SPI专题（二）——STM32驱动FLASH(W25Q64)

注：博客所涉及的关于 stm32 的代码，均在仓库【stm32f013_study】下，包括底层驱动和应用测试代码。
本文设计的文件包含：
（1）hardware_spi.c：硬件 SPI 驱动实现
（2）drvsfspi.c：软件模拟 SPI 实现代码
（3）drvexflash.c：SPI FLASH 操作部分代码
（4）hal_spi.c：SPI 软件、硬件方式封装统一接口
（5）头文件：
hardware_spi.h ：硬件 SPI 相关
drvsfspi.h ：软件模拟 SPI 相关
drvexflash.hSPI FLASH 相关
hal_spi.h：软件、硬件 SPI 接口封装

1. 硬件连接
W25Q64 将 8M 的容量分为 128 个块（Block），每个块大小为 64K 字节，每个块又分为 16个扇区（Sector），每个扇区 4K 个字节。

W25Q64 的**最少擦除单位为一个扇区，也就是每次必须擦除 4K 个字节。**操作需要给 W25Q64 开辟一个至少 4K 的缓存区，对 SRAM 要求比较高，要求芯片必须有 4K 以上 SRAM 才能很好的操作。

W25Q64 的擦写周期多达 10W 次，具有 20 年的数据保存期限，支持电压为 2.7~3.6V，W25Q64 支持标准的 SPI，还支持双输出/四输出的 SPI，最大 SPI 时钟可以到 80Mhz（双输出时相当于 160Mhz，四输出时相当于 320M）。

1.1 硬件连接
与 STM32 的引脚连接如下：这里是使用SPI1配置。

STM32引脚    对应SPI功能
PA2    片选CS
PA5    时钟SCK
PA6    MISO
PA7    MOSI
STM32 的 SPI 功能很强大， SPI 时钟最多可以到 18Mhz，支持 DMA，可以配置为 SPI 协议或者 I2S 协议（仅大容量型号支持）。

1.2 SPI 通讯的通讯时序
SPI 协议定义了通讯的起始和停止信号、数据有效性、时钟同步等环节。

我们以读取 FLASH 的状态寄存器的时序图分析一下，时序图也是书写软件模拟时序的依据。

如上图，我们知道书写 FLASH （来自华邦 W25X 手册）支持的是模式 0 （CPOL = 0 && CPHA == 0） 和 模式 3（CPOL = 1 && CPHA == 1）

CS、SCK、MOSI 信号都由主机控制产生，而 MISO 的信号由从机产生，主机通过该信号线读取从机的数据。MOSI 与 MISO 的信号只在 CS 为低电平的时候才有效，在 SCK 的每个时钟周期 MOSI 和 MISO 传输一位数据。

1.2.1. 通讯的起始和停止信号
在上图，CS 信号线由高变低，为 SPI 通讯的起始信号。CS 是每个从机各自独占的信号线，当从机在自己的 CS 线检测到起始信号后，就知道自己被主机选中了，开始准备与主机通讯。当 CS 信号由低变高，为 SPI 通讯的停止信号，表示本次通讯结束，从机的选中状态被取消。

1.2.2. 数据有效性
SPI 使用 MOSI 及 MISO 信号线来传输数据，使用 SCK 信号线进行数据同步。

MOSI 及 MISO 数据线在 SCK 的每个时钟周期传输一位数据。数据传输时，MSB 先行或 LSB 先行并没有作硬性规定，但要保证两个 SPI 通讯设备之间使用同样的协定，一般都会采用图中的 MSB 先行模式。

观察上图，可知模式 0 和 3 都是在上升沿读取数据。

示例： FLASH 读取 JEDEC_ID （0x9F），SPI 模式 0,，频率 f = 1MHz。

读取 JEDEC_ID 时，FLASH 回复的一个字节：0xC8。

1.2.3 STM32 SPI外设
STM32 的 SPI 外设可用作通讯的主机及从机，支持最高的 SCK 时钟频率为 f pclk / 2 (STM32F103 型号的芯片默认 f pclk1 为 72MHz，f pclk2 为 36MHz)，完全支持 SPI 协议的 4 种模式，数据帧长度可设置为 8 位或 16 位，可设置数据 MSB 先行或 LSB 先行。它还支持双线全双工、双线单向以及单线模式。

SPI架构：

通讯引脚 :

SPI 的所有硬件架构都从上图中左 MOSI、MISO、SCK及 NSS 线展开的。

STM32 芯片有多个 SPI 外设，它们的 SPI 通讯信号引出到不同的 GPIO 引脚上，使用时必须配置到这些指定的引脚。

2. 软件配置
这里使用 STM32 的 SPI1 的主模式，SPI 相关的库函数和定义分布在文件 stm32f10x_spi.c 以及头文件 stm32f10x_spi.h 中。

2.1 配置相关引脚的复用功能
第一步就要使能 SPI1 的时钟， SPI1 的时钟通过 APB2ENR 的第 12 位来设置。其次要设置 SPI1 的相关引脚为复用输出，这样才会连接到 SPI1 上否则这些 IO 口还是默认的状态，也就是标准输入输出口。这里我们使用的是 PA5、 PA6、 PA7 这 3 个（SCK、 MISO、 MOSI、CS 使用软件管理方式），所以设置这三个为复用 IO。

宏定义：

#define SPIM1_GPIO_PORT        GPIOA

#define SPIM1_CLK_IO    (GPIO_Pin_5)
#define SPIM1_MISO_IO    (GPIO_Pin_6)
#define SPIM1_MOSI_IO    (GPIO_Pin_7)

