16.HAL库之SPI和QSPI

1.SPI协议（以RN8302为例）

SPI是串行外设接口（Serial Peripheral Interface）的缩写。SPI，是一种高速的，全双工，同步的通信总线，并且在芯片的管脚上只占用四根线(SCSN,SCLK,SDI,SDO).

总结传输流程：

a.写时序

SCSN拉低，开启通讯。主机依次写入地址，命令，数据（高位在前，低位在后），CS校验。主机在SCLK下降沿将数据通过SDI写入从机。最后SCSN拉高结束通讯。

b.读时序

SCSN拉低开启通讯，主机先写入地址+命令共两个字节，随后在SCLK下降沿读取从机从SDO输出的数据(高位在前，低位在后)。最后SCSN拉高结束通讯。

驱动程序编写：头文件中需定义管脚控制命令，寄存器地址，芯片命令。c文件中依次编写读写字节，读写帧数据，读写寄存器，芯片初始化等函数。

RN8302具体驱动程序见： https://download.csdn.net/download/weixin_42480952/10772976

主机（STM32F746）只需配置SPI接口即可，具体流程为：开启时钟，GPIO管脚配置，SPI配置。

2.QSPI

QSPI是Queued SPI的简写，是Motorola公司推出的SPI接口的扩展，比SPI应用更加广泛。在SPI协议的基础上，Motorola公司对其功能进行了增强，增加了队列传输机制，推出了队列串行外围接口协议（即QSPI协议）。QSPI 是一种专用的通信接口，连接单、双或四（条数据线） SPI Flash 存储介质。共有SNCS,SCLK,BK0,BK1,BK2,BK3共6根接线，可以实现多种通信模式。

主机需进行QSPI接口的配置，QSPI协议主要通过发送命令来进行通讯，因此主机的配置包括管脚配置，QSPI初始化。

QUADSPI通过命令和FLASH通讯，命令包括：指令+地址+交替字节+空周期+数据五个阶段，并且各阶段可省略。

 

单线SPI模式：BK_IO0即SO,BK_IO1即SI，加上NCS和SCLK，类似于SPI模式。

双线SPI模式：BK_IO0和BK_IO1实现数据的双入双出。

四线SPI模式：BK_IO0，BK_IO1，BK_IO2，BK_IO3四根线实现数据的传输。

SDR模式：QSPI驱动IO0~IO3在SCLK的下降沿进行数据变化。

DDR模式：在该模式下，指令阶段在SCLK下降沿发送数据，而在地址，交替字节，数据阶段在SCLK上升沿和下降沿均发送数据。

双闪存模式：使用两个外部SPI四线，可将flash扩大一倍。

QSPI配置：

时钟使能，管脚定义，QSPI配置，flash初始化，QSPI读/写函数定义。

void Qspi_Config()
{
	__HAL_RCC_QSPI_CLK_ENABLE();
	__HAL_RCC_GPIOB_CLK_ENABLE();
	__HAL_RCC_GPIOF_CLK_ENABLE();
	
	Flash_GPIO.Pin=GPIO_PIN_2;
	Flash_GPIO.Mode=GPIO_MODE_AF_PP;
	Flash_GPIO.Speed=GPIO_SPEED_FREQ_MEDIUM;
	Flash_GPIO.Pull=GPIO_NOPULL;
	Flash_GPIO.Alternate=GPIO_AF9_QUADSPI;
	HAL_GPIO_Init(GPIOB,&Flash_GPIO);   //QSPI_CLK, PB2
	
	Flash_GPIO.Pin=GPIO_PIN_6;
	Flash_GPIO.Mode=GPIO_MODE_AF_PP;
	Flash_GPIO.Speed=GPIO_SPEED_FREQ_MEDIUM;
	Flash_GPIO.Pull=GPIO_PULLUP;
	Flash_GPIO.Alternate=GPIO_AF10_QUADSPI;
	HAL_GPIO_Init(GPIOB,&Flash_GPIO);   //QSPI_NCS, PB6
	
	Flash_GPIO.Pin=GPIO_PIN_8;
	Flash_GPIO.Mode=GPIO_MODE_AF_PP;
	Flash_GPIO.Speed=GPIO_SPEED_FREQ_MEDIUM;
	Flash_GPIO.Pull=GPIO_NOPULL;
	Flash_GPIO.Alternate=GPIO_AF10_QUADSPI;
	HAL_GPIO_Init(GPIOF,&Flash_GPIO);   //QSPI_IO0, PF8
	
