STM32使用HAL库模拟SPI方式驱动W25Q128存芯片

古城微笑少年丶 2023-02-20 02:25 13阅读 0赞

### STM32使用HAL库模拟SPI方式驱动W25Q128存芯片 ###

*  1、模拟SPI方式的IO配置
 *  2、位带操作宏定义
 *  3、HAL库的延时函数
 *  4、W25QXX代码实现
 *   *  头文件
     *  源文件

**         ~~~~~~~~         代码已经实际测试通过，可直接使用，注意一点就是IO口的配置方式要跟我一样，还有一点就是W25Q128的HOLD和WP引脚我是直接通过IO的方式控制的，你也可以直接将这两个引脚接到3.3V，这样的话就可以不使用单片机的IO口控制了，节省单片机IO。**

--------------------

**扫描以下二维码，关注公众号`雍正不秃头`获取更多STM32资源及干货！**  
![在这里插入图片描述][20210126155428872.png]

--------------------

# 1、模拟SPI方式的IO配置 #

![在这里插入图片描述][20200622094245892.png]

# 2、位带操作宏定义 #

//位带操作,实现51类似的GPIO控制功能
    //具体实现思想,参考<<CM3权威指南>>第五章(87页~92页).
    //IO口操作宏定义
    #define BITBAND(addr, bitnum) ((addr & 0xF0000000)+0x2000000+((addr &0xFFFFF)<<5)+(bitnum<<2)) 
    #define MEM_ADDR(addr) *((volatile unsigned long *)(addr)) 
    #define BIT_ADDR(addr, bitnum) MEM_ADDR(BITBAND(addr, bitnum)) 
    //IO口地址映射
    #define GPIOA_ODR_Addr (GPIOA_BASE+12) //0x4001080C 
    #define GPIOB_ODR_Addr (GPIOB_BASE+12) //0x40010C0C 
    #define GPIOC_ODR_Addr (GPIOC_BASE+12) //0x4001100C 
    #define GPIOD_ODR_Addr (GPIOD_BASE+12) //0x4001140C 
    #define GPIOE_ODR_Addr (GPIOE_BASE+12) //0x4001180C 
    #define GPIOF_ODR_Addr (GPIOF_BASE+12) //0x40011A0C 
    #define GPIOG_ODR_Addr (GPIOG_BASE+12) //0x40011E0C 
    
    #define GPIOA_IDR_Addr (GPIOA_BASE+8) //0x40010808 
    #define GPIOB_IDR_Addr (GPIOB_BASE+8) //0x40010C08 
    #define GPIOC_IDR_Addr (GPIOC_BASE+8) //0x40011008 
    #define GPIOD_IDR_Addr (GPIOD_BASE+8) //0x40011408 
    #define GPIOE_IDR_Addr (GPIOE_BASE+8) //0x40011808 
    #define GPIOF_IDR_Addr (GPIOF_BASE+8) //0x40011A08 
    #define GPIOG_IDR_Addr (GPIOG_BASE+8) //0x40011E08 
     
    //IO口操作,只对单一的IO口!
    //确保n的值小于16!
    #define PAout(n) BIT_ADDR(GPIOA_ODR_Addr,n) //输出 
    #define PAin(n) BIT_ADDR(GPIOA_IDR_Addr,n) //输入 
    
    #define PBout(n) BIT_ADDR(GPIOB_ODR_Addr,n) //输出 
    #define PBin(n) BIT_ADDR(GPIOB_IDR_Addr,n) //输入 
    
    #define PCout(n) BIT_ADDR(GPIOC_ODR_Addr,n) //输出 
    #define PCin(n) BIT_ADDR(GPIOC_IDR_Addr,n) //输入 
    
    #define PDout(n) BIT_ADDR(GPIOD_ODR_Addr,n) //输出 
    #define PDin(n) BIT_ADDR(GPIOD_IDR_Addr,n) //输入 
    