#define FLASH_CS_IO             (GPIO_Pin_2)
#define FLASH_CS_0()            (GPIO_ResetBits(SPIM1_GPIO_PORT, FLASH_CS_IO))        
#define FLASH_CS_1()             (GPIO_SetBits(SPIM1_GPIO_PORT, FLASH_CS_IO))

#define RCC_PCLK_SPIM1_GPIO     RCC_APB2Periph_GPIOA
#define RCC_PCLK_SPIM1_HD       RCC_APB2Periph_SPI1

IO 配置：

    //--------------------------------------------------------------------------------------------------------
//    函 数 名: spi_gpio_init
//    功能说明: SPI 硬件IO初始化
//    形    参:     spi_chl：SPIM 通道
//    返 回 值: 无
//    日    期: 2020-03-12
//  备    注:采用 Unix like 方式
//    作    者: by 霁风AI
//--------------------------------------------------------------------------------------------------------
void spi_gpio_init(uint8_t spi_chl)
{
    GPIO_InitTypeDef gpio_config_init;

    if (spi_chl == 1)
    {
        RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_PCLK_SPIM1_GPIO, ENABLE);        //开启SPIM1 GPIO时钟、
        
//        gpio_config_init.GPIO_Pin         = SPIM1_CLK_IO | SPIM1_MISO_IO | SPIM1_MOSI_IO;    //SPIM1_CLK_IO IO初始化
        gpio_config_init.GPIO_Pin         = SPIM1_CLK_IO | SPIM1_MOSI_IO;
        gpio_config_init.GPIO_Mode         = GPIO_Mode_AF_PP;  //复用推挽输出
        gpio_config_init.GPIO_Speed     = GPIO_Speed_50MHz;
        
        GPIO_Init(SPIM1_GPIO_PORT, &gpio_config_init);
        
        gpio_config_init.GPIO_Pin         = SPIM1_MISO_IO;    //SPIM1_MISO_IO IO初始化
        gpio_config_init.GPIO_Mode         = GPIO_Mode_IN_FLOATING;  //MISO浮空输入
        gpio_config_init.GPIO_Speed     = GPIO_Speed_50MHz;
        GPIO_Init(SPIM1_GPIO_PORT, &gpio_config_init);

        GPIO_SetBits(SPIM1_GPIO_PORT, SPIM1_CLK_IO | SPIM1_MISO_IO | SPIM1_MOSI_IO);    //IO初始状态都设置为高电平
    }        
}

2.2 初始化 SPI1,设置 SPI1 工作模式
接下来初始化 SPI1，设置 SPI1 为主机模式，设置数据格式为 8 位，然设置 SCK 时钟极性及采样方式。并设置 SPI1 的时钟频率（最大 18Mhz），以及数据的格式（MSB 在前还是 LSB 在前）。这在库函数中是通过 SPI_Init 函数来实现。
函数原型：

void SPI_Init(SPI_TypeDef* SPIx, SPI_InitTypeDef* SPI_InitStruct)；
1
第一个参数是 SPI 标号，第二个参数结构体类型 SPI_InitTypeDef 为相关属性设置。

SPI_InitTypeDef 的定义如下：

typedef struct
{
uint16_t SPI_Direction;
uint16_t SPI_Mode;
uint16_t SPI_DataSize;
uint16_t SPI_CPOL;
uint16_t SPI_CPHA;
uint16_t SPI_NSS;
uint16_t SPI_BaudRatePrescaler;
uint16_t SPI_FirstBit;
uint16_t SPI_CRCPolynomial;
}SPI_InitTypeDef;

参数    解释
SPI_Direction    设置 SPI 的通信方式，可以选择为半双工，全双工，以及串行发和串行收方式
SPI_Mode    设置 SPI 的主从模式，主机模式 (SPI_Mode_Master)，从机模式 (PI_Mode_Slave)。
SPI_DataSiz    数据为 8 位还是 16 位帧格式选择项。SPI_DataSize_8b（8 位），SPI_DataSize_16b （16位）
SPI_CPOL    设置时钟极性
SPI_CPHA    设置时钟相位，也就是选择在串行同步时钟的第几个跳变沿（上升或下降）数据被采样，可以为第一个或者第二个条边沿采集
SPI_NSS    设置 NSS 信号由硬件（NSS 管脚）还是软件控制
SPI_BaudRatePrescaler    设置 SPI 波特率预分频值也就是决定 SPI 的时钟的参数 ，从不分频道 256 分频 8 个可选值 ，选择 256 分频值SPI_BaudRatePrescaler_256, 传输速度为 36M/256=140.625KHz。
SPI_FirstBit    设置数据传输顺序是 MSB 位在前还是 LSB 位在前。SPI_FirstBit_MSB (高位在前)
SPI_CRCPolynomial    设置 CRC 校验多项式，提高通信可靠性，大于 1 即可
初始化的范例格式为：

//--------------------------------------------------------------------------------------------------------
//    函 数 名: spi_master_init
//    功能说明: SPI 硬件配置参数初始化
//    形    参:     spi_chl：SPIM 通道
//    返 回 值: 无
//    日    期: 2020-03-12
//  备    注:采用 Unix like 方式
//    作    者: by 霁风AI
//--------------------------------------------------------------------------------------------------------
void spi_master_init(uint8_t spi_chl)
{
    SPI_InitTypeDef  spi_config_init;
#if 1  
    if(spi_chl == 1)
    {    
        spi_flash_gpio_init();    //spi flash cs 初始化
//        sd_gpio_init();    //spi sd cs 初始化
//        nrf24l01_gpio_init();//spi nrf24l01 cs 初始化
        
        spi_gpio_init(1);    //spi gpio 初始化

        RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_PCLK_SPIM1_HD, ENABLE);    //SPI1时钟使能

