第9章 SPI介绍及基础使用

第九章 SPI介绍及基础使用

1. F28P550的硬件I2C

TMS320F28P550中的串行外设接口 (SPI) 外设支持以下主要特性：

SPIPOCI：SPI 外设输出/控制器输入引脚
SPIPICO：SPI 外设输入/控制器输出引脚
SPIPTE：SPI 外设发送使能引脚
SPICLK：SPI 串行时钟引脚
两种工作模式：控制器和外设
波特率：125 个不同的可编程速率。可采用的最大波特率受限于 SPI 引脚上使用的 I/O 缓冲器的最大速度。
数据字长度：1 至 16 数据位
四种时钟方案（由时钟极性和时钟相位的位控制）包含：
- 无相位延迟的下降沿：SPICLK 高电平有效。SPI 在 SPICLK 信号的下降沿上发送数据，在 SPICLK 信号的上升沿上接收数据。
- 有相位延迟的下降沿：SPICLK 高电平有效。SPI 在 SPICLK 信号下降沿提前半个周期发送数据，在 SPICLK 信号的下降沿上接收数据。
- 无相位延迟的上升沿：SPICLK 低电平无效。SPI 在 SPICLK 信号的上升沿上发送数据，在 SPICLK 信号的下降沿上接收数据。
- 有相位延迟的上升沿：SPICLK 低电平无效。SPI 在 SPICLK 信号上升沿的半个周期之前发送数据，而在 SPICLK 信号的上升沿上接收数据。
同时接收和发送操作（可在软件中禁用发送功能）
发送器和接收器操作通过中断驱动或轮询算法完成
16 级发送/接收 FIFO
DMA 支持
高速模式
延迟的发送控制
3 线 SPI 模式
在带有两个 SPI 模块的器件上实现数字音频接口接收模式的 SPIPTE 反转

使用硬件SPI的优势：

支持中断和DMA： 硬件SPI可以与中断控制器和DMA控制器配合使用，实现数据的高效处理和传输。

硬件缓冲区： 硬件SPI具有内部缓冲区，可以在主机和外设之间进行数据中转，提高数据的传输效率。

高速传输： 硬件SPI使用硬件模块进行数据传输，速度通常比软件实现的SPI更快。

2. W25Q32介绍

W25Q32是一种常见的串行闪存器件，它采用SPI（Serial Peripheral Interface）接口协议，具有高速读写和擦除功能，可用于存储和读取数据。W25Q32芯片容量为32 Mbit（4 MB），其中名称后的数字代表不同的容量选项。不同的型号和容量选项可以满足不同应用的需求，比如W25Q16、W25Q64、W25Q128等。通常被用于嵌入式设备、存储设备、路由器等高性能电子设备中。 W25Q32闪存芯片的内存分配是按照扇区（Sector）和块（Block）进行的，每个扇区的大小为4KB，每个块包含16个扇区，即一个块的大小为64KB。

W25Q32存储芯片，其引脚的说明，见下表。

CLK	从外部获取时间，为输入输出功能提供时钟
DI	标准SPI使用单向的DI，来串行的写入指令，地址，或者数据到FLASH中，在时钟的上升沿。
DO	标准SPI使用单向的DO，来从处于下降边沿时钟的设备，读取数据或者状态。
WP	防止状态寄存器被写入
HOLD	当它有效时允许设备暂停，低电平：DO引脚高阻态，DI CLK引脚的信号被忽略。高电平：设备重新开始，当多个设备共享相同的SPI信号的时候该功能可能会被用到
CS	CS高电平的时候其他引脚成高阻态，处于低电平的时候，可以读写数据

它与开发板的连接如下：

开发板（主机）	W25Q32（从机）	说明
GPIO0	CS(NSS)	片选线
GPIO3	CLK	时钟线
GPIO1	DO(IO1)(MISO)	主机输入从机输出线
GPIO2	DI(IO0)(MOSI)	主机输出从机输入线
GND	GND	电源线
VCC	3V3	电源线

发板上默认已经为大家贴好了该存储芯片，大家只需要了解连接的是哪一个引脚即可。

需要注意的是，我们使用的是硬件SPI方式驱动W25Q32，因此我们需要确定我们设置的引脚是否有硬件SPI外设接口。在数据手册中，GPIO0 ~ GPIO3 可以复用为SPIA的4根通信线。