    #define PEout(n) BIT_ADDR(GPIOE_ODR_Addr,n) //输出 
    #define PEin(n) BIT_ADDR(GPIOE_IDR_Addr,n) //输入
    
    #define PFout(n) BIT_ADDR(GPIOF_ODR_Addr,n) //输出 
    #define PFin(n) BIT_ADDR(GPIOF_IDR_Addr,n) //输入
    
    #define PGout(n) BIT_ADDR(GPIOG_ODR_Addr,n) //输出 
    #define PGin(n) BIT_ADDR(GPIOG_IDR_Addr,n) //输入

# 3、HAL库的延时函数 #

void delay_us(uint32_t us)
    { 
        uint32_t delay = (HAL_RCC_GetHCLKFreq() / 4000000 * us);
        while (delay--)
        { 
            ;
        }
    }
    
    void delay_ms(uint32_t nms)
    { 
    	HAL_Delay(nms);
    }

# 4、W25QXX代码实现 #

## 头文件 ##

#ifndef __W25QXX_H
    #define __W25QXX_H 
    #include "main.h" 
    
    //W25X系列/Q系列芯片列表 
    //W25Q80 ID 0XEF13
    //W25Q16 ID 0XEF14
    //W25Q32 ID 0XEF15
    //W25Q64 ID 0XEF16 
    //W25Q128 ID 0XEF17 
    #define W25Q80 0XEF13 
    #define W25Q16 0XEF14
    #define W25Q32 0XEF15
    #define W25Q64 0XEF16
    #define W25Q128 0XEF17
    
    extern uint16_t W25QXX_TYPE;					//定义W25QXX芯片型号 
    
    #define W25QXX_CS PCout(13)
    #define W25QXX_SCK PCout(14)
    #define W25QXX_MISO PAin(6)
    #define W25QXX_MOSI PCout(15)
    
    #define W25QXX_WP PBout(13)
    #define W25QXX_HOLD PBout(14)
    
    // 
    //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 
    
    void W25QXX_Init(void);
    uint16_t  W25QXX_ReadID(void);  	    		//读取FLASH ID
    uint8_t	 W25QXX_ReadSR(void);        		//读取状态寄存器 
    void W25QXX_Write_SR(uint8_t sr);  			//写状态寄存器
    void W25QXX_Write_Enable(void);  		//写使能 
    void W25QXX_Write_Disable(void);		//写保护
    void W25QXX_Write_NoCheck(uint8_t* pBuffer,uint32_t WriteAddr,uint16_t NumByteToWrite);
    void W25QXX_Read(uint8_t* pBuffer,uint32_t ReadAddr,uint16_t NumByteToRead);   //读取flash
    void W25QXX_Write(uint8_t* pBuffer,uint32_t WriteAddr,uint16_t NumByteToWrite);//写入flash
    void W25QXX_Erase_Chip(void);    	  	//整片擦除
    void W25QXX_Erase_Sector(uint32_t Dst_Addr);	//扇区擦除
    void W25QXX_Wait_Busy(void);           	//等待空闲
    void W25QXX_PowerDown(void);        	//进入掉电模式
    void W25QXX_WAKEUP(void);				//唤醒
    #endif

## 源文件 ##

#include <stdio.h>
    #include "delay.h"
    #include "w25qxx.h"
    
    uint16_t W25QXX_TYPE = 0;
    
    static uint8_t SPI_ReadWriteByte(uint8_t TxData)
    { 
        int i = 0;
        uint8_t RxData = 0;
        W25QXX_SCK = 0;
        for(i = 7; i >= 0; i--)
        { 
            W25QXX_SCK = 0;
            if(TxData & (1 << i))
            { 
                W25QXX_MOSI = 1;
            }
            else
            { 
                W25QXX_MOSI = 0;
            }
            delay_us(1);
            W25QXX_SCK = 1;
            RxData <<= 1;
            RxData |= W25QXX_MISO;
            delay_us(1);
        }
        W25QXX_SCK = 0;
        return RxData;
    }
    
