STM32 HAL庫SPI讀寫W25Q128（軟件模擬+硬件spi)

1. 引言

在嵌入式系統開發中，SPI（Serial Peripheral Interface）總線是一種常用的串行通信協議，用于在微控制器和外部設備之間進行高速數據傳輸。W25Q128 是一款常見的 SPI Flash 芯片，具有 128Mbit（16MB）的存儲容量，廣泛應用于數據存儲和程序代碼存儲等場景。STM32F407 是一款高性能的 ARM Cortex - M4 內核微控制器，它支持硬件 SPI 接口，同時也可以通過軟件模擬 SPI 通信。本文將詳細介紹基于 STM32F407 HAL 庫實現軟件模擬 SPI 和硬件 SPI 讀寫 W25Q128 的方法。

2. 硬件連接

2.1 STM32F407 與 W25Q128 的硬件連接

STM32F407 引腳	W25Q128 引腳	功能說明
PA5（SCK）	CLK	SPI 時鐘信號
PA6（MISO）	DO	主設備輸入從設備輸出
PA7（MOSI）	DI	主設備輸出從設備輸入
PA4（NSS）	CS	片選信號

3. 軟件模擬 SPI 讀寫 W25Q128

3.1 初始化 GPIO 引腳

在軟件模擬 SPI 通信中，需要將相應的 GPIO 引腳配置為輸出或輸入模式。以下是初始化 GPIO 引腳的代碼示例：

#include "stm32f4xx_hal.h"// 定義SPI通信所需的GPIO引腳
// 時鐘信號引腳
#define SPI_SCK_PIN GPIO_PIN_5
// 主設備輸入從設備輸出引腳
#define SPI_MISO_PIN GPIO_PIN_6
// 主設備輸出從設備輸入引腳
#define SPI_MOSI_PIN GPIO_PIN_7
// 片選信號引腳
#define SPI_NSS_PIN GPIO_PIN_4
// 這些引腳所在的GPIO端口
#define SPI_GPIO_PORT GPIOA// 初始化SPI通信所需的GPIO引腳
void SPI_GPIO_Init(void) {// 定義一個GPIO初始化結構體變量，用于配置GPIO引腳GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStruct = {0};// 使能GPIOA端口的時鐘，因為SPI通信使用的引腳位于GPIOA端口__HAL_RCC_GPIOA_CLK_ENABLE();// 配置時鐘信號、主設備輸出從設備輸入和片選信號引腳// 將這些引腳的配置信息存儲在GPIO_InitStruct結構體中GPIO_InitStruct.Pin = SPI_SCK_PIN | SPI_MOSI_PIN | SPI_NSS_PIN;// 設置這些引腳為推挽輸出模式GPIO_InitStruct.Mode = GPIO_MODE_OUTPUT_PP;// 不使用上拉或下拉電阻GPIO_InitStruct.Pull = GPIO_NOPULL;// 設置引腳的輸出速度為低頻GPIO_InitStruct.Speed = GPIO_SPEED_FREQ_LOW;// 根據上述配置信息初始化SPI_GPIO_PORT（即GPIOA）端口的相應引腳HAL_GPIO_Init(SPI_GPIO_PORT, &GPIO_InitStruct);// 配置主設備輸入從設備輸出引腳// 重新設置引腳為SPI_MISO_PINGPIO_InitStruct.Pin = SPI_MISO_PIN;// 設置該引腳為輸入模式GPIO_InitStruct.Mode = GPIO_MODE_INPUT;// 不使用上拉或下拉電阻GPIO_InitStruct.Pull = GPIO_NOPULL;// 根據上述配置信息初始化SPI_GPIO_PORT（即GPIOA）端口的SPI_MISO_PIN引腳HAL_GPIO_Init(SPI_GPIO_PORT, &GPIO_InitStruct);// 初始時將片選信號引腳拉高，禁用從設備HAL_GPIO_WritePin(SPI_GPIO_PORT, SPI_NSS_PIN, GPIO_PIN_SET);
}

