（1）SPI程序層次

一、核心邏輯：“SPI Flash 操作” 是怎么跑起來的？

要讀寫 SPI Flash，需同時理解?硬件連接（怎么接線）?和?軟件分層（誰負責發指令、誰負責控制邏輯），二者結合才能讓數據正確讀寫。

二、逐圖拆解（從 “硬件物理連接” 到 “軟件邏輯分層”）

1. 「硬件接線 - 實際底板」

• 內容：展示 DShanMCU-F103 學習底板上，SPI Flash 模塊的物理安裝位置（絲印 “FLASH 模塊” 的排母接口）。
• 作用：實操時知道 “模塊插哪里”，確保硬件連接正確。
• 關鍵細節：
  • 模塊名稱：“Flash 模塊”（紅框標注）。
  • 底板標識：DShanMCU-F103 Base Board，確認自己用的開發板匹配。

2. 「軟件層次 - 操作 Flash 的分工」

• 內容：把 “操作 SPI Flash” 的軟件拆成 3 層，明確每層職責：
  • 應用程序（最上層）：決定 “讀寫什么數據、在 Flash 的哪個位置操作”（比如你寫的?main.c?里，要存一個漢字字模到 Flash 地址?0x0800）。
  • Flash 驅動（中間層）：把應用程序的 “讀寫需求” 轉成?SPI 協議命令（比如讀操作要發?0x03?指令 + 地址，寫操作要先發擦除命令再寫）。
  • SPI 控制器驅動（HAL）（最下層）：最基礎的 “SPI 硬件控制”，負責發送具體的 SPI 時序信號（時鐘、數據），跟硬件寄存器直接交互。
• 作用：理解 “軟件怎么分層協作”，開發時知道改哪一層（比如換 Flash 型號，只需改 “Flash 驅動層”；換主控芯片，可能改 “HAL 層”）。

3. 「硬件框圖 - 系統級連接邏輯」

• 內容：從?SoC（芯片系統）?角度，展示 CPU、內存管理單元、SPI 控制器、Flash 之間的連接關系：
  • CPU：發讀寫指令（比如 “讀 Flash 地址?0x1000?的數據”）。
  • 內存管理單元：處理地址映射、片選信號（決定操作 RAM 還是 Flash 還是其他外設）。
  • SPI 控制器：把 CPU 的指令轉成 SPI 時序（時鐘 SCK、數據 MOSI/MISO、片選 CS 等），發給外部 Flash。
  • Flash：接收 SPI 信號，執行讀寫擦除操作，返回數據。
• 作用：理解 “硬件模塊如何協同工作”，比如為什么操作 Flash 時要控制片選信號（片選 3 對應 Flash），地址怎么通過內存管理單元轉發。

4. 「硬件原理圖 - 引腳級連接」

• 內容：SPI Flash 模塊與 STM32 主控的具體引腳連接：
  • PA7（DI/SPI1 MOSI）：主控 → Flash 發數據（Master Out Slave In）。
  • PA5（SCK/SPI1 SCK）：主控給 Flash 提供時鐘信號。
  • PA6（DO/SPI1 MISO）：Flash → 主控返回數據（Master In Slave Out）。
  • PB9（CS）：片選信號，拉低時選中 Flash 模塊（同一總線上可能接多個 SPI 設備，靠 CS 區分）。
  • VCC +3.3V：給 Flash 模塊供電；GND：接地。
• 關鍵細節：
  • “M6/M12 要互斥操作”：同一套 SPI 引腳可能接多個模塊（比如 M6 和 M12），同一時間只能選一個（通過不同 CS 控制）。
  • 引腳功能：MOSI 發命令 / 地址 / 數據，MISO 收數據，SCK 同步時鐘，CS 選設備。

（2）SPI協議和SPI控制結構

一、知識地圖：SPI 學習的 “原子級” 邏輯鏈

要徹底掌握 SPI，需理解?“硬件物理層 → 信號時序層 → 控制器內部邏輯層 → 軟件驅動層”?的完整閉環

二、逐圖拆解：從 “物理線” 到 “寄存器位” 的原子級解析

1. 「硬件接線 - SPI 外設連接」

• 核心作用：明確 SPI 控制器如何外接多個設備（SPI Flash、SPI OLED），理解?“共享總線 + 片選區分”?的設計。
• 關鍵細節（陰暗角落！）：
  • 總線共享：SCK、DO（MOSI）、DI（MISO）?是共享總線，多個設備并聯在這三根線上。
  • 片選（CS）的靈魂：
    • 每個設備有獨立?CS（CS0 連 Flash，CS1 連 OLED），低電平有效（拉低對應 CS 才選中設備）。
    • 同一時間只能有一個 CS 被拉低，否則總線沖突（比如同時選 Flash 和 OLED，MOSI 發的數據會亂套）。
  • GPIO 的隱藏作用：如果 SPI 控制器的?NSS（硬件片選）不用，可通過 GPIO 模擬片選（靈活，但占 GPIO 資源）。
• 關聯下一張圖：知道設備咋連后，得理解 “SPI 信號咋交互” → 看時序圖。

