【ESP32 IDF SPI硬件驱动W25Q64】

SPI

SPI介绍

详细SPI介绍内容参考我之前写的内容【ESP32 IDF 软件模拟SPI驱动 W25Q64存储与读取数组】

idf配置

初始化配置

spi_bus_initialize()

参数1 ：spi几，例如spi2,spi3

参数2：指向spi_bus_config_t的结构体，该结构体有较多值，取自己用的就行
参数3：是否使用DMA

对于参数2，有如下成员变量：

typedef struct {int miso_io_num;   // MISO引脚号int mosi_io_num;   // MOSI引脚号int sclk_io_num;   // 时钟引脚号int quadwp_io_num; // 用于Quad模式的WP引脚号，未使用时设置为-1int quadhd_io_num; // 用于Quad模式的HD引脚号，未使用时设置为-1int max_transfer_sz; // 最大传输大小
} spi_bus_config_t;

设备配置
spi_bus_add_device()

参数1：和上面的一样，选择spi几
参数2：指向设备的结构体
参数3：返回该设备的句柄

其中参数2，成员变量如下：

参数二的结构体的成员变量也很多，我们一样是挑着用上的配置。

    spi_device_handle_t dev_handle;spi_device_interface_config_t device_initer={.command_bits=0,//指令的位数.address_bits=0,//地址的位数.mode=0,//模式0，spi四种模式.spics_io_num=15,//ss/cs片选引脚号.clock_speed_hz=1000*1000//时钟通信频率};if(spi_bus_add_device(SPI2_HOST,&dev_handle,&dev_handle)!=ESP_OK)  printf("add device success\r\n");

通信

spi_device_transmit()


参数二的结构体成员变量也不少，但是我们配置好要发送的数据和长度，以及接收数据的地方和长度即可。
举例

uint32_t bsp_spi_flash_ReadID(spi_device_handle_t handle)
{//00 定义错误标志esp_err_t e;//01 接收数据的时候发送的空指令uint8_t data[3];data[0] = 0xff;data[1] = 0xff;data[2] = 0xff;//02 定义用于返回的数据uint32_t Temp;//03 定义数据发送接收结构体spi_transaction_ext_t ext;                  //因为读取设备ID的指令结构与前面定义的默认的不一样，所以需要更改位长memset(&ext, 0, sizeof(ext));               //初始化结构体ext.command_bits =  8;                      //指令位长度为8ext.address_bits =  0;                      //地址位长度为0ext.base.cmd =      W25X_JedecDeviceID;     //设备IDext.base.length =   3 * 8;                  //要发送数据的长度ext.base.tx_buffer = data;                  //要发送数据的内容ext.base.rx_buffer = NULL;                  //接收数据buffer使用结构体内部带的ext.base.flags = SPI_TRANS_VARIABLE_CMD | SPI_TRANS_VARIABLE_ADDR | SPI_TRANS_USE_RXDATA;  //04 数据收发e=spi_device_polling_transmit(handle, &ext.base);if (e != ESP_OK){printf("get ID error!\n");return 0;}//05 返回获取的数据IDuint8_t temp0 = ext.base.rx_data[0];uint8_t temp1 = ext.base.rx_data[1];uint8_t temp2 = ext.base.rx_data[2];Temp = (temp0 << 16) | (temp1 << 8) | temp2;