3.2 軟件模擬 SPI 位操作

實現 SPI 的位操作函數，包括時鐘信號的產生和數據的發送與接收。

/*** @brief 發送一個SPI位數據* * 此函數用于通過軟件模擬SPI協議發送一個位的數據。* 它首先將待發送的位數據寫入MOSI引腳，然后通過操作SCK引腳產生一個時鐘脈沖。* * @param bit 待發送的位數據，取值為0或1*/
void SPI_SendBit(uint8_t bit) {// 將待發送的位數據寫入MOSI引腳，將bit強制轉換為GPIO_PinState類型HAL_GPIO_WritePin(SPI_GPIO_PORT, SPI_MOSI_PIN, (GPIO_PinState)bit);// 將SCK引腳置高，產生時鐘信號的上升沿HAL_GPIO_WritePin(SPI_GPIO_PORT, SPI_SCK_PIN, GPIO_PIN_SET);// 將SCK引腳置低，產生時鐘信號的下降沿，完成一個時鐘周期HAL_GPIO_WritePin(SPI_GPIO_PORT, SPI_SCK_PIN, GPIO_PIN_RESET);
}/*** @brief 接收一個SPI位數據* * 此函數用于通過軟件模擬SPI協議接收一個位的數據。* 它通過操作SCK引腳產生一個時鐘脈沖，在時鐘上升沿時讀取MISO引腳的數據。* * @return uint8_t 接收到的位數據，取值為0或1*/
uint8_t SPI_ReceiveBit(void) {// 定義一個變量用于存儲接收到的位數據uint8_t bit;// 將SCK引腳置高，產生時鐘信號的上升沿HAL_GPIO_WritePin(SPI_GPIO_PORT, SPI_SCK_PIN, GPIO_PIN_SET);// 讀取MISO引腳的電平狀態，將其賦值給bit變量bit = HAL_GPIO_ReadPin(SPI_GPIO_PORT, SPI_MISO_PIN);// 將SCK引腳置低，產生時鐘信號的下降沿，完成一個時鐘周期HAL_GPIO_WritePin(SPI_GPIO_PORT, SPI_SCK_PIN, GPIO_PIN_RESET);// 返回接收到的位數據return bit;
}

3.3 軟件模擬 SPI 字節操作

基于位操作函數，實現字節的發送和接收。

/*** @brief 通過軟件模擬SPI協議發送一個字節的數據，并同時接收一個字節的數據** 該函數會循環8次，每次發送一位數據并接收一位數據，最終組合成一個完整的字節。* 發送數據時，從最高位開始逐位發送；接收數據時，同樣從最高位開始逐位接收并組合。** @param byte 要發送的字節數據* @return uint8_t 接收到的字節數據*/
uint8_t SPI_SendByte(uint8_t byte) {// 定義循環變量i用于循環發送和接收每一位數據// 定義變量received_byte用于存儲接收到的字節數據，初始化為0uint8_t i, received_byte = 0;// 循環8次，因為一個字節有8位for (i = 0; i < 8; i++) {// 發送當前位的數據// (byte >> (7 - i))將byte右移(7 - i)位，使得要發送的位移動到最低位// & 0x01將該位與1進行按位與操作，提取出該位的值// 調用SPI_SendBit函數發送該位SPI_SendBit((byte >> (7 - i)) & 0x01);// 接收一位數據并組合到received_byte中// 調用SPI_ReceiveBit函數接收一位數據// 將接收到的位左移(7 - i)位，移動到合適的位置// 然后與received_byte進行按位或操作，將該位組合到received_byte中received_byte |= (SPI_ReceiveBit() << (7 - i));}// 返回接收到的完整字節數據return received_byte;
}

