************************/
void SPI2_SetSpeed( u8 SpeedSet )
{
  SpeedSet &= 0x07 ;                                          //限制范圍
  SPI2->CR1 &= 0xFFC7 ;
  SPI2->CR1 |= SpeedSet<<3 ;                                      //設(shè)置SPI2速度
  SPI2->CR1 |= 1<<6 ;                                          //SPI設(shè)備使能
}
/***************************************************
Name    :SPI2_ReadWriteByte
Function  :SPI2讀寫一個(gè)字節(jié)
Paramater  :
      TxData:要寫入的字節(jié)
Return    :讀取到的字節(jié)
***************************************************/
u8 SPI2_ReadWriteByte( u8 TxData )
{
  u16 retry=0;
  //等待發(fā)送區(qū)空
  while( ( SPI2->SR&0x02 )==0 )
  {
    retry ++ ;
    //超時(shí)退出
    if( retry>=0xFFFE )
      return 0 ;
  }
  SPI2->DR = TxData ;                                          //發(fā)送一個(gè)byte
  //等待接收完一個(gè)byte
  retry = 0 ;
  while( ( SPI2->SR&0x01 )==0 )
  {
    retry ++ ;
    //超時(shí)退出
    if( retry>=0xFFFE )
      return 0 ;
  }
  return SPI2->DR ;                                          //返回收到的數(shù)據(jù)
}
/***************************************************
Name    :W25QXX_Init
Function  :初始化W25Q128芯片
Paramater  :None
Return    :None
***************************************************/
void W25QXX_Init()
{ 
  RCC->APB2ENR |= 1<<3 ;                                        //PORTB時(shí)鐘使能     
  GPIOB->CRH &= 0x0000FFFF ;
  GPIOB->CRH |= 0xBBB30000 ;                                      //PB12推挽輸出+PB13/14/15復(fù)用
  GPIOB->ODR |= 0x7<<13 ;                                        //PB13/14/15上拉
  W25QXX_CS = 1 ;                                            //SPI FLASH不選中
  //初始化SPI
  RCC->APB1ENR |= 1<<14 ;                                        //SPI2時(shí)鐘使能
  SPI2->CR1 |= 0<<10 ;                                        //全雙工模式
  SPI2->CR1 |= 1<<9 ;                                          //軟件nss管理
  SPI2->CR1 |= 1<<8 ;
  SPI2->CR1 |= 1<<2 ;                                          //SPI主機(jī)
  SPI2->CR1 |= 0<<11 ;                                        //8bit數(shù)據(jù)格式
  SPI2->CR1 |= 1<<1 ;                                          //空閑模式下SCK為1 CPOL=1
  SPI2->CR1 |= 1<<0 ;                                          //數(shù)據(jù)采樣從第二個(gè)時(shí)間邊沿開始,CPHA=1
  //對(duì)SPI2屬于APB1的外設(shè).時(shí)鐘頻率最大為36M
  SPI2->CR1 |= 3<<3 ;                                          //Fsck=Fpclk1/256
  SPI2->CR1 |= 0<<7 ;                                          //MSBfirst
  SPI2->CR1 |= 1<<6 ;                                          //SPI設(shè)備使能
  SPI2_ReadWriteByte( 0xFF ) ;                                    //啟動(dòng)傳輸
  SPI2_SetSpeed( SPI_SPEED_2 ) ;                                    //設(shè)置為18M時(shí)鐘,高速模式
}
/***************************************************
Name    :W25QXX_Wait_Busy
Function  :等待空閑
Paramater  :None
Return    :None
***************************************************/
void W25QXX_Wait_Busy()   
{
  u8 byte=0 ;
  // 等待BUSY位清空
  do
  {
    W25QXX_CS = 0 ;                                          //使能器件
    SPI2_ReadWriteByte( W25X_ReadStatusReg ) ;                            //發(fā)送讀取狀態(tài)寄存器命令
    byte = SPI2_ReadWriteByte( 0xFF ) ;                                //讀取一個(gè)字節(jié)
    W25QXX_CS = 1 ;                                          //取消片選
  }while( ( byte&0x01 )==0x01 ) ;
}
/***************************************************
Name    :W25QXX_Erase_Chip
Function  :擦除整個(gè)芯片
Paramater  :None
Return    :None
***************************************************/
void W25QXX_Erase_Chip()
{
    W25QXX_CS = 0 ;                                            //使能器件
    SPI2_ReadWriteByte( W25X_WriteEnable ) ;                              //發(fā)送寫使能
  W25QXX_CS = 1 ;                                            //取消片選
    W25QXX_Wait_Busy() ;   
    W25QXX_CS=0 ;                                            //使能器件   
    SPI2_ReadWriteByte( W25X_ChipErase ) ;                                //發(fā)送片擦除命令  
  W25QXX_CS = 1 ;                                            //取消片選             
  W25QXX_Wait_Busy() ;                                        //等待芯片擦除結(jié)束
}
/***************************************************
Name    :W25QXX_Erase_Sector
Function  :擦除一個(gè)扇區(qū)
Paramater  :
      Address:扇區(qū)地址
Return    :None
***************************************************/
void W25QXX_Erase_Sector( u32 Address )
{
   Address *= 4096 ;
    W25QXX_CS = 0 ;                                            //使能器件
    SPI2_ReadWriteByte( W25X_WriteEnable ) ;                              //發(fā)送寫使能
  W25QXX_CS = 1 ;                                            //取消片選
    W25QXX_Wait_Busy();   
    W25QXX_CS = 0 ;                                            //使能器件
    SPI2_ReadWriteByte( W25X_SectorErase ) ;                              //發(fā)送扇區(qū)擦除指令
    SPI2_ReadWriteByte( ( u8 )( Address>>16 ) ) ;                            //發(fā)送24bit地址
    SPI2_ReadWriteByte( ( u8 )( Address>>8 ) ) ;
    SPI2_ReadWriteByte( ( u8 )Address ) ;
  W25QXX_CS = 1 ;                                            //取消片選
    W25QXX_Wait_Busy() ;                                        //等待擦除完成
}
/***************************************************
Name    :W25QXX_Read
Function  :在指定地址開始讀取指定長(zhǎng)度的數(shù)據(jù)
Paramater  :
      pBuffer:數(shù)據(jù)存儲(chǔ)區(qū)
      Address:開始讀取的地址
      Len:要讀取的字節(jié)數(shù)
Return    :None
***************************************************/
void W25QXX_Read( u8 *pBuffer, u32 Address, u16 Len )
{ 
   u16 i ;                           
  W25QXX_CS = 0 ;                                            //使能器件
    SPI2_ReadWriteByte( W25X_ReadData ) ;                                //發(fā)送讀取命令
    SPI2_ReadWriteByte( ( u8 )( Address>>16 ) ) ;                            //發(fā)送24bit地址
    SPI2_ReadWriteByte( ( u8 )( Address>>8 ) ) ;
    SPI2_ReadWriteByte( ( u8 )Address );
    for( i=0; i>16 ) ) ;                            //發(fā)送24bit地址
    SPI2_ReadWriteByte( ( u8 )( Address>>8 ) ) ;
    SPI2_ReadWriteByte( ( u8 )Address ) ;
    for( i=0; ipageremain
     else
    {
      pBuffer += pageremain ;
      Address += pageremain ;
      Len -= pageremain ;                                      //減去已經(jīng)寫入了的字節(jié)數(shù)
      //一次可以寫入256個(gè)字節(jié)
      if( Len>256 )
        pageremain = 256 ;
      //不夠256個(gè)字節(jié)了
      else
        pageremain = Len ;
    }
  }
}
/***************************************************
Name    :W25QXX_Write_NoCheck
Function  :在指定地址開始寫入指定長(zhǎng)度的數(shù)據(jù)
Paramater  :
      pBuffer:數(shù)據(jù)存儲(chǔ)區(qū)
      Address:開始寫入的地址
      Len:要寫入的字節(jié)數(shù)
Return    :None
***************************************************/
u8 W25QXX_BUFFER[ 4096 ] ;
void W25QXX_Write( u8 *pBuffer, u32 Address, u16 Len )
{
  u32 secpos ;
  u16 secoff ;
  u16 secremain ;
   u16 i ;
  u8 *W25QXX_BUF ;
     W25QXX_BUF = W25QXX_BUFFER ;
   secpos = Address/4096 ;                                        //扇區(qū)地址
  secoff = Address%4096 ;                                        //在扇區(qū)內(nèi)的偏移
  secremain = 4096-secoff ;                                      //扇區(qū)剩余空間大小
  //不大于4096個(gè)字節(jié)
   if( Len<=secremain )
    secremain = Len ;
  while( 1 )
  {
    W25QXX_Read( W25QXX_BUF, secpos*4096, 4096 ) ;                          //讀出整個(gè)扇區(qū)的內(nèi)容
    //校驗(yàn)數(shù)據(jù)
    for( i=0; i4096 )
        secremain = 4096 ;
      //下一個(gè)扇區(qū)可以寫完了
      else
        secremain = Len ;
    }
  }
}

