《STM32从零开始学习历程》——SPI读取FLASH ID
《STM32从零开始学习历程》@EnzoReventon
SPI读取FLSAH ID
相关链接：
SPI物理层及FLASH芯片介绍
SPI协议层
SPI特性及架构
参考资料：
[野火EmbedFire]《STM32库开发实战指南——基于野火霸天虎开发板》
[正点原子]STM32F4开发指南-库函数版本_V1.2
[ST]《STM32F4xx中文参考手册》
SPI协议及总线协议介绍
W25Q128产品数据手册
1 实现功能
本实验为学习SPI的入门实验，主要功能是实现使用SPI发送读取FLASH ID的指令来读取FLASH ID。
2 硬件设计
本文使用的外设为SPI1（正点原子F4探索者开发板）、FLASH以及USART1。
USART用来调试程序，我们还是使用USART1，因此将PB9，PB10与TX，RX相连接即可。
查阅正点原子F4探索者开发板硬件手册，了解SPI引脚与GPIO的对应情况。
由上图可以看出：SPI的SCK，MISO，MOSI分别与芯片的PB3，PB4，PB5连接，片选信号F_CS与PB14相连接，因此在后面程序配置的时候需要注意不能配置错引脚。
3 软件设计流程
① 使能SPIx和IO口时钟
RCC_AHBxPeriphClockCmd() / RCC_APBxPeriphClockCmd();
② 初始化IO口为复用功能
void GPIO_Init(GPIO_TypeDef* GPIOx, GPIO_InitTypeDef* GPIO_InitStruct);
③ 设置引脚复用映射：
GPIO_PinAFConfig();
② 初始化SPIx,设置SPIx工作模式
void SPI_Init(SPI_TypeDef* SPIx, SPI_InitTypeDef* SPI_InitStruct);
③ 使能SPIx
void SPI_Cmd(SPI_TypeDef* SPIx, FunctionalState NewState);
④ 编写字节发送函数：uint8_t SPI_FLASH_ByteWrite(uint8_t data)
-
发送数据（指令）：void SPI_I2S_SendData(SPI_TypeDef* SPIx, uint16_t Data);
-
接收返回的数据：uint16_t SPI_I2S_ReceiveData(SPI_TypeDef* SPIx) ;
⑤ 查看SPI传输状态
SPI_I2S_GetFlagStatus(SPI2, SPI_I2S_FLAG_RXNE);
⑥ 编写SPI发送函数
控制片选引脚：GPIO_ResetBits（）、GPIO_SetBits（）；
⑦ 主函数调用
⑧ 优化程序（超时函数、宏定义）
4 代码分析
- 宏定义
/*宏定义*/
/*SPI GPIO 接口*/
#define FLASH_SPI SPI1
#define FLASH_SPI_CLK RCC_APB2Periph_SPI1
#define FLASH_SPI_CLK_INIT RCC_APB2PeriphClockCmd
#define FLASH_SPI_SCK_PIN GPIO_Pin_3
#define FLASH_SPI_SCK_GPIO_PORT GPIOB
#define FLASH_SPI_SCK_GPIO_CLK RCC_AHB1Periph_GPIOB
#define FLASH_SPI_SCK_SOURCE GPIO_PinSource3
#define FLASH_SPI_SCK_AF GPIO_AF_SPI1
#define FLASH_SPI_MOSI_PIN GPIO_Pin_5
#define FLASH_SPI_MOSI_GPIO_PORT GPIOB
#define FLASH_SPI_MOSI_GPIO_CLK RCC_AHB1Periph_GPIOB
#define FLASH_SPI_MOSI_SOURCE GPIO_PinSource5
#define FLASH_SPI_MOSI_AF GPIO_AF_SPI1
#define FLASH_SPI_MISO_PIN GPIO_Pin_4
#define FLASH_SPI_MISO_GPIO_PORT GPIOB
#define FLASH_SPI_MISO_GPIO_CLK RCC_AHB1Periph_GPIOB
#define FLASH_SPI_MISO_SOURCE GPIO_PinSource4
#define FLASH_SPI_MISO_AF GPIO_AF_SPI1
#define FLASH_SPI_CS_PIN GPIO_Pin_14
#define FLASH_SPI_CS_GPIO_PORT GPIOB
#define FLASH_SPI_CS_GPIO_CLK RCC_AHB1Periph_GPIOB
/*等待超时时间*/
#define SPIT_FLAG_TIMEOUT ((uint32_t)0x1000)
- 初始化时钟、GPIO、引脚复用
================================================
SPI GPIO初始化 复用函数
================================================
*/
static void SPI_GPIO_Config(void)