        spi_config_init.SPI_Direction             = SPI_Direction_2Lines_FullDuplex;  //设置SPI单向或者双向的数据模式:SPI设置为双线双向全双工
        spi_config_init.SPI_Mode                 = SPI_Mode_Master;        //设置SPI工作模式:设置为主SPI
        spi_config_init.SPI_DataSize             = SPI_DataSize_8b;        //设置SPI的数据大小:SPI发送接收8位帧结构
        spi_config_init.SPI_CPOL                 = SPI_CPOL_Low;        //选择了串行时钟的稳态:空闲时钟低
        spi_config_init.SPI_CPHA                 = SPI_CPHA_1Edge;    //数据捕获(采样)于第1个时钟沿
        spi_config_init.SPI_NSS                    = SPI_NSS_Soft;//SPI_NSS_Soft;        //NSS信号由硬件（NSS管脚）还是软件（使用SSI位）管理:内部NSS信号有SSI位控制
        spi_config_init.SPI_BaudRatePrescaler     = SPI_BaudRatePrescaler_256;        //定义波特率预分频的值:波特率预分频值为256
        spi_config_init.SPI_FirstBit             = SPI_FirstBit_MSB;    //指定数据传输从MSB位还是LSB位开始:数据传输从MSB位开始
        spi_config_init.SPI_CRCPolynomial         = 7;    //CRC值计算的多项式
        
        SPI_Init(SPI1, &spi_config_init);  //根据SPI_InitStruct中指定的参数初始化外设SPIx寄存器
     
        SPI_Cmd(SPI1, ENABLE); //使能SPI外设
        
//        spi_master_send_recv_byte(1, 0xFF);    //启动传输    
    
    }
#endif
} 

2.3 SPI 传输数据
通信接口需要有发送数据和接受数据的函数，固件库提供的发送数据函数原型为：

void SPI_I2S_SendData(SPI_TypeDef* SPIx, uint16_t Data)；
1
往 SPIx 数据寄存器写入数据 Data，从而实现发送。

固件库提供的接受数据函数原型为：

uint16_t SPI_I2S_ReceiveData(SPI_TypeDef* SPIx) ；
1
这从 SPIx 数据寄存器读出接收到的数据。

收发单个字节数据：

//--------------------------------------------------------------------------------------------------------
//    函 数 名: spi_master_send_recv_byte
//    功能说明: SPI 收发数据
//    形    参:     spi_chl：SPIM 通道
//                send_byte：发送的数据
//    返 回 值: 无
//    日    期: 2020-03-14
//  备    注:采用 Unix like 方式
//    作    者: by 霁风AI
//--------------------------------------------------------------------------------------------------------
uint8_t spi_master_send_recv_byte(uint8_t spi_chl, uint8_t spi_byte)
{        
    uint8_t time = 0;
    
    if (spi_chl == 1)                
    {
        while (SPI_I2S_GetFlagStatus(SPI1, SPI_I2S_FLAG_TXE) == RESET) //检查指定的SPI标志位设置与否:发送缓存空标志位
        {
            time++;
            if(time>200)
            {
                return false;
            }
        }              
        SPI_I2S_SendData(SPI1, spi_byte); //通过外设SPIx发送一个数据
    
        time = 0;

        while (SPI_I2S_GetFlagStatus(SPI1, SPI_I2S_FLAG_RXNE) == RESET)//检查指定的SPI标志位设置与否:接受缓存非空标志位
        {
            time++;
            if(time>200)
            {
                return false;
            }
        }                                  
            return SPI_I2S_ReceiveData(SPI1); //返回通过SPIx最近接收的数据    
    }
    else 
    {
        return false;
    }
}

收发多个字节数据：

//--------------------------------------------------------------------------------------------------------
//    函 数 名: spi_master_send_some_bytes
//    功能说明: SPI 发送多个字节数据
//    形    参:     spi_chl：SPIM 通道
//                pbdata：发送的数据首地址
//                send_length：发送数据长度
//    返 回 值: 无
//    日    期: 2020-03-12
//  备    注:采用 Unix like 方式
//    作    者: by 霁风AI
//--------------------------------------------------------------------------------------------------------
void spi_master_send_some_bytes(uint8_t spi_chl, uint8_t *pbdata, uint16_t send_length)
{
    uint16_t i = 0;

    for (i = 0; i < send_length; i++)
    {
        spi_master_send_recv_byte(spi_chl, pbdata[i]);
    }
    
//    while (send_length--)
//    {
//        spi_master_send_byte(spi_chl, *pbdata++);
//    }
    
}

//--------------------------------------------------------------------------------------------------------
//    函 数 名: spi_master_recv_some_bytes
//    功能说明: SPI 接收多个字节数据
//    形    参:     spi_chl：SPIM 通道
//                pbdata：接收的数据首地址
//                send_length：接收数据长度
//    返 回 值: 无
//    日    期: 2020-03-12
//  备    注:采用 Unix like 方式
//    作    者: by 霁风AI
//--------------------------------------------------------------------------------------------------------
void spi_master_recv_some_bytes(uint8_t spi_chl, uint8_t *pbdata, uint16_t recv_length)
{
    uint8_t *temp_data = pbdata;

    while (recv_length--)
    {
        *temp_data++ = spi_master_send_recv_byte(spi_chl, 0xFF);    //发送 0xff 为从设备提供时钟
    }
    
}
2.4 查看 SPI 传输状态
在 SPI 传输过程中，要判断数据是否传输完成，发送区是否为空等等状态，
通过函数 SPI_I2S_GetFlagStatus 实现的，判断发送是否完成的方法是：