2. 「SPI 控制器內部框圖」

• 核心作用：揭秘?“SPI 控制器內部咋把 CPU 數據轉成時序信號”，理解移位寄存器、緩沖器的關鍵作用。
• 關鍵模塊 & 陰暗細節：
  • 移位寄存器（Shift register）：
    • 是 SPI 收發的核心！發送時，CPU 把數據寫入?Tx buffer，移位寄存器逐位把數據推到?MOSI；接收時，MISO?來的數據逐位移入移位寄存器，裝滿后送到?Rx buffer。
    • 不管是 8 位還是 16 位幀，都靠它按位 “搬運” 數據（比如發 0x56，會拆成 8 個比特，在 SCK 時鐘下一位位發）。
  • Tx/Rx buffer（發送 / 接收緩沖）：
    • Tx buffer：CPU 寫數據到這里，移位寄存器從這里取數據發出去（先入先出，發完一個字節才會取下一個）。
    • Rx buffer：移位寄存器收完數據，存在這里，CPU 從這里讀（必須及時讀，否則新數據會覆蓋舊數據，導致?OVR?溢出錯誤）。
  • 波特率發生器（Baud rate generator）：
    • 決定?SCK?的頻率（比如?f_SCK = f_PCLK / (BR[2:0] + 1)），直接影響傳輸速度（太快可能導致從機跟不上，出現數據錯誤）。
  • 控制寄存器（SPI_CR1、SPI_CR2）：
    • CPOL、CPHA：決定時鐘極性和相位（后面時序圖重點講）。
    • MSTR：設為 1 表示主控模式（開發板作為 SPI 主機控制外設）。
    • LSB FIRST：設為 1 則先傳低位（默認先傳高位，需看外設要求）。
    • TXEIE、RXNEIE：發送 / 接收中斷使能（數據發完 / 收到時觸發中斷，異步通信常用）。
• 關聯下一張圖：理解控制器內部后，得掌握 “SCK、MOSI、MISO 咋配合發數據” → 看時序圖。

3. 「SPI 時序圖（CPOL=1 系列）」

• 核心作用：明確?“時鐘極性（CPOL）、相位（CPHA）”?如何決定數據采樣時機，是 SPI 通信的協議靈魂。
• 陰暗細節（逐周期解析！）：
  • CPOL（時鐘極性）：
    • CPOL=1：SCK?空閑時是高電平；CPOL=0：空閑時是低電平（決定時鐘的 “基礎電平”）。
  • CPHA（時鐘相位）：
    • CPHA=0：第一個時鐘沿（上升沿 / 下降沿，看 CPOL）采樣數據；
    • CPHA=1：第二個時鐘沿采樣數據。
  • 以?CPOL=1, CPHA=0（Format A）為例：
    • SCK?空閑高電平 → 第一個時鐘沿是下降沿（從高→低），此時采樣?MOSI/MISO?數據。
    • 數據傳輸：MOSI?先發?MSB（最高位），MISO?同步返回數據，8 個時鐘周期傳完 1 字節。
  • 以?CPOL=1, CPHA=1（Format B）為例：
    • 第一個時鐘沿（下降沿）不采樣，第二個時鐘沿（上升沿）?采樣數據。
    • 注意?MISO?數據延遲：返回的?LSB?是 “之前傳輸字符的低位”（時序對齊需要，外設必須支持）。
• 關鍵坑點：
  • 時序匹配：主機和從機的?CPOL、CPHA?必須完全一致，否則數據采樣錯位（比如主機用 CPOL=1，從機用 CPOL=0，時鐘沿對不上，數據全錯）。
  • MSB/LSB 順序：默認?LSB FIRST=0（先傳 MSB），如果外設要求先傳 LSB，必須設?LSB FIRST=1（看 datasheet！）。
• 關聯下一張圖：對比?CPOL=0?的時序，理解四種模式的差異 → 看CPOL=0 時序圖（圖 4）。

4. 「SPI 時序圖（CPOL=0 系列）」

• 核心作用：補充?CPOL=0?時的時序差異，理解?“四種 SPI 模式”?的完整邏輯。
• 陰暗細節（與 CPOL=1 對比）：
  • CPOL=0：SCK?空閑時是低電平，第一個時鐘沿是上升沿（從低→高）。
  • CPOL=0, CPHA=0（Format A）：
    • 第一個時鐘沿（上升沿）采樣數據，MOSI?先發?MSB，MISO?同步返回。
  • CPOL=0, CPHA=1（Format B）：
    • 第一個時鐘沿（上升沿）不采樣，第二個時鐘沿（下降沿）?采樣數據。
    • MISO?返回的?LSB*?是 “之前傳輸字符的低位”（時序對齊邏輯和 CPOL=1 類似）。
• 關鍵總結：
  • 四種模式對應?CPOL（0/1）和?CPHA（0/1）的組合，必須和外設手冊一致（比如 SPI Flash 可能要求模式 0，OLED 可能要求模式 3）。
  • 常用模式：模式 0（CPOL=0, CPHA=0）?和?模式 3（CPOL=1, CPHA=1），因為它們都在上升沿采樣（不管空閑電平，只要沿對齊即可，兼容性好）。

5. 「SPI 傳輸示例（0x56 時序）」

• 核心作用：用實際數據（0x56 = 0b0101 0110）演示?“時序圖如何對應二進制位”，把抽象時序落地。
• 陰暗細節（逐位解析）：
  • CS0 拉低：選中 SPI Flash，開始傳輸。
  • SCK 時鐘與數據的對應：
    • 0x56 的二進制是?0b0101 0110，MSB?是第 7 位（0），LSB?是第 0 位（0）。
    • 每個?SCK?周期對應 1 個比特：
      • 第 1 個 SCK 下降沿（CPOL=1, CPHA=0 時）：發?0（MSB），Flash 采樣。
      • 第 2 個 SCK 下降沿：發?1，依此類推…
      • 第 8 個 SCK 下降沿：發?0（LSB），傳輸結束。
  • 采樣時機：Flash 在每個 SCK 的上升沿采樣（因為示例中可能用了模式 3？需要結合前面的模式圖驗證）。
• 關鍵驗證：
  • 數一下 SCK 周期和數據位是否對應（8 個周期傳 8 位），理解?MSB 先傳?的規則。
  • 對比前面的時序模式圖，看這個示例屬于哪種?CPOL、CPHA?組合（比如這里 SCK 空閑高電平 → CPOL=1；下降沿發數據，上升沿采樣 → 可能是模式 2 或 3？需要細扣）。

