GD32F407单片机开发入门(二十一)华邦W25Q32 SPI FLASH实战含源码

文章目录

- 一.概要
- 二.W25Q32 SPI FLASH主要参数
- 三.W25Q32 SPI FLASH芯片介绍
- - 1.W25Q32 芯片内部框图
  - 2.W25Q32 芯片指令表格
  - 3.W25Q32 芯片通讯时序
- 四.GD32F407VET6单片机SPI简介
- 五.W25Q32 SPI FLASH读写实验
- 六.工程源代码下载
- 七.小结

一.概要

FLASH是一种存储芯片，通过程序可以修改数据，即平时所说的“闪存”。
FLASH闪存是非易失存储器，可以对称为块的存储器单元块进行擦写和再编程。任何Flash器件的写入操作只能在空或已擦除的单元内进行，所以大多数情况下，在进行写入操作之前必须先执行擦除。
SPI Flash使用SPI接口进行数据传输，采用一种主从模式。主控制器通过发送命令和地址来访问SPI Flash，然后接收或写入数据。SPI Flash在接收到命令后，将相应的数据返回给主控制器。
SPI Flash的读取速度相对较慢，不支持直接执行代码。因此，它更适合用于存储配置数据、固件升级或数据存储等需要大容量存储但不需要频繁读取的应用。
本文对W25Q32 SPI FLASH的原理，指令，通讯时序等进行讲解，并通过GD32F103C8T6单片机对W25Q32 进行数据读写实验。

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二.W25Q32 SPI FLASH主要参数

FLASH芯片型号：W25Q32JVSSIQ
制造商:Winbond
产品种类:SPI NOR FLASH
封装 :SOIC-8
系列:W25Q32JV
存储容量:32 Mbit
最大时钟频率:133 MHz
接口类型:SPI
数据总线宽度:8 bit
电源电压: 2.7~3.6 V
电源电流—最大值: 25 mA
最小工作温度: - 40°C~85°C

模块接口说明：
1.VCC 供电电源 3.3V
2.CS SPI通讯CS引脚
3.DO SPI通讯MISO引脚
4.GND 电源地
5.CLK SPI通讯CLK引脚
6.DI SPI通讯MOSI引脚

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三.W25Q32 SPI FLASH芯片介绍

引脚定义
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1.W25Q32 芯片内部框图

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如上图所示：
W25Q32的存储单位
Page(页)
256字节，编程最小单位(向FLASH写入内容)，一次最多编程256字节。
Sector(扇区)
擦除的最小单位，1个Sector一般包含16个Page，即4KB。
Block(块)
包含16个Sector，块擦除可以32KB(半块)、64KB(整块)两种擦除方式。

2.W25Q32 芯片指令表格

下图是指令表格，每个不同的指令所发的字节数量是不同的，第一个字节发送的都是命令号，比如擦除指令，擦除第0个Sector，SPI所发送的内容是0x20,0x00,0x00,0x00这四个字节。

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3.W25Q32 芯片通讯时序

我们以读数据为例，解析下通讯时序，根据SPI通讯规则，CPOL为0，CPHA为0，MCU提供CLK，跟CS控制。
根据指令表格，读的命令4字节内容，是0x03+3字节地址，就能获取到对应地址的数据内容，数据内容是1字节。
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四.GD32F407VET6单片机SPI简介

1.简介
SPI/I2S模块可以通过SPI协议或I2S音频协议与外部设备进行通信。
串行外设接口（Serial Peripheral Interface，缩写为SPI）提供了基于SPI协议的数据发送和接收功能，可以工作于主机或从机模式。SPI接口支持具有硬件CRC计算和校验的全双工和单工模式。

2.特点
 具有全双工和单工模式的主从操作；
 16位宽度，独立的发送和接收缓冲区；
 8位或16位数据帧格式；
 低位在前或高位在前的数据位顺序；
 软件和硬件NSS管理；
 硬件CRC计算、发送和校验；
 发送和接收支持DMA模式；
 支持SPI TI模式；
 支持SPI四线功能的主机模式（只有SPI5）。

3.结构框图
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4.SPI信号线描述
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5.SPI 时序和数据帧格式
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6.典型的全双工连接方式

五.W25Q32 SPI FLASH读写实验

硬件准备：

STLINK接GD32F407VET6开发板，STLINK接电脑USB口。

用6根杜邦线把模块与开发板相连
开发板3.3V <->模块VCC
开发板GND <->模块GND
开发板PD0 <->模块CS
开发板PC11 <->模块DO
开发板PC12 <->模块DI
开发板PC10 <->模块CLK

