韦东山STM32_HAl库入门教程（SPI）学习笔记[09]内容

（1）SPI程序层次

一、核心逻辑："SPI Flash 操作" 是怎么跑起来的？

要读写 SPI Flash，需同时理解 硬件连接（怎么接线） 和 软件分层（谁负责发指令、谁负责控制逻辑），二者结合才能让数据正确读写。

二、逐图拆解（从 "硬件物理连接" 到 "软件逻辑分层"）

1. 「硬件接线 - 实际底板」

内容：展示 DShanMCU-F103 学习底板上，SPI Flash 模块的物理安装位置（丝印 "FLASH 模块" 的排母接口）。
作用：实操时知道 "模块插哪里"，确保硬件连接正确。
关键细节 ：
- 模块名称："Flash 模块"（红框标注）。
- 底板标识：DShanMCU-F103 Base Board，确认自己用的开发板匹配。

2. 「软件层次 - 操作 Flash 的分工」

内容：把 "操作 SPI Flash" 的软件拆成 3 层，明确每层职责：
- 应用程序 （最上层）：决定 "读写什么数据、在 Flash 的哪个位置操作"（比如你写的 main.c 里，要存一个汉字字模到 Flash 地址 0x0800）。
- Flash 驱动 （中间层）：把应用程序的 "读写需求" 转成 SPI 协议命令 （比如读操作要发 0x03 指令 + 地址，写操作要先发擦除命令再写）。
- SPI 控制器驱动（HAL）（最下层）：最基础的 "SPI 硬件控制"，负责发送具体的 SPI 时序信号（时钟、数据），跟硬件寄存器直接交互。
作用：理解 "软件怎么分层协作"，开发时知道改哪一层（比如换 Flash 型号，只需改 "Flash 驱动层"；换主控芯片，可能改 "HAL 层"）。

3. 「硬件框图 - 系统级连接逻辑」

内容：从 SoC（芯片系统） 角度，展示 CPU、内存管理单元、SPI 控制器、Flash 之间的连接关系：
- CPU ：发读写指令（比如 "读 Flash 地址 0x1000 的数据"）。
- 内存管理单元：处理地址映射、片选信号（决定操作 RAM 还是 Flash 还是其他外设）。
- SPI 控制器：把 CPU 的指令转成 SPI 时序（时钟 SCK、数据 MOSI/MISO、片选 CS 等），发给外部 Flash。
- Flash：接收 SPI 信号，执行读写擦除操作，返回数据。
作用：理解 "硬件模块如何协同工作"，比如为什么操作 Flash 时要控制片选信号（片选 3 对应 Flash），地址怎么通过内存管理单元转发。

4. 「硬件原理图 - 引脚级连接」

内容：SPI Flash 模块与 STM32 主控的具体引脚连接 ：
- PA7（DI/SPI1 MOSI）：主控 → Flash 发数据（Master Out Slave In）。
- PA5（SCK/SPI1 SCK）：主控给 Flash 提供时钟信号。
- PA6（DO/SPI1 MISO）：Flash → 主控返回数据（Master In Slave Out）。
- PB9（CS）：片选信号，拉低时选中 Flash 模块（同一总线上可能接多个 SPI 设备，靠 CS 区分）。
- VCC +3.3V ：给 Flash 模块供电；GND：接地。
关键细节 ：
- "M6/M12 要互斥操作"：同一套 SPI 引脚可能接多个模块（比如 M6 和 M12），同一时间只能选一个（通过不同 CS 控制）。
- 引脚功能：MOSI 发命令 / 地址 / 数据，MISO 收数据，SCK 同步时钟，CS 选设备。

（2）SPI协议和SPI控制结构

一、知识地图：SPI 学习的 "原子级" 逻辑链

要彻底掌握 SPI，需理解 "硬件物理层 → 信号时序层 → 控制器内部逻辑层 → 软件驱动层" 的完整闭环

二、逐图拆解：从 "物理线" 到 "寄存器位" 的原子级解析

1. 「硬件接线 - SPI 外设连接」

核心作用 ：明确 SPI 控制器如何外接多个设备 （SPI Flash、SPI OLED），理解 "共享总线 + 片选区分" 的设计。
关键细节（阴暗角落！） ：
- 总线共享 ：SCK、DO（MOSI）、DI（MISO） 是共享总线，多个设备并联在这三根线上。
- 片选（CS）的灵魂 ：
  - 每个设备有独立 CS（CS0 连 Flash，CS1 连 OLED），低电平有效（拉低对应 CS 才选中设备）。
  - 同一时间只能有一个 CS 被拉低，否则总线冲突（比如同时选 Flash 和 OLED，MOSI 发的数据会乱套）。
- GPIO 的隐藏作用 ：如果 SPI 控制器的 NSS（硬件片选）不用，可通过 GPIO 模拟片选（灵活，但占 GPIO 资源）。
关联下一张图 ：知道设备咋连后，得理解 "SPI 信号咋交互" → 看时序图。

2. 「SPI 控制器内部框图」

核心作用 ：揭秘 "SPI 控制器内部咋把 CPU 数据转成时序信号"，理解移位寄存器、缓冲器的关键作用。
关键模块 & 阴暗细节 ：
- 移位寄存器（Shift register） ：
  - 是 SPI 收发的核心！发送时，CPU 把数据写入 Tx buffer，移位寄存器逐位把数据推到 MOSI；接收时，MISO 来的数据逐位移入 移位寄存器，装满后送到 Rx buffer。
  - 不管是 8 位还是 16 位帧，都靠它按位 "搬运" 数据（比如发 0x56，会拆成 8 个比特，在 SCK 时钟下一位位发）。
- Tx/Rx buffer（发送 / 接收缓冲） ：
  - Tx buffer：CPU 写数据到这里，移位寄存器从这里取数据发出去（先入先出，发完一个字节才会取下一个）。
  - Rx buffer：移位寄存器收完数据，存在这里，CPU 从这里读（必须及时读 ，否则新数据会覆盖旧数据，导致 OVR 溢出错误）。
- 波特率发生器（Baud rate generator） ：
  - 决定 SCK 的频率（比如 f_SCK = f_PCLK / (BR[2:0] + 1)），直接影响传输速度（太快可能导致从机跟不上，出现数据错误）。
- 控制寄存器（SPI_CR1、SPI_CR2） ：
  - CPOL、CPHA：决定时钟极性和相位（后面时序图重点讲）。
  - MSTR：设为 1 表示主控模式（开发板作为 SPI 主机控制外设）。
  - LSB FIRST：设为 1 则先传低位（默认先传高位，需看外设要求）。
  - TXEIE、RXNEIE：发送 / 接收中断使能（数据发完 / 收到时触发中断，异步通信常用）。
关联下一张图 ：理解控制器内部后，得掌握 "SCK、MOSI、MISO 咋配合发数据" → 看时序图。