驱动代码

w25q64.c

#include "W25Q64.h"/*********************************************************** 函 数 名 称：w25q64_init_config* 函 数 功 能：w25q64初始化* 传 入 参 数：无* 函 数 返 回：无* 备       注：无
**********************************************************/
esp_err_t w25q64_init_config(spi_device_handle_t* handle)
{   //00 定义错误标志esp_err_t e;//01 配置总线初始化结构体static spi_bus_config_t bus_cfg;    //总线配置结构体bus_cfg.miso_io_num     = Flash_SPI_MISO;                //misobus_cfg.mosi_io_num     = Flash_SPI_MOSI;                //mosibus_cfg.sclk_io_num     = Flash_SPI_SCLK;                //sclkbus_cfg.quadhd_io_num   = Flash_SPI_HD;                 // HDbus_cfg.quadwp_io_num   = Flash_SPI_WP;                 // WPbus_cfg.max_transfer_sz = 4092;                         //非DMA最大64bytes,DMA最大4092bytes//bus_cfg.intr_flags = 0;                               //这个用于设置中断优先级的，0是默认bus_cfg.flags = SPICOMMON_BUSFLAG_MASTER;//这个用于设置初始化的时候要检测哪些选项。比如这里设置的是spi初始化为主机模式是否成功。检测结果通过spi_bus_initialize函数的//返回值进行返回。如果初始化为主机模式成功，就会返回esp_ok//02 初始化总线配置结构体e = spi_bus_initialize(Flash_SPI, &bus_cfg, SPI_DMA_CH_AUTO);if (e != ESP_OK){printf("bus initialize failed!\n");return e;}//03 配置设备结构体static spi_device_interface_config_t interface_cfg; //设备配置结构体interface_cfg.address_bits = Flash_Address_Bits;   //配置地址位长度//(1)如果设置为0，在通讯的时候就不会发送地址位。//(2)如果设置了非零值，就会在spi通讯的地址发送阶段发送指定长度的address数据。//如果设置了非零值并且在后面数据发送结构体中没有定义addr的值，会默认发送指定长度0值//(3)我们后面发送数据会使用到spi_transaction_t结构体，这个结构体会使用spi_device_interface_config_t中定义好address、command和dummy的长度//如果想使用非固定长度，就要使用spi_transaction_ext_t结构体了。这个结构体包括了四个部分，包含了一个spi_transaction_t和address、command、dummy的长度。//我们要做的就是在spi_transaction_ext_t.base.flags中设置SPI_TRANS_VARIABLE_ADDR/CMD/DUMMY//然后定义好这三部分数据的长度，然后用spi_transaction_ext_t.base的指针代替spi_transaction_t的指针即可interface_cfg.command_bits = Flash_Command_Bits;  //配置命令位长度//与address_bits是一样的interface_cfg.dummy_bits = Flash_Dummy_Bits;  //配置dummy长度//这里的配置方法与address_bits是一样的。但是要着重说一下这个配置的意义，后面会再说一遍//(1)dummy_bits是用来用来补偿输入延迟。//(2)在read phase开始阶段之前被插入进去。在dummy_bits的时钟下，并不进行数据读取的工作//相当于这段时间发送的clock都是虚拟的时钟，并没有功能。在输入延迟最大允许时间不够的时候，可以通过这种方法进行配置，从而//能够使得系统工作在更高的时钟频率下。//(3)如果主机设备只进行write操作，可以在flags中设置SPI_DEVICE_NO_DUMMY，关闭dummy bits的发送。只有写操作的话，即使使用了gpio交换矩阵,时钟周期也可以工作在80MHZ//interface_cfg.input_delay_ns = 0;  //配置输入延时的允许范围//时钟发出信号到miso进行输入直接会有延迟，这个参数就是配置这个允许的最大延迟时间。//如果主机接收到从机时钟，但是超过这个时间没有收到miso发来的输入信号，就会返回通讯失败。//这个时间即使设置为0，也能正常工作，但是最好通过手册或逻辑分析仪进行估算。能够实现更好的通讯。//超过8M的通讯都应该认真设置这个数字interface_cfg.clock_speed_hz = Flash_CLK_SPEED;  //配置时钟频率//配置通讯的时钟频率。//这个频率受到io_mux和input_delay_ns限制。//如果是io直连的，时钟上限是80MHZ，如果是gpio交换矩阵连接进来的,时钟上限是40MHZ。