嵌入式存储新选择：STM32与W25Q64 Flash的高效SPI集成

摘要

在嵌入式系统设计中，选择合适的存储设备对于确保系统性能和可靠性至关重要。W25Q64 Flash存储器以其高容量、低功耗和高擦写次数成为理想的选择。本文将介绍如何将W25Q64 Flash存储器与STM32微控制器通过SPI接口高效集成，包括硬件连接、SPI配置和实际代码示例。

1. SPI通信技术简介

SPI是一种广泛使用的串行通信协议，以其高速、同步和全双工通信特性，在微控制器与外设间的数据交换中发挥着重要作用。

2. W25Q64 Flash存储器概述

W25Q64是一款8Mbit的SPI Flash存储器，具备以下特点：

高容量：1M字节存储空间。
高擦写次数：支持高达100万次的擦写周期。
低功耗运行：适合电池供电的便携式设备。

3. 硬件连接指南

实现STM32与W25Q64的硬件连接需要以下步骤：

将W25Q64的CS引脚连接到STM32的GPIO（例如PA4）。
将SCK、MOSI和MISO引脚分别连接到STM32的相应SPI引脚（例如PA5、PA7、PA6）。
连接VCC至3.3V，GND至地。

4. SPI接口配置

4.1 硬件SPI初始化

硬件SPI的初始化涉及配置SPI模式、数据大小、时钟极性等参数。

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void SPI_Hardware_Init(void) {
    GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStructure;
    SPI_InitTypeDef SPI_InitStructure;

    RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_GPIOA | RCC_APB1Periph_SPI1, ENABLE);

    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);

    GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_4;
    GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_Out_PP;
    GPIO_Init(GPIOA, &GPIO_InitStructure);

    SPI_InitStructure.SPI_Direction = SPI_Direction_2Lines_FullDuplex;
    SPI_InitStructure.SPI_Mode = SPI_Mode_Master;
    SPI_InitStructure.SPI_DataSize = SPI_DataSize_8b;
    SPI_InitStructure.SPI_CPOL = SPI_CPOL_High;
    SPI_InitStructure.SPI_CPHA = SPI_CPHA_2Edge;
    SPI_InitStructure.SPI_NSS = SPI_NSS_Soft;
    SPI_InitStructure.SPI_BaudRatePrescaler = SPI_BaudRatePrescaler_16;
    SPI_InitStructure.SPI_FirstBit = SPI_FirstBit_MSB;
    SPI_Init(SPI1, &SPI_InitStructure);

    SPI_Cmd(SPI1, ENABLE);
}

4.2 W25Q64初始化

W25Q64的初始化包括发送SPI指令以配置设备。

c 复制代码

void W25Q64_Init(void) {
    SPI_Hardware_Init(); // 初始化硬件SPI
    // 发送W25Q64的复位指令（如果需要）
}

5. W25Q64读写操作

5.1 读取W25Q64 ID

读取ID用于验证W25Q64是否正确连接和响应。

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uint16_t W25Q64_ReadID(void) {
    uint16_t id = 0;
    SPI_CS_Low();
    SPI_SendByte(0x90); // READ ID COMMAND
    id = SPI_ReceiveByte() << 8;
    id |= SPI_ReceiveByte();
    SPI_CS_High();
    return id;
}

5.2 写入W25Q64

写入操作涉及选择目标地址并发送数据。

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void W25Q64_WriteByte(uint32_t addr, uint8_t data) {
    SPI_CS_Low();
    SPI_SendByte(0x02); // PAGE PROGRAM COMMAND
    SPI_SendByte(addr >> 16);
    SPI_SendByte(addr >> 8);
    SPI_SendByte(addr);
    SPI_SendByte(data);
    SPI_CS_High();
    // 等待写入完成...
}

5.3 从W25Q64读取数据

读取操作允许从指定地址读取数据。

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uint8_t W25Q64_ReadByte(uint32_t addr) {
    uint8_t data;
    SPI_CS_Low();
    SPI_SendByte(0x03); // READ DATA COMMAND
    SPI_SendByte(addr >> 16);
    SPI_SendByte(addr >> 8);
    SPI_SendByte(addr);
    data = SPI_ReceiveByte();
    SPI_CS_High();
    return data;
}

6. 完整示例代码

以下是STM32与W25Q64通信的完整示例代码。

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int main(void) {
    SystemInit();
    W25Q64_Init();

    uint16_t id = W25Q64_ReadID();
    printf("W25Q64 ID: 0x%X\r\n", id);

    uint32_t testAddr = 0x000000; // 测试地址
    uint8_t testData = 0xAA; // 测试数据
    W25Q64_WriteByte(testAddr, testData); // 写入数据

    // 延迟一段时间，等待数据写入完成
    for (volatile int i = 0; i < 0x100000; i++);

    uint8_t readData = W25Q64_ReadByte(testAddr); // 读取数据
    if (readData == testData) {
        printf("Write and Read Test Passed.\r\n");
    } else {
        printf("Write and Read Test Failed.\r\n");
    }

    while(1) {
        // 其他应用代码
    }
}

7. 结论

本文详细介绍了STM32微控制器通过SPI接口与W25Q64 Flash存储器集成的方法。通过硬件连接、SPI配置和读写操作的详细步骤，读者可以快速掌握SPI通信的实现，并能够应用到自己的嵌入式项目中。实际开发中，根据具体的硬件配置和需求进行适当的调整和优化。

✅作者简介：热爱科研的嵌入式开发者，修心和技术同步精进

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