	Flash_GPIO.Pin=GPIO_PIN_9;
	Flash_GPIO.Mode=GPIO_MODE_AF_PP;
	Flash_GPIO.Speed=GPIO_SPEED_FREQ_MEDIUM;
	Flash_GPIO.Pull=GPIO_NOPULL;
	Flash_GPIO.Alternate=GPIO_AF10_QUADSPI;
	HAL_GPIO_Init(GPIOF,&Flash_GPIO);   //QSPI_IO1, PF9
	
	Flash_GPIO.Pin=GPIO_PIN_7;
	Flash_GPIO.Mode=GPIO_MODE_AF_PP;
	Flash_GPIO.Speed=GPIO_SPEED_FREQ_MEDIUM;
	Flash_GPIO.Pull=GPIO_NOPULL;
	Flash_GPIO.Alternate=GPIO_AF9_QUADSPI;
	HAL_GPIO_Init(GPIOF,&Flash_GPIO);   //QSPI_IO2, PF7
	
	Flash_GPIO.Pin=GPIO_PIN_6;
	Flash_GPIO.Mode=GPIO_MODE_AF_PP;
	Flash_GPIO.Speed=GPIO_SPEED_FREQ_MEDIUM;
	Flash_GPIO.Pull=GPIO_NOPULL;
	Flash_GPIO.Alternate=GPIO_AF9_QUADSPI;
	HAL_GPIO_Init(GPIOF,&Flash_GPIO);   //QSPI_IO3, PF6
	
  QSPI_Flash.Instance=QUADSPI;
	QSPI_Flash.Init.ClockPrescaler=2;
	QSPI_Flash.Init.FifoThreshold=4;
	QSPI_Flash.Init.SampleShifting=QSPI_SAMPLE_SHIFTING_HALFCYCLE;
	QSPI_Flash.Init.FlashSize=25;
	QSPI_Flash.Init.ChipSelectHighTime=QSPI_CS_HIGH_TIME_8_CYCLE;
	QSPI_Flash.Init.ClockMode=QSPI_CLOCK_MODE_0;
	HAL_QSPI_Init(&QSPI_Flash);
}

 

void QSPI_Read(uint8_t *data,uint32_t addr, uint32_t size)
{
	QSPI_CommandTypeDef flash_command;
	flash_command.InstructionMode=QSPI_INSTRUCTION_1_LINE;
	flash_command.Instruction=0x13;
	flash_command.Address=addr;
	flash_command.AddressMode=QSPI_ADDRESS_1_LINE;
	flash_command.AddressSize=QSPI_ADDRESS_32_BITS;
	flash_command.AlternateByteMode=QSPI_ALTERNATE_BYTES_NONE;
	flash_command.DataMode=QSPI_DATA_1_LINE;
	flash_command.DummyCycles=0;
	flash_command.NbData=size;
	flash_command.DdrMode=QSPI_DDR_MODE_DISABLE;
	flash_command.DdrHoldHalfCycle=QSPI_DDR_HHC_ANALOG_DELAY;
	flash_command.SIOOMode=QSPI_SIOO_INST_EVERY_CMD;
	HAL_QSPI_Command(&QSPI_Flash,&flash_command,HAL_QPSI_TIMEOUT_DEFAULT_VALUE);
  HAL_QSPI_Receive(&QSPI_Flash,data,1000); //读取的数据放入*data中，共size个字节
  QSPI_AutoPollingMemReady();
}

void QSPI_WritePage(uint8_t *pData,uint32_t WriteAddr, uint32_t Size)
{
	QSPI_CommandTypeDef flash_command;
	QSPI_WriteEnable();
	
	flash_command.InstructionMode   = QSPI_INSTRUCTION_1_LINE;
  flash_command.Instruction       = 0x12;
  flash_command.AddressMode       = QSPI_ADDRESS_1_LINE;
  flash_command.AddressSize       = QSPI_ADDRESS_32_BITS;
	flash_command.Address           = WriteAddr;
  flash_command.NbData            = Size;
  flash_command.AlternateByteMode = QSPI_ALTERNATE_BYTES_NONE;
  flash_command.DataMode          = QSPI_DATA_1_LINE;
  flash_command.DummyCycles       = 0;
  flash_command.DdrMode           = QSPI_DDR_MODE_DISABLE;
  flash_command.DdrHoldHalfCycle  = QSPI_DDR_HHC_ANALOG_DELAY;
  flash_command.SIOOMode          = QSPI_SIOO_INST_EVERY_CMD;
	
	HAL_QSPI_Command(&QSPI_Flash, &flash_command, HAL_QPSI_TIMEOUT_DEFAULT_VALUE);
  HAL_QSPI_Transmit(&QSPI_Flash, pData, HAL_QPSI_TIMEOUT_DEFAULT_VALUE);
	QSPI_AutoPollingMemReady();
}