GPT对话知识库——在STM32的平台下,通过SPI读取和写入Flash的步骤。
目录
1,问:
1,答:
步骤概述
步骤 1:SPI 初始化
步骤 2:Flash 初始化(可选)
步骤 3:发送读取命令
示例:发送读取数据命令
步骤 4:读取数据
步骤 5:关闭 SPI 或继续操作
完整示例:通过 SPI 读取 Flash 数据
总结
2,问:
2,答:
总体流程
步骤 1:SPI 初始化
SPI 初始化代码:
步骤 2:Flash 写入操作
2.1 写使能命令
2.2 擦除操作
2.3 写数据到 Flash
步骤 3:Flash 读取操作
步骤 4:等待 Flash 准备就绪
总结
提问模型:GPT-4o-mini
提问时间:2024.09.19
1,问:
在STM32的平台下,通过SPI读取Flash的步骤
1,答:
在 STM32 平台下,通过 SPI 读取外部 Flash 的数据是一个常见的任务,尤其是在需要扩展存储时。通常,外部 Flash 芯片如 W25Qxx 系列使用 SPI 进行通信。下面我们详细讲解在 STM32 中通过 SPI 读取 Flash 数据的步骤。
步骤概述
- SPI 初始化:在 STM32 中配置 SPI 外设。
- Flash 初始化:如果 Flash 有初始化要求(如退出掉电模式),则在通信前进行初始化。
- 发送命令:根据 Flash 的协议,发送读取数据的命令以及要读取的地址。
- 读取数据:从 Flash 中读取数据并存入缓冲区。
- 关闭 SPI 通信:根据需要可以禁用 SPI 或保持连接。
步骤 1:SPI 初始化
在 STM32 中,使用 HAL 库进行 SPI 的初始化。以下是通过 CubeMX 配置的初始化代码。假设使用 SPI1 接口。
SPI_HandleTypeDef hspi1;void MX_SPI1_Init(void)
{hspi1.Instance = SPI1;hspi1.Init.Mode = SPI_MODE_MASTER; // 配置为主机模式hspi1.Init.Direction = SPI_DIRECTION_2LINES;hspi1.Init.DataSize = SPI_DATASIZE_8BIT; // 8位数据帧hspi1.Init.CLKPolarity = SPI_POLARITY_LOW; // 时钟空闲状态为低电平hspi1.Init.CLKPhase = SPI_PHASE_1EDGE; // 数据在第一个时钟沿采样hspi1.Init.NSS = SPI_NSS_SOFT; // 软件控制 NSS 信号hspi1.Init.BaudRatePrescaler = SPI_BAUDRATEPRESCALER_16; // 根据系统时钟设置合适的分频系数hspi1.Init.FirstBit = SPI_FIRSTBIT_MSB; // 高位在前hspi1.Init.TIMode = SPI_TIMODE_DISABLE;hspi1.Init.CRCCalculation = SPI_CRCCALCULATION_DISABLE;hspi1.Init.CRCPolynomial = 10;if (HAL_SPI_Init(&hspi1) != HAL_OK){// 初始化失败处理Error_Handler();}
}
步骤 2:Flash 初始化(可选)
有些 Flash 芯片(如 W25Qxx 系列)可能需要在读取数据之前执行某些初始化操作,例如唤醒 Flash 或解锁写保护。可以通过 SPI 发送相关命令完成这些操作。
例如,W25Qxx Flash 的退出掉电模式命令是 0xAB
,你可以这样实现:
void Flash_WakeUp(void)
{uint8_t cmd = 0xAB; // 退出掉电模式的命令HAL_GPIO_WritePin(GPIOB, GPIO_PIN_6, GPIO_PIN_RESET); // 拉低 CS 使能 SPIHAL_SPI_Transmit(&hspi1, &cmd, 1, HAL_MAX_DELAY); // 发送退出掉电命令HAL_GPIO_WritePin(GPIOB, GPIO_PIN_6, GPIO_PIN_SET); // 拉高 CS 停止 SPI
}
步骤 3:发送读取命令
外部 Flash 芯片通常会有一个特定的命令用于读取数据,比如 W25Qxx 的读取命令是 0x03
(读取数据),它需要发送以下内容:
- 读取命令:0x03
- 读取地址:24 位地址,通常分为三个字节
- 数据:从指定地址开始读取的数据
示例:发送读取数据命令
void Flash_ReadData(uint32_t address, uint8_t* buffer, uint16_t length)
