我的 github：
https://github.com/lovewinds13/stm32f013_study。
STM32F103 相关代码均提交到此仓库。
1. 硬件连接
W25Q64 将 8M 的容量分为 128 个块(Block)，每个块大小为 64K 字节，每个块又分为 16个扇区(Sector)，每个扇区 4K 个字节。
W25Q64 的最少擦除单位为一个扇区，也就是每次必须擦除 4K 个字节。操作需要给 W25Q64 开辟一个至少 4K 的缓存区，对 SRAM 要求比较高，要求芯片必须有 4K 以上 SRAM 才能很好的操作。
W25Q64 的擦写周期多达 10W 次，具有 20 年的数据保存期限，支持电压为 2.7~3.6V，W25Q64 支持标准的 SPI，还支持双输出/四输出的 SPI，最大 SPI 时钟可以到 80Mhz(双输出时相当于 160Mhz，四输出时相当于 320M)。
1.1 硬件连接
与 STM32 的引脚连接如下：这里是使用SPI1配置。
| STM32引脚 | 对应SPI功能 |
|---|---|
| PA2 | 片选CS |
| PA5 | 时钟SCK |
| PA6 | MISO |
| PA7 | MOSI |
STM32 的 SPI 功能很强大， SPI 时钟最多可以到 18Mhz，支持 DMA，可以配置为 SPI 协议或者 I2S 协议(仅大容量型号支持)。
1.2 SPI 通讯的通讯时序
SPI 协议定义了通讯的起始和停止信号、数据有效性、时钟同步等环节。
我们以读取 FLASH 的状态寄存器的时序图分析一下，时序图也是书写软件模拟时序的依据。
如上图，我们知道书写 FLASH (来自华邦 W25X 手册)支持的是模式 0 (CPOL = 0 && CPHA == 0) 和 模式 3(CPOL = 1 && CPHA == 1)
CS、SCK、MOSI 信号都由主机控制产生，而 MISO 的信号由从机产生，主机通过该信号线读取从机的数据。MOSI 与 MISO 的信号只在 CS 为低电平的时候才有效，在 SCK 的每个时钟周期 MOSI 和 MISO 传输一位数据。
1.2.1. 通讯的起始和停止信号
在上图，CS 信号线由高变低，为 SPI 通讯的起始信号。CS 是每个从机各自独占的信号线，当从机在自己的 CS 线检测到起始信号后，就知道自己被主机选中了，开始准备与主机通讯。当 CS 信号由低变高，为 SPI 通讯的停止信号，表示本次通讯结束，从机的选中状态被取消。
1.2.2. 数据有效性
SPI 使用 MOSI 及 MISO 信号线来传输数据，使用 SCK 信号线进行数据同步。
MOSI 及 MISO 数据线在 SCK 的每个时钟周期传输一位数据。数据传输时，MSB 先行或 LSB 先行并没有作硬性规定，但要保证两个 SPI 通讯设备之间使用同样的协定，一般都会采用图中的 MSB 先行模式。
观察上图，可知模式 0 和 3 都是在上升沿读取数据。
示例：FLASH 读取 JEDEC_ID (0x9F)，SPI 模式 0,，频率 f = 1MHz。
读取 JEDEC_ID 时，FLASH 回复的一个字：0xC8。
1.2.3 STM32 SPI外设
STM32 的 SPI 外设可用作通讯的主机及从机，支持最高的 SCK 时钟频率为 f pclk / 2 (STM32F103 型号的芯片默认 f pclk1 为 72MHz，f pclk2 为 36MHz)，完全支持 SPI 协议的 4 种模式，数据帧长度可设置为 8 位或 16 位，可设置数据 MSB 先行或 LSB 先行。它还支持双线全双工、双线单向以及单线模式。
SPI架构：
通讯引脚 :
SPI 的所有硬件架构都从上图中左 MOSI、MISO、SCK及 NSS 线展开的。
STM32 芯片有多个 SPI 外设，它们的 SPI 通讯信号引出到不同的 GPIO 引脚上，使用时必须配置到这些指定的引脚。
2. 软件配置
这里使用 STM32 的 SPI1 的主模式，SPI 相关的库函数和定义分布在文件 stm32f10x_spi.c 以及头文件 stm32f10x_spi.h 中。
2.1 配置相关引脚的复用功能
第一步就要使能 SPI1 的时钟， SPI1 的时钟通过 APB2ENR 的第 12 位来设置。其次要设置 SPI1 的相关引脚为复用输出，这样才会连接到 SPI1 上否则这些 IO 口还是默认的状态，也就是标准输入输出口。这里我们使用的是 PA5、 PA6、 PA7 这 3 个(SCK、 MISO、 MOSI、CS 使用软件管理方式)，所以设置这三个为复用 IO。
宏定义：
IO 配置：
2.2 初始化 SPI1,设置 SPI1 工作模式
接下来初始化 SPI1，设置 SPI1 为主机模式，设置数据格式为 8 位，然设置 SCK 时钟极性及采样方式。并设置 SPI1 的时钟频率(最大 18Mhz)，以及数据的格式(MSB 在前还是 LSB 在前)。这在库函数中是通过 SPI_Init 函数来实现。
函数原型：
void SPI_Init(SPI_TypeDef* SPIx, SPI_InitTypeDef* SPI_InitStruct)；
第一个参数是 SPI 标号，第二个参数结构体类型 SPI_InitTypeDef 为相关属性设置。
SPI_InitTypeDef 的定义如下：
| 参数 | 解释 |
|---|---|
| SPI_Direction | 设置 SPI 的通信方式，可以选择为半双工，全双工，以及串行发和串行收方式 |
| SPI_Mode | 设置 SPI 的主从模式，主机模式 (SPI_Mode_Master)，从机模式 (PI_Mode_Slave)。 |
| SPI_DataSiz | 数据为 8 位还是 16 位帧格式选择项。SPI_DataSize_8b(8 位)，SPI_DataSize_16b (16位) |
