摘要

在当今快速发展的嵌入式系统中，非易失性存储器扮演着至关重要的角色。W25Q64 Flash存储器因其高容量、低功耗和高速性能而广受欢迎。STM32微控制器通过SPI接口提供了与W25Q64无缝集成的可能性。本文将探讨如何通过硬件和软件的结合，实现W25Q64与STM32 SPI的高效通信。

1. SPI通信原理

SPI是一种同步串行通信协议，它允许微控制器与外部设备以全双工模式交换数据。

2. W25Q64 Flash存储器特性

W25Q64是一款8Mbit的串行Flash存储器，具有以下特性：

• 高容量存储。
• 低功耗操作。
• 高擦写次数。

3. 硬件连接

W25Q64与STM32的硬件连接需要以下步骤：

• 将W25Q64的CS、SCK、MOSI、MISO引脚连接到STM32的相应GPIO引脚。
• 连接VCC至3.3V，GND至地。

4. SPI接口配置

4.1 硬件SPI初始化

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);

    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_Low;
    SPI_InitStructure.SPI_CPHA = SPI_CPHA_1Edge;
    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);
}

4.2 W25Q64初始化

W25Q64初始化包括发送SPI初始化命令。

void W25Q64_Init(void) {
    SPI_Hardware_Init();
    // 发送W25Q64的初始化命令
}

5. W25Q64 Flash存储器操作

5.1 读取W25Q64 ID

读取ID用于验证W25Q64芯片。

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;
}

5.2 写入W25Q64

页编程是W25Q64写入数据的基本操作。

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...
}

5.3 从W25Q64读取数据

读取数据操作允许从指定地址读取信息。

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. 完整示例代码

以下是STM32与W25Q64通信的完整示例代码。

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
    }
}

7. 结论

本文详细介绍了W25Q64 Flash存储器与STM32 SPI的集成方法，包括硬件连接、SPI接口配置、W25Q64操作和完整的示例代码。通过硬件和软件的结合，实现了W25Q64的高效读写操作，为嵌入式系统设计提供了宝贵的参考。