6. 「SPI 模式總結表」

• 核心作用：把四種 SPI 模式的規則表格化，方便快速查詢和配置。
• 陰暗細節（表格逐行解析）：
  • 模式 0（CPOL=0, CPHA=0）：
    • SCK 空閑低電平，第一個時鐘沿（上升沿）采樣數據 → 常用，很多外設默認支持。
  • 模式 1（CPOL=0, CPHA=1）：
    • SCK 空閑低電平，第二個時鐘沿（下降沿）采樣數據 → 部分外設（如某些傳感器）可能用。
  • 模式 2（CPOL=1, CPHA=0）：
    • SCK 空閑高電平，第一個時鐘沿（下降沿）采樣數據 → 較少用，但某些舊設備可能要求。
  • 模式 3（CPOL=1, CPHA=1）：
    • SCK 空閑高電平，第二個時鐘沿（上升沿）采樣數據 → 常用（和模式 0 互補，覆蓋上升沿采樣場景）。
• 關鍵技巧：
  • 記不住四種模式？記住 “常用模式 0 和 3”，它們都在上升沿采樣（不管空閑電平），配置時先試這兩個模式，不行再查外設手冊。

7. 「SPI 傳輸示例（0x56 時序圖）」

• 核心作用：和圖 5 呼應，用更規范的時序圖展示?0x56?傳輸，驗證?“數據位與時鐘沿的對應關系”。
• 陰暗細節（與圖 5 對比）：
  • 圖 5 是手繪版，圖 7 是規范版，都展示?0x56 = 0b0101 0110?的傳輸。
  • 注意?CS0?拉低的時機（傳輸前拉低，傳輸后拉高），以及?SCK?周期數（8 個周期傳 1 字節）。
• 關鍵驗證：
  • 數?DO?線上的電平是否和?0b0101 0110?一致（第 1 個 SCK 周期是?0，第 2 個是?1… 第 8 個是?0）。

8. 「SPI 主機模式配置步驟」

• 核心作用：把 “軟件配置 SPI 控制器” 的步驟標準化，指導代碼怎么寫。
• 陰暗細節（逐步驟解析）：
  • 1. 配置波特率（BR [2:0]）：
    • 決定?SCK?頻率（f_SCK = f_PCLK / (BR + 1)），不能超過外設最大頻率（比如 SPI Flash 最大支持 80MHz，就不能設太高）。
    • 示例：BR[2:0] = 011?→ 分頻系數 4 →?f_SCK = 84MHz / 4 = 21MHz（假設 PCLK=84MHz）。
  • 2. 配置 CPOL、CPHA：
    • 根據外設手冊選模式（比如 Flash 要求模式 0 → CPOL=0, CPHA=0）。
  • 3. 配置數據幀格式（DFF）：
    • DFF=0?→ 8 位幀（常用）；DFF=1?→ 16 位幀（某些設備如 OLED 可能用）。
  • 4. 配置 LSBFIRST：
    • LSBFIRST=0?→ 先傳 MSB（默認，大多數外設要求）；LSBFIRST=1?→ 先傳 LSB（少數外設如某些傳感器可能用）。
  • 5. 配置 NSS（片選）：
    • 硬件模式：NSS?引腳接高電平，靠硬件自動控制；
    • 軟件模式：設?SSM=1, SSI=1，用軟件控制?CS（靈活，適合多設備）。
  • 6. 使能 SPI（MSTR、SPE）：
    • MSTR=1?→ 主機模式；SPE=1?→ 使能 SPI 控制器。
• 關鍵坑點：
  • 波特率不能亂設：太高會導致從機收不到數據（比如 Flash 最大支持 30MHz，你設成 50MHz，就會丟數據）。
  • NSS 配置易錯：軟件模式下必須設?SSM=1，否則?NSS?引腳會自動拉低，導致總線沖突。

(3)SPI_HAL庫編程

第一步：先搞懂 SPI 是啥 —— 就像 “多人打電話”

SPI 是單片機（比如 STM32）和其他設備（比如傳感器、顯示屏）之間 “傳數據” 的一種方式，就像幾個人用電話通話：

• 主機：STM32（相當于發起通話的人）
• 從機：被控制的設備（比如傳感器，相當于接電話的人）
• 線的作用：
  • SCK 線：時鐘線（相當于 “喂喂喂” 的節奏，保證雙方語速一致）
  • MOSI 線：主機發、從機收（主機說話的線）
  • MISO 線：從機發、主機收（從機回話的線）
  • NSS 線：片選線（主機想跟哪個從機說話，就拉低對應從機的 NSS 線，相當于 “小明，聽我說”）

第二步：用 CubeMX “搭線路”—— 相當于 “插電話線”

在寫代碼前，需要用 STM32CubeMX 軟件配置 SPI 的 “硬件線路”，就像提前插好電話線、設置好通話規則。

1. 配置 SPI 核心參數

打開 CubeMX，找到 SPI 外設（比如 SPI1），配置以下參數：

• 模式：選 “全雙工主機”（最常用，主機既能說也能聽）
• 幀格式：
  • 數據長度：8 位（一次傳 1 個字節，像一次說一個字）
  • 高位在前（MSB First，像說話從第一個字開始）
  • 時鐘極性 / 相位：默認選 “低電平空閑，第一個邊沿采樣”（記不住沒關系，CubeMX 默認值一般能用）
• 時鐘分頻：比如 “分頻 8”（STM32 主頻 72MHz 的話，SPI 時鐘就是 9MHz，相當于說話的語速，不能太快否則從機聽不懂）
• 下面會自動顯示引腳：比如 SPI1 的 SCK=PA5、MOSI=PA7、MISO=PA6（這些是硬件固定的，不用改）