| SPI_CPOL | 设置时钟极性 |
| SPI_CPHA | 设置时钟相位，也就是选择在串行同步时钟的第几个跳变沿(上升或下降)数据被采样，可以为第一个或者第二个条边沿采集 |
| SPI_NSS | 设置 NSS 信号由硬件(NSS 管脚)还是软件控制 |
| SPI_BaudRatePrescaler | 设置 SPI 波特率预分频值也就是决定 SPI 的时钟的参数 ，从不分频道 256 分频 8 个可选值 ，选择 256 分频值SPI_BaudRatePrescaler_256, 传输速度为 36M/256=140.625KHz。 |
| SPI_FirstBit | 设置数据传输顺序是 MSB 位在前还是 LSB 位在前。SPI_FirstBit_MSB (高位在前) |
| SPI_CRCPolynomial | 设置 CRC 校验多项式，提高通信可靠性，大于 1 即可 |
初始化的范例格式为：
2.3 SPI 传输数据
通信接口需要有发送数据和接受数据的函数，固件库提供的发送数据函数原型为：
void SPI_I2S_SendData(SPI_TypeDef* SPIx, uint16_t Data);
往 SPIx 数据寄存器写入数据 Data，从而实现发送。
固件库提供的接受数据函数原型为：
这从 SPIx 数据寄存器读出接收到的数据。
收发单个字节数据：
收发多个字节数据：
2.4 查看 SPI 传输状态
在 SPI 传输过程中，要判断数据是否传输完成，发送区是否为空等等状态，
通过函数 SPI_I2S_GetFlagStatus 实现的，判断发送是否完成的方法是：
3. SPI FLASH 操作
3.1 宏定义部分
3.2 中间层函数封装
注明： 此部分函数的封装是为了统一硬件 SPI 和软件模拟 SPI 接口。
//--------------------------------------------------------------------------------------------------------// 函 数 名: hal_spi_send_bytes// 功能说明: SPI 发送数据,包含软件和硬件通信方式// 形 参: mode：通信方式选择(0：软件SPI;1：硬件SPI)// pbdata：发送数据的首地址// send_length：发送数据长度// 返 回 值: 执行状态(true or false)// 日 期: 2020-03-12// 备 注: 中间层封装底层接口// 作 者: by 霁风AI//--------------------------------------------------------------------------------------------------------uint8_t hal_spi_send_bytes(uint8_t mode, uint8_t *pbdata, uint16_t send_length)
{if (mode == 0)
{for (uint16_t i = 0; i {
Spi_WriteByte(pbdata[i]);
}return true;
}else if (mode == 1)
{
spi_master_send_some_bytes(1, pbdata, send_length);// for (uint16_t i = 0; i // {// spi_master_send_recv_byte(1, pbdata[i]);// }return true;
}else
{return false;
}
}//--------------------------------------------------------------------------------------------------------// 函 数 名: hal_spi_recv_bytes// 功能说明: SPI 接收数据,包含软件和硬件通信方式// 形 参: mode：通信方式选择(0：软件SPI;1：硬件SPI)// pbdata：发送数据的首地址// send_length：发送数据长度// 返 回 值: 执行状态(true or false)// 日 期: 2020-03-12// 备 注: 中间层封装底层接口// 作 者: by 霁风AI//--------------------------------------------------------------------------------------------------------uint8_t hal_spi_recv_bytes(uint8_t mode, uint8_t *pbdata, uint16_t recv_length)
{if (mode == 0)
{for (uint16_t i = 0; i {
*pbdata++ = Spi_ReadByte(); //软件模拟SPI
} return true;
}else if (mode == 1)
{
spi_master_recv_some_bytes(1, pbdata, recv_length); //硬件SPI// for (uint16_t i = 0; i // {// *pbdata++ = spi_master_send_recv_byte(1, 0xFF);// }return true;
}else
{return false;
}
}
关于软件模拟 SPI 部分代码，参看：
软件模拟SPI代码：
(https://github.com/lovewinds13/stm32f013_study/blob/master/Driver/src/drvsfspi.c) 。
此处不再贴出。