2025.4.26_STM32_SPI

1.SPI简介

2.硬件电路

所有SPI设备的SCK(时钟)、MOSI(主机输出从机输入)、MISO(主机输入从机输出)分别连在一起。SCK线只能被主机控制，和I2C相同。

主机另外引出多条SS控制线，分别接到各从机的SS引脚 (SS不用的时候为高电平，当主机需要选中某个从机时将对应的SS置为低电平，同一时刻只能选择一个从机)

输出引脚配置为推挽输出，输入引脚配置为浮空或上拉输入

在从机SS=1，也就是从机未被选择状态，它的MISO必须关闭输出，也就是高阻态

2.1 移位示意图(交换数据原理)

波特率发生器产生时钟驱动以为寄存器进行移位，在信号的上升沿所有数据(包括主机和从机)往左移动一位，信号的下降沿进行采样，也就是主机从左边移出去的数据到达从机的右边，从机从左边移出的数据到达主机的左边。重复多次就能交换一个字节。如果只想发送不想接收,那就发送一个随机值

3.SPI的基本时序

3.1 开始

SS从高电平变到低电平 (SS是低电平有效，当SS为低电平时相当于告诉对应地址线上的从机被选中了)

3.2 结束

SS从低电平变到高电平(SS是低电平有效，当SS为高电平时相当于告诉对应地址线上的从机通信结束了)

3.3 交换一个字节

3.3.1 模式0

SCK在上升沿的时候完成数据交换，在下降沿的时候移出数据，这就要求数据在SCK上升沿之前就要把数据移出，相较于模式一相当于移出数据提前了半个相位。

cpp 复制代码

uint8_t MySPI_SwapByte(uint8_t ByteSend)
{
	uint8_t receive = 0x00 , i=0;
	
	for(i = 0 ; i < 8 ; i++)
	{
		MySPI_W_MOSI(ByteSend & (0x80 >> i));
		MySPI_W_SCK(1);
		if(MySPI_R_MISO() == 1){receive |= (0x80 >> i);}
		MySPI_W_SCK(0);
	}
	return receive;
}

3.3.2 模式1

SCK在上升沿的时候主机和从机进行数据移位到对应的MOSI和MIS线上，在下降沿的时候移入数据。这样就完成了一位数据的交换。重复八次就完成了一个字节数据的交换。

3.3.3 模式2

SCK和模式0极性相反，也是提前移出数据，但是在SCK下降沿移入数据，上升沿移出数据。

3.3.4 模式3

SCK和模式1的极性相反，SCK下降沿移出数据，上升沿移入数据

3.3.5 注意：

CPHA只规定是在第一个时钟沿移入数据还是在第二个时钟沿移入数据，并不特指上升沿或下降沿。需要配合CPOL才能确定上升沿还是下降沿。

4.W25Q64

4.1简介

W25Oxx系列是一种低成本、小型化、使用简单的非易失性存储器

常应用于数据存储、字库存储、固件程序存储等场景

存储介质:NorFlash(闪存)

时钟频率:180MHz/160MHz(DualSP)/320MHz(Ouad SPl)

Dual是双重SPI，是指发送的时候同时用MOSI和MISO同时进行发送，减少资源浪费。

Quad是四重SPI，是在双重的基础上再加上HOLD和WP两条数据线进行传输。

4.2 引脚定义

4.3 Flash写入注意事项

4.4 操作W25Q64(软件SPI)

4.4.1 写使能

cpp 复制代码

void W25Q64_WriteEnable(void)
{
	MySPI_Start();
	MySPI_SwapByte(W25Q64_WRITE_ENABLE);
	MySPI_Stop();
}

4.4.2 等待空闲

cpp 复制代码

void W25Q64_WaitBusy(void)
{
	uint32_t timeout = 0;
	MySPI_Start();
	MySPI_SwapByte(W25Q64_READ_STATUS_REGISTER_1);
	while((MySPI_SwapByte(W25Q64_DUMMY_BYTE) & 0x01) == 1)
	{
		timeout++;
		if(timeout == 100000)
			break;
	}
	MySPI_Stop();
}

4.4.3 页写

cpp 复制代码

void W25Q64_PageProgram(uint32_t Address , uint8_t *data , uint8_t Count)
{
	W25Q64_WriteEnable();
	
	MySPI_Start();
	MySPI_SwapByte(W25Q64_PAGE_PROGRAM );
	MySPI_SwapByte(Address >> 16);
	MySPI_SwapByte(Address >> 8);
	MySPI_SwapByte(Address);
	
	for(uint8_t i = 0; i<Count ; i++)
	{
		MySPI_SwapByte(data[i]);
	}
	MySPI_Stop();
	W25Q64_WaitBusy();
}