{
GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStructure;
FLASH_SPI_CLK_INIT(FLASH_SPI_CLK, ENABLE); //使能SPI时钟RCC_APB2PeriphClockCmd（RCC_APB2Periph_SPI1）
/* 使能 FLASH_SPI 及GPIO 时钟 */
/*!< SPI_FLASH_SPI_CS_GPIO, SPI_FLASH_SPI_MOSI_GPIO,
SPI_FLASH_SPI_MISO_GPIO,SPI_FLASH_SPI_SCK_GPIO 时钟使能 */
RCC_AHB1PeriphClockCmd(FLASH_SPI_SCK_GPIO_CLK | FLASH_SPI_MOSI_GPIO_CLK|
FLASH_SPI_MISO_GPIO_CLK|FLASH_SPI_CS_GPIO_CLK, ENABLE); //初始化GPIO时钟
//查看引脚，初始化SCK,MOSI,MISO,CS引脚GPIO
//设置引脚复用
GPIO_PinAFConfig(FLASH_SPI_SCK_GPIO_PORT, FLASH_SPI_SCK_SOURCE, FLASH_SPI_SCK_AF);
GPIO_PinAFConfig(FLASH_SPI_MOSI_GPIO_PORT, FLASH_SPI_MOSI_SOURCE, FLASH_SPI_MOSI_AF);
GPIO_PinAFConfig(FLASH_SPI_MISO_GPIO_PORT, FLASH_SPI_MISO_SOURCE, FLASH_SPI_MISO_AF);
/*!< 配置 SPI_FLASH_SPI 引脚: SCK */
GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = FLASH_SPI_SCK_PIN;
GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_AF;
GPIO_InitStructure.GPIO_Speed = GPIO_Speed_50MHz;
GPIO_InitStructure.GPIO_OType = GPIO_OType_PP;
GPIO_InitStructure.GPIO_PuPd = GPIO_PuPd_NOPULL;
GPIO_Init(FLASH_SPI_SCK_GPIO_PORT, &GPIO_InitStructure);
/*!< 配置 SPI_FLASH_SPI 引脚: MISO */
GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = FLASH_SPI_MOSI_PIN;
GPIO_Init(FLASH_SPI_MOSI_GPIO_PORT, &GPIO_InitStructure);
/*!< 配置 SPI_FLASH_SPI 引脚: MOSI */
GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = FLASH_SPI_MISO_PIN;
GPIO_Init(FLASH_SPI_MOSI_GPIO_PORT, &GPIO_InitStructure);
/*!< 配置 SPI_FLASH_SPI 引脚: CS */
GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = FLASH_SPI_CS_PIN;
GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_OUT;
GPIO_InitStructure.GPIO_Speed = GPIO_Speed_50MHz;
GPIO_InitStructure.GPIO_OType = GPIO_OType_PP;
GPIO_InitStructure.GPIO_PuPd = GPIO_PuPd_NOPULL;
GPIO_Init(FLASH_SPI_CS_GPIO_PORT, &GPIO_InitStructure);
}
- SPI功能初始化
/*
================================================
SPI 初始化结构体初始化
================================================
*/
void SPI_Mode_Config(void)
{
/*!< 初始化SPI结构体函数 */
SPI_InitTypeDef SPI_InitStructure;
SPI_InitStructure.SPI_BaudRatePrescaler=SPI_BaudRatePrescaler_2; //预分频2
SPI_InitStructure.SPI_CPHA=SPI_CPHA_1Edge; //第1个跳变沿数据被采样
SPI_InitStructure.SPI_CPOL=SPI_CPOL_Low; //串行同步时钟的空闲状态为低电平
SPI_InitStructure.SPI_CRCPolynomial=7; //CRC值计算的多项式
SPI_InitStructure.SPI_DataSize=SPI_DataSize_8b; //SPI发送接收 8位帧结构