3.4 讀寫 W25Q128 函數

實現對 W25Q128 的讀寫操作，包括讀取設備 ID、寫使能、擦除扇區和寫入數據等功能。

/*** @brief 讀取W25Q128的設備ID* * 該函數通過SPI接口向W25Q128發送讀取設備ID的命令，然后接收并返回設備ID。* * @return uint16_t 讀取到的W25Q128設備ID*/
uint16_t W25Q128_ReadID(void) {// 用于存儲讀取到的設備IDuint16_t device_id;// 拉低片選信號，選中W25Q128HAL_GPIO_WritePin(SPI_GPIO_PORT, SPI_NSS_PIN, GPIO_PIN_RESET);// 發送讀取設備ID的命令碼0x90SPI_SendByte(0x90);// 發送地址字節，這里地址為0x000000SPI_SendByte(0x00);SPI_SendByte(0x00);SPI_SendByte(0x00);// 先接收高8位數據，并左移8位存儲到device_id的高8位device_id = (uint16_t)SPI_SendByte(0xFF) << 8;// 再接收低8位數據，并與device_id進行按位或操作，組合成完整的16位設備IDdevice_id |= SPI_SendByte(0xFF);// 拉高片選信號，取消選中W25Q128HAL_GPIO_WritePin(SPI_GPIO_PORT, SPI_NSS_PIN, GPIO_PIN_SET);// 返回讀取到的設備IDreturn device_id;
}/*** @brief 使能W25Q128的寫操作* * 該函數通過SPI接口向W25Q128發送寫使能命令，允許后續的寫操作。*/
void W25Q128_WriteEnable(void) {// 拉低片選信號，選中W25Q128HAL_GPIO_WritePin(SPI_GPIO_PORT, SPI_NSS_PIN, GPIO_PIN_RESET);// 發送寫使能命令碼0x06SPI_SendByte(0x06);// 拉高片選信號，取消選中W25Q128HAL_GPIO_WritePin(SPI_GPIO_PORT, SPI_NSS_PIN, GPIO_PIN_SET);
}/*** @brief 擦除W25Q128的指定扇區* * 該函數先使能寫操作，然后通過SPI接口向W25Q128發送扇區擦除命令和扇區地址，完成扇區擦除操作。* * @param sector_address 要擦除的扇區地址*/
void W25Q128_SectorErase(uint32_t sector_address) {// 使能寫操作，允許后續的擦除操作W25Q128_WriteEnable();// 拉低片選信號，選中W25Q128HAL_GPIO_WritePin(SPI_GPIO_PORT, SPI_NSS_PIN, GPIO_PIN_RESET);// 發送扇區擦除命令碼0x20SPI_SendByte(0x20);// 發送扇區地址的高8位SPI_SendByte((sector_address >> 16) & 0xFF);// 發送扇區地址的中間8位SPI_SendByte((sector_address >> 8) & 0xFF);// 發送扇區地址的低8位SPI_SendByte(sector_address & 0xFF);// 拉高片選信號，取消選中W25Q128HAL_GPIO_WritePin(SPI_GPIO_PORT, SPI_NSS_PIN, GPIO_PIN_SET);
}/*** @brief 向W25Q128的指定地址寫入數據* * 該函數先使能寫操作，然后通過SPI接口向W25Q128發送頁編程命令和寫入地址，最后將數據逐字節寫入。* * @param address 寫入數據的起始地址* @param data 要寫入的數據數組* @param length 要寫入的數據長度*/
void W25Q128_PageProgram(uint32_t address, uint8_t *data, uint16_t length) {// 使能寫操作，允許后續的寫入操作W25Q128_WriteEnable();// 拉低片選信號，選中W25Q128HAL_GPIO_WritePin(SPI_GPIO_PORT, SPI_NSS_PIN, GPIO_PIN_RESET);// 發送頁編程命令碼0x02SPI_SendByte(0x02);// 發送寫入地址的高8位SPI_SendByte((address >> 16) & 0xFF);// 發送寫入地址的中間8位SPI_SendByte((address >> 8) & 0xFF);// 發送寫入地址的低8位SPI_SendByte(address & 0xFF);// 循環將數據逐字節寫入W25Q128for (uint16_t i = 0; i < length; i++) {SPI_SendByte(data[i]);}// 拉高片選信號，取消選中W25Q128HAL_GPIO_WritePin(SPI_GPIO_PORT, SPI_NSS_PIN, GPIO_PIN_SET);
}/*** @brief 從W25Q128的指定地址讀取數據* * 該函數通過SPI接口向W25Q128發送讀取數據命令和讀取地址，然后將數據逐字節讀取到指定數組中。* * @param address 讀取數據的起始地址* @param data 用于存儲讀取數據的數組* @param length 要讀取的數據長度*/
void W25Q128_ReadData(uint32_t address, uint8_t *data, uint16_t length) {// 拉低片選信號，選中W25Q128HAL_GPIO_WritePin(SPI_GPIO_PORT, SPI_NSS_PIN, GPIO_PIN_RESET);// 發送讀取數據命令碼0x03SPI_SendByte(0x03);// 發送讀取地址的高8位SPI_SendByte((address >> 16) & 0xFF);// 發送讀取地址的中間8位SPI_SendByte((address >> 8) & 0xFF);// 發送讀取地址的低8位SPI_SendByte(address & 0xFF);// 循環將數據逐字節從W25Q128讀取到data數組中for (uint16_t i = 0; i < length; i++) {data[i] = SPI_SendByte(0xFF);}// 拉高片選信號，取消選中W25Q128HAL_GPIO_WritePin(SPI_GPIO_PORT, SPI_NSS_PIN, GPIO_PIN_SET);
}