3. 「SPI 时序图（CPOL=1 系列）」

核心作用 ：明确 "时钟极性（CPOL）、相位（CPHA）" 如何决定数据采样时机，是 SPI 通信的协议灵魂。
阴暗细节（逐周期解析！） ：
- CPOL（时钟极性） ：
  - CPOL=1：SCK 空闲时是高电平 ；CPOL=0：空闲时是低电平（决定时钟的 "基础电平"）。
- CPHA（时钟相位） ：
  - CPHA=0：第一个时钟沿（上升沿 / 下降沿，看 CPOL）采样数据；
  - CPHA=1：第二个时钟沿采样数据。
- 以 CPOL=1, CPHA=0（Format A）为例 ：
  - SCK 空闲高电平 → 第一个时钟沿是下降沿 （从高→低），此时采样 MOSI/MISO 数据。
  - 数据传输：MOSI 先发 MSB（最高位），MISO 同步返回数据，8 个时钟周期传完 1 字节。
- 以 CPOL=1, CPHA=1（Format B）为例 ：
  - 第一个时钟沿（下降沿）不采样，第二个时钟沿（上升沿） 采样数据。
  - 注意 MISO 数据延迟：返回的 LSB 是 "之前传输字符的低位"（时序对齐需要，外设必须支持）。
关键坑点 ：
- 时序匹配 ：主机和从机的 CPOL、CPHA 必须完全一致，否则数据采样错位（比如主机用 CPOL=1，从机用 CPOL=0，时钟沿对不上，数据全错）。
- MSB/LSB 顺序 ：默认 LSB FIRST=0（先传 MSB），如果外设要求先传 LSB，必须设 LSB FIRST=1（看 datasheet！）。
关联下一张图 ：对比 CPOL=0 的时序，理解四种模式的差异 → 看CPOL=0 时序图（图 4）。

4. 「SPI 时序图（CPOL=0 系列）」

核心作用 ：补充 CPOL=0 时的时序差异，理解 "四种 SPI 模式" 的完整逻辑。
阴暗细节（与 CPOL=1 对比） ：
- CPOL=0：SCK 空闲时是低电平 ，第一个时钟沿是上升沿（从低→高）。
- CPOL=0, CPHA=0（Format A） ：
  - 第一个时钟沿（上升沿）采样数据，MOSI 先发 MSB，MISO 同步返回。
- CPOL=0, CPHA=1（Format B） ：
  - 第一个时钟沿（上升沿）不采样，第二个时钟沿（下降沿） 采样数据。
  - MISO 返回的 LSB* 是 "之前传输字符的低位"（时序对齐逻辑和 CPOL=1 类似）。
关键总结 ：
- 四种模式对应 CPOL（0/1）和 CPHA（0/1）的组合，必须和外设手册一致（比如 SPI Flash 可能要求模式 0，OLED 可能要求模式 3）。
- 常用模式：模式 0（CPOL=0, CPHA=0） 和 模式 3（CPOL=1, CPHA=1） ，因为它们都在上升沿采样（不管空闲电平，只要沿对齐即可，兼容性好）。

5. 「SPI 传输示例（0x56 时序）」

核心作用 ：用实际数据（0x56 = 0b0101 0110）演示 "时序图如何对应二进制位"，把抽象时序落地。
阴暗细节（逐位解析） ：
- CS0 拉低：选中 SPI Flash，开始传输。
- SCK 时钟与数据的对应 ：
  - 0x56 的二进制是 0b0101 0110，MSB 是第 7 位（0），LSB 是第 0 位（0）。
  - 每个 SCK 周期对应 1 个比特：
    - 第 1 个 SCK 下降沿（CPOL=1, CPHA=0 时）：发 0（MSB），Flash 采样。
    - 第 2 个 SCK 下降沿：发 1，依此类推...
    - 第 8 个 SCK 下降沿：发 0（LSB），传输结束。
- 采样时机 ：Flash 在每个 SCK 的上升沿采样（因为示例中可能用了模式 3？需要结合前面的模式图验证）。
关键验证 ：
- 数一下 SCK 周期和数据位是否对应（8 个周期传 8 位），理解 MSB 先传 的规则。
- 对比前面的时序模式图，看这个示例属于哪种 CPOL、CPHA 组合（比如这里 SCK 空闲高电平 → CPOL=1；下降沿发数据，上升沿采样 → 可能是模式 2 或 3？需要细扣）。

6. 「SPI 模式总结表」

核心作用 ：把四种 SPI 模式的规则表格化，方便快速查询和配置。
阴暗细节（表格逐行解析） ：
- 模式 0（CPOL=0, CPHA=0） ：
  - SCK 空闲低电平，第一个时钟沿（上升沿）采样数据 → 常用，很多外设默认支持。
- 模式 1（CPOL=0, CPHA=1） ：
  - SCK 空闲低电平，第二个时钟沿（下降沿）采样数据 → 部分外设（如某些传感器）可能用。
- 模式 2（CPOL=1, CPHA=0） ：
  - SCK 空闲高电平，第一个时钟沿（下降沿）采样数据 → 较少用，但某些旧设备可能要求。
- 模式 3（CPOL=1, CPHA=1） ：
  - SCK 空闲高电平，第二个时钟沿（上升沿）采样数据 → 常用（和模式 0 互补，覆盖上升沿采样场景）。
关键技巧 ：
- 记不住四种模式？记住 "常用模式 0 和 3"，它们都在上升沿采样（不管空闲电平），配置时先试这两个模式，不行再查外设手册。