    //4Kbytes为一个Sector
    //16个扇区为1个Block
    //W25Q128
    //容量为16M字节,共有128个Block,4096个Sector
    
    //初始化SPI FLASH的IO口
    void W25QXX_Init(void)
    { 
        W25QXX_WP   = 1;
        W25QXX_HOLD = 1;
        W25QXX_CS   = 0;  /* 拉低选中 */
        SPI_ReadWriteByte(0XFF);
        W25QXX_CS   = 1;  /* 拉高取消 */
        W25QXX_SCK  = 0;  /* 时钟空闲为低电平 */
        W25QXX_TYPE=W25QXX_ReadID();//读取FLASH ID.
    }
    
    //读取W25QXX的状态寄存器
    //BIT7 6 5 4 3 2 1 0
    //SPR RV TB BP2 BP1 BP0 WEL BUSY
    //SPR:默认0,状态寄存器保护位,配合WP使用
    //TB,BP2,BP1,BP0:FLASH区域写保护设置
    //WEL:写使能锁定
    //BUSY:忙标记位(1,忙;0,空闲)
    //默认:0x00
    uint8_t W25QXX_ReadSR(void)
    { 
        uint8_t byte=0;
        W25QXX_CS=0;                            //使能器件
        SPI_ReadWriteByte(W25X_ReadStatusReg); //发送读取状态寄存器命令
        byte=SPI_ReadWriteByte(0Xff);          //读取一个字节
        W25QXX_CS=1;                            //取消片选
        return byte;
    }
    //写W25QXX状态寄存器
    //只有SPR,TB,BP2,BP1,BP0(bit 7,5,4,3,2)可以写!!!
    void W25QXX_Write_SR(uint8_t sr)
    { 
        W25QXX_CS=0;                            //使能器件
        SPI_ReadWriteByte(W25X_WriteStatusReg);//发送写取状态寄存器命令
        SPI_ReadWriteByte(sr);               	//写入一个字节
        W25QXX_CS=1;                            //取消片选
    }
    //W25QXX写使能
    //将WEL置位
    void W25QXX_Write_Enable(void)
    { 
        W25QXX_CS=0;                          	//使能器件
        SPI_ReadWriteByte(W25X_WriteEnable); 	//发送写使能
        W25QXX_CS=1;                           	//取消片选
    }
    //W25QXX写禁止
    //将WEL清零
    void W25QXX_Write_Disable(void)
    { 
        W25QXX_CS=0;                            //使能器件
        SPI_ReadWriteByte(W25X_WriteDisable);  //发送写禁止指令
        W25QXX_CS=1;                            //取消片选
    }
    //读取芯片ID
    //返回值如下:
    //0XEF13,表示芯片型号为W25Q80
    //0XEF14,表示芯片型号为W25Q16
    //0XEF15,表示芯片型号为W25Q32
    //0XEF16,表示芯片型号为W25Q64
    //0XEF17,表示芯片型号为W25Q128
    uint16_t W25QXX_ReadID(void)
    { 
        uint16_t Temp = 0;
        W25QXX_CS=0;
        SPI_ReadWriteByte(0x90);//发送读取ID命令
        SPI_ReadWriteByte(0x00);
        SPI_ReadWriteByte(0x00);
        SPI_ReadWriteByte(0x00);
        Temp|=SPI_ReadWriteByte(0xFF)<<8;
        Temp|=SPI_ReadWriteByte(0xFF);
        W25QXX_CS=1;
        return Temp;
    }
    //读取SPI FLASH
    //在指定地址开始读取指定长度的数据
    //pBuffer:数据存储区
    //ReadAddr:开始读取的地址(24bit)
    //NumByteToRead:要读取的字节数(最大65535)
    void W25QXX_Read(uint8_t* pBuffer,uint32_t ReadAddr,uint16_t NumByteToRead)
    { 
        uint16_t i;
        W25QXX_CS=0;                            	//使能器件
        SPI_ReadWriteByte(W25X_ReadData);         	//发送读取命令
        SPI_ReadWriteByte((uint8_t)((ReadAddr)>>16));  	//发送24bit地址
        SPI_ReadWriteByte((uint8_t)((ReadAddr)>>8));
        SPI_ReadWriteByte((uint8_t)ReadAddr);
        for(i=0; i<NumByteToRead; i++)
        { 
            pBuffer[i]=SPI_ReadWriteByte(0XFF);   	//循环读数
        }
        W25QXX_CS=1;
    }
    //SPI在一页(0~65535)内写入少于256个字节的数据
    //在指定地址开始写入最大256字节的数据
    //pBuffer:数据存储区
    //WriteAddr:开始写入的地址(24bit)
    //NumByteToWrite:要写入的字节数(最大256),该数不应该超过该页的剩余字节数!!!
    void W25QXX_Write_Page(uint8_t* pBuffer,uint32_t WriteAddr,uint16_t NumByteToWrite)
    { 
        uint16_t i;
        W25QXX_Write_Enable();                  	//SET WEL
        W25QXX_CS=0;                            	//使能器件
        SPI_ReadWriteByte(W25X_PageProgram);      	//发送写页命令
        SPI_ReadWriteByte((uint8_t)((WriteAddr)>>16)); 	//发送24bit地址
        SPI_ReadWriteByte((uint8_t)((WriteAddr)>>8));
        SPI_ReadWriteByte((uint8_t)WriteAddr);
        for(i=0; i<NumByteToWrite; i++)SPI_ReadWriteByte(pBuffer[i]); //循环写数
        W25QXX_CS=1;                            	//取消片选
        W25QXX_Wait_Busy();					   		//等待写入结束
    }
    //无检验写SPI FLASH
    //必须确保所写的地址范围内的数据全部为0XFF,否则在非0XFF处写入的数据将失败!
    //具有自动换页功能
    //在指定地址开始写入指定长度的数据,但是要确保地址不越界!
    //pBuffer:数据存储区
    //WriteAddr:开始写入的地址(24bit)
    //NumByteToWrite:要写入的字节数(最大65535)
    //CHECK OK
    void W25QXX_Write_NoCheck(uint8_t* pBuffer,uint32_t WriteAddr,uint16_t NumByteToWrite)
    { 
        uint16_t pageremain;
        pageremain=256-WriteAddr%256; //单页剩余的字节数
        if(NumByteToWrite<=pageremain)pageremain=NumByteToWrite;//不大于256个字节
        while(1)
        { 
            W25QXX_Write_Page(pBuffer,WriteAddr,pageremain);
            if(NumByteToWrite==pageremain)break;//写入结束了
            else //NumByteToWrite>pageremain
            { 
                pBuffer+=pageremain;
                WriteAddr+=pageremain;
    