4. 硬件 SPI 讀寫 W25Q128

4.1 初始化硬件 SPI

使用 STM32F407 的硬件 SPI 接口進行通信，需要初始化 SPI 外設。

// 定義一個SPI句柄結構體變量，用于配置和操作SPI1外設
SPI_HandleTypeDef hspi1;/*** @brief 初始化SPI1外設* * 此函數用于對SPI1外設進行配置，設置其工作模式、數據方向、數據大小等參數，* 并調用HAL庫的初始化函數進行初始化。若初始化失敗，調用錯誤處理函數。*/
void SPI1_Init(void) {// 指定使用的SPI外設實例為SPI1hspi1.Instance = SPI1;// 設置SPI工作模式為主模式，即STM32作為主設備控制通信hspi1.Init.Mode = SPI_MODE_MASTER;// 設置SPI數據傳輸方向為雙線模式，即同時支持發送和接收數據hspi1.Init.Direction = SPI_DIRECTION_2LINES;// 設置SPI數據傳輸大小為8位，即每次傳輸一個字節的數據hspi1.Init.DataSize = SPI_DATASIZE_8BIT;// 設置SPI時鐘極性為低電平，即空閑狀態下時鐘信號為低電平hspi1.Init.CLKPolarity = SPI_POLARITY_LOW;// 設置SPI時鐘相位為第一個邊沿采樣數據，即數據在時鐘信號的第一個邊沿被采樣hspi1.Init.CLKPhase = SPI_PHASE_1EDGE;// 設置SPI片選信號為軟件控制，即通過軟件來控制片選引腳的電平hspi1.Init.NSS = SPI_NSS_SOFT;// 設置SPI波特率預分頻系數為256，用于降低SPI通信的時鐘頻率hspi1.Init.BaudRatePrescaler = SPI_BAUDRATEPRESCALER_256;// 設置SPI數據傳輸的位順序為高位在前，即先傳輸數據的最高位hspi1.Init.FirstBit = SPI_FIRSTBIT_MSB;// 禁用SPI的TI模式，TI模式通常用于特定的通信協議hspi1.Init.TIMode = SPI_TIMODE_DISABLE;// 禁用SPI的CRC校驗功能，CRC校驗用于數據傳輸的錯誤檢測hspi1.Init.CRCCalculation = SPI_CRCCALCULATION_DISABLE;// 設置CRC多項式的值為7，由于CRC校驗已禁用，此值無實際作用hspi1.Init.CRCPolynomial = 7;// 調用HAL庫的SPI初始化函數進行SPI1外設的初始化if (HAL_SPI_Init(&hspi1) != HAL_OK) {// 若初始化失敗，調用錯誤處理函數進行處理Error_Handler();}
}/*** @brief SPI外設的底層硬件初始化函數* * 此函數用于對SPI外設所使用的GPIO引腳進行初始化配置，* 包括使能相關時鐘、設置引腳模式、速度和復用功能等。* * @param spiHandle 指向SPI句柄結構體的指針，用于判斷是哪個SPI外設*/
void HAL_SPI_MspInit(SPI_HandleTypeDef* spiHandle) {// 定義一個GPIO初始化結構體變量，用于配置GPIO引腳GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStruct = {0};// 判斷要初始化的SPI外設實例是否為SPI1if(spiHandle->Instance==SPI1) {// 使能SPI1外設的時鐘，以便可以對其進行配置和使用__HAL_RCC_SPI1_CLK_ENABLE();// 使能GPIOA端口的時鐘，因為SPI1使用的引腳位于GPIOA端口__HAL_RCC_GPIOA_CLK_ENABLE();// 配置SPI1的SCK（時鐘）、MISO（主設備輸入從設備輸出）、MOSI（主設備輸出從設備輸入）引腳// 將這些引腳的配置信息存儲在GPIO_InitStruct結構體中GPIO_InitStruct.Pin = GPIO_PIN_5|GPIO_PIN_6|GPIO_PIN_7;// 設置這些引腳為復用推挽輸出模式，用于SPI通信GPIO_InitStruct.Mode = GPIO_MODE_AF_PP;// 不使用上拉或下拉電阻GPIO_InitStruct.Pull = GPIO_NOPULL;// 設置引腳的輸出速度為非常高，以適應高速SPI通信GPIO_InitStruct.Speed = GPIO_SPEED_FREQ_VERY_HIGH;// 設置這些引腳的復用功能為SPI1，即作為SPI1的相關信號引腳GPIO_InitStruct.Alternate = GPIO_AF5_SPI1;// 根據上述配置信息初始化GPIOA端口的相應引腳HAL_GPIO_Init(GPIOA, &GPIO_InitStruct);// 配置SPI1的NSS（片選）引腳// 重新設置引腳為GPIO_PIN_4GPIO_InitStruct.Pin = GPIO_PIN_4;// 設置該引腳為推挽輸出模式，用于軟件控制片選信號GPIO_InitStruct.Mode = GPIO_MODE_OUTPUT_PP;// 不使用上拉或下拉電阻GPIO_InitStruct.Pull = GPIO_NOPULL;// 設置引腳的輸出速度為低頻GPIO_InitStruct.Speed = GPIO_SPEED_FREQ_LOW;// 根據上述配置信息初始化GPIOA端口的SPI_NSS_PIN引腳HAL_GPIO_Init(GPIOA, &GPIO_InitStruct);// 初始時將片選信號引腳拉高，禁用從設備HAL_GPIO_WritePin(GPIOA, GPIO_PIN_4, GPIO_PIN_SET);}
}