2. 配置片選引腳

NSS 線（片選）一般用軟件控制（更靈活），需要手動配置一個普通 GPIO 當片選：

• 選一個引腳（比如 PB9），模式設為 “推挽輸出”（能輸出高低電平）
• 初始狀態設為 “高電平”（默認不選中從機，相當于 “先不打電話”）

3. 生成代碼

配置完后，點 “Generate Code” 生成初始化代碼，CubeMX 會自動幫我們寫好 SPI 的基礎設置（不用自己寫）。

第三步：用查詢方式 “發消息”—— 相當于 “對著電話一直說，等對方回應”

最基礎的通信方式：發送數據時，STM32 會 “一直等” 到發送完成，再做下一步（類似打電話時一直說，直到說完才停）。

1. 發送數據函數

用HAL_SPI_Transmit()函數發送，格式：

HAL_SPI_Transmit(&hspi1, 發送的數據地址, 數據長度, 超時時間);

• &hspi1：CubeMX 生成的 SPI1 結構體（相當于指定用哪部電話）
• 發送的數據地址：比如&data（要發的數據存在哪里）
• 數據長度：比如 1（發 1 個字節）
• 超時時間：比如 100（最多等 100ms，沒發完就報錯）

2. 接收數據函數

用HAL_SPI_Receive()函數接收，格式類似：

HAL_SPI_Receive(&hspi1, 接收數據的緩沖區地址, 長度, 超時時間);

3. 收發同時進行

用HAL_SPI_TransmitReceive()，一邊發一邊收（全雙工的特點）：

HAL_SPI_TransmitReceive(&hspi1, 要發的數據, 接收緩沖區, 長度, 超時時間);

舉個例子：給從機發命令并讀回數據

uint8_t send_data = 0x55;  // 要發的命令
uint8_t recv_data;         // 用來存接收的數據HAL_GPIO_WritePin(PB9_GPIO_Port, PB9_Pin, GPIO_PIN_RESET);  // 拉低PB9，選中從機（“小明，聽著”）
HAL_SPI_TransmitReceive(&hspi1, &send_data, &recv_data, 1, 100);  // 發命令同時收數據
HAL_GPIO_WritePin(PB9_GPIO_Port, PB9_Pin, GPIO_PIN_SET);    // 拉高PB9，釋放從機（“說完了”）

第四步：用中斷方式 “發消息”—— 相當于 “說完一段話就掛電話，對方聽完打回來”

查詢方式會讓 STM32 一直等著，效率低。中斷方式是：STM32 發起發送后，就去做別的事，等數據發完了，硬件會 “打斷” STM32，提醒它 “發送完成了”（類似發微信，不用一直盯著，收到回復再看）。

1. 中斷函數怎么用

用帶_IT后綴的函數，比如：

• 發送：HAL_SPI_Transmit_IT(&hspi1, 數據地址, 長度);
• 接收：HAL_SPI_Receive_IT(&hspi1, 緩沖區, 長度);
• 收發同時：HAL_SPI_TransmitReceive_IT(...);

這些函數調用后會立刻返回，STM32 可以去干別的（比如亮燈、讀按鍵）。

2. 中斷是怎么 “提醒” 的（對應 “圖 4→圖 3→圖 5→圖 2”）

中斷的流程像 “快遞送貨”：

• （SPI1_IRQHandler）：硬件中斷入口（相當于快遞員到家門口按門鈴），這是 STM32 芯片自帶的函數，會自動調用 HAL 庫的處理函數。
• （HAL_SPI_IRQHandler）：HAL 庫的中斷總處理（相當于家人聽到門鈴，去開門），它會檢查是發送中斷還是接收中斷，然后調用具體的處理函數。
• （中斷初始化邏輯）：在調用_IT函數時，HAL 庫會提前 “綁定” 好具體處理函數（比如 8 位數據對應SPI_2linesRxISR_8BIT），相當于 “告訴家人，快遞來了怎么處理”。
• （SPI_2linesRxISR_8BIT）：實際處理接收的函數（相當于家人接過快遞，拆開看），會把收到的字節存到緩沖區，直到收完所有數據。

3. 收到 “提醒” 后做什么 —— 回調函數

當中斷處理完數據（比如發送完成、接收完成），HAL 庫會自動調用 “回調函數”，我們可以在回調函數里寫后續操作（比如收到數據后計算、點燈）。

常用回調函數：

• HAL_SPI_TxCpltCallback()：發送完成回調
• HAL_SPI_RxCpltCallback()：接收完成回調
• HAL_SPI_ErrorCallback()：出錯時回調

這一步放 “圖 6”，它列出了各種回調函數，說明什么時候會被調用

舉個例子：用中斷接收數據

uint8_t recv_buf[5];  // 接收緩沖區// 啟動中斷接收（收5個字節）
HAL_GPIO_WritePin(PB9_GPIO_Port, PB9_Pin, GPIO_PIN_RESET);  // 選中從機
HAL_SPI_Receive_IT(&hspi1, recv_buf, 5);  // 啟動接收，立刻返回// 接收完成后，自動調用這個回調函數
void HAL_SPI_RxCpltCallback(SPI_HandleTypeDef *hspi) {if (hspi == &hspi1) {  // 確認是SPI1的中斷HAL_GPIO_WritePin(PB9_GPIO_Port, PB9_Pin, GPIO_PIN_SET);  // 釋放從機// 這里可以處理收到的recv_buf數據，比如打印、計算}
}

第五步：用 DMA 方式 “發消息”—— 相當于 “雇個快遞員，自己不用管”

如果要傳大量數據（比如發 1000 個字節），用查詢或中斷會占用 STM32 太多時間。DMA 方式相當于 “雇個快遞員”，讓 DMA 控制器直接搬運數據，STM32 全程不用插手（效率最高）。