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主要代码

uint8_t ReadBuff[10],WriteBuff[10]={0x55,0x55,0x55,0x55,0x55,0x55,0x55,0x55,0x55};//读写存储，写入的数据固定是10字节的0x55int main(void)
{systick_config();//配置系统主频168M,外部8M晶振,配置在#define __SYSTEM_CLOCK_168M_PLL_8M_HXTAL        (uint32_t)(168000000)rcu_periph_clock_enable(RCU_GPIOC);//使能GPIOC时钟	rcu_periph_clock_enable(RCU_GPIOD);//使能GPIOD时钟	rcu_periph_clock_enable(RCU_SPI2);//使能SPI2时钟 gpio_af_set(GPIOC, GPIO_AF_6, GPIO_PIN_10);//复用功能6gpio_af_set(GPIOC, GPIO_AF_6, GPIO_PIN_11);//复用功能6gpio_af_set(GPIOC, GPIO_AF_6, GPIO_PIN_12);//复用功能6gpio_mode_set(GPIOC, GPIO_MODE_AF, GPIO_PUPD_NONE, GPIO_PIN_10|GPIO_PIN_11|GPIO_PIN_12); /* SPI2 GPIO config:SCK/PC10, MISO/PC11, MOSI/PC12 */gpio_output_options_set(GPIOC, GPIO_OTYPE_PP, GPIO_OSPEED_50MHZ, GPIO_PIN_10|GPIO_PIN_11|GPIO_PIN_12);gpio_mode_set(GPIOD, GPIO_MODE_OUTPUT, GPIO_PUPD_NONE, GPIO_PIN_0); /* PD0 CS */gpio_output_options_set(GPIOD, GPIO_OTYPE_PP, GPIO_OSPEED_50MHZ, GPIO_PIN_0);	spi_config();//SPI初始化FlashJedecid = spi_flash_read_id();//读取JedecidFlashDeviceid=SFLASH_ReadID();//读取Device ID/* USER CODE END 2 */Flash_ReadSomeBytes(ReadBuff,0,8);//从FLASH 0地址读取8字节内容放入ReadBuff数组Flash_WriteSR(0x42);//解除保护delay_1ms(100);Flash_ReadSR();//读状态寄存器Flash_WriteSomeBytes(WriteBuff,0,8);//把WriteBuff数组中的内容写入FLASH 0地址delay_1ms(100);Flash_ReadSomeBytes(ReadBuff,0,8);//从FLASH 0地址读取8字节内容放入ReadBuff数组while(1);
}
//调用SPI HAL库驱动，使用SPI2
uint8_t spi_master_send_recv_byte(uint8_t spi_byte)
{		uint8_t ByteSend,ByteRecv;ByteSend=spi_byte;while(RESET == spi_i2s_flag_get(SPI2, SPI_FLAG_TBE));spi_i2s_data_transmit(SPI2,ByteSend);while(RESET == spi_i2s_flag_get(SPI2, SPI_FLAG_RBNE));ByteRecv=spi_i2s_data_receive(SPI2);return ByteRecv;}
//读数据驱动
void spi_master_recv_some_bytes( uint8_t *pbdata, uint16_t recv_length)
{uint8_t *temp_data = pbdata;while (recv_length--){*temp_data++ = spi_master_send_recv_byte(0xFF);	//发送 0xff 为从设备提供时钟}}
//从FLASH的指定地址读取数据
void Flash_ReadSomeBytes(uint8_t *ucpBuffer, uint32_t _ulReadAddr, uint16_t _usNByte)
{uint8_t command = FLASH_READ_DATA;uint8_t temp_buff[3] = {0};temp_buff[0] = (uint8_t)(_ulReadAddr >> 16);temp_buff[1] = (uint8_t)(_ulReadAddr >> 8);temp_buff[2] = (uint8_t)(_ulReadAddr >> 0);FLASH_CS_0();spi_master_send_recv_byte(command);spi_master_send_recv_byte(temp_buff[0]);spi_master_send_recv_byte(temp_buff[1]);spi_master_send_recv_byte(temp_buff[2]);spi_master_recv_some_bytes(ucpBuffer, _usNByte);FLASH_CS_1();
}
//FLASH指定地址写入数据
void Flash_WriteSomeBytes(uint8_t *ucpBuffer, uint32_t _ulWriteAddr, uint16_t _usNByte)
{uint32_t ulSecPos = 0;				//得到扇区位置uint16_t usSecOff = 0;				//扇区偏移uint16_t usSecRemain = 0;		//剩余扇区uint32_t i = 0;ulSecPos = _ulWriteAddr / 4096;//地址所在扇区(0--511)usSecOff = _ulWriteAddr % 4096;//扇区内地址偏移usSecRemain = 4096 - usSecOff;//扇区除去偏移，还剩多少字节if(_usNByte <= usSecRemain)	//写入数据大小 < 剩余扇区空间大小{usSecRemain = _usNByte;}while(1){Flash_ReadSomeBytes(SectorBuf, ulSecPos*4096, 4096);//读出整个扇区的内容for (i = 0; i < usSecRemain; i++)	//校验数据{if (SectorBuf[usSecOff + i] != 0xFF)//储存数据不为0xFF，需要擦除break;}if(i < usSecRemain)	//需要擦除{Flash_EraseSector(ulSecPos);	//擦除这个扇区for(i = 0; i < usSecRemain; i++)	//保存写入的数据{SectorBuf[usSecOff + i] = ucpBuffer[i];}Flash_WriteNoCheck(SectorBuf, ulSecPos*4096, 4096);	//写入整个扇区(扇区=老数据+新写入数据)}else{Flash_WriteNoCheck(ucpBuffer, _ulWriteAddr, usSecRemain);//不需要擦除,直接写入扇区}if(_usNByte == usSecRemain)	//写入结束{Flash_WriteDisable();break;}else{ulSecPos++;		//扇区地址增加1usSecOff = 0;		//扇区偏移归零ucpBuffer += usSecRemain;	//指针偏移_ulWriteAddr += usSecRemain;	//写地址偏移_usNByte -= usSecRemain;	//待写入的字节递减if(_usNByte > 4096){usSecRemain = 4096;	//待写入一扇区(4096字节大小)}else{usSecRemain = _usNByte;		//待写入少于一扇区的数据}}}}