//如果是全双工，时钟上限是26MHZ。并且还要考虑输入延时。在相同输入延时的条件下，使用gpio交换矩阵会比使用io mux最大允许的时钟频率小。可以通过//spi_get_freq_limit()来计算能够允许的最大时钟频率是多少//有关SPI通讯时钟极限和配置的问题，后面会详细说一下。interface_cfg.mode = 0; //设置SPI通讯的相位特性和采样边沿。包括了mode0-3四种。要看从设备能够使用哪种模式interface_cfg.spics_io_num = Flash_SPI_CS; //配置片选线interface_cfg.duty_cycle_pos = 0;  //配置占空比//设置时钟的占空比，比例是 pos*1/256,默认为0，也就是50%占空比//interface_cfg.cs_ena_pretrans; //在传输之前，片选线应该保持激活状态多少个时钟，只有全双工的时候才需要配置//interface_cfg.cs_ena_posttrans; //在传输之后，片选线应该保持激活状态多少个时钟，只有全双工的时候才需要配置interface_cfg.queue_size = 6; //传输队列的长度，表示可以在通讯的时候挂起多少个spi通讯。在中断通讯模式的时候会把当前spi通讯进程挂起到队列中//interface_cfg.flags; //配置与从机有关的一些参数，比如MSB还是LSB，使不使用三线SPI//interface_cfg.pre_cb; //配置通讯前中断。比如不在这里配置cs片选线，把片选线作为自行控制的线，把片选线拉低放在通讯前中断中//interface_cfg.post_cb;//配置通讯后中断。比如不在这里配置cs片选线，把片选线作为自行控制的线，把片选线拉高放在通讯前中断中//04 设备初始化e = spi_bus_add_device(Flash_SPI, &interface_cfg, handle);if (e != ESP_OK){printf("device config error\n");return e;}return ESP_OK;
}uint32_t bsp_spi_flash_ReadID(spi_device_handle_t handle)
{//00 定义错误标志esp_err_t e;//01 接收数据的时候发送的空指令uint8_t data[3];data[0] = Dummy_Byte;data[1] = Dummy_Byte;data[2] = Dummy_Byte;//02 定义用于返回的数据uint32_t Temp;//03 定义数据发送接收结构体spi_transaction_ext_t ext;                  //因为读取设备ID的指令结构与前面定义的默认的不一样，所以需要更改位长memset(&ext, 0, sizeof(ext));               //初始化结构体ext.command_bits =  8;                      //指令位长度为8ext.address_bits =  0;                      //地址位长度为0ext.base.cmd =      W25X_JedecDeviceID;     //设备IDext.base.length =   3 * 8;                  //要发送数据的长度ext.base.tx_buffer = data;                  //要发送数据的内容ext.base.rx_buffer = NULL;                  //接收数据buffer使用结构体内部带的ext.base.flags = SPI_TRANS_VARIABLE_CMD | SPI_TRANS_VARIABLE_ADDR | SPI_TRANS_USE_RXDATA;  //04 数据收发e=spi_device_polling_transmit(handle, &ext.base);if (e != ESP_OK){printf("get ID error!\n");return 0;}//05 返回获取的数据IDuint8_t temp0 = ext.base.rx_data[0];uint8_t temp1 = ext.base.rx_data[1];uint8_t temp2 = ext.base.rx_data[2];Temp = (temp0 << 16) | (temp1 << 8) | temp2;return Temp;
}/**
* @breif flash写使能。在执行页写入和擦除命令之前，都必须执行一次页写入
* @param[in]  handle: 提供SPI的操作句柄
* @retval 无
**/void bsp_spi_flash_WriteEnable(spi_device_handle_t handle)
{esp_err_t e; //错误标志位// 定义数据发送接收结构体spi_transaction_ext_t ext;                  //写使能的长度与默认的不同，需要修改memset(&ext, 0, sizeof(ext));               //初始化结构体ext.command_bits = 8;                       //指令位长度为8ext.address_bits = 0;                       //地址位长度为0ext.base.cmd = W25X_WriteEnable;            //写使能ext.base.length = 0;                        //要发送数据的长度，这里不需要发送数据ext.base.flags = SPI_TRANS_VARIABLE_CMD | SPI_TRANS_VARIABLE_ADDR;//发送指令e = spi_device_polling_transmit(handle, &ext.base);if (e != ESP_OK){printf("write enable failed!\n");}}/**
