基于FatFs文件系统操作MX25L25635 应用于STM32L152单片机上

第一次做低功耗项目，所以选用了这块STM32L1系列单片机。感觉它在低功耗上面确实很不错，不过牺牲了高主频的条件，嗯那也是情理之中，不可能主频又高功耗又低是吧。项目需要储存数据，那时第一个会想到SD卡，于是选择贴片式的SD卡（国内有代理），然而第一版硬件调试过程中发现3.4V供电 电流达到50ms，我想这样不行功耗那么高，于是一部分一部分去除，后来发现这个贴片式的SD卡静态下也需要大概40ms左右，我晕！于是开始改用MX25L25635，这个静态2ms左右，但是写的读话比较高（60ms以上）不过考虑到数据操作的不怎么频繁，也就是瞬态功耗。调试这块东西挺坎坷的，好多是第一次那么细操作去调试，因为之前直接上正点原子代码就可以了。

好了不说废话，芯片参考文档 https://pdf1.alldatasheet.com/datasheet-pdf/view/575659/MCNIX/MX25L25635FMI10G.html

简单
总结下该芯片：

1、芯片接口支持传统SPI(模式0和模式3 单线读写) ，QSPI（2线/4线读写，这个STM32就有这个接口）

2、芯片默认3字节地址命令，就是通讯时候写入一字节命令后在写三字节就是指定地址，这样就有24bits，可以寻址到芯片一半的空间（总空间256Mb=32M字节，一半就是16M字节），想全部使用的话还是使用四字节地址模式。

3、操作每一个命令都要先CS拉低完成拉高，这个你肯定会觉得那肯定啦！然而当你一个操作里面有几个命令的话呢？

4、芯片不像W25Q那样有三个状态寄存器，它只有一个。

5、写使能命令后不需要专门等待，写完成！只需要写命令后需要等待。

6、芯片只能内部只能写0，写1要擦除，也就是说你写的前提要保证写的那段空间都是0xFF，不然就需要擦除哦。

好了先调试芯片读写。本人用的是模式SPI单线的。

//默认3字节地址不需要寄存器初始化直接读出是否合理就可以了
printf("\n0x%08x\n", MX25L256_ID());
printf("\n0x%02x\n", MX25L256_ReadSR(MX25L_ReadStatusReg1));
printf("\n0x%02x\n", MX25L256_ReadSR(MX25L_ReadStatusReg3));

/**
*		向Flash写入一字节数据
**/
void MX25L256_Write_Byte(u8 data)
{	
	u8 i;
	SCK_H;
	__NOP(); 
	for( i=0;i<8;i++)
  {    
    if(data&0x80) 
    {
      MOSI_H;          /*若最高位为高，则输出高*/
    }
    else
    {
      MOSI_L;          /*若最高位为低，则输出低*/    
    }    
    __NOP();
    data <<= 1;
    SCK_L;
		__NOP();
    SCK_H;
  } 
	MOSI_H; 
}
/**
*		读取Flash一字节数据
**/
u8 MX25L256_Read_Byte(void)
{
	u8 i ,data=0;
	SCK_H;
	__NOP();
	for( i=0;i<8;i++)
  {
		SCK_L;
		__NOP();
		SCK_H;
		data <<= 1;        /*数据左移*/
		if(MISO)
    {
      data++;          /*若从从机接收到高电平，数据自加一*/
    }
		__NOP();

	}
	return data;
}

/**
*读取SPI FLASH
*在指定地址开始读取指定长度的数据
*pBuffer:数据存储区
*ReadAddr:开始读取的地址(最大32bit)
*NumByteToRead:要读取的字节数(最大65535)
**/
void MX25L256_Read(u8* pBuffer,u32 ReadAddr,u32 NumByteToRead)   
{ 
	u32 i;
	NSS_L;
	MX25L256_Write_Byte(MX25L_ReadData);
	MX25L256_Write_Byte((u8)(ReadAddr>>16));
	MX25L256_Write_Byte((u8)(ReadAddr>>8));
	MX25L256_Write_Byte((u8)ReadAddr);
	for( i=0;i>16));
	MX25L256_Write_Byte((u8)(WriteAddr>>8));
	MX25L256_Write_Byte((u8)WriteAddr);
	for( i=0;i

