1.SPI簡介

SPI是串行外設接口（Serial Peripheral Interface）的縮寫，是一種高速的，全雙工，同步的通信總線，并且在芯片的管腳上只占用四根線，節約了芯片的管腳，同時為PCB的布局上節省空間，提供方便，正是出于這種簡單易用的特性，越來越多的芯片集成了這種通信協議。
SPI：高速同步串行口。是一種標準的四線同步雙向串行總線，是串行外圍設備接口。是Motorola首先在其MC68HCXX系列處理器上定義的。SPI接口主要應用在 EEPROM，FLASH，實時時鐘，AD轉換器，還有數字信號處理器和數字信號解碼器之間。
該接口一般使用4條線：串行時鐘線（SCLK）、主機輸入/從機輸出數據線MISO、主機輸出/從機輸入數據線MOSI和低電平有效的從機選擇線SS（有的SPI接口芯片帶有中斷信號線INT、有的SPI接口芯片沒有主機輸出/從機輸入數據線MOSI）。
SPI根據時鐘極性(CPOL)和時鐘相位(CPHA)的不同，能夠產生4時鐘時序。時鐘極性(CPOL)控制時鐘線空閑電平狀態，時鐘相位(CPHA)用來控制數據采樣極性。
模式0：CPOL=0,CPHA=0

??時鐘線空閑電平為低電平，第一個邊沿采樣數據，第二個邊沿發送數據；

模式1：CPOL=0,CPHA=1
??時鐘線空閑電平為低電平，第一個邊沿發送數據，第二個邊沿采樣數據；

模式2：CPOL=1,CPHA=0
??時鐘線空閑電平為高電平，第一個邊沿采樣數據，第二個邊沿發送數據；

模式3：CPOL=1,CPHA=1
??時鐘線空閑電平為高電平，第一個邊沿發送數據，第二個邊沿采樣數據；

2 硬件接口

• CPU：STM32F103ZE
• 屏幕：3.5寸TFTLCD屏
• Flash： W25Q64(SPI方式)
• 軟件平臺： STM32CubeMx

2.1 W25Q64簡介

W25Q64(64M-bit)，W25Q16(16M-bit)和W25Q32(32M-bit)是為系統提供一個最小的空間、引腳和功耗的存儲器解決方案的串行Flash存儲器。25Q系列比普通的串行Flash存儲器更靈活，性能更優越。基于雙倍/四倍的SPI，它們能夠可以立即完成提供數據給RAM，包括存儲聲音、文本和數據。芯片支持的工作電壓2.7V到3.6V，正常工作時電流小于5mA，掉電時低于1uA。所有芯片提供標準的封裝。
W25Q64/16/32由每頁256字節組成。每頁的256字節用一次頁編程指令即可完成。每次可以擦除16頁(1個扇區)、128 頁(32KB塊)、256頁(64KB塊)和全片擦除。
W25Q64的內存空間結構：一頁256字節，4K(4096字節)為一個扇區，16個扇區為1塊，容量為8M字節,共有128個塊,2048個扇區。
W25Q64可擦寫周期至少10萬次，數據保存20年。
W25Q64驅動方式為SPI，支持SPI總線的工作模式0(0，0)和3( 1，1)。模式0和模式3。

2.2 硬件接口

2.3 軟件設置

SPI2配置:

NSS引腳配置：

3 代碼生成

3.1 SPI初始化

??SPI配置信息可參考STM32中文參考手冊第23.5.1SPI控制寄存器小結。

3.2 SPI讀寫一字節函數

uint8_t SPI2_WROneByte(uint8_t data)
{
	uint8_t dat_rx=0;
	HAL_SPI_TransmitReceive(&hspi2,&data,&dat_rx,1,100);
	return dat_rx;
}

3.3 W25Q64 編程

3.3.1 讀取W25Q64制造商/芯片ID

/*獲取W25Q64設備ID*/
uint16_t W25Q64_GetDeviceID(void)
{
	uint16_t id;
	W25Q64_CS(0);//選中W25Q64
	SPI2_WROneByte(0x90);//發送指令0x90
	//發送24位地址
	SPI2_WROneByte(0);
	SPI2_WROneByte(0);
	SPI2_WROneByte(0);
	id=SPI2_WROneByte(0xff);//制造商ID:0xef
	id<<=8;
	id|=SPI2_WROneByte(0xff);//設備ID:0x16
	W25Q64_CS(1);//取消選中
	return id;
}