* @breif 等待flash完成当前操作
* @param[in]  handle: 提供SPI的操作句柄
* @retval 无
**/void bsp_spi_flash_WaitForWriteEnd(spi_device_handle_t handle)
{// 定义数据发送接收结构体spi_transaction_ext_t ext;                  //写使能的长度与默认的不同，需要修改memset(&ext, 0, sizeof(ext));               //初始化结构体ext.command_bits = 8;                       //指令位长度为8ext.address_bits = 0;                      //地址位长度为 0ext.base.cmd = W25X_ReadStatusReg;          //读取状态寄存器ext.base.length = 1 * 8;                    //要发送数据的长度，这里不需要发送数据ext.base.rx_buffer = NULL;                  //不使用外部数据ext.base.tx_buffer = NULL;                  //不使用外部数据ext.base.tx_data[0] = Dummy_Byte;           //发送数据ext.base.flags = SPI_TRANS_VARIABLE_CMD | SPI_TRANS_VARIABLE_ADDR | SPI_TRANS_USE_RXDATA | SPI_TRANS_USE_TXDATA;do{//发送指令spi_device_polling_transmit(handle, &ext.base);}while ( (ext.base.rx_data[0] & WIP_Flag )== WIP_SET);
}/**
* @breif 扇区擦除
* @param[in]  handle: 提供SPI的操作句柄
* @param[in] SectorAddr: 要擦除的起始扇区地址
* @retval 无
**/void bsp_spi_flash_SectorErase(spi_device_handle_t handle,uint32_t SectorAddr)
{bsp_spi_flash_WriteEnable(handle);bsp_spi_flash_WaitForWriteEnd(handle);// 定义数据发送接收结构体spi_transaction_t t;                        //配置位与默认一致，不需要修改memset(&t, 0, sizeof(t));                   //初始化结构体t.cmd = W25X_SectorErase;                   //擦除指令t.addr = SectorAddr;                        //擦除地址t.length = 0;                               //不需要额外数据了//发送指令spi_device_polling_transmit(handle, &t);//等待擦除完毕bsp_spi_flash_WaitForWriteEnd(handle);
}/**
* @breif 页写入
* @param[in]  handle: 提供SPI的操作句柄
* @param[in]  pBuffer:要写入的数据地址
* @param[in]  WriteAddr:要写入的地址
* @param[in]  NumByteToWrite: 要写入的长度
* @retval 无
**/void bsp_spi_flash_PageWrite(spi_device_handle_t handle, uint8_t* pBuffer,uint32_t WriteAddr,uint16_t NumByteToWrite)
{bsp_spi_flash_WriteEnable(handle);// 定义数据发送接收结构体spi_transaction_t t;                        //配置位与默认一致，不需要修改memset(&t, 0, sizeof(t));                   //初始化结构体t.cmd = W25X_PageProgram;                   //页写入t.addr = WriteAddr;                         //擦除地址t.length = 8*NumByteToWrite;                //写入长度t.tx_buffer = pBuffer;                      //写入的数据t.rx_buffer = NULL;                         //不需要读取数据if (NumByteToWrite > SPI_Flash_PageSize){printf("length is too long!\n");return ;}//发送指令spi_device_polling_transmit(handle, &t);//等待擦除完毕bsp_spi_flash_WaitForWriteEnd(handle);}/**
* @breif 不定量数据写入
* @param[in]  handle: 提供SPI的操作句柄
* @param[in]  pBuffer:要写入的数据地址
