STM32 SPI通信（軟件）

一、SPI簡介

SPI（Serial Peripheral Interface）是由Motorola公司開發的一種通用數據總線
四根通信線：SCK（Serial Clock）、MOSI（Master Output Slave Input）、MISO（Master Input Slave Output）、SS（Slave Select）
同步，全雙工
支持總線掛載多設備（一主多從）

SCK:提供時鐘信號，數據位的輸出和輸入，都是在SCK的上升沿或下降沿進行的。?

MOSI：主機輸出從機輸入，主機配置為輸出。從機配置為輸入。??

MISO：主機輸入從機輸出

SS：從機選擇線。有幾個從機就有幾條SS

二、硬件電路

所有SPI設備的SCK、MOSI、MISO分別連在一起
主機另外引出多條SS控制線，分別接到各從機的SS引腳
輸出引腳配置為推挽輸出，輸入引腳配置為浮空或上拉輸入

解釋：

因為有三個從機，所以有三個SS線，一共就是6跟線。因為都是單端型號，所以所有的設備還需要共地。從機沒有獨立供電的話，主機還需要額外引出電源正極VCC，給從機供電。?
SS線是低電平有效，同一時間只能置一個SS為低電平，只能選中一個從機，同時未選中的從機的MISO引腳，為高阻態，否則三個輸出同時進入主機的輸入會產生沖突
對于輸出，選擇推挽輸出，使得上升沿、下降沿非常迅速

上圖是SPI內部移位示意圖

步驟：SPI高位先行，每來一個時鐘，移位寄存器都會向左進行移位。

假設現在主機要將10101010發給從機，從機要將01010101發給主機。

首先向左移位

?移出去的數據會在輸出數據寄存器

此時MOSI為高電平1，MISO為低電平0。這就是第一個時鐘上升沿的結果?。那么在第一個時鐘的下降沿，寄存器里的數據被分別采樣輸入到對應要去的最低位。

這就是第一個時鐘結束后的現象。

三、SPI時序基本單元

起始條件：SS從高電平切換到低電平
終止條件：SS從低電平切換到高電平

住：這里一共有四種模式，由CPOL和CPHA變換1、0來選擇。是為了適配更多的設備而設置的。傳輸流程看上面的硬件電路部分。

四、W25Q64簡介

注：上面有橫線的都是低電平有效

電路框圖：

（1）和（2）描述的是存儲器規劃示意圖，（2）被劃分為若干個塊“Block”，其中每一塊再劃分為若干個扇區（1）“Sector”。對于每個扇區又可以分為很多頁? “Page” 。?
在（2）里面，以64KB為一個基本單元，分了128塊（因為一共8MB)。? ?
在（1）里面，是對于塊的更細的劃分，以4KB為一份，分了16份。
在寫入數據時，還會有個更細的劃分Page，256字節為一份。
（7）為SPI控制邏輯，接收指令和數據等
（8）狀態寄存器，表示芯片是否處于忙狀態、是否寫使能、是否寫保護
（9）寫控制邏輯，配合WP引腳實現硬件寫保護
（4）高電壓生成器，配合Flash編程，Flash要實現掉電不丟失，就需要高電壓來刺激。
（5）頁地址鎖存/計數器、（6）字節地址鎖存/計數器，用來指定地址，讀寫操作
（3）256字節的RAM存儲器，由于SPI寫入頻率非常高，所有寫入數據先到RAM緩存區里，再寫入Flash（2）里面。寫入時會給狀態寄存器（8）的BUSY位置1

五、Flash操作注意事項

寫入操作時：

寫入操作前，必須先進行寫使能
每個數據位只能由1改寫為0，不能由0改寫為1
(由于上一條)寫入數據前必須先擦除，擦除后，所有數據位變為1
擦除必須按最小擦除單元進行（一個扇區）
連續寫入多字節時，最多寫入一頁的數據（256字節），超過頁尾位置的數據，會回到頁首覆蓋寫入
寫入操作結束后（寫到RAM），芯片進入忙狀態（當前在RAM轉Flash，或者在擦除當中），不響應新的讀寫操作