DMA 函數怎么用

用帶_DMA后綴的函數，比如：

• 發送：HAL_SPI_Transmit_DMA(&hspi1, 數據地址, 長度);
• 接收：HAL_SPI_Receive_DMA(&hspi1, 緩沖區, 長度);
• 收發同時：HAL_SPI_TransmitReceive_DMA(...);

調用后，DMA 會自動搬數據，完成后通過中斷通知 STM32（和中斷方式一樣，會調用回調函數）。

（4）SPI_Flash_W25Q64操作方法

一、基礎概念與整體邏輯

W25Q64 是常用的 SPI 接口 Flash 存儲芯片，要操作它（讀、寫、擦除等），需遵循?“先理解芯片存儲結構 → 掌握 SPI 指令交互流程 → 按步驟實現讀寫擦操作”?的邏輯。

簡單說：

• 存儲結構：芯片像很多 “小格子”，有頁（256 字節）、扇區（4KB = 16 頁 ）等劃分，操作要對應這些單位。
• SPI 交互：通過 SPI 總線發 “指令 + 地址 + 數據”，讓 Flash 執行讀、寫、擦除，還要用狀態寄存器判斷操作是否完成。

二、核心流程串聯

1. 讀數據流程（最基礎，先學它！）

作用：從 Flash 指定地址把數據讀出來，比如讀取之前存的配置、日志。

（1）讀操作時序

• （9.5.1 讀數據 - 時序圖）：
  這是讀操作的完整 SPI 時序，步驟分解：

  1. 拉低 /CS：選中 Flash 芯片（相當于敲門說 “我要操作你啦” ）。
  2. 發讀指令（0x03）：通過 MOSI 線發指令?0x03，告訴 Flash “我要讀數據” 。
  3. 發 24 位地址：接著發要讀取的地址（比如?0x000000?），告訴 Flash “從這個位置開始讀” 。
  4. 讀數據：地址發完后，Flash 會從 MISO 線把數據傳回來，讀一個字節后，內部地址自動 +1，可連續讀很多數據，直到 /CS 拉高。

• 補充解釋了 “發完地址后，Flash 持續輸出數據，直到操作結束”，幫你理解?“連續讀”?邏輯 —— 讀一個字節后，地址自動遞增，能一直讀到芯片末尾，不用每次重新發地址。

2. 寫數據流程（要擦除后才能寫，稍復雜 ）

注意：Flash 特性是 “寫之前必須擦除”（因為只能從 1 改 0，擦除是把 0 改回 1 ），所以寫操作分?“擦除扇區 → 寫使能 → 燒寫頁”?三步。

（1）寫使能

作用：告訴 Flash “我要準備寫數據 / 擦除了，打開寫權限”，是寫、擦除操作的?必要前提?。

• （寫使能時序）：
  步驟：
  1. 拉低 /CS → 選中芯片。
  2. 發寫使能指令?0x06?→ 告訴 Flash “允許我寫數據啦” 。
  3. 拉高 /CS → 結束操作。

為什么必須？：Flash 有 “寫保護”，發?0x06?是解除保護的鑰匙，否則寫、擦除會失敗！

（2）擦除扇區

作用：寫數據前，必須把要寫的區域擦成 “全 1”，W25Q64 最小擦除單位是?扇區（4KB = 16 頁 ）?。

• （擦除扇區時序）：
  步驟：
  1. 拉低 /CS → 選中芯片。
  2. 發擦除指令?0x20?→ 告訴 Flash “我要擦除扇區” 。
  3. 發 24 位地址 → 指定要擦除的扇區（比如地址?0x000000?對應第 0 扇區 ）。
  4. 拉高 /CS → 啟動擦除（擦除需要時間，不是立刻完成 ）。

怎么判斷擦除完成？：擦除時 Flash 內部忙，要讀?狀態寄存器（后面講）?看?BUSY?位，BUSY=0?才代表擦除完！

（3）燒寫頁

作用：把數據寫入 Flash，最小寫入單位是?頁（256 字節 ）?，可從頁內任意位置開始寫，寫超頁末尾會 “繞回頁開頭” 。

• （燒寫頁時序）：
  步驟：
  1. 拉低 /CS → 選中芯片。
  2. 發頁編程指令?0x02?→ 告訴 Flash “我要寫數據到頁里” 。
  3. 發 24 位地址 → 指定要寫入的頁起始地址（比如?0x000000?對應第 0 頁 ）。
  4. 發數據（最多 256 字節 ）→ 把要存的數據通過 MOSI 發過去，寫超 256 字節會覆蓋頁開頭數據。
  5. 拉高 /CS → 啟動寫入（同樣要等狀態寄存器?BUSY=0?才完成 ）。

3. 狀態寄存器

作用：不管是擦除還是寫入，Flash 都需要時間完成（尤其是擦除，可能要幾毫秒到幾十毫秒 ）。通過讀?狀態寄存器?里的?BUSY?位，能判斷操作是否完成。

• （狀態寄存器結構）：
  這是狀態寄存器的 8 位含義，重點看?最低位（S0）→ BUSY 位?：
  • BUSY=1：Flash 正在忙（擦除、寫入中 ），不能執行新操作。
  • BUSY=0：操作完成，可執行下一個指令。

怎么讀狀態寄存器？：發專門的 “讀狀態寄存器指令（0x05?）”，流程類似讀數據：拉低 /CS → 發?0x05?→ 讀 1 個字節（狀態寄存器值 ）→ 拉高 /CS 。