4.2 讀寫 W25Q128 函數

使用硬件 SPI 實現對 W25Q128 的讀寫操作。

/*** @brief 使用硬件SPI讀取W25Q128的設備ID* * 該函數通過硬件SPI接口向W25Q128發送讀取設備ID的命令，然后接收并返回設備ID。* * @return uint16_t 讀取到的W25Q128設備ID*/
uint16_t W25Q128_ReadID_HardwareSPI(void) {// 定義發送數據的數組，包含讀取設備ID的命令和地址信息uint8_t tx_data[4] = {0x90, 0x00, 0x00, 0x00};// 定義接收數據的數組，用于存儲讀取到的設備IDuint8_t rx_data[2];// 拉低片選信號，選中W25Q128芯片HAL_GPIO_WritePin(GPIOA, GPIO_PIN_4, GPIO_PIN_RESET);// 通過硬件SPI發送tx_data數組中的4個字節數據HAL_SPI_Transmit(&hspi1, tx_data, 4, HAL_MAX_DELAY);// 通過硬件SPI接收2個字節的數據到rx_data數組中HAL_SPI_Receive(&hspi1, rx_data, 2, HAL_MAX_DELAY);// 拉高片選信號，取消選中W25Q128芯片HAL_GPIO_WritePin(GPIOA, GPIO_PIN_4, GPIO_PIN_SET);// 將接收到的兩個字節數據組合成一個16位的設備IDreturn (uint16_t)rx_data[0] << 8 | rx_data[1];
}/*** @brief 使用硬件SPI使能W25Q128的寫操作* * 該函數通過硬件SPI接口向W25Q128發送寫使能命令，以允許后續的寫操作。*/
void W25Q128_WriteEnable_HardwareSPI(void) {// 定義要發送的寫使能命令uint8_t tx_data = 0x06;// 拉低片選信號，選中W25Q128芯片HAL_GPIO_WritePin(GPIOA, GPIO_PIN_4, GPIO_PIN_RESET);// 通過硬件SPI發送寫使能命令HAL_SPI_Transmit(&hspi1, &tx_data, 1, HAL_MAX_DELAY);// 拉高片選信號，取消選中W25Q128芯片HAL_GPIO_WritePin(GPIOA, GPIO_PIN_4, GPIO_PIN_SET);
}/*** @brief 使用硬件SPI擦除W25Q128的指定扇區* * 該函數先使能寫操作，然后通過硬件SPI接口向W25Q128發送扇區擦除命令和扇區地址。* * @param sector_address 要擦除的扇區地址*/
void W25Q128_SectorErase_HardwareSPI(uint32_t sector_address) {// 調用寫使能函數，允許后續的擦除操作W25Q128_WriteEnable_HardwareSPI();// 定義發送數據的數組，包含扇區擦除命令和扇區地址信息uint8_t tx_data[4] = {0x20, (uint8_t)(sector_address >> 16), (uint8_t)(sector_address >> 8), (uint8_t)sector_address};// 拉低片選信號，選中W25Q128芯片HAL_GPIO_WritePin(GPIOA, GPIO_PIN_4, GPIO_PIN_RESET);// 通過硬件SPI發送tx_data數組中的4個字節數據HAL_SPI_Transmit(&hspi1, tx_data, 4, HAL_MAX_DELAY);// 拉高片選信號，取消選中W25Q128芯片HAL_GPIO_WritePin(GPIOA, GPIO_PIN_4, GPIO_PIN_SET);