* @param[in]  WriteAddr:要写入的地址
* @param[in]  NumByteToWrite: 要写入的长度
* @retval 无
**/void bsp_spi_flash_BufferWrite(spi_device_handle_t handle, uint8_t* pBuffer, uint32_t WriteAddr, uint16_t NumByteToWrite)
{uint8_t NumOfPage = 0, NumOfSingle = 0, Addr = 0, count = 0, temp = 0;//进行取余运算，查看是否进行了页对齐Addr = WriteAddr % SPI_Flash_PageSize;//差count个数据值可以进行页对齐count = SPI_Flash_PageSize - Addr;//计算要写多少个完整的页NumOfPage = NumByteToWrite / SPI_Flash_PageSize;//计算剩余多少字节不满1页NumOfSingle = NumByteToWrite % SPI_Flash_PageSize;//如果Addr=0，也就是进行了页对齐if (Addr == 0){//如果写不满1页if (NumOfPage == 0){bsp_spi_flash_PageWrite(handle, pBuffer, WriteAddr, NumByteToWrite);}else{//如果超过1页，先把满的写了while (NumOfPage--){bsp_spi_flash_PageWrite(handle, pBuffer, WriteAddr, SPI_Flash_PageSize);WriteAddr += SPI_Flash_PageSize;pBuffer += SPI_Flash_PageSize;}//不满的1页再写bsp_spi_flash_PageWrite(handle, pBuffer, WriteAddr, NumOfSingle);}}//如果没有进行页对齐else{if (NumOfPage == 0){//如果当前页剩下的count个位置比NumOfSingle小，1页写不完if (NumOfSingle > count){//先把这页剩下的写了temp = NumOfSingle - count;bsp_spi_flash_PageWrite(handle, pBuffer, WriteAddr, count);WriteAddr += count;pBuffer += count;//再把多了的写了bsp_spi_flash_PageWrite(handle, pBuffer, WriteAddr, temp);}else{//如果剩下的空间足够大，就直接写bsp_spi_flash_PageWrite(handle, pBuffer, WriteAddr, NumByteToWrite);}}//如果不止1页else{//先把对不齐的字节写了NumByteToWrite -= count;NumOfPage = NumByteToWrite / SPI_Flash_PageSize;NumOfSingle = NumByteToWrite % SPI_Flash_PageSize;bsp_spi_flash_PageWrite(handle, pBuffer, WriteAddr,count);//重复地址对齐的情况WriteAddr += count;pBuffer += count;while (NumOfPage--){bsp_spi_flash_PageWrite(handle, pBuffer, WriteAddr, SPI_Flash_PageSize);pBuffer += SPI_Flash_PageSize;WriteAddr += SPI_Flash_PageSize;}if (NumOfSingle != 0){bsp_spi_flash_PageWrite(handle, pBuffer, WriteAddr, NumOfSingle);}}}}/**
* @breif 数据读取
* @param[in]  handle: 提供SPI的操作句柄
* @param[out]  pBuffer:要读取的数据buffer地址
* @param[in]  WriteAddr:要写入的地址
* @param[in]  NumByteToWrite: 要写入的长度
* @retval 无
**/void bsp_spi_flash_BufferRead(spi_device_handle_t handle, uint8_t* pBuffer, uint32_t WriteAddr, uint16_t NumByteToWrite)
{bsp_spi_flash_WriteEnable(handle);// 定义数据发送接收结构体spi_transaction_t t;                        //配置位与默认一致，不需要修改memset(&t, 0, sizeof(t));                   //初始化结构体t.cmd = W25X_ReadData;                      //读取数据t.addr = WriteAddr;                         //擦除地址t.length = 8 * NumByteToWrite;              //读取长度t.tx_buffer = NULL;                         //不需要写入数据t.rx_buffer = pBuffer;                      //读取数据//发送指令spi_device_polling_transmit(handle, &t);//等待擦除完毕bsp_spi_flash_WaitForWriteEnd(handle);}

