STM32（三十七）SPI讀取W25Q128flash的廠商ID、設備ID以及讀寫數據（硬件SPI）

一、原理圖分析

 

 

 

 

 

 由原理圖可知w25Q128 CS片選引腳為PB14、MISO是PB4、MOSI是PB5.

二、程序編寫

1、spi初始化以及讀寫函數

#include "spi.h"

void Spi_Init(void)
{
	GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStruct;
	SPI_InitTypeDef  SPI_InitStruct;
	
	//使能端口 B 的硬件時鍾
	RCC_AHB1PeriphClockCmd(RCC_AHB1Periph_GPIOB, ENABLE);
	
	//使能SPI的硬件時鍾
	RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_SPI1, ENABLE);
	
	//PB3-PB5引腳連接到SPI1的硬件
	GPIO_InitStruct.GPIO_Pin   = GPIO_Pin_3 | GPIO_Pin_4 | GPIO_Pin_5;//PB3  PB4  PB5
	GPIO_InitStruct.GPIO_Mode  = GPIO_Mode_AF;//復用模式
	GPIO_InitStruct.GPIO_OType = GPIO_OType_PP;//推挽輸出
	GPIO_InitStruct.GPIO_Speed = GPIO_Fast_Speed;//速度 快速 25MHz
	GPIO_InitStruct.GPIO_PuPd  = GPIO_PuPd_UP;//上拉
	GPIO_Init(GPIOB,&GPIO_InitStruct);	
	
	GPIO_PinAFConfig(GPIOB, GPIO_PinSource3, GPIO_AF_SPI1);
	GPIO_PinAFConfig(GPIOB, GPIO_PinSource4, GPIO_AF_SPI1);
	GPIO_PinAFConfig(GPIOB, GPIO_PinSource5, GPIO_AF_SPI1);
	
	//配置PB14為輸出模式
	GPIO_InitStruct.GPIO_Pin   = GPIO_Pin_14;//PB14
	GPIO_InitStruct.GPIO_Mode  = GPIO_Mode_OUT;//輸出模式
	GPIO_InitStruct.GPIO_OType = GPIO_OType_PP;//推挽輸出
	GPIO_InitStruct.GPIO_Speed = GPIO_Fast_Speed;//速度 快速 25MHz
	GPIO_InitStruct.GPIO_PuPd  = GPIO_PuPd_UP;//上拉
	GPIO_Init(GPIOB,&GPIO_InitStruct);
	
	//PB14初始電平狀態？   
	SPI_CS = 1;//片選引腳   低電平有效選擇，高電平無效選擇
	
	//配置SPI相關參數
   SPI_InitStruct.SPI_Direction = SPI_Direction_2Lines_FullDuplex;//雙線全雙工通信
   SPI_InitStruct.SPI_Mode = SPI_Mode_Master;//默認是主機角色，主動控制從機
   SPI_InitStruct.SPI_DataSize = SPI_DataSize_8b;//默認是8位數據傳輸，主要根據從機的設備進行配置 【看從機的數據手冊的時序圖】
   //模式3
   SPI_InitStruct.SPI_CPOL = SPI_CPOL_High;//SPI總線空閑的時候，時鍾線為高電平  CPOL=1，【看從機的數據手冊的時序圖】
   SPI_InitStruct.SPI_CPHA = SPI_CPHA_2Edge;//CPHA = 1,,就是主機會對MOSI引腳進行電平采樣在時鍾的第二個條邊沿【看從機的數據手冊的時序圖】
   SPI_InitStruct.SPI_NSS = SPI_NSS_Soft;//片選引腳有軟件代碼控制【看從機的數據手冊的時序圖】
   SPI_InitStruct.SPI_BaudRatePrescaler = SPI_BaudRatePrescaler_4;//SPI的硬件時鍾=84MHz/4=21MHz {看從機的數據手冊的芯片描述，一般在開頭介紹}
 
   SPI_InitStruct.SPI_FirstBit = SPI_FirstBit_MSB;//高位先出【看從機的數據手冊的時序圖】
   //SPI_InitStruct.SPI_CRCPolynomial = 7;//主要是用在兩個M4芯片進行通信，最后添加CRC檢驗碼
   SPI_Init(SPI1, &SPI_InitStruct);

	//使能SPI1硬件
   SPI_Cmd(SPI1, ENABLE);