SPI_I2S_GetFlagStatus(SPI1, SPI_I2S_FLAG_RXNE)；
1
3. SPI FLASH 操作
3.1 宏定义部分
#define  FLASH_WRITE_ENABLE_CMD         0x06
#define  FLASH_WRITE_DISABLE_CMD        0x04
#define  FLASH_READ_SR_CMD                0x05
#define  FLASH_WRITE_SR_CMD                0x01
#define  FLASH_READ_DATA                0x03
#define  FLASH_FASTREAD_DATA            0x0b
#define  FLASH_WRITE_PAGE                0x02
#define  FLASH_ERASE_PAGE                  0x81
#define  FLASH_ERASE_SECTOR               0x20
#define     FLASH_ERASE_BLOCK                0xd8
#define     FLASH_ERASE_CHIP                0xc7
#define  FLASH_POWER_DOWN                0xb9
#define  FLASH_RELEASE_POWER_DOWN       0xab
#define  FLASH_READ_DEVICE_ID              0x90
#define  FLASH_READ_JEDEC_ID              0x9f

#define     FLASH_SIZE     (1*1024*1024)    // 1M字节
#define        PAGE_SIZE            8192    // 256 bytes
#define     SECTOR_SIZE        512     // 4-Kbyte
#define        BLOCK_SIZE        32    // 64-Kbyte    

#define PAGE_LEN        255     //一页256字节

3.2 中间层函数封装
注明： 此部分函数的封装是为了统一硬件 SPI 和软件模拟 SPI 接口。

//--------------------------------------------------------------------------------------------------------
//    函 数 名: hal_spi_send_bytes
//    功能说明: SPI 发送数据,包含软件和硬件通信方式
//    形    参:     mode：通信方式选择(0：软件SPI;1：硬件SPI)
//                pbdata：发送数据的首地址
//                send_length：发送数据长度
//    返 回 值: 执行状态(true or false)
//    日    期: 2020-03-12
//  备    注: 中间层封装底层接口
//    作    者: by 霁风AI
//--------------------------------------------------------------------------------------------------------
uint8_t hal_spi_send_bytes(uint8_t mode, uint8_t *pbdata, uint16_t send_length)
{
    if (mode == 0)
    {
        for (uint16_t i = 0; i < send_length; i++)
        {
            Spi_WriteByte(pbdata[i]);
        }
        
        return true;
    }
    else if (mode == 1)
    {
        spi_master_send_some_bytes(1, pbdata, send_length);
        
//        for (uint16_t i = 0; i < send_length; i++)
//        {
//            spi_master_send_recv_byte(1, pbdata[i]);
//        }
        
        return true;
    }
    else 
    {
        return false;
    }
    
}

//--------------------------------------------------------------------------------------------------------
//    函 数 名: hal_spi_recv_bytes
//    功能说明: SPI 接收数据,包含软件和硬件通信方式
//    形    参:     mode：通信方式选择(0：软件SPI;1：硬件SPI)
//                pbdata：发送数据的首地址
//                send_length：发送数据长度
//    返 回 值: 执行状态(true or false)
//    日    期: 2020-03-12
//  备    注: 中间层封装底层接口
//    作    者: by 霁风AI
//--------------------------------------------------------------------------------------------------------
uint8_t hal_spi_recv_bytes(uint8_t mode, uint8_t *pbdata, uint16_t recv_length)
{
    if (mode == 0)
    {
        for (uint16_t i = 0; i < recv_length; i++)
        {
             *pbdata++ = Spi_ReadByte();    //软件模拟SPI
        }   
        
        return true;
    }
    else if (mode == 1)
    {
        spi_master_recv_some_bytes(1, pbdata, recv_length);    //硬件SPI
        
//        for (uint16_t i = 0; i < recv_length; i++)
//        {
//            *pbdata++ = spi_master_send_recv_byte(1, 0xFF);
//        }
        
        return true;
    }
    else 
    {
        return false;
    }
    
}

关于软件模拟 SPI 部分代码，参看：软件模拟SPI代码 。此处不再贴出。

3.3 FLASH 部分

__align(4) uint8_t g_DataTmpBuffer[0x1000] = {0};

#define SectorBuf  g_DataTmpBuffer

//--------------------------------------------------------------------------------------------------------
//    函 数 名: Flash_WriteEnable
//    功能说明: 写使能,置位 WEL 位 WEL 位(WEL-->1)
//    形    参: 无
//    返 回 值: 无
//    日    期: 2020-03-07
//  备    注: 
//    作    者: by 霁风AI
//--------------------------------------------------------------------------------------------------------
void Flash_WriteEnable(void)
{
    uint8_t command = FLASH_WRITE_ENABLE_CMD;

    FLASH_CS_LOW;
    hal_spi_send_bytes(SPI_COMM_MODE, &command, 1);//开启写使能
    FLASH_CS_HIGH;
}

//--------------------------------------------------------------------------------------------------------
//    函 数 名: Flash_WriteDisable
//    功能说明: 写失能,复位 WEL 位(WEL-->0)
//    形    参: 无
//    返 回 值: 无
//    日    期: 2020-03-07
//  备    注: 
//    作    者: by 霁风AI
//--------------------------------------------------------------------------------------------------------
void Flash_WriteDisable(void)
{
    uint8_t command = FLASH_WRITE_DISABLE_CMD;
    FLASH_CS_LOW;
    hal_spi_send_bytes(SPI_COMM_MODE, &command, 1);
    // Spi_WriteByte(FLASH_WRITE_DISABLE_CMD);    //开启写失能 04h
    FLASH_CS_HIGH;
}

//--------------------------------------------------------------------------------------------------------
//    函 数 名: Flash_WriteSR
//    功能说明: 读状态寄存器
//    形    参: 无
//    返 回 值: 无
//    日    期: 2020-03-07
//  备    注: 多用于检查 BUSY 位
//    作    者: by 霁风AI
//--------------------------------------------------------------------------------------------------------
uint8_t Flash_ReadSR(void)
{
    uint8_t ucTmpVal = 0;
    uint8_t command = FLASH_READ_SR_CMD;

