SPI操作flash MX25L64读写数据

STM32F10X SPI操作flash MX25L64读写数据

　　简单的一种应用，ARM芯片作为master，flash为slaver，实现单对单通信。ARM主控芯片STM32F103，flash芯片为MACRONIX INTERNATIONAL的MX25L6465E，64Mbit。

SPI应该是嵌入式外围中最简单的一种应用了吧！一般SPI应用有两种方法：软件仿真，手动模拟产生时序和应用主控芯片的SPI控制器。

一般采用第二种方法比较好，比较稳定。应用主控芯片的SPI控制器，要点：正确的初始化SPI、操作SPI各寄存器和正确理解flash的时序。下面是过程，采用的是STM32F10X自带的库函数

1、初始化：void SpiFlashInitialzation(void)；

要知道硬件是怎么连接的，是SPI1还是SPI2连接到flash中去，通过连接图知道我们要操作的是SPI2。初始化大概3个部分，配置时钟；配置GPIO；配置SPI2。这里要注意的是，CS片选脚是作为普通的GPIO来使用，输出方式为“推挽式输出”，其他CLK,MISO,MOSI为“复用功能推挽式输出”；

代码：

1. void SpiFlashInitialzation(void)
2. {
3. /*初始化的SPI，GPIO结构体*/
4. SPI_InitTypeDef  SPI_InitStructure;
5. GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStructure;
6. RCC_APB1PeriphClockCmd( RCC_APB1Periph_SPI2,  ENABLE); /*在RCC_APB1ENB中使能SPI2时钟(位14)*/
7. RCC_APB2PeriphClockCmd( RCC_APB2Periph_GPIOB,  ENABLE);/*因为与SPI2相关的4个引脚和GPIOB相*/
8. /*关，GPIOB时钟(位3)，这句现在还不 */
9. /*确定要不要，待调试时再确定              */
10. /*上面这一句是必须的，因为CS脚是当做GPIO来使用的，2011-01-30调试*/
11. /*配置SPI_FLASH_CLK(PB13)，SPI_FLASH_MISO(PB14)，SPI_FLASH_MOSI(PB15)*/
12. GPIO_InitStructure.GPIO_Pin=GPIO_Pin_13 | GPIO_Pin_14 | GPIO_Pin_15;
13. GPIO_InitStructure.GPIO_Mode=GPIO_Mode_AF_PP;                    /*复用功能推挽式输出*/
14. GPIO_InitStructure.GPIO_Speed=GPIO_Speed_50MHz;
15. GPIO_Init( GPIOB, &GPIO_InitStructure);
16. /*配置输入SPI_FLASH_CS(PB12)*/
17. GPIO_InitStructure.GPIO_Pin=GPIO_Pin_12;
18. GPIO_InitStructure.GPIO_Mode=GPIO_Mode_Out_PP;   /*推挽式输出*/
19. GPIO_InitStructure.GPIO_Speed=GPIO_Speed_50MHz;
20. GPIO_Init( GPIOB, &GPIO_InitStructure);
21. SPI_FLASH_CS_SET;             /*不选flash*/
22. /* SPI2配置 增加于2010-01-13*/
23. /* 注意:  在SPI_NSS_Soft模式下，SSI位决定了NSS引脚上(PB12)的电平，
24. *            而SSM=1时释放了NSS引脚，NSS引脚可以用作GPIO口*/
25. SPI_InitStructure.SPI_Direction = SPI_Direction_2Lines_FullDuplex;   /*双线双向全双工BIDI MODE=0*/
26. SPI_InitStructure.SPI_Mode = SPI_Mode_Master;                                 /*SSI位为1，MSTR位为1*/
27. SPI_InitStructure.SPI_DataSize = SPI_DataSize_8b;                              /*SPI发送接收8位帧结构*/
28. SPI_InitStructure.SPI_CPOL = SPI_CPOL_High;                                     /*CPOL=1,CPHA=1，模式3*/
29. SPI_InitStructure.SPI_CPHA = SPI_CPHA_2Edge;
30. SPI_InitStructure.SPI_NSS = SPI_NSS_Soft;                                          /*内部NSS信号由SSI位控制，SSM=1*/
31. SPI_InitStructure.SPI_BaudRatePrescaler = SPI_BaudRatePrescaler_4;    /*波特率预分频值为4*/
32. SPI_InitStructure.SPI_FirstBit = SPI_FirstBit_MSB;                                       /*数据传输从MSB位开始*/
33. SPI_InitStructure.SPI_CRCPolynomial = 7;                                                      /*复位默认值*/
34. SPI_Init(SPI_SELECT, &SPI_InitStructure);
35. SPI_Cmd(SPI_SELECT,ENABLE);       /*使能SPI2*/
36. }