恩核心的东西就这些，操作就可以了，命令的宏定义去看文档写的好清楚或者参看正点原子的W25Q256代码，命令操作是兼容的。

然后是挂载FatFs，之前用过正点原子SD卡挂载以为好简单，在CubeMX自动生成以为就可以。没想到。。。。

 

自动生成代码，在user_diskio.c 加入操作flash的驱动函数。

​

/**
  * @brief  Initializes a Drive
  * @param  pdrv: Physical drive number (0..)
  * @retval DSTATUS: Operation status
  */
DSTATUS USER_initialize (
	BYTE pdrv           /* Physical drive nmuber to identify the drive */
)
{
  /* USER CODE BEGIN INIT */
    Stat = STA_NOINIT;
		MX25L256_Init();
    //return Stat;
		return ~Stat;
  /* USER CODE END INIT */
}
 
/**
  * @brief  Gets Disk Status 
  * @param  pdrv: Physical drive number (0..)
  * @retval DSTATUS: Operation status
  */
DSTATUS USER_status (
	BYTE pdrv       /* Physical drive number to identify the drive */
)
{
  /* USER CODE BEGIN STATUS */
    //Stat = STA_NOINIT;
    //return Stat;
		return RES_OK;
  /* USER CODE END STATUS */
}

/**
  * @brief  Reads Sector(s) 
  * @param  pdrv: Physical drive number (0..)
  * @param  *buff: Data buffer to store read data
  * @param  sector: Sector address (LBA)
  * @param  count: Number of sectors to read (1..128)
  * @retval DRESULT: Operation result
  */
DRESULT USER_read (
	BYTE pdrv,      /* Physical drive nmuber to identify the drive */
	BYTE *buff,     /* Data buffer to store read data */
	DWORD sector,   /* Sector address in LBA */
	UINT count      /* Number of sectors to read */
)
{
  /* USER CODE BEGIN READ */
		for(;count>0;count--)
		{
			MX25L256_Read(buff,sector*SPI_FLASH_SECTOR_SIZE,SPI_FLASH_SECTOR_SIZE);
			sector++;
			buff+=SPI_FLASH_SECTOR_SIZE;
		}
    return RES_OK;
  /* USER CODE END READ */
}

/**
  * @brief  Writes Sector(s)  
  * @param  pdrv: Physical drive number (0..)
  * @param  *buff: Data to be written
  * @param  sector: Sector address (LBA)
  * @param  count: Number of sectors to write (1..128)
  * @retval DRESULT: Operation result
  */
#if _USE_WRITE == 1
DRESULT USER_write (
	BYTE pdrv,          /* Physical drive nmuber to identify the drive */
	const BYTE *buff,   /* Data to be written */
	DWORD sector,       /* Sector address in LBA */
	UINT count          /* Number of sectors to write */
)
{ 
  /* USER CODE BEGIN WRITE */
  /* USER CODE HERE */
		for(;count>0;count--)
		{										    
			MX25L256_Write((u8*)buff,sector*SPI_FLASH_SECTOR_SIZE,SPI_FLASH_SECTOR_SIZE);
			//MX25L256_Write_Page((u8*)buff,sector*SPI_FLASH_SECTOR_SIZE,SPI_FLASH_SECTOR_SIZE);
			sector++;
			buff+=SPI_FLASH_SECTOR_SIZE;
		}
    return RES_OK;
  /* USER CODE END WRITE */
}
#endif /* _USE_WRITE == 1 */

/**
  * @brief  I/O control operation  
  * @param  pdrv: Physical drive number (0..)
  * @param  cmd: Control code
  * @param  *buff: Buffer to send/receive control data
  * @retval DRESULT: Operation result
  */
#if _USE_IOCTL == 1
DRESULT USER_ioctl (
	BYTE pdrv,      /* Physical drive nmuber (0..) */
	BYTE cmd,       /* Control code */
	void *buff      /* Buffer to send/receive control data */
)
{
  /* USER CODE BEGIN IOCTL */
    DRESULT res = RES_ERROR;
		switch(cmd)
		{
			case CTRL_SYNC:
			res = RES_OK; 
					break;	 
			case GET_SECTOR_SIZE:
					*(WORD*)buff = SPI_FLASH_SECTOR_SIZE;
					res = RES_OK;
					break;	 
			case GET_BLOCK_SIZE:
					*(WORD*)buff = SPI_FLASH_BLOCK_SIZE;
					res = RES_OK;
					break;	 
			case GET_SECTOR_COUNT:
					*(DWORD*)buff = SPI_FLASH_SECTOR_COUNT;
					res = RES_OK;
					break;
			default:
					res = RES_PARERR;
					break;
		}
    return res;
  /* USER CODE END IOCTL */
}