这里需要注意的是PICO，表示的是外设输入控制器输出，即对应SPI中的MOSI。POCI表示外设输出控制器输入，即对应MISO。

3. 软件设计

3.1 SPI配置

打开工程下的 .syscfg 文件。找到 SPI 选项开始配置：

在SPI外设的配置中，重新命名叫 FLASH_SPI；
设置传输协议为 mode 0；
设置SPI模式为主机模式，即控制器模式；
设置通信速率为 1MHz；
设置参数数据位长度为 8位；
设置引脚配置自定义，关闭 PTE 的配置，然后设置各引脚。

这里需要注意，由于大多数的SPI协议中，整个时序里在发送接收时片选是要一直拉低的，而SPI外设的片选在每次发送和接收完一帧后会拉高，所以CS片选线需要用MCU的IO口独立控制，没有办法使用SPI外设的CS管脚。这里使用GPIO的方式（软件方式）去控制CS引脚的输出。

新建一个GPIO。命名为FLASH_CS，引脚选择我们现在接入模块CS的引脚GPIO0。其配置如下：

3.2 W25Q32驱动

#ifndef _BSP_W25QXX_H__
#define _BSP_W25QXX_H__

#include "board.h"

//CS引脚的输出控制
//x=0时输出低电平
//x=1时输出高电平
#define SPI_CS(x)  ( (x) ? GPIO_writePin(FLASH_CS,1) : GPIO_writePin(FLASH_CS,0) )

uint8_t spi_read_write_byte(uint8_t dat);//SPI读写一个字节
uint16_t w25qxx_read_id(void);//读取W25QXX的ID
void w25qxx_write(uint8_t* buffer, uint32_t addr, uint16_t numbyte);      //W25QXX写数据
void w25qxx_read(uint8_t* buffer,uint32_t read_addr,uint16_t read_length);//W25QXX读数据

#endif

#include "bsp_w25qxx.h"
#include "spi.h"

uint8_t spi_read_write_byte(uint8_t dat)
{
        uint8_t data = 0;

        // Transmit data
        SPI_writeDataNonBlocking(FLASH_SPI_BASE, dat<<8);

        // Block until data is received and then return it
        data = SPI_readDataBlockingNonFIFO(FLASH_SPI_BASE);

        return data;
}

//读取芯片ID
//返回值如下:
//0XEF13,表示芯片型号为W25Q80
//0XEF14,表示芯片型号为W25Q16
//0XEF15,表示芯片型号为W25Q32
//0XEF16,表示芯片型号为W25Q64
//0XEF17,表示芯片型号为W25Q128
//读取设备ID
uint16_t w25qxx_read_id(void)
{
    uint16_t  temp = 0;
    //将CS端拉低为低电平
    SPI_CS(0);
    //发送指令90h
    spi_read_write_byte(0x90);//发送读取ID命令
    //发送地址  000000H
    spi_read_write_byte(0x00);
    spi_read_write_byte(0x00);
    spi_read_write_byte(0x00);

    //接收数据
    //接收制造商ID
    temp |= spi_read_write_byte(0xFF)<<8;
    //接收设备ID
    temp |= spi_read_write_byte(0xFF);
    //恢复CS端为高电平
    SPI_CS(1);
    //返回ID
    return temp;
}

//发送写使能
void w25qxx_write_enable(void)
{
    //拉低CS端为低电平
    SPI_CS(0);
    //发送指令06h
    spi_read_write_byte(0x06);
    //拉高CS端为高电平
    SPI_CS(1);
}
//器件忙判断
void w25qxx_wait_busy(void)
{
    unsigned char byte = 0;
    do
     {
        //拉低CS端为低电平
        SPI_CS(0);
        //发送指令05h
        spi_read_write_byte(0x05);
        //接收状态寄存器值
        byte = spi_read_write_byte(0Xff);
        //恢复CS端为高电平
        SPI_CS(1);
     //判断BUSY位是否为1 如果为1说明在忙，重新读写BUSY位直到为0
     }while( ( byte & 0x01 ) == 1 );
}

