立创梁山派--移植开源的SFUD万能的串行 Flash 通用驱动库

青芒亭2024-07-23 5:00

SFUD是什么

关于SFUD库的介绍，其开源链接(gitee,github)已经详细的阐述了.

这里是截取自它的一部分介绍：

SFUD 是一款开源的串行 SPI Flash 通用驱动库。由于现有市面的串行 Flash 种类居多，各个 Flash 的规格及命令存在差异， SFUD 就是为了解决这些 Flash 的差异现状而设计，让我们的产品能够支持不同品牌及规格的 Flash，提高了涉及到 Flash 功能的软件的可重用性及可扩展性，同时也可以规避 Flash 缺货或停产给产品所带来的风险。

主要特点：支持 SPI/QSPI 接口、面向对象（同时支持多个 Flash 对象）、可灵活裁剪、扩展性强、支持 4 字节地址

资源占用

标准占用：RAM:0.2KB ROM:5.5KB

最小占用：RAM:0.1KB ROM:3.6KB

设计思路：

什么是 SFDP ：它是 JEDEC （固态技术协会）制定的串行 Flash 功能的参数表标准，最新版 V1.6B （点击这里查看）。该标准规定了，每个 Flash 中会存在一个参数表，该表中会存放 Flash 容量、写粒度、擦除命令、地址模式等 Flash 规格参数。目前，除了部分厂家旧款 Flash 型号会不支持该标准，其他绝大多数新出厂的 Flash 均已支持 SFDP 标准。所以该库在初始化时会优先读取 SFDP 表参数。

不支持 SFDP 怎么办 ：如果该 Flash 不支持 SFDP 标准，SFUD 会查询配置文件 ( /sfud/inc/sfud_flash_def.h ) 中提供的 Flash 参数信息表 中是否支持该款 Flash。如果不支持，则可以在配置文件中添加该款 Flash 的参数信息（添加方法详细见 2.5 添加库目前不支持的 Flash）。获取到了 Flash 的规格参数后，就可以实现对 Flash 的全部操作。

详细的可以查看开源链接(gitee,github)；

为什么选择 SFUD

避免项目因 Flash 缺货、Flash 停产或产品扩容而带来的风险；

越来越多的项目将固件存储到串行 Flash 中，例如：ESP8266 的固件、主板中的 BIOS 及其他常见电子产品中的固件等等，但是各种 Flash 规格及命令不统一。使用 SFUD 即可避免，在相同功能的软件平台基础下，无法适配不同 Flash 种类的硬件平台的问题，提高软件的可重用性；

简化软件流程，降低开发难度。现在只需要配置好 SPI 通信，即可畅快的开始玩串行 Flash 了；

可以用来制作 Flash 编程器/烧写器

开始copy代码

这篇文章的重点就是来移植这个库，所以我就不多介绍了，直接开搞。

  • 首先先下载好立创梁山派附带的资料，等下要用到里面的提供的demo来作为我们的工程模板。
  • 我们使用 005-串口打印信息 这个作为我们的工程模板，然后在从015_spi 中复制一份spi的代码，作为我们的flash驱动代码，还要下载一份sfud的源代码。


总共就是以上三个东西就ok啦。

  • 接下啦，按照下图，将文件添加到你的工程中进来，如果这一部分操作不会的话，可以学一下立创推出的教程，我这里就不再赘述啦。
  • 接下来就是对代码进行小小的修改
    对bsp_spi.c文件按照我自己的代码风格进行了小小的修改和裁剪，因为这个SFUD十分完善，只需要我们提供这个spi的读取接口函数就ok了。
c 复制代码 
#include "bsp_spi.h"

void bsp_spi4_init(void)
{
	//SPI参数定义结构体
	spi_parameter_struct spi_init_struct;
	
	rcu_periph_clock_enable(RCU_GPIOF);  // 使用F端口
    rcu_periph_clock_enable(RCU_SPI4);     // 使能SPI4
    //引脚复用
    gpio_af_set(GPIOF, GPIO_AF_5, GPIO_PIN_7);
    gpio_af_set(GPIOF, GPIO_AF_5, GPIO_PIN_8);
    gpio_af_set(GPIOF, GPIO_AF_5, GPIO_PIN_9);
    //引脚模式
    gpio_mode_set(GPIOF, GPIO_MODE_AF, GPIO_PUPD_NONE, GPIO_PIN_7);
    gpio_mode_set(GPIOF, GPIO_MODE_AF, GPIO_PUPD_NONE, GPIO_PIN_8);
    gpio_mode_set(GPIOF, GPIO_MODE_AF, GPIO_PUPD_NONE, GPIO_PIN_9);
    //输出模式
    gpio_output_options_set(GPIOF, GPIO_OTYPE_PP, GPIO_OSPEED_50MHZ, GPIO_PIN_7);
    gpio_output_options_set(GPIOF, GPIO_OTYPE_PP, GPIO_OSPEED_50MHZ, GPIO_PIN_8);
    gpio_output_options_set(GPIOF, GPIO_OTYPE_PP, GPIO_OSPEED_50MHZ, GPIO_PIN_9);
    