    FLASH_CS_LOW;
    
    hal_spi_send_bytes(SPI_COMM_MODE, &command, 1);    //05h
    hal_spi_recv_bytes(SPI_COMM_MODE, &ucTmpVal, 1);

    // ucTmpVal = Spi_ReadByte();
    
    FLASH_CS_HIGH;
    
    return ucTmpVal;
}

//--------------------------------------------------------------------------------------------------------
//    函 数 名: Flash_WriteSR
//    功能说明: 写状态寄存器
//    形    参:     _ucByte:写入状态寄存器的数值
//    返 回 值: no
//    日    期: 2020-03-07
//  备    注: 
//    作    者: by 霁风AI
//--------------------------------------------------------------------------------------------------------
void Flash_WriteSR(uint8_t _ucByte)
{
    uint8_t command = FLASH_WRITE_SR_CMD;

    Flash_WriteEnable();    
    Flash_WaitNobusy();

    FLASH_CS_LOW;
    hal_spi_send_bytes(SPI_COMM_MODE, &command, 1);    //01h
    hal_spi_send_bytes(SPI_COMM_MODE, &_ucByte, 1);    //写入一个字节
    FLASH_CS_HIGH;
}

//--------------------------------------------------------------------------------------------------------
//    函 数 名: Flash_WaitNobusy
//    功能说明: 检查 FLASH BUSY 位状态
//    形    参: no
//    返 回 值: no
//    日    期: 2020-03-07
//  备    注: 调用Flash_ReadSR(),判断状态寄存器的R0位,执行结束操作清零
//    作    者: by 霁风AI
//--------------------------------------------------------------------------------------------------------
void Flash_WaitNobusy(void)
{
    //FLASH_READ_SR_CMD 指令的发送,有的FLASH仅需发送一次,FLASH自动回复,有的FLASH无法自动回复,需要循环一直发送等待
    while(((Flash_ReadSR()) & 0x01)==0x01);    //等待BUSY位清空
}

//--------------------------------------------------------------------------------------------------------
//    函 数 名: Flash_FastReadByte
//    功能说明: flash 都数据(快速读取：Fast read operate at the highest poossible frequency)
//    形    参:     ucpBuffer：数据存储区首地址
//                _ulReadAddr: 要读出Flash的首地址
//                _usNByte： 要读出的字节数(最大65535B)
//    返 回 值: no
//    日    期: 2020-03-07
//  备    注: 从_ulReadAddr地址,连续读出_usNByte长度的字节
//    作    者: by 霁风AI
//--------------------------------------------------------------------------------------------------------
void Flash_ReadSomeBytes(uint8_t *ucpBuffer, uint32_t _ulReadAddr, uint16_t _usNByte)
{
    uint8_t command = FLASH_READ_DATA;
    uint8_t temp_buff[3] = {0};

    temp_buff[0] = (uint8_t)(_ulReadAddr >> 16);
    temp_buff[1] = (uint8_t)(_ulReadAddr >> 8);
    temp_buff[2] = (uint8_t)(_ulReadAddr >> 0);

    FLASH_CS_LOW;
    
    hal_spi_send_bytes(SPI_COMM_MODE, &command, 1);
    hal_spi_send_bytes(SPI_COMM_MODE, &temp_buff[0], 1);
    hal_spi_send_bytes(SPI_COMM_MODE, &temp_buff[1], 1);
    hal_spi_send_bytes(SPI_COMM_MODE, &temp_buff[2], 1);

    hal_spi_recv_bytes(SPI_COMM_MODE, ucpBuffer, _usNByte);

    // Spi_WriteByte(FLASH_READ_DATA);    //连续读取数据 03h
    // Spi_WriteByte((uint8_t)(_ulReadAddr>>16));    //写入24位地址
    // Spi_WriteByte((uint8_t)(_ulReadAddr>>8));
    // Spi_WriteByte((uint8_t)(_ulReadAddr>>0));

    // while(_usNByte--)
    // {
    //     *ucpBuffer = Spi_ReadByte();
    //     ucpBuffer++;
    // }
    
    FLASH_CS_HIGH;
}

//--------------------------------------------------------------------------------------------------------
//    函 数 名: Flash_FastReadByte
//    功能说明: flash 都数据(快速读取：Fast read operate at the highest poossible frequency)
//    形    参:     ucpBuffer：数据存储区首地址
//                _ulReadAddr: 要读出Flash的首地址
//                _usNByte： 要读出的字节数(最大65535B)
//    返 回 值: no
//    日    期: 2020-03-07
//  备    注: 从_ulReadAddr地址,连续读出_usNByte长度的字节
//    作    者: by 霁风AI
//--------------------------------------------------------------------------------------------------------
void Flash_FastReadByte(uint8_t *ucpBuffer, uint32_t _ulReadAddr, uint16_t _usNByte)
{
    uint8_t command = FLASH_FASTREAD_DATA;
    uint8_t temp_buff[3] = {0};

    temp_buff[0] = (uint8_t)(_ulReadAddr >> 16);
    temp_buff[1] = (uint8_t)(_ulReadAddr >> 8);
    temp_buff[2] = (uint8_t)(_ulReadAddr >> 0);

    FLASH_CS_LOW;
    
    hal_spi_send_bytes(SPI_COMM_MODE, &command, 1);
    hal_spi_send_bytes(SPI_COMM_MODE, &temp_buff[0], 1);
    hal_spi_send_bytes(SPI_COMM_MODE, &temp_buff[1], 1);
    hal_spi_send_bytes(SPI_COMM_MODE, &temp_buff[2], 1);

    hal_spi_recv_bytes(SPI_COMM_MODE, ucpBuffer, _usNByte);
    