void w25qxx_erase_sector(uint32_t addr)
{
        //计算扇区号，一个扇区4KB=4096
        addr *= 4096;
        w25qxx_write_enable();  //写使能
        w25qxx_wait_busy();     //判断忙，如果忙则一直等待
        //拉低CS端为低电平
        SPI_CS(0);
        //发送指令20h
        spi_read_write_byte(0x20);
        //发送24位扇区地址的高8位
        spi_read_write_byte((uint8_t)((addr)>>16));
        //发送24位扇区地址的中8位
        spi_read_write_byte((uint8_t)((addr)>>8));
        //发送24位扇区地址的低8位
        spi_read_write_byte((uint8_t)addr);
        //恢复CS端为高电平
        SPI_CS(1);
        //等待擦除完成
        w25qxx_wait_busy();
}

void w25qxx_write(uint8_t* buffer, uint32_t addr, uint16_t numbyte)
{
    unsigned int i = 0;
    //擦除扇区数据
    w25qxx_erase_sector(addr/4096);
    //写使能
    w25qxx_write_enable();
    //忙检测
    w25qxx_wait_busy();
    //写入数据
    //拉低CS端为低电平
    SPI_CS(0);
    //发送指令02h
    spi_read_write_byte(0x02);
    //发送写入的24位地址中的高8位
    spi_read_write_byte((uint8_t)((addr)>>16));
    //发送写入的24位地址中的中8位
    spi_read_write_byte((uint8_t)((addr)>>8));
    //发送写入的24位地址中的低8位
    spi_read_write_byte((uint8_t)addr);
    //根据写入的字节长度连续写入数据buffer
    for(i=0;i<numbyte;i++)
    {
        spi_read_write_byte(buffer[i]);
    }
    //恢复CS端为高电平
    SPI_CS(1);
    //忙检测
    w25qxx_wait_busy();
}

void w25qxx_read(uint8_t* buffer,uint32_t read_addr,uint16_t read_length)
{
        uint16_t i;
        //拉低CS端为低电平
        SPI_CS(0);
        //发送指令03h
        spi_read_write_byte(0x03);
        //发送24位读取数据地址的高8位
        spi_read_write_byte((uint8_t)((read_addr)>>16));
        //发送24位读取数据地址的中8位
        spi_read_write_byte((uint8_t)((read_addr)>>8));
        //发送24位读取数据地址的低8位
        spi_read_write_byte((uint8_t)read_addr);
        //根据读取长度读取出地址保存到buffer中
        for(i=0;i<read_length;i++)
        {
            buffer[i]= spi_read_write_byte(0XFF);
        }
        //恢复CS端为高电平
        SPI_CS(1);
}

3.3 主函数测试

#include "driverlib.h"
#include "device.h"
#include "board.h"
#include "c2000ware_libraries.h"
#include "bsp_w25qxx.h"
#include <stdio.h>
#include <string.h>

void main(void)
{

    Device_init();
    Device_initGPIO();
    Interrupt_initModule();
    Interrupt_initVectorTable();
    Board_init();
    C2000Ware_libraries_init();
    EINT;
    ERTM;

    int flash_id=0;
    char read_write_buff[10] = {0};
    char read_write_buff2[10] = {0};

    //读取器件ID
    flash_id = w25qxx_read_id();
    DEVICE_DELAY_US(500000);
    printf("flash_id=%X\r\n",flash_id);

    //往0地址写入5个字节数据,分别是"12345"
    w25qxx_write("12345", 0x00, 5);
    DEVICE_DELAY_US(500000);

    //读取0地址的5个字节数据到buff
    w25qxx_read(read_write_buff, 0x00, 5);
    //通过CIO输出
    printf("%s\r\n",read_write_buff);
    DEVICE_DELAY_US(500000);

    /* 字符串测试 */
    w25qxx_write("hello", 0x01, sizeof(read_write_buff2));
    DEVICE_DELAY_US(500000);
    w25qxx_read(read_write_buff2, 0x01, sizeof(read_write_buff2));
    printf("%s\r\n",read_write_buff2);
    DEVICE_DELAY_US(500000);

    while(1);
}

posted @ 2025-07-29 22:34 hazy1k 阅读(64) 评论(0) 收藏举报

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