7. 「SPI 传输示例（0x56 时序图）」

核心作用 ：和图 5 呼应，用更规范的时序图展示 0x56 传输，验证 "数据位与时钟沿的对应关系"。
阴暗细节（与图 5 对比） ：
- 图 5 是手绘版，图 7 是规范版，都展示 0x56 = 0b0101 0110 的传输。
- 注意 CS0 拉低的时机（传输前拉低，传输后拉高），以及 SCK 周期数（8 个周期传 1 字节）。
关键验证 ：
- 数 DO 线上的电平是否和 0b0101 0110 一致（第 1 个 SCK 周期是 0，第 2 个是 1... 第 8 个是 0）。

8. 「SPI 主机模式配置步骤」

核心作用 ：把 "软件配置 SPI 控制器" 的步骤标准化，指导代码怎么写。
阴暗细节（逐步骤解析） ：
- 1. 配置波特率（BR [2:0]） ：
  - 决定 SCK 频率（f_SCK = f_PCLK / (BR + 1)），不能超过外设最大频率（比如 SPI Flash 最大支持 80MHz，就不能设太高）。
  - 示例：BR[2:0] = 011 → 分频系数 4 → f_SCK = 84MHz / 4 = 21MHz（假设 PCLK=84MHz）。
- 2. 配置 CPOL、CPHA ：
  - 根据外设手册选模式（比如 Flash 要求模式 0 → CPOL=0, CPHA=0）。
- 3. 配置数据帧格式（DFF） ：
  - DFF=0 → 8 位帧（常用）；DFF=1 → 16 位帧（某些设备如 OLED 可能用）。
- 4. 配置 LSBFIRST ：
  - LSBFIRST=0 → 先传 MSB（默认，大多数外设要求）；LSBFIRST=1 → 先传 LSB（少数外设如某些传感器可能用）。
- 5. 配置 NSS（片选） ：
  - 硬件模式：NSS 引脚接高电平，靠硬件自动控制；
  - 软件模式：设 SSM=1, SSI=1，用软件控制 CS（灵活，适合多设备）。
- 6. 使能 SPI（MSTR、SPE） ：
  - MSTR=1 → 主机模式；SPE=1 → 使能 SPI 控制器。
关键坑点 ：
- 波特率不能乱设：太高会导致从机收不到数据（比如 Flash 最大支持 30MHz，你设成 50MHz，就会丢数据）。
- NSS 配置易错 ：软件模式下必须设 SSM=1，否则 NSS 引脚会自动拉低，导致总线冲突。

(3)SPI_HAL库编程

第一步：先搞懂 SPI 是啥 ------ 就像 "多人打电话"

SPI 是单片机（比如 STM32）和其他设备（比如传感器、显示屏）之间 "传数据" 的一种方式，就像几个人用电话通话：

主机：STM32（相当于发起通话的人）
从机：被控制的设备（比如传感器，相当于接电话的人）
线的作用 ：
- SCK 线：时钟线（相当于 "喂喂喂" 的节奏，保证双方语速一致）
- MOSI 线：主机发、从机收（主机说话的线）
- MISO 线：从机发、主机收（从机回话的线）
- NSS 线：片选线（主机想跟哪个从机说话，就拉低对应从机的 NSS 线，相当于 "小明，听我说"）

第二步：用 CubeMX "搭线路"------ 相当于 "插电话线"

在写代码前，需要用 STM32CubeMX 软件配置 SPI 的 "硬件线路"，就像提前插好电话线、设置好通话规则。

1. 配置 SPI 核心参数

打开 CubeMX，找到 SPI 外设（比如 SPI1），配置以下参数：

模式：选 "全双工主机"（最常用，主机既能说也能听）
帧格式 ：
- 数据长度：8 位（一次传 1 个字节，像一次说一个字）
- 高位在前（MSB First，像说话从第一个字开始）
- 时钟极性 / 相位：默认选 "低电平空闲，第一个边沿采样"（记不住没关系，CubeMX 默认值一般能用）
时钟分频：比如 "分频 8"（STM32 主频 72MHz 的话，SPI 时钟就是 9MHz，相当于说话的语速，不能太快否则从机听不懂）
下面会自动显示引脚：比如 SPI1 的 SCK=PA5、MOSI=PA7、MISO=PA6（这些是硬件固定的，不用改）

2. 配置片选引脚

NSS 线（片选）一般用软件控制（更灵活），需要手动配置一个普通 GPIO 当片选：

选一个引脚（比如 PB9），模式设为 "推挽输出"（能输出高低电平）
初始状态设为 "高电平"（默认不选中从机，相当于 "先不打电话"）

3. 生成代码

配置完后，点 "Generate Code" 生成初始化代码，CubeMX 会自动帮我们写好 SPI 的基础设置（不用自己写）。

第三步：用查询方式 "发消息"------ 相当于 "对着电话一直说，等对方回应"

最基础的通信方式：发送数据时，STM32 会 "一直等" 到发送完成，再做下一步（类似打电话时一直说，直到说完才停）。

1. 发送数据函数

用HAL_SPI_Transmit()函数发送，格式：

复制代码

HAL_SPI_Transmit(&hspi1, 发送的数据地址, 数据长度, 超时时间);

&hspi1：CubeMX 生成的 SPI1 结构体（相当于指定用哪部电话）
发送的数据地址：比如&data（要发的数据存在哪里）
数据长度：比如 1（发 1 个字节）
超时时间：比如 100（最多等 100ms，没发完就报错）

2. 接收数据函数

用HAL_SPI_Receive()函数接收，格式类似：

复制代码

HAL_SPI_Receive(&hspi1, 接收数据的缓冲区地址, 长度, 超时时间);

3. 收发同时进行

用HAL_SPI_TransmitReceive()，一边发一边收（全双工的特点）：

复制代码

HAL_SPI_TransmitReceive(&hspi1, 要发的数据, 接收缓冲区, 长度, 超时时间);