2、正确的操作SPI控制器；

这里需要注意的是理解SPI状态寄存器，特别是SPI_SR位7忙标志位BSY要小心，每次操作SPI要先读SPI_SR，BSY不忙才可下一步，然后就是操作缓冲器了。这里还有一个问题曾经困扰了我好久，SPI的时序问题，就是CLK怎么输出时序，最后我的理解是SPI每发送一个字节，CLK就自动会产生时序，如果没发送，CLK也就停止，这样节省了功耗。于是，如果SPI要接收字节，就必须先要发一个字节，例如发一个SPI_DUMMY_BYTE，Dummy byte有些flash有定义有些没有，没有的话自己随便定义一个，只要不和命令字相同就可以了。

u8 SpiFlashSendByte(u8 send_data);

u8 SpiFlashReceiveByte(void);

代码：

1. /*******************************2011-01-13******************************/
2. /*功能:       SPI发送一个字节
3. *参数:       send_data:   待发送的字节
4. *返回:       无*/
5. u8 SpiFlashSendByte(u8 send_data)
6. {
7. /*检查Busy位，SPI的SR中的位7，SPI通信是否为忙，直到不忙跳出*/
8. //while( SET==SPI_I2S_GetFlagStatus(SPI_SELECT, SPI_I2S_FLAG_BSY));
9. /*检查TXE位，SPI的SR中的位1，发送缓冲器是否为空，直到空跳出*/
10. while( RESET==SPI_I2S_GetFlagStatus(SPI_SELECT,SPI_I2S_FLAG_TXE));
11. SPI_I2S_SendData(SPI_SELECT, send_data);                        /*发送一个字节*/
12. /*发送数据后再接收一个字节*/
13. while( RESET==SPI_I2S_GetFlagStatus(SPI_SELECT, SPI_I2S_FLAG_RXNE) );
14. return( SPI_I2S_ReceiveData(SPI_SELECT) );
15. }

1. /*******************************2011-01-13******************************/
2. /*功能:       SPI接收flash的一个字节
3. *参数:       接收到的字节
4. *返回:       无*/
5. u8 SpiFlashReceiveByte(void)
6. {
7. /*检查RXNE位，SPI的SR中位0，确定接收缓冲器是有数据的*/
8. return(SpiFlashSendByte(SPI_DUMMY_BYTE));
9. }

3、理解flash的读写操作

首先，写数据之前必须要擦除，因为所有的flash只能从1变为0，擦除将flash全部置1，写的时候相应位置0。

读写操作这部分，flash芯片手册详细的说明了操作步骤，需要注意的是：flash MX25L64的状态寄存器。对flash操作之前，先读flash_SR，确保WIP=0(flash空闲)，对flash擦除、编程等操作确保WEL=1(flash能够接受擦出编程等操作)。

在对flash进行写操作时，要理解一点：对flash写数据(也就是Page Program(PP)，Command 02)是基于页(256bytes)为单位的，如果数据写到页的末尾，会从当前页的首地址继续开始写剩余的数据，这样就有可能造成成数据的丢失，注意就可以了！主要是理解手册中的这段话：The Page Program(PP) instruction is for programming the memory to be "0"......If the eight least significant address bits(A7-A0) are not all 0,all transmitted data going beyond the end of the current page are grogrammed from the start address of the same page(from the address A7-A0 are all 0).If more than 256 bytes are sent to the device,the data of the last 256-byte is programmed at the requtest page and previous data will be disregarded. If less than 256 bytes .......

代码：

1. /*********************************2011-01-29*****************************/
2. /*功能:    在指定地址处开始从flash读取数据
3. 参数:     pData_from_flash，读取到的数据存放指针
4. address_to_read，  待读取的数据开始地址，地址格式有效位为:A23-A0
5. 返回:     指向读取到的数据指针pData_from_flash
6. */
7. void SpiFlashReadData( u8 *pData_from_flash, u32 address_to_read , u16 size_to_read)
8. {
9. /*先检查flash设备是否为忙，然后检查SPI控制器是否处于忙状态*/
10. while( FLASH_SR_WIP==(SpiReadFlash_SR() & FLASH_SR_WIP) );/*读flash_SR*/
11. while( SET==SPI_I2S_GetFlagStatus(SPI_SELECT, SPI_I2S_FLAG_BSY));/*读SPI_SR*/
12. SPI_FLASH_CS_RESET;                                                                /*失能设备*/
13. SpiFlashSendByte(SPI_COMMAND_READ);         /*发送读命令*/
14. SpiFlashSendByte( (u8)((address_to_read & 0xFF0000) >> 16) );/*发送A23~A16*/
15. SpiFlashSendByte( (u8)((address_to_read & 0xFF00) >> 8) );      /*发送A15~A8  */
16. SpiFlashSendByte( (u8)(address_to_read & 0xFF) );                         /*发送A7~A0   */
17. while( size_to_read>0 )
18. {
19. *pData_from_flash=SpiFlashReceiveByte();  /*读取数据*/
20. pData_from_flash++;
21. size_to_read--;
22. }
23. SPI_FLASH_CS_SET;
24. }