4. 芯片存儲結構說明

作用：理解 “頁、扇區、塊” 的劃分，知道操作單位，避免寫錯區域或擦除范圍不對。

• （英文說明 - 存儲結構）：
  關鍵翻譯：
  • W25Q64 有?32768 頁?，每頁 256 字節（所以總容量 32768×256 = 8MB = 64Mbit，對應型號 ）。
  • 擦除單位：
    • 扇區（4KB ）：16 頁擦除一次（0x20?指令 ）。
    • 塊（32KB ）：128 頁擦除一次（另一個指令，比如?0x52?，課程里沒細講但要知道有更大單位 ）。
    • 塊（64KB ）：256 頁擦除一次（指令?0xD8?）。
    • 整片擦除：全部內容擦除（指令?0xC7?）。

實際用：小數據寫入用 “頁編程”，大范圍擦除用 “扇區 / 塊擦除”，根據需求選。

三、完整操作流程總結（從讀 → 擦除 → 寫 ）

把上面的步驟串起來，比如 “要寫數據到 Flash 某地址”，完整流程是：

1. 擦除對應扇區：

   • 發寫使能→ 發擦除扇區指令 + 地址→ 循環讀狀態寄存器，直到?BUSY=0。

2. 燒寫頁數據：

   • 發寫使能→ 發頁編程指令 + 地址 + 數據→ 循環讀狀態寄存器，直到?BUSY=0?。

3. 驗證數據（讀操作）：

   • 用讀指令讀剛才寫的地址，對比數據是否正確。

（5）W25Q64 SPI Flash 驅動開發（內部函數篇）保姆級筆記

這篇筆記只關注 “如何實現功能”，不糾結代碼規范，帶你你從 “新建文件” 到 “每個函數怎么用” 一步步看懂，零基礎也能跟著做！

一、前期準備：新建文件并添加到工程

1. 新建文件

• 打開你的工程文件夾（比如叫 “STM32_Project”），右鍵新建兩個文件：

  • 一個叫?driver_spi_flash.c（放具體代碼邏輯）
  • 一個叫?driver_spi_flash.h（放函數聲明，后面會用到）

2. 添加到工程

• 打開編程軟件（比如 Keil MDK），右鍵 “Source Group”→“Add Files to Group”，選中剛新建的?driver_spi_flash.c，點 “Add”。

二、硬件配置回顧（代碼能跑的前提）

在寫代碼前，要先通過 CubeMX 配置好硬件，這些配置是代碼能正常運行的基礎：

1. SPI 外設配置

• 
• 
• 
• 
• 簡單說：STM32 作為 “主機”，通過 SPI1 和 W25Q64 通信，用 “中斷方式” 收發數據（后面代碼里會用到?HAL_SPI_Transmit_IT?這類函數）。

2. 片選引腳配置

• 
• 作用：PB9 是控制 W25Q64 “是否工作” 的開關，拉低就是 “選中它”，拉高就是 “不選中”。

三、driver_spi_flash.c?代碼逐行解析

從最基礎的 “選芯片” 到 “發指令”，每個函數都講清楚怎么用、為什么這么寫：

1. 頭文件和變量聲明

#include "driver_spi_flash.h"  // 自己建的頭文件，后面會放函數聲明
#include "ascii_font.c"       // 可能是字庫文件，暫時用不到可以不管
#include "stm32f1xx_hal.h"    // HAL庫的核心文件，提供SPI、GPIO等函數// 聲明兩個等待函數（在其他文件里實現，比如spi.c）
void Wait_spi1_txcplt(void);       // 等SPI發送完成
void Wait_spi1_txrxcplt(void);     // 等SPI收發完成// 引用外部的SPI1配置結構體（CubeMX自動生成的，存著SPI的各種參數）
extern SPI_HandleTypeDef hspi1;

作用：引入必要的工具（函數、變量），讓下面的代碼能正常調用。

2. 內部函數：控制片選（選芯片 / 不選芯片）
用法：每次和 W25Q64 通信前，先用?spiFlash_select()?選中它；通信結束后，用?spiFlash_deselect()?釋放它。

3. 內部函數：寫使能（允許芯片被寫入 / 擦除）

// 發送“寫使能”指令（0x06），讓芯片允許后續的寫入或擦除操作
static int spiFlash_writeEnable(void)
{uint8_t BUF[1] = {0x06};  // 定義要發送的指令：0x06就是“寫使能”的意思// 用中斷方式發送這個指令：啟動發送后，函數會立刻返回，等發送完會觸發中斷HAL_SPI_Transmit_IT(&hspi1, BUF, 1);Wait_spi1_txcplt();  // 等待發送完成（這個函數會一直等，直到SPI發送完數據）
}

（片選拉低→發 0x06→片選拉高）
為什么要做：W25Q64 默認不允許寫入或擦除，必須先發這個指令 “解鎖”，否則后續操作會失敗。

4. 內部函數：讀狀態寄存器（判斷芯片是否忙）

// 讀芯片的狀態寄存器，判斷它是否在工作（比如正在擦除或寫入）
static int spiFlash_readstatus(void)
{uint8_t txBUF[2] = {0x05, 0xff};  // 要發送的內容：0x05是“讀狀態”指令，0xff是填充數uint8_t rxBUF[2] = {0, 0};        // 用來存接收到的數據（芯片返回的狀態）// 用中斷方式同時收發：發送指令的同時，接收芯片返回的狀態HAL_SPI_TransmitReceive_IT(&hspi1, txBUF, rxBUF, 2);Wait_spi1_txrxcplt();  // 等待收發完成return rxBUF[1];  // 返回狀態寄存器的值（第二個字節才是有效狀態）
}

（發 0x05 指令后，芯片返回狀態值）
作用：芯片擦除或寫入時會 “忙”，狀態寄存器的第 0 位是 “忙標志”（1 = 忙，0 = 空閑），讀它能知道芯片是否準備好接受新指令。