3.3.2 W25Q64頁編程0x02

頁編程指令允許從一個字節到256字節的數據編程(一頁)(編程之前必須保證內存空間是 0XFF)。允許寫入指令之前,必須先發送設備寫使能指令。寫使能開啟后，設備才能接收編程指令。開啟頁編程先拉底/ CS， 然后發送指令代碼“02 h”，接著發送一個 24 位地址(A23-A0)(發送3次，每次 8 位) 和至少一個數據字節(數據字節不能超過256字節)。數據字節發送完畢，需要拉高片選線 CS/，并判斷狀態位，等待寫入結束。
進行頁編程時，如果數據字節數超過了256字節，地址將自動回到頁的起始地址，覆蓋掉之前的數據。在某些情況下,數據字節小于256字節(同一頁內)， 也可以正常對其他字節存放，不會有任何影響。如果存放超過256字節的數據，需要分次編程存放。
3.3.3 W25Q64讀數據0x03

讀取數據指令允許按順序讀取一個字節的內存數據。當片選CS/拉低之后， 緊隨其后是一個24位的地址(A23-A0)(需要發送3次，每次8個字節，先發高位)。芯片收到地址后，將要讀的數據按字節大小轉移出去，數據是先轉移高位，對于單片機，時鐘下降沿發送數據，上升沿接收數據。讀數據時，地址會自動增加，允許連續的讀取數據。這意味著讀取整個內存的數據,只要用一個指令就可以讀完。數據讀取完成之后，片選信號/ CS 拉高。讀取數據的指令序列,如上圖所示。如果一個讀數據指令而發出的時候，設備正在擦除扇區,或者(忙= 1)，該讀指令將被忽略,也不會對當前周期有什么影響。

3.3.4 扇區擦除0x20

扇區擦除指令可以擦除指定一個扇區(4 k字節)內所有數據，將內存空間恢復到 0xFF 狀態。寫入扇區擦除指令之前必須執行設備寫使能(發送設備寫使能指令 0x06)，并判斷狀態寄存器(狀態寄存器位最低位必須等于0才能操作)。發送的扇區擦除指令前，先拉低/ CS， 接著發送扇區擦除指令碼”20 h”，和24位地址(A23-A0)，地址發送完畢后，拉高片選線 CS/，并判斷狀態位，等待擦除結束。擦除一個扇區的最少需要 150ms 時間。
3.3.5 讀狀態0x05和0x35

讀取狀態寄存器的指令是8位的指令。發送指令之前，先將/ CS 拉低，再發送指令碼“05 h”或者“35h”。設備收到讀取狀態寄存器的指令后，將狀態信息(高位)依次移位發送出去，讀出的狀態信息，最低位為1代表忙，最低位為0代表可以操作，狀態信息讀取完畢，將片選線拉高。
讀狀態寄存器指令可以使用在任何時候，即使程序在擦除的過程中或者寫狀態寄存器周期正在進行中。這可以檢測忙碌狀態來確定周期是否完成，以確定設備是否可以接受另一個指令。

3.3.6 W25Q64指令表

4 主函數

  MX_GPIO_Init();
  MX_FSMC_Init();
  MX_USART1_UART_Init();
  MX_SPI2_Init();
/* USER CODE BEGIN 2 */
char buff[200];
char buff_tx[]="HAL庫配置SPI硬件時序驅動W25Q64S數據讀寫測試 -- Ver1.0";
char buf_rx[100];
NT35310_Init();//LCD初始化
LCD_Display_Str(LCD_WIDTH/2-strlen("W25Q64初始化")/2*8,20,16,(u8 *)"W25Q64初始化",BLACK);
LCD_Display_Str(20,40,16,(u8 *)"W25Q64 OK",RED);
uint16_t id=W25Q64_GetDeviceID();
snprintf(buff,sizeof(buff),"ID信息：%#x",id);
LCD_Display_Str(20,60,16,(u8 *)buff,RED);
LCD_Display_Str(LCD_WIDTH/2-strlen("W25Q64讀寫測試")/2*8,90,16,(u8 *)"W25Q64讀寫測試",BLACK);
W25Q64_WriteData(100,buf_tx,sizeof(buf_tx));
W25Q64_ReadData(100,buf_rx,sizeof(buf_tx));
LCD_Display_Str(20,120,16,(u8 *)"W25Q64寫數據：OK",RED);
LCD_Display_Str(20,140,16,(u8 *)"W25Q64讀數據：OK",RED);
LCD_Display_Str(20,160,16,(u8 *)"數據內容：",RED);
LCD_Display_Str(20,180,16,(u8 *)buf_rx,BLUE);
while(1)
{
}