4.4.4 扇区擦除

cpp 复制代码

void W25Q64_SectorErase(uint32_t Address )
{
	W25Q64_WriteEnable();
	
	MySPI_Start();
	MySPI_SwapByte(W25Q64_SECTOR_ERASE_4KB );
	MySPI_SwapByte(Address >> 16);
	MySPI_SwapByte(Address >> 8);
	MySPI_SwapByte(Address);
	MySPI_Stop();
	
	W25Q64_WaitBusy();
}

4.4.5 读数据

cpp 复制代码

void W25Q64_ReadData(uint32_t Address , uint8_t *data , uint32_t Count)
{
	MySPI_Start();
	MySPI_SwapByte(W25Q64_READ_DATA );
	MySPI_SwapByte(Address >> 16);
	MySPI_SwapByte(Address >> 8);
	MySPI_SwapByte(Address);
	
	for(uint32_t i = 0; i < Count ; i++)
	{
		data[i] = MySPI_SwapByte(W25Q64_DUMMY_BYTE);
	}
	MySPI_Stop();
}

4.5 操作W25Q64(硬件SPI)

4.5.1 硬件SPI简介

4.5.2 硬件SPI初始化

cpp 复制代码

void MySPI_Init(void)
{
    /*开启时钟*/
    RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_GPIOA, ENABLE);	//开启GPIOA的时钟
    RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_SPI1, ENABLE);	//开启SPI1的时钟
    
    /*GPIO初始化*/
    GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStructure;
    GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_Out_PP;
    GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_4;
    GPIO_InitStructure.GPIO_Speed = GPIO_Speed_50MHz;
    GPIO_Init(GPIOA, &GPIO_InitStructure);					//将PA4引脚初始化为推挽输出
    
    GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_AF_PP;
    GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_5 | GPIO_Pin_7;
    GPIO_InitStructure.GPIO_Speed = GPIO_Speed_50MHz;
    GPIO_Init(GPIOA, &GPIO_InitStructure);					//将PA5和PA7引脚初始化为复用推挽输出
    
    GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_IPU;
    GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_6;
    GPIO_InitStructure.GPIO_Speed = GPIO_Speed_50MHz;
    GPIO_Init(GPIOA, &GPIO_InitStructure);					//将PA6引脚初始化为上拉输入
    
    /*SPI初始化*/
    SPI_InitTypeDef SPI_InitStructure;						//定义结构体变量
    SPI_InitStructure.SPI_Mode = SPI_Mode_Master;			//模式，选择为SPI主模式
    SPI_InitStructure.SPI_Direction = SPI_Direction_2Lines_FullDuplex;	//方向，选择2线全双工
    SPI_InitStructure.SPI_DataSize = SPI_DataSize_8b;		//数据宽度，选择为8位
    SPI_InitStructure.SPI_FirstBit = SPI_FirstBit_MSB;		//先行位，选择高位先行
    SPI_InitStructure.SPI_BaudRatePrescaler = SPI_BaudRatePrescaler_128;	//波特率分频，选择128分频
    SPI_InitStructure.SPI_CPOL = SPI_CPOL_Low;				//SPI极性，选择低极性
    SPI_InitStructure.SPI_CPHA = SPI_CPHA_1Edge;			//SPI相位，选择第一个时钟边沿采样，极性和相位决定选择SPI模式0
    SPI_InitStructure.SPI_NSS = SPI_NSS_Soft;				//NSS，选择由软件控制
    SPI_InitStructure.SPI_CRCPolynomial = 7;				//CRC多项式，暂时用不到，给默认值7
    SPI_Init(SPI1, &SPI_InitStructure);						//将结构体变量交给SPI_Init，配置SPI1
    
    /*SPI使能*/
    SPI_Cmd(SPI1, ENABLE);									//使能SPI1，开始运行
    
    /*设置默认电平*/
    MySPI_W_SS(1);											//SS默认高电平
}

4.5.3硬件SPI交换数据

cpp 复制代码

uint8_t MySPI_SwapByte(uint8_t ByteSend)
{
	while (SPI_I2S_GetFlagStatus(SPI1, SPI_I2S_FLAG_TXE) != SET);	//等待发送数据寄存器空
	
	SPI_I2S_SendData(SPI1, ByteSend);								//写入数据到发送数据寄存器，开始产生时序
	
	while (SPI_I2S_GetFlagStatus(SPI1, SPI_I2S_FLAG_RXNE) != SET);	//等待接收数据寄存器非空
	
	return SPI_I2S_ReceiveData(SPI1);								//读取接收到的数据并返回
}