    // Spi_WriteByte(FLASH_FASTREAD_DATA);//快速读取数据 0bh
    // Spi_WriteByte((uint8_t)(_ulReadAddr>>16));//写入24位地址
    // Spi_WriteByte((uint8_t)(_ulReadAddr>>8));
    // Spi_WriteByte((uint8_t)(_ulReadAddr>>0));
    // Spi_WriteByte(0xFF);//等待8个时钟(dummy byte)
    // while(_usNByte--)
    // {
    //     *ucpBuffer = Spi_ReadByte();
    //     ucpBuffer++;
    // }
    
    FLASH_CS_HIGH;
}

//--------------------------------------------------------------------------------------------------------
//    函 数 名: Flash_WritePage
//    功能说明: flash 写数据(按页写入,一页256字节,写入之前FLASH地址上必须为0xFF)
//    形    参:     ucpBuffer：数据存储区首地址
//                _ulWriteAddr: 要读写入Flash的首地址
//                _usNByte： 要写入的字节数(最大65535B = 64K 块)
//    返 回 值: no
//    日    期: 2020-03-07
//  备    注: _ulWriteAddr,连续写入_usNByte长度的字节
//    作    者: by 霁风AI
//--------------------------------------------------------------------------------------------------------
void Flash_WritePage(uint8_t *ucpBuffer, uint32_t _ulWriteAddr, uint16_t _usNByte)
{
    uint8_t command = FLASH_WRITE_PAGE;
    uint8_t temp_buff[3] = {0};

    temp_buff[0] = (uint8_t)(_ulWriteAddr >> 16);
    temp_buff[1] = (uint8_t)(_ulWriteAddr >> 8);
    temp_buff[2] = (uint8_t)(_ulWriteAddr >> 0);
    
    Flash_WriteEnable();    //写使能
    Flash_WaitNobusy();    //等待写入结束
    
    FLASH_CS_LOW;
    
    hal_spi_send_bytes(SPI_COMM_MODE, &command, 1);
    hal_spi_send_bytes(SPI_COMM_MODE, &temp_buff[0], 1);
    hal_spi_send_bytes(SPI_COMM_MODE, &temp_buff[1], 1);
    hal_spi_send_bytes(SPI_COMM_MODE, &temp_buff[2], 1);

    hal_spi_send_bytes(SPI_COMM_MODE, ucpBuffer, _usNByte);

    // Spi_WriteByte(FLASH_WRITE_PAGE);    //02h
    // Spi_WriteByte((uint8_t)(_ulWriteAddr>>16));    //写入24位地址
    // Spi_WriteByte((uint8_t)(_ulWriteAddr>>8));
    // Spi_WriteByte((uint8_t)(_ulWriteAddr>>0));
    // while(_usNByte--)
    // {
    //     Spi_WriteByte(*ucpBuffer);    //SPI 写入单个字节
    //     ucpBuffer++;
    // }
    
    FLASH_CS_HIGH;
    
    Flash_WaitNobusy();    //等待写入结束
}

//--------------------------------------------------------------------------------------------------------
//    函 数 名: Flash_WriteNoCheck
//    功能说明: flash 写数据(不带擦除,写入之前必须确保写入部分FLASH的数据全为0xFf,否则写入失败)
//    形    参:     ucpBuffer：数据存储区首地址
//                _ulWriteAddr: 要读写入Flash的首地址
//                _usNByte： 要写入的字节数(最大65535B = 64K 块)
//    返 回 值: no
//    日    期: 2020-03-07
//  备    注: _ulWriteAddr,连续写入_usNByte长度的字节，程序带FLASH数据检查写入
//    作    者: by 霁风AI
//--------------------------------------------------------------------------------------------------------
void Flash_WriteNoCheck(uint8_t *ucpBuffer, uint32_t _ulWriteAddr, uint16_t _usNByte)
{
    uint16_t PageByte = 256 - _ulWriteAddr % 256;//单页剩余可写字节数

    if(_usNByte <= PageByte)    //不大于256字节
    {
        PageByte = _usNByte;
    }
    
    while(1)
    {
        Flash_WritePage(ucpBuffer, _ulWriteAddr, PageByte);
        if(_usNByte == PageByte)    //写入结束
            break;
        else
        {
            ucpBuffer += PageByte;    //下一页写入的数据
            _ulWriteAddr += PageByte;    //下一页写入的地址
            _usNByte -= PageByte;    //待写入的字节数递减
            if(_usNByte > 256)
            {
                PageByte = 256;
            }
            else
            {
                PageByte = _usNByte;
            }
        }
    }
}

//--------------------------------------------------------------------------------------------------------
//    函 数 名: Flash_WriteSomeBytes
//    功能说明: flash 写数据
//    形    参:     ucpBuffer：数据存储区首地址
//                _ulWriteAddr: 要读写入Flash的首地址
//                _usNByte： 要写入的字节数(最大65535B = 64K 块)
//    返 回 值: no
//    日    期: 2020-03-07
//  备    注: _ulWriteAddr,连续写入_usNByte长度的字节，程序带FLASH数据检查写入
//    作    者: by 霁风AI
//--------------------------------------------------------------------------------------------------------
void Flash_WriteSomeBytes(uint8_t *ucpBuffer, uint32_t _ulWriteAddr, uint16_t _usNByte)
{
    uint32_t ulSecPos = 0;                //得到扇区位置
    uint16_t usSecOff = 0;                //扇区偏移
    uint16_t usSecRemain = 0;        //剩余扇区
    uint32_t i = 0;

    ulSecPos = _ulWriteAddr / 4096;//地址所在扇区(0--511)
    usSecOff = _ulWriteAddr % 4096;//扇区内地址偏移
    usSecRemain = 4096 - usSecOff;//扇区除去偏移，还剩多少字节

