淺析FLASH讀寫----SPI原理及應(yīng)用

SPI Flash

首先它是個Flash，F(xiàn)lash是什么東西就不多說了（非易失性存儲介質(zhì)），分為NOR和NAND兩種（NOR和NAND的區(qū)別本篇不做介紹）。SPI一種通信接口。那么嚴(yán)格的來說SPI Flash是一種使用SPI通信的Flash，即，可能指NOR也可能是NAND。但現(xiàn)在大部分情況默認下人們說的SPI Flash指的是SPI NorFlash。早期Norflash的接口是parallel的形式，即把數(shù)據(jù)線和地址線并排與IC的管腳連接。但是后來發(fā)現(xiàn)不同容量的Norflash不能硬件上兼容（數(shù)據(jù)線和地址線的數(shù)量不一樣），并且封裝比較大，占用了較大的PCB板位置，所以后來逐漸被SPI（串行接口）Norflash所取代。同時不同容量的SPI Norflash管腳也兼容封裝也更小。，至于現(xiàn)在很多人說起NOR flash直接都以SPI flash來代稱。

NorFlash根據(jù)數(shù)據(jù)傳輸?shù)奈粩?shù)可以分為并行（Parallel，即地址線和數(shù)據(jù)線直接和處理器相連）NorFlash和串行（SPI，即通過SPI接口和處理器相連）NorFlash；區(qū)別主要就是：1、SPI NorFlash每次傳輸一bit位的數(shù)據(jù)，parallel連接的NorFlash每次傳輸多個bit位的數(shù)據(jù)（有x8和x16bit兩種）； 2、SPI NorFlash比parallel便宜，接口簡單點，但速度慢。

NandFlash是地址數(shù)據(jù)線復(fù)用的方式，接口標(biāo)準(zhǔn)統(tǒng)一（x8bit和x16bit），所以不同容量再兼容性上基本沒什么問題。但是目前對產(chǎn)品的需求越來越小型化以及成本要求也越來越高，所以SPI NandFlash漸漸成為主流，并且采用SPI NANDFlash方案，主控也可以不需要傳統(tǒng)NAND控制器，只需要有SPI接口接口操作訪問，從而降低成本。另外SPI NandFlash封裝比傳統(tǒng)的封裝也小很多，故節(jié)省了PCB板的空間。

怎么用說白了對于Flash就是讀寫擦，也就是實現(xiàn)flash的驅(qū)動。先簡單了解下spi flash的物理連接。

之前介紹SPI的時候說過，SPI接口目前的使用是多種方式（具體指的是物理連線有幾種方式），Dual SPI、Qual SPI和標(biāo)準(zhǔn)的SPI接口（這種方式肯定不會出現(xiàn)在連接外設(shè)是SPI Flash上，這玩意沒必要全雙工），對于SPI Flash來說，主要就是Dual和Qual這兩種方式。具體項目具體看了，理論上在CLK一定的情況下， 線數(shù)越多訪問速度也越快。我們項目采用的Dual SPI方式，即兩線。

應(yīng)用環(huán)境如下： 控制器 STM32F103

FLASH M25P64

讀寫方式 SPI

編程環(huán)境 MDK

以SPI方式讀寫FLASH的基本流程如下：

（1）設(shè)置SPI的工作模式。

（2）flash初始化。

（3）SPI寫一個字節(jié)、寫使能函數(shù)、寫數(shù)據(jù)函數(shù)，讀數(shù)據(jù)函數(shù)等編寫。

（4）主函數(shù)編寫。

一 設(shè)置SPI工作模式。

宏定義

#define SPI_FLASH_CS_LOW（） GPIO_ResetBits（GPIOA，GPIO_Pin_4）

#define SPI_FLASH_CS_HIGH（） GPIO_SetBits（GPIOA，GPIO_Pin_4）

/* M25P64 SPI Flash supported commands */

#define WRSR 0x01 /* Write Status Register instruction */

#define WREN 0x06 /* Write enable instruction */

#define WRDI 0x04 /* Write disable instruction */

#define READ 0x03 /* Read from Memory instruction */

#define RDSR 0x05 /* Read Status Register instruction */

#define RDID 0x9F /* Read identification */

#define FAST_READ 0x0B /* Fast read Status Register instruction */

#define SE 0xD8 /* Sector Erase instruction */

#define BE 0xC7 /* Bulk Erase instruction */

#define PP 0x02 /* Page prigrame instruction */

#define RES 0xAB /* Sector Erase instruction */

#define WIP_FLAG 0x01 /* Write In Progress （WIP） flag */

#define DUMMY_BYTE 0xA5

#define SIZE sizeof（TEXT_Buffer）

#define SPI_FLASH_PAGESIZE 0x100

#define FLASH_WriteAddress 0x000000

#define FLASH_ReadAddress FLASH_WriteAddress

#define FLASH_SectorToErase FLASH_WriteAddress

#define M25P64_FLASH_ID 0x202017

#define countof（a） （sizeof（a） / sizeof（*（a）））

#define BufferSize （countof（Tx_Buffer）-1）

SPI初始化

void Init_SPI1（void）

{

SPI_InitTypeDef SPI_InitStructure;

GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStructure;

/* Enable SPI and GPIO clocks */

RCC_APB2PeriphClockCmd（RCC_APB2Periph_SPI1 | RCC_APB2Periph_GPIOA ， ENABLE）;

/* Configure SPI pins： SCK， MISO and MOSI */

GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_5 | GPIO_Pin_6 | GPIO_Pin_7;

GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_AF_PP;

GPIO_InitStructure.GPIO_Speed = GPIO_Speed_50MHz;

GPIO_Init（GPIOA， &GPIO_InitStructure）;

/* Configure I/O for Flash Chip select */

GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_4;

GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_Out_PP;

GPIO_Init（GPIOA， &GPIO_InitStructure）;

/* Deselect the FLASH： Chip Select high */

SPI_FLASH_CS_HIGH（）;

/* SPI configuration */

SPI_InitStructure.SPI_Direction = SPI_Direction_2Lines_FullDuplex; //雙工模式

SPI_InitStructure.SPI_Mode = SPI_Mode_Master; //SPI主模式

SPI_InitStructure.SPI_DataSize = SPI_DataSize_8b; //8bit數(shù)據(jù)

SPI_InitStructure.SPI_CPOL = SPI_CPOL_High; //CLK空閑時為高電平

SPI_InitStructure.SPI_CPHA = SPI_CPHA_2Edge; //CLK上升沿采樣，因為上升沿是第二個邊沿動作，所以也可以理解為第二個邊沿采樣

SPI_InitStructure.SPI_NSS = SPI_NSS_Soft; //片選用軟件控制

SPI_InitStructure.SPI_BaudRatePrescaler = SPI_BaudRatePrescaler_4; //SPI頻率：72M/4 = 18M

SPI_InitStructure.SPI_FirstBit = SPI_FirstBit_MSB; //高位在前

SPI_InitStructure.SPI_CRCPolynomial = 7; //crc7，stm32spi帶硬件ecc

SPI_Init（SPI1， &SPI_InitStructure）;

/* Enable the SPI */

SPI_Cmd（SPI1， ENABLE）;

SPI_FLASH_SendByte（0xFF）; // 啟動傳輸

}

二 FLASH初始化

void Init_FLASH（void）

{

GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStructure;

/* Enable GPIO clocks */

RCC_APB2PeriphClockCmd（RCC_APB2Periph_GPIOC | RCC_APB2Periph_GPIOA ， ENABLE）;

/* PA0--SPI_FLASH_HOLD */

GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_0;

GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_Out_PP;

GPIO_InitStructure.GPIO_Speed = GPIO_Speed_50MHz;

GPIO_Init（GPIOA， &GPIO_InitStructure）;

/* PC4-- SPI_FLASH_WP */

GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_4;

GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_Out_PP;

GPIO_InitStructure.GPIO_Speed = GPIO_Speed_50MHz;

GPIO_Init（GPIOC， &GPIO_InitStructure）;

GPIO_SetBits（GPIOA，GPIO_Pin_0）;

GPIO_ResetBits（GPIOC，GPIO_Pin_4）;

Init_SPI1（）;

}

三 函數(shù)編寫

/* 通過SPIx發(fā)送一個數(shù)據(jù)，同時接收一個數(shù)據(jù)*/

u8 SPI_FLASH_SendByte（u8 byte）

{

/* Loop while DR register in not emplty */

while （SPI_I2S_GetFlagStatus（SPI1， SPI_I2S_FLAG_TXE） == RESET）;//如果發(fā)送寄存器數(shù)據(jù)沒有發(fā)送完，循環(huán)等待

/* Send byte through the SPI1 peripheral */

SPI_I2S_SendData（SPI1， byte）; //往發(fā)送寄存器寫入要發(fā)送的數(shù)據(jù)

/* Wait to receive a byte */

while （SPI_I2S_GetFlagStatus（SPI1， SPI_I2S_FLAG_RXNE） == RESET）;//如果接收寄存器沒有收到數(shù)據(jù)，循環(huán)