[点击并拖拽以移动]
​

文件前面宏定义扇区和块数目。

主函数，注意flash一开始是没有文件系统的，所以第一次挂载是返回FR_NO_FILESYSTEM，然后就让它重刷整个盘，在自己制作文件系统写入对应的位置就好了。f_mkfs("0:", 0, 0);这个过程需要好久哦，因为主频本来就低还有是单总线的写入，同时芯片自身正片刷0xFF需要一分多钟。

MX_FATFS_Init();
	res = f_mount(&fs, "0:", 1);    /* Mount a logical drive */
	res = f_mkfs("0:", 0, 0);
	if(res != FR_OK)
	{
			if(res == FR_NO_FILESYSTEM)
			{
					printf("f_mount 没有文件系统,开始格式化spi-flash\r\n");
					res = f_mkfs("0:", 0, 0);
					printf("SD卡成功格式化！\r\n");
					//格式化后先取消挂载
					res = f_mount(NULL, "0:", 1);
					//再重新挂载
					res = f_mount(&fs, "0:", 1);
					if(res != FR_OK)
					{
							printf("f_mkfs 格式化失败，err = %d\r\n", res);

							while(1);
					}
					else
					{
							printf("格式化成功，开始重新挂载spi-flash\r\n");
							res = f_mount(&fs, "0:", 1);

							if(res != FR_OK)
							{
									printf("f_mount 发生错误，err = %d\r\n", res);
							}
							else printf("spi-flash文件系统挂载成功\r\n");

					}
			}
			else
			{
					printf("f_mount 发生其他错误，err = %d\r\n", res);

					while(1);
			}
	}
	else printf("spi-flash文件系统挂载成功\r\n");

可以接下来读操作下（文件没有的话自己创建，读是从起始位置读）：

res=f_open(&file,"0:hello.txt",FA_OPEN_ALWAYS|FA_READ);
				if(res==FR_OK)
				{
					f_lseek(&file,0);
					res = f_read (&file, ReadBuffer, 50, &Br);
					if(res == FR_OK)	
					{
						printf("%s",ReadBuffer);
						printf("读取成功=%d",res);
					}
					else
					{
						printf("读取失败=%d",res);
					}
					f_close(&file);	//记得一定要关闭文件
				}
				else
				{
						printf("\n打开文件失败！错误代码：%02x \n",res);
				}
				memset(ReadBuffer,0,100);

写入操作

res=f_open(&file,"0:hello.txt",FA_OPEN_ALWAYS|FA_WRITE);
				if(res==FR_OK)
				{
					f_lseek(&file,f_size(&file));
					res = f_write (&file, USART_RX_BUF1, USART_RX_STA1, &Bw);
					if(res == FR_OK)	
					{
						printf("\n写入完毕！\n");
					}
					else
					{
						printf("写入失败=%d",res);
					}
					f_close(&file);	//记得一定要关闭文件
				}
				else
				{                    
					printf("\n打开文件失败！ 错误代码：%02x \n",res);
				}

好了基本上这样。然而上述虽然可以成功，但是他的速度真的慢啊，因为我单片机主频是1.5Mhz，本来不用文件系统读还算接受的了，用了直接无语了。所以后期改用四线QSPI模式，不使用文件系统操作，项目只需写入基本数据，读出来就可以了。这个过程也让我了解到开发文件系统和flash一些要点。

过程中问题：

1、不使能 FS_Tiny的话会编译出现没空间的错误。

2、改栈空间大小如下，因为文件系统好多局部数组比较大的。

3、定义FATFS fs; FIL file; 需要在全局中。

4、flash读出数据不正确考虑下模拟时序，他是时钟下降沿数据有效。

好了看看输出过程