    if(_usNByte <= usSecRemain)    //写入数据大小 < 剩余扇区空间大小
    {
        usSecRemain = _usNByte;
    }

    while(1)
    {
        Flash_ReadSomeBytes(SectorBuf, ulSecPos*4096, 4096);//读出整个扇区的内容
        for (i = 0; i < usSecRemain; i++)    //校验数据
        {
            if (SectorBuf[usSecOff + i] != 0xFF)//储存数据不为0xFF，需要擦除
                break;
        }
        
        if(i < usSecRemain)    //需要擦除
        {
            Flash_EraseSector(ulSecPos);    //擦除这个扇区
            for(i = 0; i < usSecRemain; i++)    //保存写入的数据
            {
                SectorBuf[usSecOff + i] = ucpBuffer[i];
            }
            Flash_WriteNoCheck(SectorBuf, ulSecPos*4096, 4096);    //写入整个扇区(扇区=老数据+新写入数据)
        }
        else
        {
            Flash_WriteNoCheck(ucpBuffer, _ulWriteAddr, usSecRemain);//不需要擦除,直接写入扇区
        }
        if(_usNByte == usSecRemain)    //写入结束
        {
            Flash_WriteDisable();
            break;
        }
        else
        {
            ulSecPos++;        //扇区地址增加1
            usSecOff = 0;        //扇区偏移归零
            ucpBuffer += usSecRemain;    //指针偏移
            _ulWriteAddr += usSecRemain;    //写地址偏移
            _usNByte -= usSecRemain;    //待写入的字节递减

            if(_usNByte > 4096)
            {
                usSecRemain = 4096;    //待写入一扇区(4096字节大小)
            }
            else
            {
                usSecRemain = _usNByte;        //待写入少于一扇区的数据
            }
        }
        
    }
    
}

//--------------------------------------------------------------------------------------------------------
//    函 数 名: Flash_ErasePage
//    功能说明: flash erase page
//    形    参: no
//    返 回 值: no
//    日    期: 2020-03-07
//  备    注: 有的 FLASH 支持
//    作    者: by 霁风AI
//--------------------------------------------------------------------------------------------------------
void Flash_ErasePage(uint32_t _ulPageAddr)
{
    _ulPageAddr *= 256;
    
    Flash_WriteEnable();
    Flash_WaitNobusy();
    
    FLASH_CS_LOW;
    Spi_WriteByte(FLASH_ERASE_PAGE);    //页擦除指令
    Spi_WriteByte((uint8_t)(_ulPageAddr>>16));    //写入24位地址
    Spi_WriteByte((uint8_t)(_ulPageAddr>>8));
    Spi_WriteByte((uint8_t)(_ulPageAddr>>0));
    FLASH_CS_HIGH;
    
    Flash_WaitNobusy();    //等待写入结束
}

//--------------------------------------------------------------------------------------------------------
//    函 数 名: Flash_EraseSector
//    功能说明: flash erase sector
//    形    参: no
//    返 回 值: no
//    日    期: 2020-03-07
//  备    注: 1扇区 = 4K Bytes
//    作    者: by 霁风AI
//--------------------------------------------------------------------------------------------------------
void Flash_EraseSector(uint32_t _ulSectorAddr)
{
    uint8_t command = FLASH_ERASE_SECTOR;
    uint8_t temp_buff[3] = {0};
    
    temp_buff[0] = (uint8_t)(_ulSectorAddr >> 16);
    temp_buff[1] = (uint8_t)(_ulSectorAddr >> 8);
    temp_buff[2] = (uint8_t)(_ulSectorAddr >> 0);
    
    _ulSectorAddr *= 4096;    //1个扇区 4 KBytes
    
    Flash_WriteEnable();
    Flash_WaitNobusy();
    
    FLASH_CS_LOW;
    hal_spi_send_bytes(SPI_COMM_MODE, &command, 1);
    hal_spi_send_bytes(SPI_COMM_MODE, &temp_buff[0], 1);
    hal_spi_send_bytes(SPI_COMM_MODE, &temp_buff[1], 1);
    hal_spi_send_bytes(SPI_COMM_MODE, &temp_buff[2], 1);

//    Spi_WriteByte(FLASH_ERASE_SECTOR);    //20h
//    Spi_WriteByte((uint8_t)(_ulSectorAddr>>16));    //写入24位地址
//    Spi_WriteByte((uint8_t)(_ulSectorAddr>>8));
//    Spi_WriteByte((uint8_t)(_ulSectorAddr));
    FLASH_CS_HIGH;
    
    Flash_WaitNobusy();    //等待写入结束
}

//--------------------------------------------------------------------------------------------------------
//    函 数 名: Flash_EraseBlock
//    功能说明: flash erase block 
//    形    参: no
//    返 回 值: no
//    日    期: 2020-03-07
//  备    注: 1块 = 64K Bytes
//    作    者: by 霁风AI
//--------------------------------------------------------------------------------------------------------
void Flash_EraseBlock(uint32_t _ulBlockAddr)
{
    uint8_t command = FLASH_ERASE_BLOCK;
    _ulBlockAddr *= 65536;    //块地址,一块64K
    
    Flash_WriteEnable();
    Flash_WaitNobusy();

    FLASH_CS_LOW;
    hal_spi_send_bytes(SPI_COMM_MODE, &command, 1);
    hal_spi_send_bytes(SPI_COMM_MODE, (uint8_t *)(_ulBlockAddr>>16), 1);
    hal_spi_send_bytes(SPI_COMM_MODE, (uint8_t *)(_ulBlockAddr>>8), 1);
    hal_spi_send_bytes(SPI_COMM_MODE, (uint8_t *)(_ulBlockAddr>>0), 1);