w25q64.h

/** @Author: i want to 舞动乾坤* @Date: 2024-07-27 09:26:08* @LastEditors: i want to 舞动乾坤* @LastEditTime: 2024-07-27 17:21:08* @FilePath: \spi_hardware_driver_w25q64\main\W25Q64.h* @Description: * * Copyright (c) 2024 by i want to 舞动乾坤, All Rights Reserved. */
#ifndef __W25Q64_H__
#define __W25Q64_H__#include "driver/spi_master.h"
#include "driver/spi_common.h"
#include "hal/gpio_types.h"
#include <string.h>   //定义Flash实验所需要的引脚
#define Flash_SPI                               SPI3_HOST
#define Flash_SPI_MISO                          GPIO_NUM_19     
#define Flash_SPI_MOSI                          GPIO_NUM_23
#define Flash_SPI_SCLK                          GPIO_NUM_18
#define Flash_SPI_CS                            GPIO_NUM_5     
#define Flash_SPI_WP                            -1
#define Flash_SPI_HD                            -1
#define Flash_SPI_DMA                           SPI_DMA_CH1//定义设备参数
#define Flash_CLK_SPEED                         6 * 1000 * 1000  //6M的时钟
#define Flash_Address_Bits                      3*8             //地址位长度
#define Flash_Command_Bits                      1*8             //命令位长度
#define Flash_Dummy_Bits                        0*8             //dummy位长度
#define SPI_Flash_PageSize                      256             //页写入最大值//定义命令指令
#define W25X_JedecDeviceID                      0x9F        //获取flashID的指令
#define W25X_WriteEnable                        0x06        //写入使能
#define W25X_WriteDisable                       0x04        //禁止写入
#define W25X_ReadStatusReg                      0x05        //读取状态寄存器
#define W25X_SectorErase                        0x20        //扇区擦除
#define W25X_BlockErase                         0xD8        //块擦除
#define W25X_ChipErase                          0xC7        //芯片擦除
#define W25X_PageProgram                        0x02        //页写入
#define W25X_ReadData                           0x03        //数据读取#define Dummy_Byte                              0xFF        //空指令，用于填充发送缓冲区
#define WIP_Flag                                0x01        //flash忙碌标志位
#define WIP_SET                                 1 esp_err_t w25q64_init_config(spi_device_handle_t* handle);
uint32_t bsp_spi_flash_ReadID(spi_device_handle_t handle);void bsp_spi_flash_SectorErase(spi_device_handle_t handle,uint32_t SectorAddr);
void bsp_spi_flash_PageWrite(spi_device_handle_t handle, uint8_t* pBuffer,uint32_t WriteAddr,uint16_t NumByteToWrite);
void bsp_spi_flash_BufferWrite(spi_device_handle_t handle, uint8_t* pBuffer, uint32_t WriteAddr, uint16_t NumByteToWrite);
void bsp_spi_flash_BufferRead(spi_device_handle_t handle, uint8_t* pBuffer, uint32_t WriteAddr, uint16_t NumByteToWrite);#endif

main.c

/** @Author: i want to 舞动乾坤* @Date: 2024-07-27 09:14:50* @LastEditors: i want to 舞动乾坤* @LastEditTime: 2024-07-27 17:16:23* @FilePath: \spi_hardware_driver_w25q64\main\main.c* @Description: * * Copyright (c) 2024 by i want to 舞动乾坤, All Rights Reserved. */#include <stdio.h>
#include <inttypes.h>
#include "sdkconfig.h"
#include "freertos/FreeRTOS.h"
#include "freertos/task.h"
#include "esp_chip_info.h"
#include "esp_flash.h"
#include "W25Q64.h"
#include <esp_log.h>spi_device_handle_t spi2_handle;
static const char * TAG = "Task";void app_main(void)
{uint8_t pBuffer[11] = { 0x10,0x20,0x30,0x40,0x50,0x60,0x70,0x80,0x90,0x00 };uint8_t rBuffer[11] = {0};int id=0;//配置W25Q64w25q64_init_config(&spi2_handle);//读取器件IDid=bsp_spi_flash_ReadID(spi2_handle);ESP_LOGI(TAG,"id = %X\r\n",id);//向W25Q64的地址0写入10个数据bsp_spi_flash_SectorErase(spi2_handle, 0);ESP_LOGI(TAG,"Sector erase successfully\r\n");bsp_spi_flash_BufferWrite(spi2_handle, pBuffer, 0, 10);ESP_LOGI(TAG,"Write successfully\r\n");//向W25Q64的地址0读取10个数据bsp_spi_flash_BufferRead(spi2_handle, rBuffer, 0, 10);for (int i = 0; i < 10; i++){ESP_LOGI(TAG,"0x%x ", rBuffer[i]);}ESP_LOGI(TAG,".");while(1){ESP_LOGI(TAG,".");vTaskDelay(1000/portTICK_PERIOD_MS);}
}

项目结构：

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