讀取操作時：

直接調用讀取時序，無需使能，無需額外操作，沒有頁的限制，讀取操作結束后不會進入忙狀態，但不能在忙狀態時讀取

六、代碼部分

MySPI.c

#include "stm32f10x.h"                  // Device header/*引腳配置層*//*** 函    數：SPI寫SS引腳電平* 參    數：BitValue 協議層傳入的當前需要寫入SS的電平，范圍0~1* 返 回 值：無* 注意事項：此函數需要用戶實現內容，當BitValue為0時，需要置SS為低電平，當BitValue為1時，需要置SS為高電平*/
void MySPI_W_SS(uint8_t BitValue)
{GPIO_WriteBit(GPIOA, GPIO_Pin_4, (BitAction)BitValue);		//根據BitValue，設置SS引腳的電平
}/*** 函    數：SPI寫SCK引腳電平* 參    數：BitValue 協議層傳入的當前需要寫入SCK的電平，范圍0~1* 返 回 值：無* 注意事項：此函數需要用戶實現內容，當BitValue為0時，需要置SCK為低電平，當BitValue為1時，需要置SCK為高電平*/
void MySPI_W_SCK(uint8_t BitValue)
{GPIO_WriteBit(GPIOA, GPIO_Pin_5, (BitAction)BitValue);		//根據BitValue，設置SCK引腳的電平
}/*** 函    數：SPI寫MOSI引腳電平* 參    數：BitValue 協議層傳入的當前需要寫入MOSI的電平，范圍0~1* 返 回 值：無* 注意事項：此函數需要用戶實現內容，當BitValue為0時，需要置MOSI為低電平，當BitValue為1時，需要置MOSI為高電平*/
void MySPI_W_MOSI(uint8_t BitValue)
{GPIO_WriteBit(GPIOA, GPIO_Pin_7, (BitAction)BitValue);		//根據BitValue，設置MOSI引腳的電平，BitValue要實現非0即1的特性
}/*** 函    數：I2C讀MISO引腳電平* 參    數：無* 返 回 值：協議層需要得到的當前MISO的電平，范圍0~1* 注意事項：此函數需要用戶實現內容，當前MISO為低電平時，返回0，當前MISO為高電平時，返回1*/
uint8_t MySPI_R_MISO(void)
{return GPIO_ReadInputDataBit(GPIOA, GPIO_Pin_6);			//讀取MISO電平并返回
}/*** 函    數：SPI初始化* 參    數：無* 返 回 值：無* 注意事項：此函數需要用戶實現內容，實現SS、SCK、MOSI和MISO引腳的初始化*/
void MySPI_Init(void)
{/*開啟時鐘*/RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_GPIOA, ENABLE);	//開啟GPIOA的時鐘/*GPIO初始化*/GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStructure;GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_Out_PP;GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_4 | GPIO_Pin_5 | GPIO_Pin_7;GPIO_InitStructure.GPIO_Speed = GPIO_Speed_50MHz;GPIO_Init(GPIOA, &GPIO_InitStructure);					//將PA4、PA5和PA7引腳初始化為推挽輸出GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_IPU;GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_6;GPIO_InitStructure.GPIO_Speed = GPIO_Speed_50MHz;GPIO_Init(GPIOA, &GPIO_InitStructure);					//將PA6引腳初始化為上拉輸入/*設置默認電平*/MySPI_W_SS(1);											//SS默認高電平MySPI_W_SCK(0);											//SCK默認低電平
}/*協議層*//*** 函    數：SPI起始* 參    數：無* 返 回 值：無*/
void MySPI_Start(void)
{MySPI_W_SS(0);				//拉低SS，開始時序
}/*** 函    數：SPI終止* 參    數：無* 返 回 值：無*/
void MySPI_Stop(void)
{MySPI_W_SS(1);				//拉高SS，終止時序
}/*** 函    數：SPI交換傳輸一個字節，使用SPI模式0* 參    數：ByteSend 要發送的一個字節* 返 回 值：接收的一個字節*/
uint8_t MySPI_SwapByte(uint8_t ByteSend)
{uint8_t i, ByteReceive = 0x00;					//定義接收的數據，并賦初值0x00，此處必須賦初值0x00，后面會用到for (i = 0; i < 8; i ++)						//循環8次，依次交換每一位數據{/*兩個!可以對數據進行兩次邏輯取反，作用是把非0值統一轉換為1，即：!!(0) = 0，!!(非0) = 1*/MySPI_W_MOSI(!!(ByteSend & (0x80 >> i)));	//使用掩碼的方式取出ByteSend的指定一位數據并寫入到MOSI線MySPI_W_SCK(1);								//拉高SCK，上升沿移出數據if (MySPI_R_MISO()){ByteReceive |= (0x80 >> i);}	//讀取MISO數據，并存儲到Byte變量//當MISO為1時，置變量指定位為1，當MISO為0時，不做處理，指定位為默認的初值0MySPI_W_SCK(0);								//拉低SCK，下降沿移入數據}return ByteReceive;								//返回接收到的一個字節數據
}

