深入探索STM32的SPI功能：W25Q64 Flash存储器全攻略

摘要

随着嵌入式系统对存储需求的增长，选择合适的存储设备变得尤为重要。W25Q64 Flash存储器以其8Mbit的存储容量和SPI接口的便捷性，成为STM32微控制器项目中的优选存储方案。本文将深入探索STM32的SPI功能，提供W25Q64 Flash存储器的全面集成指南，包括硬件配置、SPI接口编程和实际代码示例。

1. SPI通信基础

SPI是一种同步串行通信协议，广泛应用于微控制器与外设间的通信。主要特性包括：

• 主从模式：一个主设备控制多个从设备。
• 全双工通信：同时发送和接收数据。
• 时钟同步：数据传输由主设备时钟信号同步。

2. W25Q64 Flash存储器特性

W25Q64是一款串行Flash存储器，具备以下特性：

• 容量：8Mbit，即1M字节。
• 组织：分为128个扇区，每扇区含16页，每页256字节。
• 擦写次数：高达100万次。
• 工作电压：2.7V至3.6V。

3. 硬件连接

W25Q64与STM32的硬件连接包括：

• CS（片选）接至STM32 GPIO（如PA4）。
• SCK（时钟）接至STM32 SPI时钟引脚（如PA5）。
• MOSI（主设备数据输出）接至STM32 SPI MOSI引脚（如PA7）。
• MISO（主设备数据输入）接至STM32 SPI MISO引脚（如PA6）。
• VCC接3.3V，GND接地。

4. SPI接口配置

4.1 硬件SPI初始化

硬件SPI初始化代码示例：

void SPI_Hardware_Init(void) {GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStructure;SPI_InitTypeDef SPI_InitStructure;RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_GPIOA | RCC_APB1Periph_SPI1, ENABLE);GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_5 | GPIO_Pin_6 | GPIO_Pin_7;GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_AF_PP;GPIO_InitStructure.GPIO_Speed = GPIO_Speed_50MHz;GPIO_Init(GPIOA, &GPIO_InitStructure);GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_4;GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_Out_PP;GPIO_Init(GPIOA, &GPIO_InitStructure);SPI_InitStructure.SPI_Direction = SPI_Direction_2Lines_FullDuplex;SPI_InitStructure.SPI_Mode = SPI_Mode_Master;SPI_InitStructure.SPI_DataSize = SPI_DataSize_8b;SPI_InitStructure.SPI_CPOL = SPI_CPOL_High;SPI_InitStructure.SPI_CPHA = SPI_CPHA_2Edge;SPI_InitStructure.SPI_NSS = SPI_NSS_Soft;SPI_InitStructure.SPI_BaudRatePrescaler = SPI_BaudRatePrescaler_16;SPI_InitStructure.SPI_FirstBit = SPI_FirstBit_MSB;SPI_Init(SPI1, &SPI_InitStructure);SPI_Cmd(SPI1, ENABLE);
}

4.2 W25Q64初始化

W25Q64初始化涉及SPI初始化和芯片特定设置。

void W25Q64_Init(void) {SPI_Hardware_Init();// 发送W25Q64的复位指令（如果需要）
}

5. W25Q64 Flash存储器操作

5.1 读取W25Q64 ID

读取ID用于验证W25Q64芯片。

uint16_t W25Q64_ReadID(void) {uint16_t id = 0;SPI_CS_Low();SPI_SendByte(0x90); // READ ID COMMANDid = SPI_ReceiveByte() << 8;id |= SPI_ReceiveByte();SPI_CS_High();return id;
}

5.2 写入W25Q64

页编程是W25Q64写入数据的基本操作。

void W25Q64_WriteByte(uint32_t addr, uint8_t data) {SPI_CS_Low();SPI_SendByte(0x02); // PAGE PROGRAM COMMANDSPI_SendByte(addr >> 16);SPI_SendByte(addr >> 8);SPI_SendByte(addr);SPI_SendByte(data);SPI_CS_High();// 等待写入完成...
}

5.3 从W25Q64读取数据

读取数据操作允许从指定地址读取信息。

uint8_t W25Q64_ReadByte(uint32_t addr) {uint8_t data;SPI_CS_Low();SPI_SendByte(0x03); // READ DATA COMMANDSPI_SendByte(addr >> 16);SPI_SendByte(addr >> 8);SPI_SendByte(addr);data = SPI_ReceiveByte();SPI_CS_High();return data;
}

6. 完整示例代码

以下是STM32与W25Q64通信的完整示例代码。

int main(void) {SystemInit();W25Q64_Init();uint16_t id = W25Q64_ReadID();printf("W25Q64 ID: 0x%X\r\n", id);uint32_t testAddr = 0x000000; // 测试地址uint8_t testData = 0xAA; // 测试数据W25Q64_WriteByte(testAddr, testData); // 写入数据// 延迟一段时间，等待数据写入完成for (volatile int i = 0; i < 0x100000; i++);uint8_t readData = W25Q64_ReadByte(testAddr); // 读取数据if (readData == testData) {printf("Write and Read Test Passed.\r\n");} else {printf("Write and Read Test Failed.\r\n");}while(1) {// 其他应用代码}
}

7. 结论

本文深入探索了STM32的SPI功能，并提供了W25Q64 Flash存储器的全攻略。从SPI通信的基础到W25Q64的特性，再到具体的硬件连接和SPI接口编程，本文为读者提供了全面的集成方案。示例代码进一步演示了如何在实际项目中应用这些知识，帮助读者深入理解和掌握SPI通信技术。

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