	//开启CS引脚时钟
	rcu_periph_clock_enable(RCU_GPIOF);
	//配置CS引脚模式
	gpio_mode_set(GPIOF, GPIO_MODE_OUTPUT, GPIO_PUPD_PULLUP, GPIO_PIN_6);
	//配置CS输出模式
	gpio_output_options_set(GPIOF, GPIO_OTYPE_PP, GPIO_OSPEED_50MHZ, GPIO_PIN_6);
	//W25Q64不选中
	gpio_bit_write(GPIOF, GPIO_PIN_6, SET);

	spi_init_struct.trans_mode           = SPI_TRANSMODE_FULLDUPLEX;  	// 传输模式全双工
	spi_init_struct.device_mode          = SPI_MASTER;                	// 配置为主机
	spi_init_struct.frame_size           = SPI_FRAMESIZE_8BIT;        	// 8位数据
	spi_init_struct.clock_polarity_phase = SPI_CK_PL_HIGH_PH_2EDGE;		//极性相位  
	spi_init_struct.nss                  = SPI_NSS_SOFT;              	//软件cs
	spi_init_struct.prescale             = SPI_PSC_2;                 	//SPI时钟预分频为2
	spi_init_struct.endian               = SPI_ENDIAN_MSB;            	//高位在前
	//将参数填入SPI4
	spi_init(SPI4, &spi_init_struct);
	//使能SPI
	spi_enable(SPI4);
}

/******************************************************************
 * 函 数 名 称：spi_read_write_byte
 * 函 数 说 明：硬件SPI的读写
 * 函 数 形 参：dat=发送的数据
 * 函 数 返 回：读取到的数据
 * 作       者：LCKFB
 * 备       注：无
******************************************************************/
uint8_t spi4_read_write_byte(uint8_t dat)
{
	//等待发送缓冲区为空
	while(RESET == spi_i2s_flag_get(SPI4,  SPI_FLAG_TBE) );
         spi_i2s_data_transmit(SPI4, dat);
	//等待接收缓冲区为空
	while(RESET == spi_i2s_flag_get(SPI4,  SPI_FLAG_RBNE) );
         return spi_i2s_data_receive(SPI4);
}
uint16_t spi4_flash_readID(void)
{
	uint16_t  temp = 0;	  	
	gpio_bit_write(GPIOF, GPIO_PIN_6, RESET);
		
	spi4_read_write_byte(0x90);//发送读取ID命令	    
	spi4_read_write_byte(0x00); 	    
	spi4_read_write_byte(0x00); 	    
	spi4_read_write_byte(0x00); 		
	//接收数据
	temp |= spi4_read_write_byte(0xFF)<<8;  
	temp |= spi4_read_write_byte(0xFF);	
		 
	gpio_bit_write(GPIOF, GPIO_PIN_6, SET);	
	return temp;
}

void spi4_w25qxx_cs(uint8_t enable)
{
	if(enable)
	gpio_bit_write(GPIOF, GPIO_PIN_6, SET);	
	else
	gpio_bit_write(GPIOF, GPIO_PIN_6, RESET);	
}

对应的bsp_spi.h文件如下：

C 复制代码 
#ifndef _BSP_SPI_H
#define _BSP_SPI_H


#include "gd32f4xx.h"
#include "systick.h"

void bsp_spi4_init(void);

uint16_t spi4_flash_readID(void);
uint8_t spi4_read_write_byte(uint8_t dat);
void spi4_w25qxx_cs(uint8_t enable);
#endif