    // Spi_WriteByte(FLASH_ERASE_BLOCK);    //d8h
    // Spi_WriteByte((uint8_t)(_ulBlockAddr>>16));    //写入24位地址
    // Spi_WriteByte((uint8_t)(_ulBlockAddr>>8));
    // Spi_WriteByte((uint8_t)(_ulBlockAddr));
    FLASH_CS_HIGH;

    Flash_WaitNobusy();    //等待写入结束
}

//--------------------------------------------------------------------------------------------------------
//    函 数 名: Flash_EraseChip
//    功能说明: flash erase chip , it makes flash  recovery FF
//    形    参: no
//    返 回 值: no
//    日    期: 2020-03-07
//  备    注: 软件模拟SPI
//    作    者: by 霁风AI
//--------------------------------------------------------------------------------------------------------
void Flash_EraseChip(void)
{
    uint8_t command = FLASH_ERASE_CHIP;

    Flash_WriteEnable();    //flash芯片写使能
    Flash_WaitNobusy();    //等待写操作完成
    
    FLASH_CS_LOW;
    hal_spi_recv_bytes(SPI_COMM_MODE, &command, 1);
    // Spi_WriteByte(FLASH_ERASE_CHIP);    //c7h
    FLASH_CS_HIGH;
    
    Flash_WaitNobusy();    //等待写入结束
}

//--------------------------------------------------------------------------------------------------------
//    函 数 名: Flash_PowerDown
//    功能说明: flash into power down mode 
//    形    参: no
//    返 回 值: no
//    日    期: 2020-03-07
//  备    注: 软件模拟SPI
//    作    者: by 霁风AI
//--------------------------------------------------------------------------------------------------------
void Flash_PowerDown(void)
{
    uint8_t command = FLASH_POWER_DOWN; 

    FLASH_CS_LOW;
    hal_spi_send_bytes(SPI_COMM_MODE, &command, 1);
    // Spi_WriteByte(FLASH_POWER_DOWN);    //b9h
    FLASH_CS_HIGH;
    Sys_delay_us(3);    // cs go high , need to delay 3us
}

//--------------------------------------------------------------------------------------------------------
//    函 数 名: Flash_WakeUp
//    功能说明: wake up flash from power down mode or hign performance mode
//    形    参: no
//    返 回 值: no
//    日    期: 2020-03-07
//  备    注: 软件模拟SPI
//    作    者: by 霁风AI
//--------------------------------------------------------------------------------------------------------
void Flash_WakeUp(void)
{
    uint8_t command = FLASH_RELEASE_POWER_DOWN; 

    FLASH_CS_LOW;
    hal_spi_send_bytes(SPI_COMM_MODE, &command, 1);
    // Spi_WriteByte(FLASH_RELEASE_POWER_DOWN);//abh
    FLASH_CS_HIGH;
    Sys_delay_us(3);    //CS go high , need delay 3us
}

//--------------------------------------------------------------------------------------------------------
//    函 数 名: Flash_ReadDeviceID
//    功能说明: 读取FLASH ID(manufacturer ID-1Byte + Device ID-2Byte:type+density)
//    形    参: 无
//    返 回 值: ulJedId：FLASH ID 3字节
//    日    期: 2020-03-06
//  备    注: 软件模拟SPI
//    作    者: by 霁风AI
//--------------------------------------------------------------------------------------------------------
uint16_t Flash_ReadDeviceID(void)
{
    uint8_t command = FLASH_READ_DEVICE_ID;
    uint16_t usFlashId = 0;
    uint8_t temp_buff[3] = {0};
    
    FLASH_CS_LOW;
    
    hal_spi_send_bytes(SPI_COMM_MODE, &command, 1);    //90h
    hal_spi_send_bytes(SPI_COMM_MODE, temp_buff, 3);    //写入24位地址；假地址
    hal_spi_recv_bytes(SPI_COMM_MODE, temp_buff, 2);

    // Spi_WriteByte(FLASH_READ_DEVICE_ID);    //90h
    // Spi_WriteByte(0x00);//写入24位地址；假地址
    // Spi_WriteByte(0x00);
    // Spi_WriteByte(0x00);    //如果0x01,先输出 Device ID
    // usFlashId |= Spi_ReadByte()<<8;
    // usFlashId |= Spi_ReadByte();
    
    FLASH_CS_HIGH;
    
    usFlashId = (uint16_t)(temp_buff[0] << 8) | (temp_buff[1] << 0);

    return usFlashId;
}
 
//--------------------------------------------------------------------------------------------------------
//    函 数 名: Flash_ReadJEDECID
//    功能说明: 读取FLASH ID(manufacturer ID-1Byte + Device ID-2Byte:type+density)
//    形    参: 无
//    返 回 值: ulJedId：FLASH ID 3字节
//    日    期: 2020-03-06
//  备    注: 软件模拟SPI
//    作    者: by 霁风AI
//--------------------------------------------------------------------------------------------------------
uint32_t Flash_ReadJEDECID(void)
{
    uint8_t command = FLASH_READ_JEDEC_ID;
    uint32_t flash_jed_id = 0;
    uint8_t recv_buff[3] = {0};
    
    FLASH_CS_LOW;

    hal_spi_send_bytes(SPI_COMM_MODE, &command, 1);    //9fh
    hal_spi_recv_bytes(SPI_COMM_MODE, recv_buff, 3);
    
    FLASH_CS_HIGH;

    flash_jed_id = (recv_buff[0] << 16) | (recv_buff[1] << 8) | (recv_buff[2] << 0);
    
    return flash_jed_id;
}

参考：
1.原子库函数手册

2.SPI—读写串行 FLASH
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