5. 內部函數：等待芯片空閑

// 一直等，直到芯片不忙（狀態寄存器的忙標志為0）
static int spiFlash_WriteRead(void)
{while(spiFlash_readstatus() & 1 == 1);  // 讀狀態，如果忙就一直等
}

用法：在擦除或寫入操作后調用，等芯片完成當前工作，再進行下一步。

6. 宏定義與全局聲明

// 定義SPI操作超時時間（單位：毫秒）
#define SPI_FLASH_TIMEOUT 1000// 聲明SPI等待函數（用于等待傳輸完成）
void Wait_spi1_txcplt(int timeout);       // 等待發送完成
void Wait_spi1_txrxcplt(int timeout);     // 等待收發完成
void Wait_spi1_rxcplt(int timeout);       // 等待接收完成// 聲明SPI句柄（在其他文件中初始化，如main.c）
extern SPI_HandleTypeDef hspi1;// 全局標志位（用于中斷與主程序同步，需在.c文件中定義）
static volatile uint8_t spi1_tx_done = 0;    // 發送完成標志
static volatile uint8_t spi1_rx_done = 0;    // 接收完成標志
static volatile uint8_t spi1_txrx_done = 0;  // 收發完成標志

作用：定義超時時間、聲明等待函數和 SPI 句柄，以及用于中斷同步的標志位。

7. 等待函數實現

 //SPI.C
static volatile int g_spil_tx_complete= 0;
static volatile int g_spil_txrx_complete= 0;
static volatile int g_spil_rx_complete= 0;
void HAL_SPI_TxCpltCallback(SPI_HandleTypeDef *hspi)
{if(hspi == &hspi1){g_spil_tx_complete =1;}
}
void Wait_spi1_txcplt(int timeout)
{
while (g_spil_tx_complete == 0 && timeout--)
{HAL_Delay(1);
}g_spil_tx_complete = 0;
}void HAL_SPI_TxRxCpltCallback(SPI_HandleTypeDef *hspi)
{if(hspi == &hspi1){g_spil_txrx_complete =1;}
}void Wait_spi1_txrxcplt(int timeout)
{
while (g_spil_txrx_complete == 0 && timeout--)
{
HAL_Delay(1);
}g_spil_txrx_complete = 0;
}void Wait_spi1_rxcplt(int timeout)
{
while (g_spil_rx_complete == 0 && timeout--)
{HAL_Delay(1);
}g_spil_rx_complete = 0;
}

8. 對外函數

這些函數是給用戶直接調用的，比如讀 ID、擦除扇區等，雖然現在是空的，但框架要清楚：

（1）讀芯片 ID

int spi_flash_readID(void)
{uint8_t txBUF[2] = {0x9F, 0xff};  // 發送緩沖區：讀ID命令+填充字節uint8_t rxBUF[2] = {0, 0};        // 接收緩沖區spiFlash_select();  // 選中SPI閃存（拉低CS信號）// 以中斷方式發送2字節數據，同時接收2字節數據HAL_SPI_TransmitReceive_IT(&hspi1, txBUF, rxBUF, 2);Wait_spi1_txrxcplt(SPI_FLASH_TIMEOUT);  // 等待收發完成（帶超時）spiFlash_deselect();  // 取消選中（拉高CS信號）return rxBUF[1];  // 返回接收的ID值
}

功能：讀取 SPI 閃存的芯片 ID，用于驗證芯片是否正常連接。
關鍵細節：

• 命令0x9F是 SPI 閃存的 "讀 ID 命令"（不同芯片可能有差異）。
• 發送緩沖區第二個字節0xff是占位符，SPI 通信為全雙工，發送的同時會接收數據。
• 芯片 ID 通過rxBUF[1]返回（具體位置取決于芯片規格，部分芯片可能返回多字節 ID）

（2）擦除扇區

int spi_flash_ErasesSector(uint32_t addr)
{uint8_t txBUF[4] = {0x20};  // 發送緩沖區：扇區擦除命令/* 寫使能 */spiFlash_writeEnable();  // 發送寫使能命令，允許擦除操作/* 填充地址 */txBUF[1] = (addr >> 16) & 0xff;  // 地址高8位txBUF[2] = (addr >> 8) & 0xff;   // 地址中8位txBUF[3] = (addr >> 0) & 0xff;   // 地址低8位spiFlash_select();  // 選中芯片// 以中斷方式發送4字節命令（擦除命令+地址）HAL_SPI_Transmit_IT(&hspi1, txBUF, 4);Wait_spi1_txcplt(SPI_FLASH_TIMEOUT);  // 等待發送完成spiFlash_deselect();  // 取消選中/* 等待擦除完成 */spiFlash_WriteRead();  // 循環等待芯片空閑（狀態寄存器忙標志位清零）return 0;  // 返回成功狀態
}

功能：擦除指定地址addr所在的扇區（扇區大小由芯片決定，通常為 4KB/64KB）。
關鍵細節：

• 命令0x20是扇區擦除指令，必須配合地址使用。
• 擦除前必須調用spiFlash_writeEnable()，否則操作無效（硬件保護機制）。
• 擦除是耗時操作（毫秒級），spiFlash_WriteRead()會等待操作完成后再返回。

（3）寫數據

int spi_flash_writeData(uint32_t addr, uint8_t *data, uint32_t len)
{uint8_t txBUF[4] = {0x02};  // 發送緩沖區：頁寫命令/* 寫使能 */spiFlash_writeEnable();  // 允許寫入操作/* 填充地址 */txBUF[1] = (addr >> 16) & 0xff;  // 地址高8位txBUF[2] = (addr >> 8) & 0xff;   // 地址中8位txBUF[3] = (addr >> 0) & 0xff;   // 地址低8位spiFlash_select();  // 選中芯片/* 發送命令和地址 */HAL_SPI_Transmit_IT(&hspi1, txBUF, 4);Wait_spi1_txcplt(SPI_FLASH_TIMEOUT);  // 等待命令發送完成/* 發送數據 */HAL_SPI_Transmit_IT(&hspi1, data, len);  // 發送用戶數據Wait_spi1_txcplt(SPI_FLASH_TIMEOUT);  // 等待數據發送完成spiFlash_deselect();  // 取消選中/* 等待寫入完成 */spiFlash_WriteRead();  // 等待芯片完成寫入操作return 0;  // 返回成功狀態
}