}

/*
 * 功能：SPI 讀寫一個字節函數    ---》數據交換
 * 參數：發送一個字節數據
 * 返回值：返回讀取的數據
*/

uint16_t spi_read_writeByte(uint8_t TXdata)
{
	while(SPI_I2S_GetFlagStatus(SPI1, SPI_I2S_FLAG_TXE) == RESET);   //等待上一次的數據發完
	SPI_I2S_SendData(SPI1,TXdata);//發送數據
	
	while(SPI_I2S_GetFlagStatus(SPI1, SPI_I2S_FLAG_RXNE) == RESET);  //等上次數據接收完
	return SPI_I2S_ReceiveData(SPI1);//接收數據	
}

　2、讀寫廠商ID和設備ID（09H)--模式3

 

 由上圖可知廠商ID是0xEF,設備ID是0x17.

　該指令與Release from Power-Down/Device ID指令相似。該指令以/CS拉低開始，然后通過DI傳輸指令代碼90H和24位的地址(全為00000H)。這之后WINBOND的ID(EFH)和芯片ID將在時鍾的下降沿以高位在前的方式傳出。關於W25Q128BV的芯片和制造商ID,在圖29中列出。如果24位地址傳輸的是00001H,那么芯片ID將首先被傳出，然后緊接着的是制造商ID。這兩個是連續讀出來的。該指令以/CS拉高結束。

• CS拉低表示開始進行數據傳輸。
• 第一個字節發送指令0x90，代表開始讀取ID.
• 第二個字節、第三個字節為dummy（任意值）、第四個字節為0x00
• 第五、六個字節隨便發兩個字節數據，分別返回制造商ID和設備ID.
• CS拉高表示結束。

代碼：

uint16_t w25qxx_read_id(void)
{
	uint16_t id = 0;
	//片選有效
	SPI_CS = 0;
	
	//發送0x90，讀取廠商ID和設備ID
	spi_read_writeByte(0x90);
	
	//發送24位地址(3個字節)  前面兩個字節可以任意，第三個字節必須是0x00
	spi_read_writeByte(0x00);
	spi_read_writeByte(0x00);
	spi_read_writeByte(0x00);//一定是0x00
	

	//隨便發2個字節的數據
	id |= spi_read_writeByte(0xFF)<<8; //id：0xEF17  廠商ID：0xEF     
	id |= spi_read_writeByte(0xFF);    //設備ID：0x17
	
	//片選無效
	SPI_CS = 1;
	
	return id;
}

3、 讀數據(03H) ---模式3

　　讀數據指令允許從存儲器讀一一個字 節和連續多個字節。該指令是以/CS拉低開始，然后通DI在時鍾的上升沿來傳輸指令代碼(03H)和24位地址。當芯片接受完地址位后，相應地址處的值將會，在時鍾的下降沿，以高位在前低位在后的方式，在DO.上傳輸。如果連續的讀多個字節的話,地址是自動加1的。這意味着可以一次讀出整個芯片。該指令也是以/CS拉高來結束的。如果當BUSY=1時執行該指令，該指令將被忽略，並且對正在執行的其他指令不會有任何影響。讀數據指令的時鍾可以從D.C到最大的fR.

 

 讀數據流程：

• CS拉低開始
• 第一個字節發送指令0x03，代表開始讀取數據。
• 發送一個24bit要讀取的地址（三個字節）。
• 數據讀取。
• CS拉高結束。

代碼編寫：

/*
 * 功能：w25q128 讀取一個字節函數    ---》數據交換
 * 參數：addr     ----->打算從 addr 這個地址開始讀取數據
         pbuf     ----->你要讀取的數據所在的緩沖區
         lenth    ----->你要讀取的字節數
 * 返回值：返回讀取的數據
*/
void w25qxx_read_data(uint32_t addr,uint8_t *pbuf,uint32_t lenth)
{
	uint8_t *p = pbuf;
	//片選有效
	SPI_CS = 0;
	
	//發送0x03，讀取讀取數據
	spi_read_writeByte(Read_Data);
	