/* Return the byte read from the SPI bus */

return SPI_I2S_ReceiveData（SPI1）;

}

/* brief Enables the write access to the FLASH. */

void SPI_FLASH_WriteEnable（void）

{

/* Select the FLASH： Chip Select low */

SPI_FLASH_CS_LOW（）;

/* Send “Write Enable” instruction */

SPI_FLASH_SendByte（WREN）;

/* Deselect the FLASH： Chip Select high */

SPI_FLASH_CS_HIGH（）;

}

/*brief Erases the specified FLASH sector. */

void SPI_FLASH_SectorErase（u32 SectorAddr）

{

/* Send write enable instruction */

SPI_FLASH_WriteEnable（）;

/* Sector Erase */

/* Select the FLASH： Chip Select low */

SPI_FLASH_CS_LOW（）;

/* Send Sector Erase instruction */

SPI_FLASH_SendByte（SE）;

/* Send SectorAddr high nibble address byte */

SPI_FLASH_SendByte（（SectorAddr & 0xFF0000） 》》 16）;

/* Send SectorAddr medium nibble address byte */

SPI_FLASH_SendByte（（SectorAddr & 0xFF00） 》》 8）;

/* Send SectorAddr low nibble address byte */

SPI_FLASH_SendByte（SectorAddr & 0xFF）;

/* Deselect the FLASH： Chip Select high */

SPI_FLASH_CS_HIGH（）;

}

/*brief Writes more than one byte to the FLASH with a single WRITE cycle */

void SPI_FLASH_PageWrite（u8* pBuffer， u32 WriteAddr， u16 NumByteToWrite）

{

/* Enable the write access to the FLASH */

SPI_FLASH_WriteEnable（）;

/* Select the FLASH： Chip Select low */

SPI_FLASH_CS_LOW（）;

/* Send “Write to Memory ” instruction */

SPI_FLASH_SendByte（PP）;

/* Send WriteAddr high nibble address byte to write to */

SPI_FLASH_SendByte（（WriteAddr & 0xFF0000） 》》 16）;

/* Send WriteAddr medium nibble address byte to write to */

SPI_FLASH_SendByte（（WriteAddr & 0xFF00） 》》 8）;

/* Send WriteAddr low nibble address byte to write to */

SPI_FLASH_SendByte（WriteAddr & 0xFF）;

while（NumByteToWrite--）

{

SPI_FLASH_SendByte（*pBuffer）;

pBuffer++;

}

/* Deselect the FLASH： Chip Select high */

SPI_FLASH_CS_HIGH（）;

}

/*brief Writes block of data to the FLASH. In this function， the number of */

void SPI_FLASH_BufferWrite（u8* pBuffer， u32 WriteAddr， u16 NumByteToWrite）

{

u8 NumOfPage = 0， NumOfSingle = 0， Addr = 0， count = 0， temp = 0;

Addr = WriteAddr % SPI_FLASH_PAGESIZE;

count = SPI_FLASH_PAGESIZE - Addr;

NumOfPage = NumByteToWrite / SPI_FLASH_PAGESIZE;

NumOfSingle = NumByteToWrite % SPI_FLASH_PAGESIZE;

if （Addr == 0） /* WriteAddr is SPI_FLASH_PAGESIZE aligned */

{

if （NumOfPage == 0） /* NumByteToWrite 《 SPI_FLASH_PAGESIZE */

{

SPI_FLASH_PageWrite（pBuffer， WriteAddr， NumByteToWrite）;

}

else /* NumByteToWrite 》 SPI_FLASH_PAGESIZE */

{

while （NumOfPage--）

{

SPI_FLASH_PageWrite（pBuffer， WriteAddr， SPI_FLASH_PAGESIZE）;

WriteAddr += SPI_FLASH_PAGESIZE;

pBuffer += SPI_FLASH_PAGESIZE;

}

SPI_FLASH_PageWrite（pBuffer， WriteAddr， NumOfSingle）;

}

}

else /* WriteAddr is not SPI_FLASH_PAGESIZE aligned */

{

if （NumOfPage == 0） /* NumByteToWrite 《 SPI_FLASH_PAGESIZE */

{

if （NumOfSingle 》 count） /* （NumByteToWrite + WriteAddr） 》 SPI_FLASH_PAGESIZE */

{

temp = NumOfSingle - count;

SPI_FLASH_PageWrite（pBuffer， WriteAddr， count）;

WriteAddr += count;

pBuffer += count;

SPI_FLASH_PageWrite（pBuffer， WriteAddr， temp）;

}

else

{

SPI_FLASH_PageWrite（pBuffer， WriteAddr， NumByteToWrite）;

