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nand128 datasheet STM32F0单片机快速入门十：用 SPI HAL 库读写W25Q128

发布时间 : 2024-11-28

作者 : 小编

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STM32F0单片机快速入门十：用 SPI HAL 库读写W25Q128

1. W25Q128 介绍

当我们有比较多的数据需要掉电存储时，上一篇文章所介绍的 24C02 (256个字节EEPROM)就不够了。此时我们会用到另外一种类型的存储器，即 Flash。比如具有 SPI 接口的 W25Q128。这颗小芯片虽然也只有简单的 8 个引脚，但存储容量却达到了128M-bit，也就是 16M 字节，同时它的读写速度可以达到 66MB/S。但是由于 STM32F030 不支持 Quad/Dual SPI，只能以标准 SPI 方式读写，所以速度会低一些。以下是 W25Q128 的主要特点：

a. 133MHz SPI Clock。

b. 10万次擦写寿命，20年数据保持时间。

c. 每颗具有64-Bit唯一序列号 Unique ID。

d. 每次可以写入 1 到 256 字节数据。

e. 写之前需要对目的地址所在扇区进行擦除操作。

( Winbond W25Q128 datasheet )

我们通过以下连线使 W25Q128 连至 STM32F030 的 SPI1：

W25Q128 STM32F030

Pin 1 /CS PA4 也可以用其它 GPIO 引脚

Pin 2 DO PA6 SPI1_MISO

Pin 3 /WP ( VCC )

Pin 4 GND ( GND )

Pin 5 DI PA7 SPI1_MOSI

Pin 6 CLK PA5 SPI1_SCK

Pin 7 /HOLD or /RESET ( VCC )

Pin 8 VCC ( VCC )

2. 代码

代码的开发如果想提高效率，一个方法就是充分利用前人的成果，而不是自己一再的去造轮子。

对于W25Q128 我们可以从Github上找到驱动代码：

https://github.com/nimaltd/w25qxx

GNU General Public License v3.0

我们把它集成进SPI例程里，完成 W25Q128 的读写功能。

Step 1，下载后把解压的文件夹 w25qxx-master 放在 STM32Cube_FW_F0_V1.11.0\Drivers\BSP\Components

Step 2, 我们用 Keil 打开下面这个工程：

STM32Cube_FW_F0_V1.11.0\Projects\STM32F030R8-Nucleo\Examples\SPI\SPI_FullDuplex_ComPolling\MDK-ARM\Project.uvprojx

在项目(STM32F030R8-Nucleo)上点鼠标右键，选择Add Group...

新建 Group 并改名称为 Drivers\BSP\Components\w25qxx-master

Step 3, 在 Drivers\BSP\Components\w25qxx-master上点右键，选择Add Existing Files to Group "Drivers\BSP\Components\w25qxx-master"...,

找到 Drivers/BSP/components/w25qxx-master/w25qxx.c 点击Add,然后可以看到w25qxx.c已经添加进项目中:

Step 4, 在 Options for Target 里添加路径，这里使用的是工程所在路径的相对路径，也可以使用绝对路径，但如果工程拷贝到别的地方的时候，此包含路径就需要跟随更改。

Add include path ../../../../../../Drivers/BSP/components/w25qxx-master

Step 5, 驱动头文件 w25qxx.h 中原来包含的的 spi.h, 因为我们使用的 Cube 库，头文件需要做如下替换：

//#include "spi.h"

#include "stm32f0xx_hal.h"

Step 6, main.h 里根据实际情况配置引脚，把驱动头文件 #include "w25qxx.h" 包含进来。片选信号 CS 可以由任意一个 GPIO 控制，在函数

HAL_SPI_MspInit(SPI_HandleTypeDef *hspi)

里把CS引脚配置为GPIO输出就行了，实际的拉低拉高是驱动代码实现的。

Step 7, 在 main.c 里定义了 SpiHandle 并指向 SPI1，我们在 w25qxx.c里也要用到这个 Handle，所以通过 extern 来引用一下。

Step 8, 初始化 SPI1，然后调用 w25qxx 驱动的初始化代码 W25qxx_Init( ); 然后就可以用擦除，读写等函数了。

在代码的修改过程中，我们可以再次体会 Cube 库的这种分层结构带来的好处，特别是如何与第三方驱动代码融合。各个模块就像积木一样，我们只需要把它们搭建起来就可以快速的实现我们想要的功能。