举个例子：给从机发命令并读回数据

复制代码

uint8_t send_data = 0x55;  // 要发的命令
uint8_t recv_data;         // 用来存接收的数据

HAL_GPIO_WritePin(PB9_GPIO_Port, PB9_Pin, GPIO_PIN_RESET);  // 拉低PB9，选中从机（"小明，听着"）
HAL_SPI_TransmitReceive(&hspi1, &send_data, &recv_data, 1, 100);  // 发命令同时收数据
HAL_GPIO_WritePin(PB9_GPIO_Port, PB9_Pin, GPIO_PIN_SET);    // 拉高PB9，释放从机（"说完了"）

第四步：用中断方式 "发消息"------ 相当于 "说完一段话就挂电话，对方听完打回来"

查询方式会让 STM32 一直等着，效率低。中断方式是：STM32 发起发送后，就去做别的事，等数据发完了，硬件会 "打断" STM32，提醒它 "发送完成了"（类似发微信，不用一直盯着，收到回复再看）。

1. 中断函数怎么用

用带_IT后缀的函数，比如：

发送：HAL_SPI_Transmit_IT(&hspi1, 数据地址, 长度);
接收：HAL_SPI_Receive_IT(&hspi1, 缓冲区, 长度);
收发同时：HAL_SPI_TransmitReceive_IT(...);

这些函数调用后会立刻返回，STM32 可以去干别的（比如亮灯、读按键）。

2. 中断是怎么 "提醒" 的（对应 "图 4→图 3→图 5→图 2"）

中断的流程像 "快递送货"：

（SPI1_IRQHandler）：硬件中断入口（相当于快递员到家门口按门铃），这是 STM32 芯片自带的函数，会自动调用 HAL 库的处理函数。
（HAL_SPI_IRQHandler）：HAL 库的中断总处理（相当于家人听到门铃，去开门），它会检查是发送中断还是接收中断，然后调用具体的处理函数。
（中断初始化逻辑） ：在调用_IT函数时，HAL 库会提前 "绑定" 好具体处理函数（比如 8 位数据对应SPI_2linesRxISR_8BIT），相当于 "告诉家人，快递来了怎么处理"。
（SPI_2linesRxISR_8BIT）：实际处理接收的函数（相当于家人接过快递，拆开看），会把收到的字节存到缓冲区，直到收完所有数据。

3. 收到 "提醒" 后做什么 ------ 回调函数

当中断处理完数据（比如发送完成、接收完成），HAL 库会自动调用 "回调函数"，我们可以在回调函数里写后续操作（比如收到数据后计算、点灯）。

常用回调函数：

HAL_SPI_TxCpltCallback()：发送完成回调
HAL_SPI_RxCpltCallback()：接收完成回调
HAL_SPI_ErrorCallback()：出错时回调

这一步放 "图 6"，它列出了各种回调函数，说明什么时候会被调用

举个例子：用中断接收数据

复制代码

uint8_t recv_buf[5];  // 接收缓冲区

// 启动中断接收（收5个字节）
HAL_GPIO_WritePin(PB9_GPIO_Port, PB9_Pin, GPIO_PIN_RESET);  // 选中从机
HAL_SPI_Receive_IT(&hspi1, recv_buf, 5);  // 启动接收，立刻返回

// 接收完成后，自动调用这个回调函数
void HAL_SPI_RxCpltCallback(SPI_HandleTypeDef *hspi) {
  if (hspi == &hspi1) {  // 确认是SPI1的中断
    HAL_GPIO_WritePin(PB9_GPIO_Port, PB9_Pin, GPIO_PIN_SET);  // 释放从机
    // 这里可以处理收到的recv_buf数据，比如打印、计算
  }
}

第五步：用 DMA 方式 "发消息"------ 相当于 "雇个快递员，自己不用管"

如果要传大量数据（比如发 1000 个字节），用查询或中断会占用 STM32 太多时间。DMA 方式相当于 "雇个快递员"，让 DMA 控制器直接搬运数据，STM32 全程不用插手（效率最高）。

DMA 函数怎么用

用带_DMA后缀的函数，比如：

发送：HAL_SPI_Transmit_DMA(&hspi1, 数据地址, 长度);
接收：HAL_SPI_Receive_DMA(&hspi1, 缓冲区, 长度);
收发同时：HAL_SPI_TransmitReceive_DMA(...);

调用后，DMA 会自动搬数据，完成后通过中断通知 STM32（和中断方式一样，会调用回调函数）。

（4）SPI_Flash_W25Q64操作方法

一、基础概念与整体逻辑

W25Q64 是常用的 SPI 接口 Flash 存储芯片，要操作它（读、写、擦除等），需遵循 "先理解芯片存储结构 → 掌握 SPI 指令交互流程 → 按步骤实现读写擦操作" 的逻辑。

简单说：

存储结构：芯片像很多 "小格子"，有页（256 字节）、扇区（4KB = 16 页）等划分，操作要对应这些单位。
SPI 交互：通过 SPI 总线发 "指令 + 地址 + 数据"，让 Flash 执行读、写、擦除，还要用状态寄存器判断操作是否完成。

二、核心流程串联

1. 读数据流程（最基础，先学它！）

作用：从 Flash 指定地址把数据读出来，比如读取之前存的配置、日志。

（1）读操作时序

（9.5.1 读数据 - 时序图） ：

这是读操作的完整 SPI 时序，步骤分解：
1. 拉低 /CS：选中 Flash 芯片（相当于敲门说 "我要操作你啦" ）。
2. 发读指令（0x03） ：通过 MOSI 线发指令 0x03，告诉 Flash "我要读数据" 。
3. 发 24 位地址 ：接着发要读取的地址（比如 0x000000 ），告诉 Flash "从这个位置开始读" 。
4. 读数据：地址发完后，Flash 会从 MISO 线把数据传回来，读一个字节后，内部地址自动 +1，可连续读很多数据，直到 /CS 拉高。
补充解释了 "发完地址后，Flash 持续输出数据，直到操作结束"，帮你理解 "连续读" 逻辑 ------ 读一个字节后，地址自动递增，能一直读到芯片末尾，不用每次重新发地址。