  • 接下来是对这个sfud的移植

    这个是对于sfud_cfg.h的修改

  • 剩下对一个sfud_port.c文件进行修改

C 复制代码 
#include <sfud.h>
#include <stdarg.h>

#include "bsp_spi.h"
#include <string.h>

#define OS 0 // 0:不使用OS，1:使用OS

//这里使用的是freertos，你也可以换成你熟悉的rtos
#if OS  
#include "FreeRTOS.h"
#include "semphr.h"
#include "task.h"
#endif

static char log_buf[256];

void sfud_log_debug(const char *file, const long line, const char *format, ...);

//这里是自添加的函数，实行对应接口的写buf函数
static void spi_flash_buf_write(const uint8_t *buf, size_t len)
{
    while (len--)
    {
        spi4_read_write_byte(*buf);
        buf++;
    }
}

//这里是自添加的函数，实行对应接口的读buf函数
static void spi_flash_buf_read(uint8_t *buf, size_t len)
{
    while (len--)
    {
        *buf = spi4_read_write_byte(0xff);
        buf++;
    }
}


/**
 * SPI write data then read data
 */
static sfud_err spi_write_read(const sfud_spi *spi, const uint8_t *write_buf, size_t write_size, uint8_t *read_buf,
                               size_t read_size)
{
    sfud_err result = SFUD_SUCCESS;
    //    uint8_t send_data, read_data;

    /**
     * add your spi write and read code
     */
    //这里就是我们要自行添加的代码
    if (write_size)
        SFUD_ASSERT(write_buf);
    if (read_size)
        SFUD_ASSERT(read_buf);
    spi4_w25qxx_cs(0);
    if (write_size)
    {
        spi_flash_buf_write(write_buf, write_size);
    }
    if (read_size)
    {
        spi_flash_buf_read(read_buf, read_size);
    }
    spi4_w25qxx_cs(1);
    return result;
}

#ifdef SFUD_USING_QSPI
/**
 * read flash data by QSPI
 */
static sfud_err qspi_read(const struct __sfud_spi *spi, uint32_t addr, sfud_qspi_read_cmd_format *qspi_read_cmd_format,
                          uint8_t *read_buf, size_t read_size)
{
    sfud_err result = SFUD_SUCCESS;

    /**
     * add your qspi read flash data code
     */

    return result;
}
#endif /* SFUD_USING_QSPI */

#if OS

static SemaphoreHandle_t sfudMutexSemaphor;
static void spi_lock_init(void)
{
    sfudMutexSemaphor = xSemaphoreCreateMutex();
    if (sfudMutexSemaphor == NULL)
    {
        SFUD_DEBUG("sfud semaphor create failed");
    }
}
#endif

static void spi_lock(const sfud_spi *spi)
{
#if OS
    if (sfudMutexSemaphor != NULL)
    {
        xSemaphoreTake(sfudMutexSemaphor, portMAX_DELAY);
    }
#else
    __disable_irq(); //? ?  ж 
#endif
}
static void spi_unlock(const sfud_spi *spi)
{
#if OS
    if (sfudMutexSemaphor != NULL)
    {
        xSemaphoreGive(sfudMutexSemaphor);
    }
#else
    __enable_irq();  //? ?  ж 
#endif
}
static void spi_delay(void)
{
#if OS
    vTaskDelay(1);
#else
   uint32_t delay = 120;
   while(delay--)
       ;
#endif
}
sfud_err sfud_spi_port_init(sfud_flash *flash)
{
    sfud_err result = SFUD_SUCCESS;

    /**
     * add your port spi bus and device object initialize code like this:
     * 1. rcc initialize
     * 2. gpio initialize
     * 3. spi device initialize
     * 4. flash->spi and flash->retry item initialize
     *    flash->spi.wr = spi_write_read; //Required
     *    flash->spi.qspi_read = qspi_read; //Required when QSPI mode enable
     *    flash->spi.lock = spi_lock;
     *    flash->spi.unlock = spi_unlock;
     *    flash->spi.user_data = &spix;
     *    flash->retry.delay = null;
     *    flash->retry.times = 10000; //Required
     */
    //这里也是我们要添加的函数，这里要重点注意这个SPI4，要和sfud_cfg.h中保持一致
    if (!strcmp(flash->spi.name, "SPI4"))
    {
        bsp_spi4_init();
#if OS
        spi_lock_init();
#endif
        flash->spi.wr = spi_write_read;
        flash->spi.lock = spi_lock;
        flash->spi.unlock = spi_unlock;
        flash->retry.delay = spi_delay;
        flash->retry.times = 60*10000;
    }
    return result;
}

/**
 * This function is print debug info.
 *
 * @param file the file which has call this function
 * @param line the line number which has call this function
 * @param format output format
 * @param ... args
 */
void sfud_log_debug(const char *file, const long line, const char *format, ...)
{
    va_list args;

