摘要
在嵌入式系统中,非易失性存储是关键组件之一,用于在系统断电后保留重要数据。W25Q64 Flash存储器因其高容量和SPI接口兼容性,成为STM32微控制器项目中的优选。本文详细介绍了如何在STM32平台上利用硬件SPI和模拟SPI实现W25Q64的读写操作,提供了全面的解决方案和代码示例。
1. 非易失性存储的重要性
非易失性存储能够在电源关闭的情况下保留数据,对于数据安全和系统稳定性至关重要。
2. W25Q64 Flash存储器概述
W25Q64是一款8Mbit的SPI Flash存储器,具备以下特性:
- 高容量:1M字节存储空间。
- 高擦写次数:支持高达100万次的擦写周期。
- 低功耗:适合电池供电的便携式设备。
3. STM32硬件SPI与W25Q64的连接
硬件SPI连接包括:
CS
(片选)连接到STM32 GPIO。SCK
(时钟)连接到STM32 SPI时钟引脚。MOSI
(主设备数据输出)连接到STM32 SPI MOSI引脚。MISO
(主设备数据输入)连接到STM32 SPI MISO引脚。VCC
连接到3.3V,GND
连接到地。
4. STM32硬件SPI配置
硬件SPI初始化代码示例:
void SPI_Hardware_Init(void) {
GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStructure;
SPI_InitTypeDef SPI_InitStructure;
RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_GPIOA | RCC_APB1Periph_SPI1, ENABLE);
GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_5 | GPIO_Pin_6 | GPIO_Pin_7;
GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_AF_PP;
GPIO_InitStructure.GPIO_Speed = GPIO_Speed_50MHz;
GPIO_Init(GPIOA, &GPIO_InitStructure);
GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_4;
GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_Out_PP;
GPIO_Init(GPIOA, &GPIO_InitStructure);
SPI_InitStructure.SPI_Direction = SPI_Direction_2Lines_FullDuplex;
SPI_InitStructure.SPI_Mode = SPI_Mode_Master;
SPI_InitStructure.SPI_DataSize = SPI_DataSize_8b;
SPI_InitStructure.SPI_CPOL = SPI_CPOL_High;
SPI_InitStructure.SPI_CPHA = SPI_CPHA_2Edge;
SPI_InitStructure.SPI_NSS = SPI_NSS_Soft;
SPI_InitStructure.SPI_BaudRatePrescaler = SPI_BaudRatePrescaler_16;
SPI_InitStructure.SPI_FirstBit = SPI_FirstBit_MSB;
SPI_Init(SPI1, &SPI_InitStructure);
SPI_Cmd(SPI1, ENABLE);
}
5. W25Q64操作
5.1 W25Q64初始化
void W25Q64_Init(void) {
SPI_Hardware_Init();
// 发送W25Q64的复位指令(如果需要)
}
5.2 读取W25Q64 ID
uint16_t W25Q64_ReadID(void) {
uint16_t id = 0;
SPI_CS_Low();
SPI_SendByte(0x90); // READ ID COMMAND
id = SPI_ReceiveByte() << 8;
id |= SPI_ReceiveByte();
SPI_CS_High();
return id;
}
5.3 写入W25Q64
void W25Q64_WriteByte(uint32_t addr, uint8_t data) {
SPI_CS_Low();
SPI_SendByte(0x02); // PAGE PROGRAM COMMAND
SPI_SendByte(addr >> 16);
SPI_SendByte(addr >> 8);
SPI_SendByte(addr);
SPI_SendByte(data);
SPI_CS_High();
// 等待写入完成...
}
5.4 从W25Q64读取数据
uint8_t W25Q64_ReadByte(uint32_t addr) {
uint8_t data;
SPI_CS_Low();
SPI_SendByte(0x03); // READ DATA COMMAND
SPI_SendByte(addr >> 16);
SPI_SendByte(addr >> 8);
SPI_SendByte(addr);
data = SPI_ReceiveByte();
SPI_CS_High();
return data;
}
6. 模拟SPI操作
模拟SPI通过直接操作GPIO引脚来模拟SPI通信过程,适用于没有硬件SPI或者需要额外SPI端口的情况。
7. 完整示例代码
以下是STM32与W25Q64通信的完整示例代码,包括硬件SPI和模拟SPI操作。
int main(void) {
SystemInit();
W25Q64_Init();
uint16_t id = W25Q64_ReadID();
printf("W25Q64 ID: 0x%X\r\n", id);
uint32_t testAddr = 0x000000; // 测试地址
uint8_t testData = 0xAA; // 测试数据
W25Q64_WriteByte(testAddr, testData); // 写入数据
// 延迟一段时间,等待数据写入完成
for (volatile int i = 0; i < 0x100000; i++);
uint8_t readData = W25Q64_ReadByte(testAddr); // 读取数据
if (readData == testData) {
printf("Write and Read Test Passed.\r\n");
} else {
printf("Write and Read Test Failed.\r\n");
}
while(1) {
// 其他应用代码
}
}
8. 结论
本文提供了STM32微控制器使用硬件SPI和模拟SPI实现W25Q64 Flash存储器读写操作的详细指南。通过这些实战技巧,开发者可以为嵌入式系统设计可靠的非易失性存储解决方案。示例代码展示了如何验证W25Q64芯片、执行读写操作,并检查数据的一致性。
✅作者简介:热爱科研的嵌入式开发者,修心和技术同步精进
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