}

}

else /* NumByteToWrite 》 SPI_FLASH_PAGESIZE */

{

NumByteToWrite -= count;

NumOfPage = NumByteToWrite / SPI_FLASH_PAGESIZE;

NumOfSingle = NumByteToWrite % SPI_FLASH_PAGESIZE;

SPI_FLASH_PageWrite（pBuffer， WriteAddr， count）;

WriteAddr += count;

pBuffer += count;

while （NumOfPage--）

{

SPI_FLASH_PageWrite（pBuffer， WriteAddr， SPI_FLASH_PAGESIZE）;

WriteAddr += SPI_FLASH_PAGESIZE;

pBuffer += SPI_FLASH_PAGESIZE;

}

if （NumOfSingle ！= 0）

{

SPI_FLASH_PageWrite（pBuffer， WriteAddr， NumOfSingle）;

}

}

}

}

/*brief Reads a block of data from the FLASH. */

void SPI_FLASH_BufferRead（u8* pBuffer， u32 ReadAddr， u16 NumByteToRead）

{

/* Select the FLASH： Chip Select low */

SPI_FLASH_CS_LOW（）;

/* Send “Read from Memory ” instruction */

SPI_FLASH_SendByte（READ）;

/* Send ReadAddr high nibble address byte to read from */

SPI_FLASH_SendByte（（ReadAddr & 0xFF0000） 》》 16）;

/* Send ReadAddr medium nibble address byte to read from */

SPI_FLASH_SendByte（（ReadAddr& 0xFF00） 》》 8）;

/* Send ReadAddr low nibble address byte to read from */

SPI_FLASH_SendByte（ReadAddr & 0xFF）;

while （NumByteToRead--） /* while there is data to be read */

{

/* Read a byte from the FLASH */

*pBuffer = SPI_FLASH_SendByte（DUMMY_BYTE）;

/* Point to the next location where the byte read will be saved */

pBuffer++;

}

/* Deselect the FLASH： Chip Select high */

SPI_FLASH_CS_HIGH（）;

}

/*brief Reads FLASH identification. */

u32 SPI_FLASH_ReadID（void）

{

u32 Temp = 0， Temp0 = 0， Temp1 = 0， Temp2 = 0;

/* Select the FLASH： Chip Select low */

SPI_FLASH_CS_LOW（）;

/* Send “RDID ” instruction */

SPI_FLASH_SendByte（0x9F）;

/* Read a byte from the FLASH */

Temp0 = SPI_FLASH_SendByte（DUMMY_BYTE）;

/* Read a byte from the FLASH */

Temp1 = SPI_FLASH_SendByte（DUMMY_BYTE）;

/* Read a byte from the FLASH */

Temp2 = SPI_FLASH_SendByte（DUMMY_BYTE）;

/* Deselect the FLASH： Chip Select high */

SPI_FLASH_CS_HIGH（）;

Temp = （Temp0 《《 16） | （Temp1 《《 8） | Temp2;

return Temp;

}

四 主函數(shù)

void SPI1_Test（void）

{

/* Get SPI Flash ID */

FLASH_ID = SPI_FLASH_ReadID（）;

FLASH_ID = SPI_FLASH_ReadID（）;

if （FLASH_ID == M25P64_FLASH_ID）

{

/* Write Tx_Buffer data to SPI FLASH memory */

SPI_FLASH_BufferWrite（Tx_Buffer， FLASH_WriteAddress， BufferSize）;

delay_ms（20）;

DbgOutputstr（“Write message is ok！\r\n”）;

/* Read data from SPI FLASH memory */

memset（Rx_Buffer，0，sizeof（Rx_Buffer））;

SPI_FLASH_BufferRead（Rx_Buffer， FLASH_ReadAddress， BufferSize）;

DbgOutputstr（“the message you write is：\r\n”）;

DbgOutputstr（（char *）Rx_Buffer）;

DbgOutputstr（“\r\n”）;//插入換行

/* Erase SPI FLASH Sector to write on */

SPI_FLASH_SectorErase（FLASH_SectorToErase）;

delay_ms（10）;

/* Read data from SPI FLASH memory No data -----Erase is ok */

memset（Rx_Buffer，0，sizeof（Rx_Buffer））;

SPI_FLASH_BufferRead（Rx_Buffer， FLASH_ReadAddress， BufferSize）;

DbgOutputstr（“the message you write is：\r\n”）;

DbgOutputstr（（char *）Rx_Buffer）;

DbgOutputstr（“\r\n”）;//插入換行

DbgOutputstr（“\r\n”）;//插入換行

delay_ms（1000）;

}

}