}/*** @brief 使用硬件SPI向W25Q128的指定地址寫入數據* * 該函數先使能寫操作，然后通過硬件SPI接口向W25Q128發送頁編程命令、寫入地址和數據。* * @param address 寫入數據的起始地址* @param data 要寫入的數據數組指針* @param length 要寫入的數據長度*/
void W25Q128_PageProgram_HardwareSPI(uint32_t address, uint8_t *data, uint16_t length) {// 調用寫使能函數，允許后續的寫入操作W25Q128_WriteEnable_HardwareSPI();// 定義發送數據的數組，包含頁編程命令和寫入地址信息uint8_t tx_data[4] = {0x02, (uint8_t)(address >> 16), (uint8_t)(address >> 8), (uint8_t)address};// 拉低片選信號，選中W25Q128芯片HAL_GPIO_WritePin(GPIOA, GPIO_PIN_4, GPIO_PIN_RESET);// 通過硬件SPI發送tx_data數組中的4個字節數據HAL_SPI_Transmit(&hspi1, tx_data, 4, HAL_MAX_DELAY);// 通過硬件SPI發送要寫入的數據HAL_SPI_Transmit(&hspi1, data, length, HAL_MAX_DELAY);// 拉高片選信號，取消選中W25Q128芯片HAL_GPIO_WritePin(GPIOA, GPIO_PIN_4, GPIO_PIN_SET);
}/*** @brief 使用硬件SPI從W25Q128的指定地址讀取數據* * 該函數通過硬件SPI接口向W25Q128發送讀取數據命令和讀取地址，然后接收數據。* * @param address 讀取數據的起始地址* @param data 用于存儲讀取數據的數組指針* @param length 要讀取的數據長度*/
void W25Q128_ReadData_HardwareSPI(uint32_t address, uint8_t *data, uint16_t length) {// 定義發送數據的數組，包含讀取數據命令和讀取地址信息uint8_t tx_data[4] = {0x03, (uint8_t)(address >> 16), (uint8_t)(address >> 8), (uint8_t)address};// 拉低片選信號，選中W25Q128芯片HAL_GPIO_WritePin(GPIOA, GPIO_PIN_4, GPIO_PIN_RESET);// 通過硬件SPI發送tx_data數組中的4個字節數據HAL_SPI_Transmit(&hspi1, tx_data, 4, HAL_MAX_DELAY);// 通過硬件SPI接收指定長度的數據到data數組中HAL_SPI_Receive(&hspi1, data, length, HAL_MAX_DELAY);// 拉高片選信號，取消選中W25Q128芯片HAL_GPIO_WritePin(GPIOA, GPIO_PIN_4, GPIO_PIN_SET);
}