	//接下來發一個你要讀取的24位地址   0xyy123456
	spi_read_writeByte((addr>>16)&0xFF);//0x12   發送[23:16]
	spi_read_writeByte((addr>>8)&0xFF);//0x34    發送[15:8]
	spi_read_writeByte((addr>>0)&0xFF);//0x56    發送[7:0]
	
	while(lenth--)
	{
		*p++ = spi_read_writeByte(0xFF);//隨意加的，你可以改成其它試試
	}
	
	//片選無效
	SPI_CS = 1;
}

4、擦除扇區（20H）

　　扇區擦除可以擦除4K-byte存儲空間(全為0XFF)。進行扇區擦寫指令之前，必須進行寫使能指令。該指令是以/CS拉低開始的，然后在DI.上傳輸指令代碼20H和24位地址。時序圖如圖21。當最后字節的第8位進入芯片后，/CS必須拉高。如果/CS沒有拉高，那么扇區擦寫指令將不被執行。/CS拉高后，扇區擦寫指令的內建時間為tSE。在扇區擦寫指令執行期間，讀狀態寄存器指令仍然可以識別，以此來進行檢查BUSY位。當扇區擦寫指令執行期間，BUSY 位為了1。當執行完后，BUSY 為0,表明可以接受新的指令了。扇區擦寫指令完成后WEL位自動清零。如果該指令要操作的任何--頁已經被保護起來，那么該指令也將不執行。

 

 扇區擦除流程：

• CS拉低開始。
• 發送指令0x20，代表擦除扇區開始。
• 發送一個要擦除的24bit地址
• CS拉高結束。

/*
 * 功能：w25q128  寫入一頁(256Byte)函數    ---》數據交換
 * 參數：addr     ----->打算從 addr 這個地址開始擦除
         
 * 返回值：無
*/

void w25qxx_EraseSector(uint32_t addr)
{
	//片選有效
	SPI_CS = 0;
	
	//發送0x20，扇區擦除
	spi_read_writeByte(Sector_Erase);
	
	//接下來發一個你要讀取的24位地址   0xyy123456
	spi_read_writeByte((addr>>16)&0xFF);//0x12   發送[23:16]
	spi_read_writeByte((addr>>8)&0xFF);//0x34    發送[15:8]
	spi_read_writeByte((addr>>0)&0xFF);//0x56    發送[7:0]
	
	//片選無效
	SPI_CS = 1;
}　　

5、讀狀態寄存器1指令(05H)和讀狀態寄存器2指令（35H）

　　讀狀態寄存器指令允許讀8位狀態寄存器位。這條指令是以/CS拉低開始，然后通過DI在時鍾的上升沿傳輸指令代碼05H(讀寄存器1指令)或者是35H(讀寄存器2指令),然后狀態寄存器的相應位通過DO在時鍾的下降沿從高位到低位依次傳出。最后以/CS拉高結束。讀狀態寄存指令可以任何時間使用，在擦寫，寫狀態寄存器指令周期中依然可以。這樣就可以隨時檢查BUSY位，檢查相應的指令周期有沒有結束，芯片是不是可以接受新的指令。狀態寄存器可以連續的讀出來，如圖7。.

　

 

 讀狀態寄存器流程：

• CS拉低。
• 發送指令0x05,表示讀取狀態寄存器1.
• 接收數據。
• CS拉高。

代碼編寫：

 

*
 * 功能：w25q128  讀取狀態寄存器1
 * 參數：無           
 * 返回值：狀態寄存的值
*/
uint8_t w25qxx_read_SR1(void)
{
	uint16_t status = 0;
	//片選有效
	SPI_CS = 0;
	
	//發送0x05，讀取狀態寄存器1的值   發送0x35，讀取狀態寄存器2的值
	spi_read_writeByte(Read_SR1);
	
	//接收數據  就是狀態寄存器1+狀態寄存器2
	status = spi_read_writeByte(0xFF);
	
	//片選無效
	SPI_CS = 1;
	
	return  status;
}

 

6、寫使能指令（06H）

　　寫使能指可以設置狀態寄存器中的WEL位置1。在頁寫，QUAD頁寫，扇區擦除，塊擦除，片擦除，寫狀態寄存器，擦寫安全寄存器指令之前，必須先將WEL位置1。寫使能指令是以/CS拉低開始的，將06H通過DI在時鍾的上升沿鎖存，然后/CS拉高來結束指令。

 

 寫使能流程：

• CS拉低
• 發送寫使能指令0x06.
• CS拉高。

代碼編寫：

void w25qxx_wirte_enable(void)
{
	//片選有效
	SPI_CS = 0;
	
	//發送0x06，寫使能
	spi_read_writeByte(Write_Enable);
	
	//片選無效
	SPI_CS = 1;
}　　

 