2. 写数据流程（要擦除后才能写，稍复杂）

注意：Flash 特性是 "写之前必须擦除"（因为只能从 1 改 0，擦除是把 0 改回 1 ），所以写操作分 "擦除扇区 → 写使能 → 烧写页" 三步。

（1）写使能

作用：告诉 Flash "我要准备写数据 / 擦除了，打开写权限"，是写、擦除操作的 必要前提 。

（写使能时序） ：
步骤：
1. 拉低 /CS → 选中芯片。
2. 发写使能指令 0x06 → 告诉 Flash "允许我写数据啦" 。
3. 拉高 /CS → 结束操作。

为什么必须？ ：Flash 有 "写保护"，发 0x06 是解除保护的钥匙，否则写、擦除会失败！

（2）擦除扇区

作用：写数据前，必须把要写的区域擦成 "全 1"，W25Q64 最小擦除单位是 扇区（4KB = 16 页） 。

（擦除扇区时序） ：
步骤：
1. 拉低 /CS → 选中芯片。
2. 发擦除指令 0x20 → 告诉 Flash "我要擦除扇区" 。
3. 发 24 位地址 → 指定要擦除的扇区（比如地址 0x000000 对应第 0 扇区）。
4. 拉高 /CS → 启动擦除（擦除需要时间，不是立刻完成）。

怎么判断擦除完成？ ：擦除时 Flash 内部忙，要读 状态寄存器（后面讲） 看 BUSY 位，BUSY=0 才代表擦除完！

（3）烧写页

作用：把数据写入 Flash，最小写入单位是 页（256 字节） ，可从页内任意位置开始写，写超页末尾会 "绕回页开头" 。

（烧写页时序） ：
步骤：
1. 拉低 /CS → 选中芯片。
2. 发页编程指令 0x02 → 告诉 Flash "我要写数据到页里" 。
3. 发 24 位地址 → 指定要写入的页起始地址（比如 0x000000 对应第 0 页）。
4. 发数据（最多 256 字节）→ 把要存的数据通过 MOSI 发过去，写超 256 字节会覆盖页开头数据。
5. 拉高 /CS → 启动写入（同样要等状态寄存器 BUSY=0 才完成）。

3. 状态寄存器

作用：不管是擦除还是写入，Flash 都需要时间完成（尤其是擦除，可能要几毫秒到几十毫秒）。通过读 状态寄存器 里的 BUSY 位，能判断操作是否完成。

（状态寄存器结构） ：
这是状态寄存器的 8 位含义，重点看 最低位（S0）→ BUSY 位 ：
- BUSY=1：Flash 正在忙（擦除、写入中），不能执行新操作。
- BUSY=0：操作完成，可执行下一个指令。

怎么读状态寄存器？ ：发专门的 "读状态寄存器指令（0x05 ）"，流程类似读数据：拉低 /CS → 发 0x05 → 读 1 个字节（状态寄存器值）→ 拉高 /CS 。

4. 芯片存储结构说明

作用：理解 "页、扇区、块" 的划分，知道操作单位，避免写错区域或擦除范围不对。

（英文说明 - 存储结构） ：
关键翻译：
- W25Q64 有 32768 页 ，每页 256 字节（所以总容量 32768×256 = 8MB = 64Mbit，对应型号）。
- 擦除单位：
  - 扇区（4KB ）：16 页擦除一次（0x20 指令）。
  - 块（32KB ）：128 页擦除一次（另一个指令，比如 0x52 ，课程里没细讲但要知道有更大单位）。
  - 块（64KB ）：256 页擦除一次（指令 0xD8 ）。
  - 整片擦除：全部内容擦除（指令 0xC7 ）。

实际用：小数据写入用 "页编程"，大范围擦除用 "扇区 / 块擦除"，根据需求选。

三、完整操作流程总结（从读 → 擦除 → 写）

把上面的步骤串起来，比如 "要写数据到 Flash 某地址"，完整流程是：

擦除对应扇区：
- 发写使能→ 发擦除扇区指令 + 地址→ 循环读状态寄存器，直到 BUSY=0。
烧写页数据：
- 发写使能→ 发页编程指令 + 地址 + 数据→ 循环读状态寄存器，直到 BUSY=0 。
验证数据（读操作）：
- 用读指令读刚才写的地址，对比数据是否正确。

（5）W25Q64 SPI Flash 驱动开发（内部函数篇）保姆级笔记

这篇笔记只关注 "如何实现功能"，不纠结代码规范，带你你从 "新建文件" 到 "每个函数怎么用" 一步步看懂，零基础也能跟着做！

一、前期准备：新建文件并添加到工程

1. 新建文件

打开你的工程文件夹（比如叫 "STM32_Project"），右键新建两个文件：
- 一个叫 driver_spi_flash.c（放具体代码逻辑）
- 一个叫 driver_spi_flash.h（放函数声明，后面会用到）

2. 添加到工程

打开编程软件（比如 Keil MDK），右键 "Source Group"→"Add Files to Group"，选中刚新建的 driver_spi_flash.c，点 "Add"。

二、硬件配置回顾（代码能跑的前提）

在写代码前，要先通过 CubeMX 配置好硬件，这些配置是代码能正常运行的基础：

1. SPI 外设配置

简单说：STM32 作为 "主机"，通过 SPI1 和 W25Q64 通信，用 "中断方式" 收发数据（后面代码里会用到 HAL_SPI_Transmit_IT 这类函数）。

2. 片选引脚配置

作用：PB9 是控制 W25Q64 "是否工作" 的开关，拉低就是 "选中它"，拉高就是 "不选中"。

三、`driver_spi_flash.c` 代码逐行解析

从最基础的 "选芯片" 到 "发指令"，每个函数都讲清楚怎么用、为什么这么写：

1. 头文件和变量声明

复制代码

#include "driver_spi_flash.h"  // 自己建的头文件，后面会放函数声明
#include "ascii_font.c"       // 可能是字库文件，暂时用不到可以不管
#include "stm32f1xx_hal.h"    // HAL库的核心文件，提供SPI、GPIO等函数