5. 主函數測試

在主函數中調用上述函數進行測試。

/*** @brief 主函數，程序的入口點* * 此函數完成系統初始化，包括HAL庫、系統時鐘、SPI相關的GPIO和SPI外設，* 然后通過軟件模擬SPI和硬件SPI兩種方式讀取W25Q128的設備ID，* 接著分別使用軟件模擬SPI和硬件SPI對W25Q128進行扇區擦除、數據寫入和讀取操作，* 最后進入一個無限循環，保持程序持續運行。*/
int main(void) {// 初始化HAL庫，這是STM32 HAL庫的基礎初始化步驟，// 它會進行一些底層的硬件初始化和配置，為后續使用HAL庫函數做準備HAL_Init();// 配置系統時鐘，設置合適的時鐘頻率，確保系統各個模塊能正常工作// 該函數可能包含了對晶振、PLL等時鐘源和時鐘分頻器的配置SystemClock_Config();// 初始化SPI通信所需的GPIO引腳，包括SCK、MISO、MOSI和NSS引腳，// 為軟件模擬SPI通信做準備SPI_GPIO_Init();// 初始化SPI1外設，配置SPI1的工作模式、數據方向、時鐘極性等參數，// 為硬件SPI通信做準備SPI1_Init();// 使用軟件模擬SPI的方式讀取W25Q128的設備ID，// 將讀取到的設備ID存儲在device_id_soft變量中uint16_t device_id_soft = W25Q128_ReadID();// 使用硬件SPI的方式讀取W25Q128的設備ID，// 將讀取到的設備ID存儲在device_id_hard變量中uint16_t device_id_hard = W25Q128_ReadID_HardwareSPI();// 定義要寫入W25Q128的數據數組，包含4個字節的數據uint8_t write_data[] = {0x01, 0x02, 0x03, 0x04};// 定義一個數組用于存儲從W25Q128讀取的數據，大小為4個字節uint8_t read_data[4];// 使用軟件模擬SPI的方式擦除W25Q128的0x000000扇區，// 擦除操作會將該扇區的數據全部置為0xFFW25Q128_SectorErase(0x000000);// 使用軟件模擬SPI的方式將write_data數組中的數據寫入W25Q128的0x000000地址，// 寫入數據長度為4個字節W25Q128_PageProgram(0x000000, write_data, 4);// 使用軟件模擬SPI的方式從W25Q128的0x000000地址讀取4個字節的數據到read_data數組中W25Q128_ReadData(0x000000, read_data, 4);// 使用硬件SPI的方式擦除W25Q128的0x000000扇區W25Q128_SectorErase_HardwareSPI(0x000000);// 使用硬件SPI的方式將write_data數組中的數據寫入W25Q128的0x000000地址，// 寫入數據長度為4個字節W25Q128_PageProgram_HardwareSPI(0x000000, write_data, 4);// 使用硬件SPI的方式從W25Q128的0x000000地址讀取4個字節的數據到read_data數組中W25Q128_ReadData_HardwareSPI(0x000000, read_data, 4);// 進入一個無限循環，程序會一直停留在這個循環中，// 可以在此處添加其他需要持續運行的代碼邏輯while (1) {}
}

6. 總結

本文詳細介紹了基于 STM32F407 HAL 庫實現軟件模擬 SPI 和硬件 SPI 讀寫 W25Q128 的方法。軟件模擬 SPI 具有靈活性高、無需特定硬件支持的優點，但通信速度相對較慢；硬件 SPI 則具有通信速度快、穩定性高的特點，但需要使用特定的硬件資源。在實際應用中，可根據具體需求選擇合適的 SPI 通信方式。