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STM32单片机入门学习——第38节: [11-3] 软件SPI读写W25Q64

news 来源：原创 2025/8/24 4:44:01

写这个文章是用来学习的,记录一下我的学习过程。希望我能一直坚持下去,我只是一个小白,只是想好好学习,我知道这会很难，但我还是想去做！

本文写于：2025.04.16

STM32开发板学习——第一节： [1-1]课程简介

前言
开发板说明
引用
解答和科普
一、硬件接线
二、软件实现SPI
三、W25Q64驱动层
问题
总结

前言

本次笔记是用来记录我的学习过程,同时把我需要的困难和思考记下来,有助于我的学习，同时也作为一种习惯,可以督促我学习,是一个激励自己的过程,让我们开始32单片机的学习之路。
欢迎大家给我提意见,能给我的嵌入式之旅提供方向和路线，现在作为小白,我就先学习32单片机了,就跟着B站上的江协科技开始学习了.
在这里会记录下江协科技32单片机开发板的配套视频教程所作的实验和学习笔记内容，因为我之前有一个开发板,我大概率会用我的板子模仿着来做.让我们一起加油！
另外为了增强我的学习效果：每次笔记把我不知道或者问题在后面提出来,再下一篇开头作为解答！

开发板说明

本人采用的是慧净的开发板,因为这个板子是我N年前就买的板子,索性就拿来用了。另外我也购买了江科大的学习套间。
原理图如下
1、开发板原理图
在这里插入图片描述
2、STM32F103C6和51对比

3、STM32F103C6核心板

视频中的都用这个开发板来实现,如果有资源就利用起来。另外也计划实现江协科技的套件。

下图是实物图
在这里插入图片描述

引用

【STM32入门教程-2023版细致讲解中文字幕】
还参考了下图中的书籍:
STM32库开发实战指南：基于STM32F103（第2版）
在这里插入图片描述
数据手册

解答和科普

一、硬件接线

CS片选接在了PA4,DO从机输出接在了PA6,CLK接在了PA5,DI从机输入，接在PA7.
在这里插入图片描述
程序整体框架：先建一个MySPI模块，这个模块主要包含通信引脚封装、初始化，以及SPI通信的3个拼图，起始、终止和交换一个字节，这是SPI通信层的内容，然后基于SPI层，再建一个W25Q64的模块，在这个模块里，调用底层SPI的拼图，来拼接各种指令和功能的完整时序，比如写使能、擦除、页编程、读数据等，这一块可以叫作W25Q64的硬件驱动层，最后在主函数里，调用驱动层的函数，完成想要实现的功能。

二、软件实现SPI

初始化：

    RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_GPIOA,ENABLE);GPIO_InitTypeDef   GPIO_InitStructure;GPIO_InitStructure.GPIO_Mode=GPIO_Mode_Out_PP;GPIO_InitStructure.GPIO_Pin=GPIO_Pin_4| GPIO_Pin_5|GPIO_Pin_7;GPIO_InitStructure.GPIO_Speed=GPIO_Speed_50MHz;GPIO_Init(GPIOA,&GPIO_InitStructure);	GPIO_InitStructure.GPIO_Mode=GPIO_Mode_IPU;GPIO_InitStructure.GPIO_Pin=GPIO_Pin_6;GPIO_InitStructure.GPIO_Speed=GPIO_Speed_50MHz;GPIO_Init(GPIOA,&GPIO_InitStructure);

把置引脚高低电平的函数都封装换个名字：

void MySPI_W_SS(uint8_t BitValue)
{GPIO_WriteBit(GPIOA,GPIO_Pin_4,(BitAction)BitValue);
}

之后还有两个输出引脚，复制一下，

void MySPI_W_SCK(uint8_t BitValue)
{GPIO_WriteBit(GPIOA,GPIO_Pin_5,(BitAction)BitValue);
}void MySPI_W_MOSI(uint8_t BitValue)
{GPIO_WriteBit(GPIOA,GPIO_Pin_7,(BitAction)BitValue);
}
uint8_t MySPI_R_MISO(void)
{return GPIO_ReadInputDataBit(GPIOA,GPIO_Pin_6);
}