（3）在1.c文件中輸入以下代碼。

#include "sys.h"
#include "delay.h"
#include "usart1.h"
#include "lcd.h"
#include "w25q128.h"


const u8 TEXT_Buffer[] = { "WarShip STM32F1 SPI TEST" } ;
#define SIZE sizeof( TEXT_Buffer )


int main()
{
  u8 datatemp[ SIZE ] ;
  u32 FLASH_SIZE ;
  STM32_Clock_Init( 9 ) ;                                        //STM32時(shí)鐘初始化
  SysTick_Init( 72 ) ;                                        //SysTick初始化
  USART1_Init( 72, 115200 ) ;                                      //初始化串口1波特率115200
  LCD_Init() ;                                            //LCD初始化
  W25QXX_Init() ;                                            //W25QXX初始化
   POINT_COLOR = RED ;                                          //設(shè)置字體為紅色
  FLASH_SIZE = 128*1024*1024 ;                                    //FLASH 大小為16M字節(jié)
  W25QXX_Write( (u8*)TEXT_Buffer, FLASH_SIZE-100, SIZE ) ;                      //從倒數(shù)第100個(gè)地址處開始,寫入SIZE長(zhǎng)度的數(shù)據(jù)
  W25QXX_Read( datatemp, FLASH_SIZE-100, SIZE ) ;                            //從倒數(shù)第100個(gè)地址處開始,讀出SIZE個(gè)字節(jié)
  LCD_ShowString( 0, 0, datatemp ) ;                                  //顯示讀到的字符串
  while( 1 )
  {

  }
}