// 声明两个等待函数（在其他文件里实现，比如spi.c）
void Wait_spi1_txcplt(void);       // 等SPI发送完成
void Wait_spi1_txrxcplt(void);     // 等SPI收发完成

// 引用外部的SPI1配置结构体（CubeMX自动生成的，存着SPI的各种参数）
extern SPI_HandleTypeDef hspi1;

作用：引入必要的工具（函数、变量），让下面的代码能正常调用。

2. 内部函数：控制片选（选芯片 / 不选芯片）

用法：每次和 W25Q64 通信前，先用 spiFlash_select() 选中它；通信结束后，用 spiFlash_deselect() 释放它。

3. 内部函数：写使能（允许芯片被写入 / 擦除）

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// 发送"写使能"指令（0x06），让芯片允许后续的写入或擦除操作
static int spiFlash_writeEnable(void)
{
    uint8_t BUF[1] = {0x06};  // 定义要发送的指令：0x06就是"写使能"的意思
    
    // 用中断方式发送这个指令：启动发送后，函数会立刻返回，等发送完会触发中断
    HAL_SPI_Transmit_IT(&hspi1, BUF, 1);
    
    Wait_spi1_txcplt();  // 等待发送完成（这个函数会一直等，直到SPI发送完数据）
}

（片选拉低→发 0x06→片选拉高）
为什么要做：W25Q64 默认不允许写入或擦除，必须先发这个指令 "解锁"，否则后续操作会失败。

4. 内部函数：读状态寄存器（判断芯片是否忙）

复制代码

// 读芯片的状态寄存器，判断它是否在工作（比如正在擦除或写入）
static int spiFlash_readstatus(void)
{
    uint8_t txBUF[2] = {0x05, 0xff};  // 要发送的内容：0x05是"读状态"指令，0xff是填充数
    uint8_t rxBUF[2] = {0, 0};        // 用来存接收到的数据（芯片返回的状态）
    
    // 用中断方式同时收发：发送指令的同时，接收芯片返回的状态
    HAL_SPI_TransmitReceive_IT(&hspi1, txBUF, rxBUF, 2);
    
    Wait_spi1_txrxcplt();  // 等待收发完成
    
    return rxBUF[1];  // 返回状态寄存器的值（第二个字节才是有效状态）
}

（发 0x05 指令后，芯片返回状态值）
作用：芯片擦除或写入时会 "忙"，状态寄存器的第 0 位是 "忙标志"（1 = 忙，0 = 空闲），读它能知道芯片是否准备好接受新指令。

5. 内部函数：等待芯片空闲

复制代码

// 一直等，直到芯片不忙（状态寄存器的忙标志为0）
static int spiFlash_WriteRead(void)
{
    while(spiFlash_readstatus() & 1 == 1);  // 读状态，如果忙就一直等
}

用法：在擦除或写入操作后调用，等芯片完成当前工作，再进行下一步。

6. 宏定义与全局声明

复制代码

// 定义SPI操作超时时间（单位：毫秒）
#define SPI_FLASH_TIMEOUT 1000

// 声明SPI等待函数（用于等待传输完成）
void Wait_spi1_txcplt(int timeout);       // 等待发送完成
void Wait_spi1_txrxcplt(int timeout);     // 等待收发完成
void Wait_spi1_rxcplt(int timeout);       // 等待接收完成

// 声明SPI句柄（在其他文件中初始化，如main.c）
extern SPI_HandleTypeDef hspi1;

// 全局标志位（用于中断与主程序同步，需在.c文件中定义）
static volatile uint8_t spi1_tx_done = 0;    // 发送完成标志
static volatile uint8_t spi1_rx_done = 0;    // 接收完成标志
static volatile uint8_t spi1_txrx_done = 0;  // 收发完成标志

作用：定义超时时间、声明等待函数和 SPI 句柄，以及用于中断同步的标志位。

7. 等待函数实现

cs 复制代码

 //SPI.C
static volatile int g_spil_tx_complete= 0;
static volatile int g_spil_txrx_complete= 0;
static volatile int g_spil_rx_complete= 0;
void HAL_SPI_TxCpltCallback(SPI_HandleTypeDef *hspi)
{
	if(hspi == &hspi1)
	{
	g_spil_tx_complete =1;
	}
}
void Wait_spi1_txcplt(int timeout)
{
while (g_spil_tx_complete == 0 && timeout--)
{
 HAL_Delay(1);
}
	g_spil_tx_complete = 0;
}

void HAL_SPI_TxRxCpltCallback(SPI_HandleTypeDef *hspi)
{
	if(hspi == &hspi1)
	{
	g_spil_txrx_complete =1;
	}
}

void Wait_spi1_txrxcplt(int timeout)
{
while (g_spil_txrx_complete == 0 && timeout--)
{
HAL_Delay(1);
}
	g_spil_txrx_complete = 0;
}

void Wait_spi1_rxcplt(int timeout)
{
while (g_spil_rx_complete == 0 && timeout--)
{
 HAL_Delay(1);
}
	g_spil_rx_complete = 0;
}

8. 对外函数

这些函数是给用户直接调用的，比如读 ID、擦除扇区等，虽然现在是空的，但框架要清楚：

（1）读芯片 ID

cs 复制代码

int spi_flash_readID(void)
{
    uint8_t txBUF[2] = {0x9F, 0xff};  // 发送缓冲区：读ID命令+填充字节
    uint8_t rxBUF[2] = {0, 0};        // 接收缓冲区

    spiFlash_select();  // 选中SPI闪存（拉低CS信号）
    // 以中断方式发送2字节数据，同时接收2字节数据
    HAL_SPI_TransmitReceive_IT(&hspi1, txBUF, rxBUF, 2);
    Wait_spi1_txrxcplt(SPI_FLASH_TIMEOUT);  // 等待收发完成（带超时）
    spiFlash_deselect();  // 取消选中（拉高CS信号）
    
    return rxBUF[1];  // 返回接收的ID值
}

功能：读取 SPI 闪存的芯片 ID，用于验证芯片是否正常连接。
关键细节：

命令0x9F是 SPI 闪存的 "读 ID 命令"（不同芯片可能有差异）。
发送缓冲区第二个字节0xff是占位符，SPI 通信为全双工，发送的同时会接收数据。
芯片 ID 通过rxBUF[1]返回（具体位置取决于芯片规格，部分芯片可能返回多字节 ID）