当然也可以用宏定义来完成相同的功能。这里用函数包装一下，之后如果要移植到其他类型单片机里，或者要加一个延迟，会更方便一些。这里SPI的速度非常快，所以操作完引脚之后，暂时就不需要加延时了。到这里引脚的封装就完成了。
置一下初始化之后引脚的默认电平，那在初始化GPIO之后，SS引脚应该置位高电平，

MySPI_W_SS(1);		//默认不选中从机
MySPI_W_SCK(0);		//计划使用SPI模式0，所以默认是低电平

void MySPI_Start(void)
{MySPI_W_SS(0);
}void MySPI_Stop(void)
{MySPI_W_SS(1);
}

接下来写SPI的3个时序基本单元：
在这里插入图片描述
这里图上画的是，SS下降沿和数据移出去是同时发生的，包括后面，这个SCK下降沿和数据移出也是用时的，但这并不代表我们程序上要同时执行两条代码，这里实际上是有先后顺序的，是先SS下降沿或SCK下降沿，再数据移出，这个下降沿是触发数据移出这个动作的条件，现有了下降沿，之后才会有数据移出这个动作，对于硬件SPI来说，由于使用了硬件的移位寄存器电路，所以这两个动作几乎是同时发生的，而对于软件SPI来说，由于程序是一条条执行的，不可能同时完成两个动作，所以软件SPI,这就直接躺平，直接看成先后执行的逻辑，流程就是;先SS下降沿，再移出数据，再SCK上升沿，再移入数据，再SCK下降沿，再移出数据，以这个具有先后顺序的流程来进行，这样才能对于一条条依次执行的程序代码。
SS下降沿之后，第一步，主机和从机同时移出数据，就是主机移出我的数据最高位放到MOSI上，从机移出它的数据最高位放到MISO上，当然MISO数据变化，是从机的事，不归我们管，所以这里第一步是写MOSI,然后上升沿，从机会自动把MOSI的数据读走，主机的任务就是把刚才放到MISO上的数据读进来，所以这里要读MISO,接着就是SCK产生下降沿，主机和从机移出下一位，所以这里，之后是写SCK，为0，产生下降沿，下降沿后，主机的任务是，移出B6,

uint8_t MySPI_SwapByte(uint8_t ByteSend)
{uint8_t  ByteReceive=0x00;MySPI_W_MOSI(ByteSend&0x80);MySPI_W_SCK(1);if(MySPI_R_MISO()==1){ByteReceive|=0x80;}MySPI_W_SCK(0);MySPI_W_MOSI(ByteSend&0x40);return ByteReceive;
}

显然要用for循环。

uint8_t MySPI_SwapByte(uint8_t ByteSend)
{uint8_t  i,ByteReceive=0x00;for(i=0;i<8;i++){MySPI_W_MOSI(ByteSend&(0x80>>i));MySPI_W_SCK(1);if(MySPI_R_MISO()==1){ByteReceive|=(0x80>>i);}MySPI_W_SCK(0);}return ByteReceive;
}

通过掩码，依次挑出每一位进行操作，这种不会改变传入变量本身，之后还想用ByteSend，可以继续使用。
第二种方法，是用移位数据本身来进行的操作，好处就是效率高，但是ByteSend这个数据，在移位工程中改变了，for循环执行完，原始传入的参数就没有了。

uint8_t MySPI_SwapByte_1 (uint8_t ByteSend)
{uint8_t  i;for(i=0;i<8;i++){MySPI_W_MOSI(ByteSend&0x80);ByteSend<<=1;		//最低位空出来了0MySPI_W_SCK(1);if(MySPI_R_MISO()==1){ByteSend|=0x01;}MySPI_W_SCK(0);}return ByteSend;
}