    /* args point to the first variable parameter */
    va_start(args, format);
    printf("[SFUD](%s:%ld) ", file, line);
    /* must use vprintf to print */
    vsnprintf(log_buf, sizeof(log_buf), format, args);
    printf("%s\n", log_buf);
    va_end(args);
}

/**
 * This function is print routine info.
 *
 * @param format output format
 * @param ... args
 */
void sfud_log_info(const char *format, ...)
{
    va_list args;

    /* args point to the first variable parameter */
    va_start(args, format);
    printf("[SFUD]");
    /* must use vprintf to print */
    vsnprintf(log_buf, sizeof(log_buf), format, args);
    printf("%s\n", log_buf);
    va_end(args);
}
  • 上面的代码所示，其实也只需要修改 spi_write_read 和sfud_spi_port_init这两个函数，就移植完成啦。

接下来我们对移植完成的sfud库进行擦除，读，写功能的测试。

对应的main函数代码。

c 复制代码 
#include "main.h"
#include "bsp_led.h"
#include "bsp_usart.h"
#include "gd32f4xx.h"
#include "sys.h"
#include "systick.h"
#include <stdio.h>

#include "bsp_spi.h"
#include <sfud.h>

#define SFUD_DEMO_TEST_BUFFER_SIZE 1024

static void sfud_demo(uint32_t addr, size_t size, uint8_t *data);

static uint8_t sfud_demo_test_buf[SFUD_DEMO_TEST_BUFFER_SIZE];

/*!
    \brief    main function
    \param[in]  none
    \param[out] none
    \retval     none
*/
int main(void)
{
    systick_config();
    led_gpio_config(); // led初始化
    usart_gpio_config(115200U);
    /* SFUD initialize */
    if (sfud_init() == SFUD_SUCCESS)
    {
       sfud_demo(0, sizeof(sfud_demo_test_buf), sfud_demo_test_buf);
    }
    while (1)
    {
    }
}
/**
 * SFUD demo for the first flash device test.
 *
 * @param addr flash start address
 * @param size test flash size
 * @param size test flash data buffer
 */
static void sfud_demo(uint32_t addr, size_t size, uint8_t *data) {
    sfud_err result = SFUD_SUCCESS;
    const sfud_flash *flash = sfud_get_device_table() + 0;
    size_t i;
    /* prepare write data */
    for (i = 0; i < size; i++) {
        data[i] = i;
    }
    /* erase test */
    result = sfud_erase(flash, addr, size);
    if (result == SFUD_SUCCESS) {
        printf("Erase the %s flash data finish. Start from 0x%08X, size is %ld.\r\n", flash->name, addr,
                size);
    } else {
        printf("Erase the %s flash data failed.\r\n", flash->name);
        return;
    }
    /* write test */
    result = sfud_write(flash, addr, size, data);
    if (result == SFUD_SUCCESS) {
        printf("Write the %s flash data finish. Start from 0x%08X, size is %ld.\r\n", flash->name, addr,
                size);
    } else {
        printf("Write the %s flash data failed.\r\n", flash->name);
        return;
    }
    /* read test */
    result = sfud_read(flash, addr, size, data);
    if (result == SFUD_SUCCESS) {
        printf("Read the %s flash data success. Start from 0x%08X, size is %ld. The data is:\r\n", flash->name, addr,
                size);
        printf("Offset (h) 00 01 02 03 04 05 06 07 08 09 0A 0B 0C 0D 0E 0F\r\n");
        for (i = 0; i < size; i++) {
            if (i % 16 == 0) {
                printf("[%08X] ", addr + i);
            }
            printf("%02X ", data[i]);
            if (((i + 1) % 16 == 0) || i == size - 1) {
                printf("\r\n");
            }
        }
        printf("\r\n");
    } else {
        printf("Read the %s flash data failed.\r\n", flash->name);
    }
    /* data check */
    for (i = 0; i < size; i++) {
        if (data[i] != i % 256) {
            printf("Read and check write data has an error. Write the %s flash data failed.\r\n", flash->name);
			break;
        }
    }
    if (i == size) {
        printf("The %s flash test is success.\r\n", flash->name);
    }
}

效果如下

擦除读写1k字节数据正常，到这里就移植完成啦。

至于如何使用sfud库，可以参考这个测试demo的用法，记得要向flash写入数据，要先擦除哦!

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