（2）擦除扇区

cs 复制代码

int spi_flash_ErasesSector(uint32_t addr)
{
    uint8_t txBUF[4] = {0x20};  // 发送缓冲区：扇区擦除命令

    /* 写使能 */
    spiFlash_writeEnable();  // 发送写使能命令，允许擦除操作
    
    /* 填充地址 */
    txBUF[1] = (addr >> 16) & 0xff;  // 地址高8位
    txBUF[2] = (addr >> 8) & 0xff;   // 地址中8位
    txBUF[3] = (addr >> 0) & 0xff;   // 地址低8位

    spiFlash_select();  // 选中芯片
    // 以中断方式发送4字节命令（擦除命令+地址）
    HAL_SPI_Transmit_IT(&hspi1, txBUF, 4);
    Wait_spi1_txcplt(SPI_FLASH_TIMEOUT);  // 等待发送完成
    spiFlash_deselect();  // 取消选中

    /* 等待擦除完成 */
    spiFlash_WriteRead();  // 循环等待芯片空闲（状态寄存器忙标志位清零）
    
    return 0;  // 返回成功状态
}

功能：擦除指定地址addr所在的扇区（扇区大小由芯片决定，通常为 4KB/64KB）。
关键细节：

命令0x20是扇区擦除指令，必须配合地址使用。
擦除前必须调用spiFlash_writeEnable()，否则操作无效（硬件保护机制）。
擦除是耗时操作（毫秒级），spiFlash_WriteRead()会等待操作完成后再返回。

（3）写数据

cs 复制代码

int spi_flash_writeData(uint32_t addr, uint8_t *data, uint32_t len)
{
    uint8_t txBUF[4] = {0x02};  // 发送缓冲区：页写命令

    /* 写使能 */
    spiFlash_writeEnable();  // 允许写入操作
    
    /* 填充地址 */
    txBUF[1] = (addr >> 16) & 0xff;  // 地址高8位
    txBUF[2] = (addr >> 8) & 0xff;   // 地址中8位
    txBUF[3] = (addr >> 0) & 0xff;   // 地址低8位

    spiFlash_select();  // 选中芯片
    
    /* 发送命令和地址 */
    HAL_SPI_Transmit_IT(&hspi1, txBUF, 4);
    Wait_spi1_txcplt(SPI_FLASH_TIMEOUT);  // 等待命令发送完成
    
    /* 发送数据 */
    HAL_SPI_Transmit_IT(&hspi1, data, len);  // 发送用户数据
    Wait_spi1_txcplt(SPI_FLASH_TIMEOUT);  // 等待数据发送完成

    spiFlash_deselect();  // 取消选中

    /* 等待写入完成 */
    spiFlash_WriteRead();  // 等待芯片完成写入操作
    
    return 0;  // 返回成功状态
}

功能：向指定地址addr写入长度为len的字节数据（*data）。
关键细节：

命令0x02是 "页写命令"，一次写入不能跨页（页大小通常为 256 字节）。
写入前必须确保目标扇区已擦除（擦除后数据为0xff，才能写入非0xff值）。
分两步发送：先发送命令和地址，再发送实际数据，符合 SPI 闪存的写入时序要求。

（4）读数据

cs 复制代码

int spi_flash_ReadData(uint32_t addr, uint8_t *datas, uint32_t len)
{
    uint8_t txBUF[4] = {0x03};  // 发送缓冲区：读数据命令

    /* 填充地址 */
    txBUF[1] = (addr >> 16) & 0xff;  // 地址高8位
    txBUF[2] = (addr >> 8) & 0xff;   // 地址中8位
    txBUF[3] = (addr >> 0) & 0xff;   // 地址低8位

    spiFlash_select();  // 选中芯片
    
    /* 发送命令和地址 */
    HAL_SPI_Transmit_IT(&hspi1, txBUF, 4);
    Wait_spi1_txcplt(SPI_FLASH_TIMEOUT);  // 等待命令发送完成
    
    /* 读取数据 */
    HAL_SPI_Receive_IT(&hspi1, datas, len);  // 接收数据到datas缓冲区
    Wait_spi1_rxcplt(SPI_FLASH_TIMEOUT);  // 等待接收完成

    spiFlash_deselect();  // 取消选中
    
    return 0;  // 返回成功状态
}

功能：从指定地址addr读取长度为len的字节数据，存储到*datas缓冲区。

关键细节：

命令0x03是 "读数据命令"，支持连续读取（不受页限制）。
读取操作无需写使能（只读操作无硬件保护）。
分两步执行：先发送命令和地址，再接收数据，符合 SPI 闪存的读取时序。

记得声明

9.主函数

cs 复制代码

#include "main.h"
#include "dma.h"
#include "i2c.h"
#include "spi.h"
#include "usart.h"
#include "gpio.h"
#include "circle_buffer.h"
#include "driver_SPI_Flash.h"
void Wait_Tx_Complete(void);    // 等待UART发送完成
void Wait_Rx_Complete(void);    // 等待UART接收完成
void startuart1recv(void);      // 启动UART1接收中断
int UART1getchar(uint8_t *pVal);// 从UART1获取一个字符
void HAL_I2C_MasterTxCpltCallback(I2C_HandleTypeDef *hi2c);//主设备发送完成回调函数
/* USER CODE END 1 */
void Wait_i2c1Tx_Complete(void);
void HAL_I2C_MasterRxCpltCallback(I2C_HandleTypeDef *hi2c);//主设备接收完成回调函数
void Wait_i2c1Rx_Complete(void);
void HAL_I2C_MemTxCpltCallback(I2C_HandleTypeDef *hi2c);//主设备发送完成回调函数
void HAL_I2C_MemRxCpltCallback(I2C_HandleTypeDef *hi2c);//主设备发送完成回调函数
// 环形缓冲区相关变量：用于存储按键数据
static uint8_t g_data_buf[100];  // 缓冲区的实际存储空间（可以存100个字节）
static circle_buf g_key_bufs;    // 环形缓冲区结构体（管理存储空间的读写）