模式1：

uint8_t MySPI_SwapByte(uint8_t ByteSend)
{uint8_t  i,ByteReceive=0x00;for(i=0;i<8;i++){MySPI_W_SCK(1);MySPI_W_MOSI(ByteSend&(0x80>>i));MySPI_W_SCK(0);if(MySPI_R_MISO()==1){ByteReceive|=(0x80>>i);}}return ByteReceive;
}

模式3：

uint8_t MySPI_SwapByte(uint8_t ByteSend)
{uint8_t  i,ByteReceive=0x00;for(i=0;i<8;i++){MySPI_W_SCK(0);MySPI_W_MOSI(ByteSend&(0x80>>i));MySPI_W_SCK(1);if(MySPI_R_MISO()==1){ByteReceive|=(0x80>>i);}}return ByteReceive;
}

模式2：

uint8_t MySPI_SwapByte(uint8_t ByteSend)
{uint8_t  i,ByteReceive=0x00;for(i=0;i<8;i++){MySPI_W_MOSI(ByteSend&(0x80>>i));MySPI_W_SCK(0);if(MySPI_R_MISO()==1){ByteReceive|=(0x80>>i);}MySPI_W_SCK(1);}return ByteReceive;
}

把这些函数声明者.H文件。

三、W25Q64驱动层

然后在SPI通信基础上建立W25Q64的驱动层。

#include "stm32f10x.h"                  // Device header
#include "MySPI.h"
void W25Q64_Init(void)
{MySPI_Init();
}

接下来拼接完整的时序，先读取ID号测试：起始，先交换发送指令9F，随后连续交换接收3个字节，停止，我咋知道那个是交换发送，那个是交换接收呢，那连续接收三个字节，第一个字节是厂商，表示那个厂家生产的，后两个字节是设备ID,其中设备高8位，表示存储器类型，低8位表示容量。
由于计划这个函数是有两个返回值的，所以还是使用指针来实现多返回值。写上两个输出参数。
连续调用连个相同的参数，返回值是不一样的；因为是在通信，通信是有时序的，不同时间调用相同函数，它的意义是不一样的。

void W25Q64_ReadID(uint8_t *MID ,uint16_t *DID)
{MySPI_Start();MySPI_SwapByte(0x9F);				//读ID号的指令，抛玉引砖，返回值没有意义没用*MID = MySPI_SwapByte(0xFF);		//0XFF没有意义，抛砖引玉，就是为了把对面有意义的数据置换过来*DID = MySPI_SwapByte(0xFF);		// 读取设备ID高8位*DID <<=8;*DID |= MySPI_SwapByte(0xFF);		//获得16位的DIDMySPI_Stop();
}

在这里插入图片描述
指令码单独放一下，然后写指令

void W25Q64_WriteEnable(void)
{MySPI_Start();MySPI_SwapByte(W25Q64_WRITE_ENABLE);MySPI_Stop();
}

最好实现一个等待BUSY为0的函数

while ((MySPI_SwapByte(W25Q64_DUMMY_BYTE)& 0x01)==0x01);		//用掩码取出低位

如果BUSY为1，就会进入循环，再读出一次状态寄存器，继续判断，直到BUSY为0，挑出判断，这就是利用连续读出状态寄存器。实现等待BUSY的功能。最后STOP,终止时序。

void W25Q64_WaiteBusy(void)
{uint32_t TimeOut;MySPI_Start();MySPI_SwapByte(W25Q64_READ_STATUS_REGISTER_1);TimeOut=10000;while ((MySPI_SwapByte(W25Q64_DUMMY_BYTE)& 0x01)==0x01)		//用掩码取出低位{TimeOut--;if(TimeOut==0){break;}}MySPI_Stop();
}

