6.8.2 SPI****初始化配置

首先看一下SPI外設的初始化結構體成員及其描述。

1、SPI_Dirention 設置了SPI是單向通信還是雙向的通信數據模式，設置參數如表6-3所示。

2、SPI_Mode設置了SPI 設備是工作在主機模式還是從機模式，設置參數如表6-4所示。

3、SPI_DataSize設置了SPI通信時數據幀是8位還是16位，沒有特殊要求，通常配置為8位模式，設置參數如表6-5所示。

4、SPI_CPOL設置了SPI串行時鐘SCK的時鐘極性，選擇該參數時需要確保SPI通信雙方保持一致，一般根據SPI從設備支持的模式設定，設置參數如表6-6所示

5、SPI_CPHA設置了SPI采樣時發生在SCK的哪個邊沿，該參數同樣需要確保通信雙方保持一致，一般也是根據從設備支持的模式設定，設置參數如表6-7所示

6、SPI_NSS設置了NSS片選引腳是由選擇硬件模式，還是由軟件模式。采用硬件管理時，片選信號由SPI硬件自動產生，不需要手動設置，而軟件模式需要手動設置片選引腳電平。實際開發中通常設置為軟件模式，即使用普通IO口作為片選引腳。設置參數如表6-8所示

7、SPI_BaudRatePrescaler設置了SPI波特率預分頻系數，分頻后的時鐘就是SCK信號線的時鐘頻率。注意SPI正在通信時不能更改波特率預分頻系數，具體設置參數如表6-9所示

8、SPI_FirstBit設置了數據傳輸是高位在前（MSB先行）還是低位在前（LSB先行），沒有特殊要求一般設置為高位在前（MSB先行）設置參數如表6-10所示。

9、SPI_CRCPolynomial設置是否使用CRC校驗。使用時根據需求設置CRC多項式，不使用時設置其值為7（復位值為0x0007，默認不使用）。無特殊要求通常不設置CRC校驗。

SPI配置流程：

1、使能SPI外設時鐘及SPI接口引腳時鐘

2、初始化SPI引腳——初始化NSS、SCK、MISO、MOSI引腳。

3、初始化SPI外設——根據需求設置SPI初始化結構體成員參數

4、使能SPI外設——SPI使能庫函數為：SPI_Cmd(SPIx, ENABLE);其中SPIx，x為1、

2、3，用來選擇SPI外設。

5、編寫SPI數據發送和接收函數

6.8.3 SPI數據發送和接收

SPI數據發送和接收過程與USART類似，由數據緩沖區和一個8位的雙向移位寄存器構成。SPI的數據緩沖區叫做數據寄存器(SPI_DR)，雖然是一個寄存器，但是實質上包含兩個緩沖區：發送緩沖和接收緩沖，分別用于進行寫操作和讀操作。與USART兩個單獨的移位寄存器不同，SPI只有一個移位寄存器且是雙向的，同一時刻既向MOSI上移出要發送的數據，又將MISO上的數據向內移入，這個過程是同步的，SPI傳輸結構如圖6-11所示。

圖6-11 SPI數據傳輸結構圖

SPI發送數據時只需要將數據寫入到SPI_DR，SPI會自動將其分配到發送緩沖區，然后再將數據從發送緩沖區并行傳送到移位寄存器中，同時設置一個發送緩沖區為空（TXE）的標志位，最后數據按照設定的數據格式（MSB或LSB）被串行的從MOSI引腳移出。與此同時MISO引腳也會接收到數據，接收到的數據同樣按照相應的格式被串行的移入到移位寄存器，當接收完一幀數據后，移位寄存器將接收到的數據傳送到接收緩沖區中，同時會設置一個接收緩沖區非空（RXNE）的標志位。使用SPI發送和接收數據時并不需要關心數據是怎么發送或者接收到的，只需要檢測相應標志位后向數據寄存器（SPI_DR）寫入要發送的數據或者讀出接收到的數據即可。