SPI_InitStructure.SPI_Direction=SPI_Direction_2Lines_FullDuplex; //双线双向全双工
SPI_InitStructure.SPI_FirstBit=SPI_FirstBit_MSB; //数据传输从 MSB位开始
SPI_InitStructure.SPI_Mode=SPI_Mode_Master; //主 SPI
SPI_InitStructure.SPI_NSS=SPI_NSS_Soft; //NSS信号由软件控制
SPI_Init(FLASH_SPI,&SPI_InitStructure);
SPI_Cmd(FLASH_SPI,ENABLE);
}
- 使能GPIO初始化以及SPI功能初始化
/*
================================================
SPI FLASH 外设初始化
================================================
*/
void SPI_FLASH_Init(void)
{
SPI_GPIO_Config();
SPI_Mode_Config();
}
- SPI FLASH 字节写入函数
/*
================================================
通过SPI发送一个字节
参数：要写入的数据
返回值：错误代码
================================================
*/
uint8_t SPI_FLASH_ByteWrite(uint8_t data)
{
//等待TXE标志=1
//判断是否超时
SPITimeOut = ((uint32_t)(10 * SPIT_FLAG_TIMEOUT)); //重置等待时间
while(SPI_I2S_GetFlagStatus(FLASH_SPI,SPI_I2S_FLAG_TXE) == RESET)
{
SPITimeOut--;
if(SPITimeOut == 0)
{
return SPI_TIMEOUT_UserCallback(1);
}
}
SPI_I2S_SendData(FLASH_SPI,data); //发送指令给FLASH
//等待RXNE标志来确认发送完成，即准备读取数据
//判断是否超时
SPITimeOut = ((uint32_t)(10 * SPIT_FLAG_TIMEOUT)); //重置等待时间
while(SPI_I2S_GetFlagStatus(FLASH_SPI,SPI_I2S_FLAG_RXNE) == RESET)
{
SPITimeOut--;
if(SPITimeOut == 0)
{
return SPI_TIMEOUT_UserCallback(2);
}
}
return SPI_I2S_ReceiveData(FLASH_SPI); //返回FLASH返回的数据
}
- SPI读取FLASH ID函数
查阅手册，如果想要读取FLASH的ID，需要给FLASH的第一个字节发送ABh，其余发送FF。
//读ID0 -ID7
uint8_t SPI_FLASH_Read_ID(void)
{
uint8_t id;
//控制片选引脚
FLASH_SPI_CS_LOW();
//指令代码
SPI_FLASH_ByteWrite(0xAB);
SPI_FLASH_ByteWrite(0xFF);
SPI_FLASH_ByteWrite(0xFF);
SPI_FLASH_ByteWrite(0xFF);
//接收读取到的内容
id = SPI_FLASH_ByteWrite(0xFF);
FLASH_SPI_CS_HIGH();
return id;
}
- 超时函数，返回错误代码函数
/*
================================================
错误代码返回函数
参数：写如的错误代码
返回值：错误代码
================================================
*/
static uint32_t SPI_TIMEOUT_UserCallback(uint8_t errorCode)
{
/* Block communication and all processes */
printf("\r\nSPI 等待超时!errorCode = %d\r\n",errorCode);
return errorCode;
}
- 主函数
int main(void)
{
NVIC_PriorityGroupConfig(NVIC_PriorityGroup_2); //设置系统中断优先级分组2
delay_init(168); //延时初始化
uart_init(115200); //串口初始化波特率为115200
LED_Init(); //初始化与LED连接的硬件接口
SPI_FLASH_Init(); //SPI_FLASH初始化函数
printf("\r\n===================================\r\n");
printf("this is id : 0x%x",SPI_FLASH_Read_ID());
while(1)
{
}
}
5 实验效果
下载程序至开发板，通过串口调试助手可以看到返回的FLASH ID为0x17h。