页编程的函数：先发一个指令码，再发3个字节的地址，最后发数据，这里的发数据是发送方向的。
在这里插入图片描述

void W25Q64_PageProgram(uint32_t Address,uint8_t *DataArray,uint16_t Count)
{uint16_t  i;MySPI_Start();MySPI_SwapByte(W25Q64_PAGE_PROGRAM);MySPI_SwapByte(Address>>16);			//0x123456 变为 0x12MySPI_SwapByte(Address>>8);				//0x123456 变为 0x1234  高位自动舍去就是0x34	MySPI_SwapByte(Address);				//0x123456 高位自动舍去就是0x56	for(i=0;i<Count;i++){MySPI_SwapByte(DataArray[i]);}MySPI_Stop();
}

擦除：扇区

void W25Q64_SectorErase(uint32_t Address)
{MySPI_Start();MySPI_SwapByte(W25Q64_SECTOR_ERASE_4KB);MySPI_SwapByte(Address>>16);			//0x123456 变为 0x12MySPI_SwapByte(Address>>8);				//0x123456 变为 0x1234  高位自动舍去就是0x34	MySPI_SwapByte(Address);MySPI_Stop();
}

这里写了dummy你就发个FF就行了。

读出数据：
在这里插入图片描述

void W25Q64_ReadData(uint32_t Address,uint8_t *DataArray,uint32_t Count)
{uint32_t  i;MySPI_Start();MySPI_SwapByte(W25Q64_READ_DATA);MySPI_SwapByte(Address>>16);			//0x123456 变为 0x12MySPI_SwapByte(Address>>8);				//0x123456 变为 0x1234  高位自动舍去就是0x34	MySPI_SwapByte(Address);	for(i=0;i<Count;i++){DataArray[i]=MySPI_SwapByte(W25Q64_DUMMY_BYTE);}MySPI_Stop();}

等待：事前等待和事后等待，事前等待的话读写操作都能等待。

#include "stm32f10x.h"                  // Device header
#include "Delay.h"
#include "LED.h"
#include "Key.h"
#include "OLED.h"
#include "W25Q64.h"uint8_t	MID;
uint16_t DID;
uint8_t  ArrayWrite[]={0x55,0x66,0x77,0x88};
uint8_t  ArrayRead[4];int main(void)
{OLED_Init();W25Q64_Init();OLED_ShowString(1,1,"MID:   DID:");OLED_ShowString(2,1,"W:");OLED_ShowString(3,1,"R:");W25Q64_ReadID(&MID,&DID);OLED_ShowHexNum(1,5 ,MID,2);OLED_ShowHexNum(1,12 ,DID,4);//	W25Q64_SectorErase(0x000000);	//最好对齐起始地址W25Q64_PageProgram(0x000000,ArrayWrite,4);W25Q64_ReadData(0x000000,ArrayRead,4);OLED_ShowHexNum(2,3,ArrayWrite[0],2);OLED_ShowHexNum(2,6,ArrayWrite[1],2);OLED_ShowHexNum(2,9,ArrayWrite[2],2);OLED_ShowHexNum(2,12,ArrayWrite[3],2);OLED_ShowHexNum(3,3,ArrayRead[0],2);OLED_ShowHexNum(3,6,ArrayRead[1],2);OLED_ShowHexNum(3,9,ArrayRead[2],2);OLED_ShowHexNum(3,12,ArrayRead[3],2);while(1){}
}

测试
在这里插入图片描述
擦除为FF

写入ABCD

不擦除写55 66 77 88

因为只能1变0.按&
页地址的范围：xxxx00 到xxxxFF,
W25Q64_PageProgram(0x0000FF,ArrayWrite,4);

说明写入并没有跨页，这个55写入到地址0FF，后面的66并没有跨页到下一个地址100，而是，返回页首000了，又因为读取时能跨页的，所以这三个FF是第二页的数据，擦除默认是FF,看000是不是写入覆盖了。
在这里插入图片描述

自己从软件上，分批次写入，先计算，这个数组总共要跨多少页，然后该擦除的擦除，最后再分批次，一页一写，这个操作可以封装成一个函数，之后调用封装的函数就可以跨页连续写入了，这个功能就自己写。