1. /*******************************2011-01-29******************************/
2. /*功能:     往指定地址处开始写数据
3. *参数:     pBuff_to_write:       指向待写入的数据指针
4. *              address_to_write:   flash何处开始写数据的地址
5. *              size_to_write:          写入的数据字节数
6. *返回:     TRUE:    写入成功
7. *               FALSE:  写入失败
8. *注意:     size_to_write，必须小于FLASH_PAGE_SIZE的大小(256 bytes)，如果数据写到页
9. *              的末尾，会从当前页的首地址0x00继续写剩余的数据，这样就造成数据的丢失，
10. *              所以调用此函数得确保这一情况不会发生
11. */
12. void SpiFlashWritePageData(u8 *pBuff_to_write,u32 address_to_write, u16 size_to_write)
13. {
14. /*先检查flash设备是否为忙，然后检查SPI是否处于忙状态*/
15. while( FLASH_SR_WIP==(SpiReadFlash_SR() & FLASH_SR_WIP) );/*flash_SR*/
16. while( SET==SPI_I2S_GetFlagStatus(SPI_SELECT, SPI_I2S_FLAG_BSY));/*SPI_SR*/
17. /*获得对flash的写权限*/
18. while( FLASH_SR_WEL != (SpiReadFlash_SR() &FLASH_SR_WEL) )
19. {
20. SpiFlashWriteEnable();                                                       /*如果WEL为复位，则置位*/
21. }
22. SPI_FLASH_CS_RESET;
23. SpiFlashSendByte(SPI_COMMAND_PP);                                                  /*发送写PP命令*/
24. SpiFlashSendByte( (u8)((address_to_write & 0xFF0000) >> 16) );   /*发送A23~A16*/
25. SpiFlashSendByte( (u8)((address_to_write & 0xFF00) >> 8) );         /*发送A15~A8  */
26. SpiFlashSendByte( (u8)(address_to_write  & 0xFF) );                          /*发送A7~A0   */
27. while( size_to_write>0 )
28. {
29. SpiFlashSendByte(*pBuff_to_write);
30. pBuff_to_write++;
31. size_to_write--;
32. }
33. SPI_FLASH_CS_SET;
34. /*2011-01-14*/
35. /*检查设备已经写完才退出*/
36. while ( FLASH_SR_WIP==(SpiReadFlash_SR() & FLASH_SR_WIP) );/**/
37. }

4、  读写操作完成了，大概也就完成了，其它的参考flash手册就OK啦，不在描述。

另外，还有一种方法，是用软件模拟时序，这方法用在没有SPI控制器的单片机上很实用。

1. void SpiSendOneByte(u8 send_byte)
2. {
3. _nop_();
4. _nop_();
5. //SPI_SCLK_RESET;
6. /*第一个上升沿*/
7. for( __IO u8  i=8; i>0; i-- )
8. {
9. SPI_SCLK_RESET;
10. if( 0X00 != (send_byte & 0x80) )
11. {
12. SPI_MOSI_SET;
13. }
14. else
15. {
16. SPI_MOSI_RESET;
17. }
18. send_byte<<=1;
19. SPI_SCLK_SET;
20. _nop_();
21. _nop_();
22. _nop_();
23. }
24. }

1. /*******************************************************************/
2. /*Serial Modes Supported(for Normal Serial mode)*/
3. /*                                    CPOL  CPHA
4. Serial mode 0:           0          0
5. Serial mode 3:           1          1
6. */
7. /*功能:  从高到低接收一个字节，高位先接收*/
8. /*输出:  接收到的数据*/
9. /*下降沿时，数据出现在SO，低电平的时候把数据读到*/
10. u8 SpiGetOneByte(void)
11. {
12. __IO u8 get_byte=0;
13. for( __IO u8  i=0; i<8; i++ )
14. {
15. get_byte<<=1;
16. SPI_SCLK_RESET;
17. _nop_();
18. _nop_();
19. _nop_();
20. _nop_();
21. _nop_();
22. if( 1==SPI_MISO )
23. {
24. get_byte |= SPI_MISO;
25. }
26. SPI_SCLK_SET;
27. _nop_();
28. _nop_();
29. _nop_();
30. }
31. return(get_byte);
32. }