int main(void)
{
  int len;  // 临时变量：存储字符串长度
  // 定义要发送的字符串：\r\n是换行符（串口通信中常用）
  char *str = "Please enter a char: \r\n";
  char *str2 = "www.100ask.net";
  char c;   // 存储接收的字符
	char flash_buf[20];
  HAL_Init();
  SystemClock_Config();
  // 初始化环形缓冲区：circld_buf_init是拼写错误，正确应为circle_buf_init
  // 参数：缓冲区结构体、大小100、存储空间g_data_buf
  circld_buf_init(&g_key_bufs, 100, g_data_buf);
  MX_GPIO_Init();
  MX_DMA_Init();
  MX_I2C1_Init();
  MX_USART1_UART_Init();
  MX_SPI1_Init();
  OLED_Init();      // 初始化OLED屏幕
  OLED_Clear();     // 清屏（清除OLED上的所有显示）
OLED_Printchinese(5,6);
int id =spi_flash_readID();
OLED_PrintHex(0,0,id,1);
  startuart1recv();  // 启动UART1接收中断：让UART1准备好接收数据，收到数据后会触发中断
spi_flash_ErasesSector(0);//每个扇区大小是4096
spi_flash_writeData(0,str2,strlen(str2)+1);
spi_flash_ReadData(0,flash_buf,20);
OLED_PrintString(0,2,flash_buf);
  while (1)
  {
  }
}

四、函数调用流程示例（以 "擦除扇区" 为例）

用一个实际操作演示这些内部函数怎么配合：

先调用 spiFlash_writeEnable() 发写使能指令（解锁）；
调用 spiFlash_select() 选中芯片；
发送 "擦除扇区" 指令和地址；
调用 spiFlash_WriteRead() 等待擦除完成；
调用 spiFlash_deselect() 释放芯片。

这样一步步看下来，你能从 "文件怎么建" 到 "每个函数干什么" 再到 "函数怎么配合工作"，完全掌握这些内部函数的用法，后续完善对外函数时就会很轻松啦！

韦东山STM32_HAl库入门教程（SPI）学习笔记[09]内容

（1）SPI程序层次

一、核心逻辑："SPI Flash 操作" 是怎么跑起来的？

二、逐图拆解（从 "硬件物理连接" 到 "软件逻辑分层"）

1. 「硬件接线 - 实际底板」

2. 「软件层次 - 操作 Flash 的分工」

3. 「硬件框图 - 系统级连接逻辑」

4. 「硬件原理图 - 引脚级连接」

（2）SPI协议和SPI控制结构

一、知识地图：SPI 学习的 "原子级" 逻辑链

二、逐图拆解：从 "物理线" 到 "寄存器位" 的原子级解析

1. 「硬件接线 - SPI 外设连接」

2. 「SPI 控制器内部框图」

3. 「SPI 时序图（CPOL=1 系列）」

4. 「SPI 时序图（CPOL=0 系列）」

5. 「SPI 传输示例（0x56 时序）」

6. 「SPI 模式总结表」

7. 「SPI 传输示例（0x56 时序图）」

8. 「SPI 主机模式配置步骤」

(3)SPI_HAL库编程

第一步：先搞懂 SPI 是啥 ------ 就像 "多人打电话"

第二步：用 CubeMX "搭线路"------ 相当于 "插电话线"

1. 配置 SPI 核心参数

2. 配置片选引脚

3. 生成代码

第三步：用查询方式 "发消息"------ 相当于 "对着电话一直说，等对方回应"

1. 发送数据函数

2. 接收数据函数

3. 收发同时进行

举个例子：给从机发命令并读回数据

第四步：用中断方式 "发消息"------ 相当于 "说完一段话就挂电话，对方听完打回来"

1. 中断函数怎么用

2. 中断是怎么 "提醒" 的（对应 "图 4→图 3→图 5→图 2"）

3. 收到 "提醒" 后做什么 ------ 回调函数

举个例子：用中断接收数据

第五步：用 DMA 方式 "发消息"------ 相当于 "雇个快递员，自己不用管"

DMA 函数怎么用

（4）SPI_Flash_W25Q64操作方法

一、基础概念与整体逻辑

二、核心流程串联

1. 读数据流程（最基础，先学它！）

（1）读操作时序

2. 写数据流程（要擦除后才能写，稍复杂 ）

（1）写使能

（2）擦除扇区

（3）烧写页

3. 状态寄存器

4. 芯片存储结构说明

三、完整操作流程总结（从读 → 擦除 → 写 ）

（5）W25Q64 SPI Flash 驱动开发（内部函数篇）保姆级笔记

一、前期准备：新建文件并添加到工程

1. 新建文件

2. 添加到工程

二、硬件配置回顾（代码能跑的前提）

1. SPI 外设配置

2. 片选引脚配置

三、driver_spi_flash.c 代码逐行解析

1. 头文件和变量声明

2. 内部函数：控制片选（选芯片 / 不选芯片）

3. 内部函数：写使能（允许芯片被写入 / 擦除）

4. 内部函数：读状态寄存器（判断芯片是否忙）

5. 内部函数：等待芯片空闲

6. 宏定义与全局声明

7. 等待函数实现

8. 对外函数

（1）读芯片 ID

（2）擦除扇区

（3）写数据

（4）读数据

记得声明

9.主函数

四、函数调用流程示例（以 "擦除扇区" 为例）

五、结果展示

2. 写数据流程（要擦除后才能写，稍复杂）

三、完整操作流程总结（从读 → 擦除 → 写）

三、`driver_spi_flash.c` 代码逐行解析