                NumByteToWrite-=pageremain;			  //减去已经写入了的字节数
                if(NumByteToWrite>256)pageremain=256; //一次可以写入256个字节
                else pageremain=NumByteToWrite; 	  //不够256个字节了
            }
        };
    }
    //写SPI FLASH
    //在指定地址开始写入指定长度的数据
    //该函数带擦除操作!
    //pBuffer:数据存储区
    //WriteAddr:开始写入的地址(24bit)
    //NumByteToWrite:要写入的字节数(最大65535)
    uint8_t W25QXX_BUFFER[4096];
    void W25QXX_Write(uint8_t* pBuffer,uint32_t WriteAddr,uint16_t NumByteToWrite)
    { 
        uint32_t secpos;
        uint16_t secoff;
        uint16_t secremain;
        uint16_t i;
        uint8_t * W25QXX_BUF;
        W25QXX_BUF=W25QXX_BUFFER;
        secpos=WriteAddr/4096;//扇区地址
        secoff=WriteAddr%4096;//在扇区内的偏移
        secremain=4096-secoff;//扇区剩余空间大小
        if(NumByteToWrite<=secremain)secremain=NumByteToWrite;//不大于4096个字节
        while(1)
        { 
            W25QXX_Read(W25QXX_BUF,secpos*4096,4096);//读出整个扇区的内容
            for(i=0; i<secremain; i++) //校验数据
            { 
                if(W25QXX_BUF[secoff+i]!=0XFF)break;//需要擦除
            }
            if(i<secremain)//需要擦除
            { 
                W25QXX_Erase_Sector(secpos);		//擦除这个扇区
                for(i=0; i<secremain; i++)	   		//复制
                { 
                    W25QXX_BUF[i+secoff]=pBuffer[i];
                }
                W25QXX_Write_NoCheck(W25QXX_BUF,secpos*4096,4096);//写入整个扇区
    