TXE標志位被置位僅表示發送緩沖區為空，可以繼續向SPI_DR寫入數據，但并不代表數據發送完成，這一點一定要搞清楚。向發送緩沖區寫入數據會清除TXE標志位，如果TXE=0即發生緩沖區非空時，向SPI_DR中寫入數據會覆蓋發送緩沖區中的數據，但不會影響移位寄存器中的數據。RXNE=1表示接收緩沖區非空，即已經接收到一幀數據。讀SPI_DR寄存器硬件會自動清除RXNE標志位，并返回接收到的數據。當SPI接收到一幀數據時，意味著SPI肯定已經發送完一幀數據，因此判斷一幀數據是否發送完成，可以通過檢測RXNE標志位。如果設置了SPI_CR1寄存器中的TXEIE位或者SPI_CR2寄存器中的RXNEIE位，將產生對應的中斷。本文主要是以查詢方式介紹SPI如何收發數據。

使用查詢方式檢測TXE和RXNE標志位時需要用到SPI標志位檢測函數，如下所示：

SPI_I2S_GetFlagStatus(SPI_TypeDef* SPIx, uint16_t SPI_I2S_FLAG)；其中SPIx中x為1、2、3，用來選擇SPI外設；SPI_I2S_FLAG為被檢測的標志位，如表6-11所示。

同時庫函數中也有對應的SPI數據發送和接收函數，分別為：（固件庫手冊中所示的發送和接收函數有誤，實際以本文為準）

SPI_I2S_SendData(SPI_TypeDef* SPIx, uint16_t Data)；//SPI發送函數

SPI_I2S_ReceiveData(SPI_TypeDef* SPIx)；//SPI接收函數

SPI使用查詢方式發送和接收數據時，在發送和接收數據之前需要檢測相應標志位，然后再調用庫函數發送或者接收數據，這樣操作雖然方便，但是由于函數相互調用會占用時間，當傳輸數據量較大時會降低SPI整體傳輸效率。為了提高SPI的整體傳輸效率，本文采用寄存器方式操作。另外SPI在接收從機數據時，由于從機自身不產生時鐘信號（SCK），通信時需要主機提供SCK以啟動數據傳輸，因此主機需要通過發送的數據來提供SCK并接收從機的數據，發送的數據并不生效。

以下是配置SPI2為主模式，8位數據格式，CPOL=1，CPHA=1，波特率2分頻，MSB先行，不使用CRC校驗，使用時可根據具體要求進行修改。由于SPI外設掛載了多個從機設備，為了方便移植，初始化SPI時并未設置片選引腳，而是選擇將片選引腳與SPI從設備放在一起配置，具體代碼如下：

96.9 SPI讀寫W25Q128

6.9.1 W25Q128****簡介

Flash是一種掉電不丟數據的非易失存儲設備，生活中常見的閃存存儲設備包塊固態硬盤、U盤、SD卡以及單片機內部的存儲設備等。Flash具有存儲空間更大，讀取速率快、可靠性高等特點。本節所要介紹的W25Q128就是Flash的一種，只不過它是以芯片的形式存在。 W25Q128是華邦公司推出的一款SPI接口的NOR Flash芯片，其存儲空間為128Mbit，相當于16M字節。W25Q128可以支持SPI的模式0和模式3，也就是CPOL=0/CPHA=0和CPOL=1/CPHA=1這兩種模式。

往Flash寫入數據時，需要注意以下兩個重要問題：

1、Flash寫入數據時和EEPROM類似，不能跨頁寫入，一次最多寫入一頁，W25Q128的一頁是256字節。寫入數據一旦跨頁，必須在寫滿上一頁的時候，等待Flash將數據從緩存搬移到非易失區，重新再次往里寫。

2、Flash有一個特點，就是可以將1寫成0，但是不能將0寫成1，要想將0寫成1，必須進行擦除操作。因此通常要改寫某部分空間的數據，必須首先進行一定物理存儲空間擦除，最小的擦除空間，通常稱之為扇區，扇區擦除就是將這整個扇區每個字節全部變成0xFF。每款Flash的扇區大小不一定相同，W25Q128的一個扇區是4096字節。為了提高擦除效率，使用不同的擦除指令還可以一次性進行32K（8個扇區）、64K（16個扇區）以及整片擦除。

Kingst-32F1開發板中W25Q128對應的管腳連接關系如圖6-10所示。

圖6-12 W25Q128電路原理圖及其引腳

6.9.2 W25Q128****讀寫操作

W25Q128內部有一個“SPI Command & Control Logic”，可以通過SPI接口向其發送指令，從而執行相應操作。指令的長度是不定的，有單字節的，也有多字節的，W25Qxx一共具有34個操作指令，在此只列舉常用的12個，具體如表6-13所示。