STM32篇——SPI 通信

1. 前期准备

安装好 STM32CubeMX

安装好 Clion

2. 创建项目

开启 SPI1，因开发板外部 Flash W25Q64 和单片机之间通过 SPI1 实现通信。如下图所示，SPI1 模式选择 Full-Duplex-Master，4 处分频系数改为 16 将波特率设置为 4.5Mbit/s。如下图所示。

配置 FLASH 片选引脚 PA1 为上拉输出，如下图所示。

3. 编辑代码

main.c 文件中自动生成了 SPI 对象以及初始化代码：

//I2C1对象
 SPI_HandleTypeDef hspi1;
 //根据配置自动生成初始化代码，并在main函数中进行了调用
static void MX_SPI1_Init(void)
{
  hspi1.Instance = SPI1;
  hspi1.Init.Mode = SPI_MODE_MASTER;
  hspi1.Init.Direction = SPI_DIRECTION_2LINES;
  hspi1.Init.DataSize = SPI_DATASIZE_8BIT;
  hspi1.Init.CLKPolarity = SPI_POLARITY_LOW;
  hspi1.Init.CLKPhase = SPI_PHASE_1EDGE;
  hspi1.Init.NSS = SPI_NSS_SOFT;
  hspi1.Init.BaudRatePrescaler = SPI_BAUDRATEPRESCALER_16;
  hspi1.Init.FirstBit = SPI_FIRSTBIT_MSB;
  hspi1.Init.TIMode = SPI_TIMODE_DISABLE;
  hspi1.Init.CRCCalculation = SPI_CRCCALCULATION_DISABLE;
  hspi1.Init.CRCPolynomial = 10;
  if (HAL_SPI_Init(&hspi1) != HAL_OK)
  {
    Error_Handler();
  }
}

在 main 函数中将调用 MX_SPI1_Init() 完成 SPI 初始化，同时在项目中自动添加了 stm32f1xx_hal_spi.h,stm32f1xx_hal_spi.c 文件，其中 1 个关键函数用来实现读写 W25Q64：

HAL_StatusTypeDef HAL_SPI_TransmitReceive(SPI_HandleTypeDef *hspi, uint8_t *pTxData, uint8_t *pRxData, uint16_t Size,
                                          uint32_t Timeout);

参数定义如下：

• hspi ：SPI 对象指针
• pTxData：写数据的 buff 指针
• pRxData：读出数据存储指针
• Size ：读或写数据大小
• Timeout ：操作超时时间

SPI 底层通信已经准备完毕，单片机对 W25Q64 的读、写操作均在上面函数的基础上完成。

4. 添加 W25Q64 驱动

项目添加驱动文件 bsp_spi_flash.h，bsp_spi_flash.c，并修改 main.c 代码如下：

//添加头文件支持
#include "bsp_spi_flash.h"
//增加extern
extern SPI_HandleTypeDef hspi1;

如上代码所示，需要添加 extern 关键字，原因为 hspi1 对象已经在驱动文件 bsp_spi_flash.h 中定义了，防止重定义而添加。驱动文件中关键函数如下所示：

u16  W25QXX_ReadID(void); 
void W25QXX_WAKEUP(void);                
void SPI_FLASH_SectorErase(u32 SectorAddr);
void SPI_FLASH_BufferWrite(u8* pBuffer, u32 WriteAddr, u16 NumByteToWrite);
void SPI_FLASH_BufferRead(u8* pBuffer, u32 ReadAddr, u16 NumByteToRead);
void SPI_FLASH_PageWrite(u8* pBuffer, u32 WriteAddr, u16 NumByteToWrite);

包含 ID 读取、FLASH 的擦除、读、写等操作，在 main 函数中调用上述函数实现对 W25Q64 的读写。

5. 读写 W25Q64 示例

mian.c 文件中添加全局变量及测试函数：

#define  FLASHBUFFSIZE 64
void SPI_FLASH_Test(void)
{
    uint16_t FLASH_ID;
    uint8_t Flash_Wr_Buff[FLASHBUFFSIZE],Flash_Rd_Buff[FLASHBUFFSIZE];
    printf("SPI总线通信实验，读写8M外部FLASH W25Q64!rn",FLASH_ID);
    FLASH_ID = W25QXX_ReadID();//读取W25Q64器件ID
    HAL_Delay(100);
    printf("the FLASH Device ID is 0x%X!rn",FLASH_ID);
    //W25Q64 = 8MByte,地址范围：0x000000-0x7FFFFF
    //Sector：每4KB为一个Sector,8M/4K=2048个
    //Block：每64KB为一个Block,8M/64K=128个，每个Block包括16个Sector
    SPI_FLASH_SectorErase(0x00);//擦除第一个Sector
    for (int i = 0; i < FLASHBUFFSIZE; ++i) Flash_Wr_Buff[i] = i;
    SPI_FLASH_BufferWrite(Flash_Wr_Buff,0x00,FLASHBUFFSIZE);
    SPI_FLASH_BufferRead(Flash_Rd_Buff,0x00,FLASHBUFFSIZE);
    printf("Read data form W25Q64: rn");
    for(uint16_t i=0;i<FLASHBUFFSIZE;i++)
    {
        printf("0x%02x ",Flash_Rd_Buff[i]);
    }
    printf("rn");
}

测试函数功能为：读取 WQ2564 器件 ID，擦除扇区，写数据，并将数据读出打印显示。在 main 函数中调用 SPI_FLASH_Test()。

6. 编译下载

将程序编译下载至开发板，并将开发板连接至 PC,打开串口调试助手 RYCOM，并设置为：115200+8+N+1，接收结果如下。

7. 小结

本章学习了通过 SPI 总线读写 FLASH 器件 W25Q64，掌握了基本的读写操作。