功能：向指定地址addr寫入長度為len的字節數據（*data）。
關鍵細節：

• 命令0x02是 "頁寫命令"，一次寫入不能跨頁（頁大小通常為 256 字節）。
• 寫入前必須確保目標扇區已擦除（擦除后數據為0xff，才能寫入非0xff值）。
• 分兩步發送：先發送命令和地址，再發送實際數據，符合 SPI 閃存的寫入時序要求。

（4）讀數據

int spi_flash_ReadData(uint32_t addr, uint8_t *datas, uint32_t len)
{uint8_t txBUF[4] = {0x03};  // 發送緩沖區：讀數據命令/* 填充地址 */txBUF[1] = (addr >> 16) & 0xff;  // 地址高8位txBUF[2] = (addr >> 8) & 0xff;   // 地址中8位txBUF[3] = (addr >> 0) & 0xff;   // 地址低8位spiFlash_select();  // 選中芯片/* 發送命令和地址 */HAL_SPI_Transmit_IT(&hspi1, txBUF, 4);Wait_spi1_txcplt(SPI_FLASH_TIMEOUT);  // 等待命令發送完成/* 讀取數據 */HAL_SPI_Receive_IT(&hspi1, datas, len);  // 接收數據到datas緩沖區Wait_spi1_rxcplt(SPI_FLASH_TIMEOUT);  // 等待接收完成spiFlash_deselect();  // 取消選中return 0;  // 返回成功狀態
}

功能：從指定地址addr讀取長度為len的字節數據，存儲到*datas緩沖區。

關鍵細節：

• 命令0x03是 "讀數據命令"，支持連續讀取（不受頁限制）。
• 讀取操作無需寫使能（只讀操作無硬件保護）。
• 分兩步執行：先發送命令和地址，再接收數據，符合 SPI 閃存的讀取時序。

記得聲明

9.主函數

#include "main.h"
#include "dma.h"
#include "i2c.h"
#include "spi.h"
#include "usart.h"
#include "gpio.h"
#include "circle_buffer.h"
#include "driver_SPI_Flash.h"
void Wait_Tx_Complete(void);    // 等待UART發送完成
void Wait_Rx_Complete(void);    // 等待UART接收完成
void startuart1recv(void);      // 啟動UART1接收中斷
int UART1getchar(uint8_t *pVal);// 從UART1獲取一個字符
void HAL_I2C_MasterTxCpltCallback(I2C_HandleTypeDef *hi2c);//主設備發送完成回調函數
/* USER CODE END 1 */
void Wait_i2c1Tx_Complete(void);
void HAL_I2C_MasterRxCpltCallback(I2C_HandleTypeDef *hi2c);//主設備接收完成回調函數
void Wait_i2c1Rx_Complete(void);
void HAL_I2C_MemTxCpltCallback(I2C_HandleTypeDef *hi2c);//主設備發送完成回調函數
void HAL_I2C_MemRxCpltCallback(I2C_HandleTypeDef *hi2c);//主設備發送完成回調函數
// 環形緩沖區相關變量：用于存儲按鍵數據
static uint8_t g_data_buf[100];  // 緩沖區的實際存儲空間（可以存100個字節）
static circle_buf g_key_bufs;    // 環形緩沖區結構體（管理存儲空間的讀寫）int main(void)
{int len;  // 臨時變量：存儲字符串長度// 定義要發送的字符串：\r\n是換行符（串口通信中常用）char *str = "Please enter a char: \r\n";char *str2 = "www.100ask.net";char c;   // 存儲接收的字符char flash_buf[20];HAL_Init();SystemClock_Config();// 初始化環形緩沖區：circld_buf_init是拼寫錯誤，正確應為circle_buf_init// 參數：緩沖區結構體、大小100、存儲空間g_data_bufcircld_buf_init(&g_key_bufs, 100, g_data_buf);MX_GPIO_Init();MX_DMA_Init();MX_I2C1_Init();MX_USART1_UART_Init();MX_SPI1_Init();OLED_Init();      // 初始化OLED屏幕OLED_Clear();     // 清屏（清除OLED上的所有顯示）
OLED_Printchinese(5,6);
int id =spi_flash_readID();
OLED_PrintHex(0,0,id,1);startuart1recv();  // 啟動UART1接收中斷：讓UART1準備好接收數據，收到數據后會觸發中斷
spi_flash_ErasesSector(0);//每個扇區大小是4096
spi_flash_writeData(0,str2,strlen(str2)+1);
spi_flash_ReadData(0,flash_buf,20);
OLED_PrintString(0,2,flash_buf);while (1){}
}

四、函數調用流程示例（以 “擦除扇區” 為例）

用一個實際操作演示這些內部函數怎么配合：

1. 先調用?spiFlash_writeEnable()?發寫使能指令（解鎖）；
2. 調用?spiFlash_select()?選中芯片；
3. 發送 “擦除扇區” 指令和地址；
4. 調用?spiFlash_WriteRead()?等待擦除完成；
5. 調用?spiFlash_deselect()?釋放芯片。

這樣一步步看下來，你能從 “文件怎么建” 到 “每個函數干什么” 再到 “函數怎么配合工作”，完全掌握這些內部函數的用法，后續完善對外函數時就會很輕松啦！

五、結果展示