W25Q64.c

#include "stm32f10x.h"                  // Device header
#include "MySPI.h"
#include "W25Q64_Ins.h"/*** 函    數：W25Q64初始化* 參    數：無* 返 回 值：無*/
void W25Q64_Init(void)
{MySPI_Init();					//先初始化底層的SPI
}/*** 函    數：W25Q64讀取ID號* 參    數：MID 工廠ID，使用輸出參數的形式返回* 參    數：DID 設備ID，使用輸出參數的形式返回* 返 回 值：無*/
void W25Q64_ReadID(uint8_t *MID, uint16_t *DID)
{MySPI_Start();								//SPI起始MySPI_SwapByte(W25Q64_JEDEC_ID);			//交換發送讀取ID的指令*MID = MySPI_SwapByte(W25Q64_DUMMY_BYTE);	//交換接收MID，通過輸出參數返回*DID = MySPI_SwapByte(W25Q64_DUMMY_BYTE);	//交換接收DID高8位*DID <<= 8;									//高8位移到高位*DID |= MySPI_SwapByte(W25Q64_DUMMY_BYTE);	//或上交換接收DID的低8位，通過輸出參數返回MySPI_Stop();								//SPI終止
}/*** 函    數：W25Q64寫使能* 參    數：無* 返 回 值：無*/
void W25Q64_WriteEnable(void)
{MySPI_Start();								//SPI起始MySPI_SwapByte(W25Q64_WRITE_ENABLE);		//交換發送寫使能的指令MySPI_Stop();								//SPI終止
}/*** 函    數：W25Q64等待忙* 參    數：無* 返 回 值：無*/
void W25Q64_WaitBusy(void)
{uint32_t Timeout;MySPI_Start();								//SPI起始MySPI_SwapByte(W25Q64_READ_STATUS_REGISTER_1);				//交換發送讀狀態寄存器1的指令Timeout = 100000;							//給定超時計數時間while ((MySPI_SwapByte(W25Q64_DUMMY_BYTE) & 0x01) == 0x01)	//循環等待忙標志位{Timeout --;								//等待時，計數值自減if (Timeout == 0)						//自減到0后，等待超時{/*超時的錯誤處理代碼，可以添加到此處*/break;								//跳出等待，不等了}}MySPI_Stop();								//SPI終止
}/*** 函    數：W25Q64頁編程* 參    數：Address 頁編程的起始地址，范圍：0x000000~0x7FFFFF* 參    數：DataArray	用于寫入數據的數組* 參    數：Count 要寫入數據的數量，范圍：0~256* 返 回 值：無* 注意事項：寫入的地址范圍不能跨頁*/
void W25Q64_PageProgram(uint32_t Address, uint8_t *DataArray, uint16_t Count)
{uint16_t i;W25Q64_WriteEnable();						//寫使能MySPI_Start();								//SPI起始MySPI_SwapByte(W25Q64_PAGE_PROGRAM);		//交換發送頁編程的指令MySPI_SwapByte(Address >> 16);				//交換發送地址23~16位MySPI_SwapByte(Address >> 8);				//交換發送地址15~8位MySPI_SwapByte(Address);					//交換發送地址7~0位for (i = 0; i < Count; i ++)				//循環Count次{MySPI_SwapByte(DataArray[i]);			//依次在起始地址后寫入數據}MySPI_Stop();								//SPI終止W25Q64_WaitBusy();							//等待忙
}/*** 函    數：W25Q64扇區擦除（4KB）* 參    數：Address 指定扇區的地址，范圍：0x000000~0x7FFFFF* 返 回 值：無*/
void W25Q64_SectorErase(uint32_t Address)
{W25Q64_WriteEnable();						//寫使能MySPI_Start();								//SPI起始MySPI_SwapByte(W25Q64_SECTOR_ERASE_4KB);	//交換發送扇區擦除的指令MySPI_SwapByte(Address >> 16);				//交換發送地址23~16位MySPI_SwapByte(Address >> 8);				//交換發送地址15~8位MySPI_SwapByte(Address);					//交換發送地址7~0位MySPI_Stop();								//SPI終止W25Q64_WaitBusy();							//等待忙
}/*** 函    數：W25Q64讀取數據* 參    數：Address 讀取數據的起始地址，范圍：0x000000~0x7FFFFF* 參    數：DataArray 用于接收讀取數據的數組，通過輸出參數返回* 參    數：Count 要讀取數據的數量，范圍：0~0x800000* 返 回 值：無*/
void W25Q64_ReadData(uint32_t Address, uint8_t *DataArray, uint32_t Count)
{uint32_t i;MySPI_Start();								//SPI起始MySPI_SwapByte(W25Q64_READ_DATA);			//交換發送讀取數據的指令MySPI_SwapByte(Address >> 16);				//交換發送地址23~16位MySPI_SwapByte(Address >> 8);				//交換發送地址15~8位MySPI_SwapByte(Address);					//交換發送地址7~0位for (i = 0; i < Count; i ++)				//循環Count次{DataArray[i] = MySPI_SwapByte(W25Q64_DUMMY_BYTE);	//依次在起始地址后讀取數據}MySPI_Stop();								//SPI終止
}