            }
            else W25QXX_Write_NoCheck(pBuffer,WriteAddr,secremain); //写已经擦除了的,直接写入扇区剩余区间.
            if(NumByteToWrite==secremain)break;//写入结束了
            else//写入未结束
            { 
                secpos++;//扇区地址增1
                secoff=0;//偏移位置为0
    
                pBuffer+=secremain;  				//指针偏移
                WriteAddr+=secremain;				//写地址偏移
                NumByteToWrite-=secremain;			//字节数递减
                if(NumByteToWrite>4096)secremain=4096;//下一个扇区还是写不完
                else secremain=NumByteToWrite;		//下一个扇区可以写完了
            }
        };
    }
    //擦除整个芯片
    //等待时间超长...
    void W25QXX_Erase_Chip(void)
    { 
        W25QXX_Write_Enable();                 	 	//SET WEL
        W25QXX_Wait_Busy();
        W25QXX_CS=0;                            	//使能器件
        SPI_ReadWriteByte(W25X_ChipErase);        	//发送片擦除命令
        W25QXX_CS=1;                            	//取消片选
        W25QXX_Wait_Busy();   				   		//等待芯片擦除结束
    }
    //擦除一个扇区
    //Dst_Addr:扇区地址 根据实际容量设置
    //擦除一个山区的最少时间:150ms
    void W25QXX_Erase_Sector(uint32_t Dst_Addr)
    { 
        //监视falsh擦除情况,测试用
        Dst_Addr*=4096;
        W25QXX_Write_Enable();                  	//SET WEL
        W25QXX_Wait_Busy();
        W25QXX_CS=0;                            	//使能器件
        SPI_ReadWriteByte(W25X_SectorErase);      	//发送扇区擦除指令
        SPI_ReadWriteByte((uint8_t)((Dst_Addr)>>16));  	//发送24bit地址
        SPI_ReadWriteByte((uint8_t)((Dst_Addr)>>8));
        SPI_ReadWriteByte((uint8_t)Dst_Addr);
        W25QXX_CS=1;                            	//取消片选
        W25QXX_Wait_Busy();   				   		//等待擦除完成
    }
    //等待空闲
    void W25QXX_Wait_Busy(void)
    { 
        while((W25QXX_ReadSR()&0x01)==0x01);  		// 等待BUSY位清空
    }
    //进入掉电模式
    void W25QXX_PowerDown(void)
    { 
        W25QXX_CS=0;                           	 	//使能器件
        SPI_ReadWriteByte(W25X_PowerDown);        //发送掉电命令
        W25QXX_CS=1;                            	//取消片选
        delay_us(3);                               //等待TPD
    }
    //唤醒
    void W25QXX_WAKEUP(void)
    { 
        W25QXX_CS=0;                            	//使能器件
        SPI_ReadWriteByte(W25X_ReleasePowerDown);	// send W25X_PowerDown command 0xAB
        W25QXX_CS=1;                            	//取消片选
        delay_us(3);                            	//等待TRES1
    }

[20210126155428872.png]: https://img-blog.csdnimg.cn/20210126155428872.png
[20200622094245892.png]: https://img-blog.csdnimg.cn/20200622094245892.png