下面是读出数据时实际抓取的波形：

参考资料：

PM0215 STM32F0xxx Cortex-M0 programming manual

UM1785 Description of STM32F0 HAL and low-layer drivers

Winbond W25Q128 Datasheet

STM32F030 Datasheet

STM32F030 Reference Manual

STM32的SPI通信（1）——硬件SPI

学过单片机的朋友，对于SPI通信应该比较熟悉吧。小秋也差不多，自学过野火的视频教程，也看过正点原子的视频教程，但是，小秋总感觉自己没有掌握，比如新上手一个SPI通信的芯片，关于SPI的程序还是那么陌生，不知道各位有没有这种类似的情况。现在，小秋由表及里，认真剖析一下SPI，看看SPI通信到底哪点不好掌握。

拿到一块SPI通信的芯片，首先是要解决单片机跟这块芯片的通信问题，能读能写；其次是对这块芯片进行寄存器设置。明确知道了这两个步骤之后，小秋就明白了，为什么小秋之前不能够熟练的掌握SPI。以前把这两个步骤混合起来了，寄存器设置比较麻烦，需要看其datasheet，而且还是英文的，所以如果以上两个步骤一起做，就总觉得很困难，而且需要在英文datasheet中搜寻，总感觉无所下手。所以，分步进行是非常有必要的。今天来实现的功能就是，对这块芯片进行SPI通讯，能读能写。读的话，我们一般都会去读芯片id，看读出的结果是否与datasheet中介绍的一致，同时也就验证了读函数的正确性。至于写函数呢，好像一般也就没有进行验证。我们可以这样，先去读芯片id，保证读函数的正确；再往一个能读写的寄存器中进行写操作，然后再读回来，看写进去的值是否与读出来的值一致，这样也就验证了写函数是否正确。

1）下面简要介绍一下SPI时序。

SSEL：片选信号；

SCK：时钟信号；

MOSI：主机输出，从机输入；

MISO：主机输入，从机输出。

SPI通信时序图1

SPI通信时序图2

SPI通信时序图3

SPI通信时序图4

CPOL：时钟的极性。如果SCK在数据发送之前和发送之后是都高电平，那么CPOL=1；

CPHA：时钟的相位。如果数据的输出在SCK的第一个沿上，那么CPHA=0。

以SPI通信时序图1来进行分析，空闲时刻SCK为高电平，所以CPOL=1；在SCK的第二个沿上（即上升沿），数据是稳定的，可以进行数据采样，所以CPHA=1。

以上4种时序图，做到心里有数就行。

2）以STM32F407为开发平台，通过硬件SPI对W25Q128进行读写操作：

首先我们来看一下W25Q128的引脚定义：

我们采用标准的SPI通信，绘制出如下原理图：

通过W25Q128的datasheet，我们可以知道，W25Q128支持SPI标准通信：模式0（CPOL=0，CPHA=0）与模式3（CPOL=1，CPHA=1）。以下程序我们都采用模式3进行读写操作。

以下为在STM32F407下，SPI1的设置：

读取W25Q128芯片的ID，看其datasheet：

时钟SCK置低电平，发送90h(8个SCK)、00h(8个SCK)、00h(8个SCK)、00h(8个SCK)，返回高8位(8个SCK)、低8位(8个SCK)。看图中的DI、DO，就可知道是高位在前，低位在后。所以可以写出读取芯片ID的函数：

因为SPI是全双工通信，在读的时候同时写，所以函数用ReadWrite表示。

那么W25Q128的ID为多少呢，看其datasheet：

所以如果能够正确读取W25Q128的话，W25Q128_ID=0xEF17。

运行以下程序，下载进去之后发现，蜂鸣器响，证明写的程序都是正确的。

如果没有蜂鸣器的话，可以用指示灯，或者通信验证，或者直接进行调试，验证W25Q128_ID是否等于0xEF17。

不知道细心的朋友有没有发现，小秋在读取芯片ID的时候，同时使用了写函数和读函数。使用硬件SPI，读写函数是同一个。SPI1_ReadWriteByte()既是写入函数，又是读取函数，所以现在我们已经验证了读函数和写函数的正确。这样说起来感觉有点拗口，明天小秋写一篇文章，《STM32的SPI通信（2）——模拟SPI》，在读取芯片ID的时候，既有写入函数，又有读取函数，而且这两个函数是不一样的，这样子我们就可以看得比较明显了。此外，今天的单片机平台是基于STM32F407的，明天实现完模拟SPI之后，在STM32F103上实现一下硬件SPI和模拟SPI，看这两个平台有什么不一样的地方。

STM32F0单片机快速入门十：用 SPI HAL 库读写W25Q128

STM32的SPI通信（1）——硬件SPI

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