{uint8_t cmd[4];// 读取命令 + 地址cmd[0] = 0x03; // 读取命令cmd[1] = (address >> 16) & 0xFF; // 地址高字节cmd[2] = (address >> 8) & 0xFF; // 地址中间字节cmd[3] = address & 0xFF; // 地址低字节// 拉低 CS 使能 SPIHAL_GPIO_WritePin(GPIOB, GPIO_PIN_6, GPIO_PIN_RESET);// 发送读取命令和地址HAL_SPI_Transmit(&hspi1, cmd, 4, HAL_MAX_DELAY);// 接收数据HAL_SPI_Receive(&hspi1, buffer, length, HAL_MAX_DELAY);// 拉高 CS 停止 SPIHAL_GPIO_WritePin(GPIOB, GPIO_PIN_6, GPIO_PIN_SET);
}
步骤 4:读取数据
执行完发送读取命令后,可以使用 HAL_SPI_Receive()
函数从 SPI 读取数据。上面的代码已经展示了如何读取数据到缓冲区中。
步骤 5:关闭 SPI 或继续操作
在读取完数据之后,如果还需要进行其他操作,可以继续使用 SPI 接口。如果不再需要使用 SPI,可以在完成数据通信后禁用相关资源或拉高 CS 信号以结束通信。
完整示例:通过 SPI 读取 Flash 数据
#include "main.h"
#include "spi.h"
#include "gpio.h"SPI_HandleTypeDef hspi1;void SystemClock_Config(void);
static void MX_GPIO_Init(void);
static void MX_SPI1_Init(void);int main(void)
{HAL_Init();SystemClock_Config();MX_GPIO_Init();MX_SPI1_Init();// 初始化缓冲区,长度为读取的数据长度uint8_t data_buffer[256]; // 读取 256 字节数据uint32_t read_address = 0x000000; // 从地址 0x000000 开始读取// 读取 Flash 数据Flash_ReadData(read_address, data_buffer, 256);// 继续处理数据...while (1){}
}// 读取 Flash 的数据函数,具体实现见上文
void Flash_ReadData(uint32_t address, uint8_t* buffer, uint16_t length)
{uint8_t cmd[4];cmd[0] = 0x03; // 读取命令cmd[1] = (address >> 16) & 0xFF; // 地址高字节cmd[2] = (address >> 8) & 0xFF; // 地址中间字节cmd[3] = address & 0xFF; // 地址低字节HAL_GPIO_WritePin(GPIOB, GPIO_PIN_6, GPIO_PIN_RESET); // 拉低 CS 使能 SPIHAL_SPI_Transmit(&hspi1, cmd, 4, HAL_MAX_DELAY); // 发送读取命令和地址HAL_SPI_Receive(&hspi1, buffer, length, HAL_MAX_DELAY); // 接收数据HAL_GPIO_WritePin(GPIOB, GPIO_PIN_6, GPIO_PIN_SET); // 拉高 CS 停止 SPI
}
总结
通过 SPI 读取外部 Flash 的基本步骤包括:
- SPI 初始化:设置 SPI 通信参数,配置 STM32 的 SPI 接口。
- Flash 初始化(可选):根据 Flash 芯片的要求,执行初始化操作。
- 发送读取命令:根据 Flash 芯片的协议,发送读取命令和地址。
- 读取数据:从 Flash 中读取数据并存入缓冲区。
- 结束通信:拉高 CS 信号,结束通信。
这个过程非常适合用于 SPI 通信外设,例如 W25Qxx 系列 Flash,STM32 平台下的 SPI 和 HAL 库可以帮助简化这类通信过程。
2,问:
在STM32的平台下,通过SPI读取和写入Flash的步骤
2,答:
在 STM32 平台上通过 SPI 进行 Flash 的读写操作是常见的应用场景。外部 Flash(如 W25Qxx 系列)通过 SPI 接口与 STM32 通信。以下是完整的步骤,涵盖如何通过 SPI 实现对外部 Flash 的读取和写入操作。
总体流程
- SPI 初始化:在 STM32 中配置 SPI 外设。
- Flash 写入操作:发送写命令,写入数据到 Flash。
- Flash 读取操作:发送读命令,读取数据从 Flash。
- 写操作辅助功能:需要对 Flash 进行写使能、擦除等操作,确保写入成功。
步骤 1:SPI 初始化
通过 STM32 的 HAL 库 配置 SPI 外设。在这里假设我们使用 SPI1 接口。
SPI 初始化代码:
SPI_HandleTypeDef hspi1;void MX_SPI1_Init(void)
{hspi1.Instance = SPI1;hspi1.Init.Mode = SPI_MODE_MASTER; // 设置为主机模式hspi1.Init.Direction = SPI_DIRECTION_2LINES; // 双向全双工hspi1.Init.DataSize = SPI_DATASIZE_8BIT; // 8位数据hspi1.Init.CLKPolarity = SPI_POLARITY_LOW; // 时钟空闲时为低电平hspi1.Init.CLKPhase = SPI_PHASE_1EDGE; // 在第一个时钟沿采样数据hspi1.Init.NSS = SPI_NSS_SOFT; // 软件控制NSShspi1.Init.BaudRatePrescaler = SPI_BAUDRATEPRESCALER_16; // 设置合适的时钟分频hspi1.Init.FirstBit = SPI_FIRSTBIT_MSB; // 高位先传输hspi1.Init.TIMode = SPI_TIMODE_DISABLE; // 禁用 TI 模式hspi1.Init.CRCCalculation = SPI_CRCCALCULATION_DISABLE; // 禁用 CRC 计算hspi1.Init.CRCPolynomial = 7;if (HAL_SPI_Init(&hspi1) != HAL_OK){// SPI 初始化错误处理Error_Handler();}
}
步骤 2:Flash 写入操作
在进行 Flash 的写入操作之前,必须确保满足以下条件:
- 写使能(Write Enable, WREN):在写入之前,必须启用写功能。
- 擦除操作(Erase):在某些 Flash 中,写入数据之前需要擦除某一页(或块)。
2.1 写使能命令
在每次写入操作之前,必须发送 WREN
命令以启用写功能。通常这是 0x06 命令。
void Flash_WriteEnable(void)
{uint8_t cmd = 0x06; // 写使能命令HAL_GPIO_WritePin(GPIOB, GPIO_PIN_6, GPIO_PIN_RESET); // 拉低 CSHAL_SPI_Transmit(&hspi1, &cmd, 1, HAL_MAX_DELAY); // 发送写使能命令HAL_GPIO_WritePin(GPIOB, GPIO_PIN_6, GPIO_PIN_SET); // 拉高 CS
}
2.2 擦除操作
在写入新数据之前,必须将目标 Flash 页(通常是 4KB)或块(32KB 或 64KB)擦除。擦除页命令通常是 0x20,后跟 24 位地址。
void Flash_EraseSector(uint32_t address)
{uint8_t cmd[4];cmd[0] = 0x20; // 擦除页命令cmd[1] = (address >> 16) & 0xFF; // 地址高字节cmd[2] = (address >> 8) & 0xFF; // 地址中字节cmd[3] = address & 0xFF; // 地址低字节Flash_WriteEnable(); // 使能写操作HAL_GPIO_WritePin(GPIOB, GPIO_PIN_6, GPIO_PIN_RESET); // 拉低 CSHAL_SPI_Transmit(&hspi1, cmd, 4, HAL_MAX_DELAY); // 发送擦除命令和地址HAL_GPIO_WritePin(GPIOB, GPIO_PIN_6, GPIO_PIN_SET); // 拉高 CS
}
2.3 写数据到 Flash
写数据命令通常为 0x02,后跟目标地址和数据。每次写入的最大长度受页大小限制,通常是 256 字节。
void Flash_WriteData(uint32_t address, uint8_t* data, uint16_t length)
{uint8_t cmd[4];cmd[0] = 0x02; // 写数据命令cmd[1] = (address >> 16) & 0xFF; // 地址高字节cmd[2] = (address >> 8) & 0xFF; // 地址中字节cmd[3] = address & 0xFF; // 地址低字节Flash_WriteEnable(); // 使能写操作HAL_GPIO_WritePin(GPIOB, GPIO_PIN_6, GPIO_PIN_RESET); // 拉低 CSHAL_SPI_Transmit(&hspi1, cmd, 4, HAL_MAX_DELAY); // 发送写命令和地址HAL_SPI_Transmit(&hspi1, data, length, HAL_MAX_DELAY); // 发送数据HAL_GPIO_WritePin(GPIOB, GPIO_PIN_6, GPIO_PIN_SET); // 拉高 CS