7、判斷擦除是否完成

 

 判斷狀態寄存器1的S0為是否為0，值為0則擦除完成。

void w25qxx_wait_busy(void)
{
	while((w25qxx_read_SR1()&(0x01<<0)));//當busy為0，即擦除完畢  當busy為1，即擦除還在繼續
}　　

8、頁寫指令（02H）

　　頁編程指令允許1到256字節寫入存儲器的某- -頁，這一頁必須是被擦除過的(也就是只能寫.0，不能寫1,擦除時是全寫為1)。在頁編程指令之前，必須先寫入寫使能指令。頁編程指令是以/CS拉低開始，然后在DI上傳輸指令代碼02H，再接着傳輸24位的地址，接着是至少-一個字節的數據。/CS管腳必須一直保持低。頁編程指令的時序圖如圖19。如果一-次寫-整頁數據(256 字節)，最后的地址字節應該全為0。如果最后8字節地址不為0，但是要寫入的數據長度超過頁剩下的長度，那么芯片會回到當前頁的開始地址寫。寫入少於256字節的的數據，對頁內的其他數據沒有任何影響。對於這種情況的惟一要求是，時鍾數不能超過剩下頁的長度。如果一-次寫入多於是256字節的數據，那么在頁內會回頭寫，先前寫的數據可能已經被覆蓋。作為擦寫指令，當最后字節的第8位進入芯片后，/CS必須拉高。如果/CS沒有拉高, .那么頁寫指令將不被執行。/CS拉高后，頁編程指令的內建時間為tpp。在頁寫指令執行期間，讀狀態寄存器指令仍然可以識別，以此來進行檢查BUSY位。當頁寫指令執行期間，BUSY 位為了1。當執行完后，BUSY 為0，表明可以接受新的指令了。頁寫指令完成后WEL位自動清零。如果該指令要操作的頁已經被保護起來，那么該指令也將不執行。

 

 頁寫流程：

• 寫使能。
• 擦除扇區（擦除也是個寫操作，寫0）
• 判斷扇區是否擦除完畢。
• 擦除完畢后寫使能。
• CS拉低，片選有效。
• 發送頁寫指令0x02，代表頁寫開始
• 發送一個要寫入的24bit地址。
• 開始寫數據，寫入一頁數據（354byte）
• CS拉高，片選無效。

/*
 * 功能：w25q128  寫入一頁(256Byte)函數    ---》數據交換
 * 參數：addr     ----->打算從 addr 這個地址開始寫入數據
         pbuf     ----->你要寫入的數據所在的緩沖區
         lenth    ----->你要寫入的字節數
 * 返回值：返回讀取的數據
*/
void w25qxx_write_page(uint32_t addr,uint8_t *pbuf,uint32_t lenth)
{
	uint8_t *p = pbuf;
	
	//擦除之前必須進行寫使能
	w25qxx_wirte_enable();
	
	//擦除扇區
	//w25qxx_EraseSector(0x000000);
	w25qxx_EraseSector(addr/4096*4096);
	
	//判忙
	w25qxx_wait_busy();
	
	//寫入必須進行寫使能
	w25qxx_wirte_enable();
	
	//開始寫入數據
	//片選有效
	SPI_CS = 0;
	
	//發送0x02，寫入數據
	spi_read_writeByte(Page_Program);
	
	//接下來發一個你要寫入的24位地址   0xyy123456
	spi_read_writeByte((addr>>16)&0xFF);//0x12   發送[23:16]
	spi_read_writeByte((addr>>8)&0xFF);//0x34    發送[15:8]
	spi_read_writeByte((addr>>0)&0xFF);//0x56    發送[7:0]
	
	while(lenth--)
	{
		spi_read_writeByte(*p++);
	}
	
	//片選無效
	SPI_CS = 1;
}　　

　　

三、主函數測試

 

uint8_t i;
	uint8_t wbuf[8]={'h','e','l','l','o','b','b','a'};
	uint8_t rbuf[8]={0};
	uint16_t id;
id = w25qxx_read_id();
	printf("id=0x%X\r\n",id);
	
	w25qxx_write_page(10086,wbuf,8);
	delay_ms(50);
	w25qxx_read_data(10086,rbuf,8);
	printf("addr10086 read 8bit data:");
	for(i=0;i<8;i++)
	{
		printf("%c ",rbuf[i]);
	}
	printf("\r\n");