}
步骤 3:Flash 读取操作
读取 Flash 的过程相对简单,发送读命令 0x03
和目标地址后,读取返回的数据。
void Flash_ReadData(uint32_t address, uint8_t* buffer, uint16_t length)
{uint8_t cmd[4];cmd[0] = 0x03; // 读数据命令cmd[1] = (address >> 16) & 0xFF; // 地址高字节cmd[2] = (address >> 8) & 0xFF; // 地址中字节cmd[3] = address & 0xFF; // 地址低字节HAL_GPIO_WritePin(GPIOB, GPIO_PIN_6, GPIO_PIN_RESET); // 拉低 CSHAL_SPI_Transmit(&hspi1, cmd, 4, HAL_MAX_DELAY); // 发送读取命令和地址HAL_SPI_Receive(&hspi1, buffer, length, HAL_MAX_DELAY); // 接收数据HAL_GPIO_WritePin(GPIOB, GPIO_PIN_6, GPIO_PIN_SET); // 拉高 CS
}
步骤 4:等待 Flash 准备就绪
在进行写操作(如写入数据或擦除扇区)后,Flash 通常需要一些时间来完成操作。在此期间,不能立即进行下一次操作。我们可以通过读取 状态寄存器 来等待 Flash 准备就绪。
uint8_t Flash_ReadStatusRegister(void)
{uint8_t cmd = 0x05; // 读取状态寄存器命令uint8_t status = 0;HAL_GPIO_WritePin(GPIOB, GPIO_PIN_6, GPIO_PIN_RESET); // 拉低 CSHAL_SPI_Transmit(&hspi1, &cmd, 1, HAL_MAX_DELAY); // 发送读取状态寄存器命令HAL_SPI_Receive(&hspi1, &status, 1, HAL_MAX_DELAY); // 接收状态寄存器HAL_GPIO_WritePin(GPIOB, GPIO_PIN_6, GPIO_PIN_SET); // 拉高 CSreturn status;
}void Flash_WaitForReady(void)
{while (Flash_ReadStatusRegister() & 0x01) // 检查 BUSY 位{HAL_Delay(1); // 间隔 1ms 查询}
}
完整示例:写入和读取 Flash 数据
#include "main.h"
#include "spi.h"
#include "gpio.h"SPI_HandleTypeDef hspi1;void SystemClock_Config(void);
static void MX_GPIO_Init(void);
static void MX_SPI1_Init(void);int main(void)
{HAL_Init();SystemClock_Config();MX_GPIO_Init();MX_SPI1_Init();// 要写入的数据和读取缓冲区uint8_t write_data[256] = {0xAA, 0xBB, 0xCC, 0xDD}; // 示例数据uint8_t read_buffer[256] = {0};uint32_t address = 0x000000; // 从 Flash 的起始地址开始// 擦除扇区Flash_EraseSector(address);Flash_WaitForReady(); // 等待擦除完成// 写入数据Flash_WriteData(address, write_data, sizeof(write_data));Flash_WaitForReady(); // 等待写入完成// 读取数据Flash_ReadData(address, read_buffer, sizeof(read_buffer));while (1){}
}// Flash 写入和读取函数的具体实现见上文
总结
通过 SPI 读写外部 Flash 的步骤包括:
- SPI 初始化:配置 SPI 外设,设置通信参数。
- 写操作:
- 使能写操作。
- 擦除 Flash 页/扇区。
- 写入数据到指定地址。
- 读操作:发送读命令并从指定地址读取数据。
- 等待 Flash 就绪:在写入和擦除操作后,等待 Flash 准备好再进行下一步操作。
这个过程适用于多种 SPI Flash 器件,比如 W25Qxx 系列。通过 HAL 库可以简化 SPI 通信的实现,提供更高效的嵌入式开发体验。
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