STM32——11 SPI通信_stm32 spi的速率-优快云博客

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11 SPI通信

I2C通信的优缺点：
- 优点：在硬件上使用最少的通信线，实现软件上最多的功能；
- 缺点：由于I2C开漏外加上拉电阻的电路结构，使得通信线高电平的驱动能力较弱，这会导致通信线由低电平变成高电平的时候，上升沿耗时比较长，这会限制I2C的最大通信速度。所以I2C的标准模式只有100KHz的时钟频率，I2C的快速模式也只有400KHz。虽然I2C协议后面通过改进电路的方式设计出了高速模式，可以达到3.4MHz，但是目前该模式的普及程度不是很高，所以一般认为I2C的时钟速度最多就是400KHz，这个速度相对于SPI是慢了很多的。

11.1 SPI通信简介

SPI（Serial Peripheral Interface）是由Motorola公司开发的一种通用数据总线；
四根通信线：
- SCK（Serial Clock）：串行时钟线；
  - 也可以称作SCLK、CLK、CK；
- MOSI（Master Output Slave Input）：主机输出，从机输入；
  - 也可以称作DO（Data Output）；
- MISO（Master Input Slave Output）：主机输入，从机输出；
  - 也可以称作DI（Data Input）；
- SS（Slave Select）：从机选择；
  - 也可以称作NS（Not Slave Select）、CS（Chip Select）；
同步，全双工；
- SCK就是用来提供时钟信号的，相当于I2C通信协议中的SCL；
- MOSI和MISO就是分别用于发送和接收的两条全双工线路；
支持总线挂载多设备，只一主多从；
- 通过SS从机选择线来选择通信从机；
相对于I2C的优缺点：
- SPI传输速度快，SPI通信协议并没有严格规定最大传输速度，这个最大传输速度取决于芯片厂商的设计需求；
- 其设计简单粗暴，实现的功能比I2C少；
- SPI硬件开销大，通信线个数较多，且通信过程中经常会有资源浪费的情况；

11.2 SPI硬件电路

所有SPI设备的SCK、MOSI、MISO分别连在一起；
主机另外引出多条SS控制线，分别接到各从机的SS引脚；
- 当从机的SS引脚为高电平时，也就是从机未被选中时，其MISO引脚必须切换为高阻态，相当于引脚断开，不输出任何电平，这样就可以防止一条MISO线上有多个从机的输出而导致电平冲突的问题；
- 在SS为低电平时，MISO才允许变成推挽输出；
输出引脚配置为推挽输出，输入引脚配置为浮空或上拉输入；

在这里插入图片描述

11.3 移位示意图

两个移位寄存器都有一个时钟输入端，因为SPI一般都是高位先行，所以每来一个时钟，移位寄存器都会向左进行移位；
移位寄存器的时钟源，是有主机的波特率发生器提供的，其产生的时钟驱动主机的移位寄存器进行移位，同时这个时钟也通过SCK引脚进行输出，接到从机的移位寄存器中；
主机移位寄存器移出去的数据，通过MOSI引脚，输入到从机移位寄存器的右边；从机移位寄存器移出去的数据，通过MISO引脚，输入到主机移位寄存器的右边。这其实是一个字节交换的过程，实现了主机发送数据的同时接收数据的目的；
- 如果只想发送，不想接收，那么不理会从机发送过来的数据就好了；
- 如果只想接收，不想发送，那么给从机随便发送一个字节的数据，只需要把从机的数据置换过来就好了；

在这里插入图片描述

11.4 SPI时序基本单元

起始条件：SS从高电平切换到低电平，表示选中某个从机；
终止条件：SS从低电平切换到高电平，表示结束某个从机的选中状态；
交换一个字节（模式0）；
- 与模式1的区别：将MOSI和MISO中数据变换的时机提前了；
- CPOL=0：空闲状态时，SCK为低电平；
- CPHA=0：SCK第一个边沿移入数据，第二个边沿移出数据；
  - CPHA指的是时钟相位，决定是第一个时钟采样移入，还是第二个时钟采样移入，并不是规定是上升沿采样还是下降沿采样。在CPOL确定的情况下，CPHA会改变采样时刻的上升沿和下降沿。模式0和模式3，都是SCK上升沿采样；模式1和模式2，都是SCK下降沿采样；
交换一个字节（模式1）；
- CPOL=0：空闲状态时，SCK为低电平；
- CPHA=1：SCK第一个边沿移出数据，第二个边沿移入数据；
交换一个字节（模式2）；
- 与模式0的区别：二者的CPOL不一致，在波形上的体现就是模式2的SCK波形是模式0的取反；
- CPOL=1：空闲状态时，SCK为高电平；
- CPHA=0：SCK第一个边沿移入数据，第二个边沿移出数据；
交换一个字节（模式3）；
- 与模式1的区别：二者的CPOL不一致，在波形上的体现就是模式3的SCK波形是模式1的取反；
- CPOL=1：空闲状态时，SCK为高电平；
- CPHA=1：SCK第一个边沿移出数据，第二个边沿移入数据；

11.5 SPI时序

SPI对字节流功能的规定与I2C不同；
- I2C规定：有效数据流的第一个字节是寄存器地址，之后依次是读写的数据，使用的是读写寄存器的模型；
- SPI规定：采用的是指令码+读写数据的模型，SPI起始后，第一个交换发送给从机的数据是指令码。在从机中，对应的有一个指令集；
发送指令：向SS指定的设备，发送指令（0x06，在W25Q64中，代表写使能）；
- 使用的是SPI模式0；
- 在空闲状态时，SS为高电平，SCK为低电平，MOSI和MISO的默认电平没有严格规定；
- SS产生下降沿，时序开始，此时MOSI和MISO开始变换数据；
- 随后开始交换一个字节，因为写使能是单独的指令，不需要跟随数据，SPI只需要交换一个字节即可；
- 最后在SCK下降沿结束后，SS置回高电平，结束通信；
- 总结：主机用0x06换来了从机的0xFF，该0xFF没有意义，不用理会。随后从机会根据接收到的0x06，发现是写使能，那么从机就会控制硬件，进行写使能；
指定地址写：向SS指定的设备，发送写指令（0x02），随后在指定地址（Address[23:0]）下，写入指定数据（Data）；
指定地址读：向SS指定的设备，发送读指令（0x03），随后在指定地址（Address[23:0]）下，读取从机数据（Data）；

11.6 W25Q64简介

W25Qxx系列是一种低成本、小型化、使用简单的非易失性存储器，常应用于数据存储、字库存储、固件程序存储等场景；
存储介质：Nor Flash（闪存）；
时钟频率：80MHz / 160MHz (Dual SPI) / 320MHz (Quad SPI)；
存储容量（24位地址）：
- W25Q40：4Mbit / 512KByte；
- W25Q80：8Mbit / 1MByte；
- W25Q16：16Mbit / 2MByte；
- W25Q32：32Mbit / 4MByte；
- W25Q64：64Mbit / 8MByte；
- W25Q128：128Mbit / 16MByte；
- W25Q256：256Mbit / 32MByte；

11.7 W25Q64硬件电路

引脚	功能
VCC、GND	电源（2.7~3.6V）
CS（SS）	SPI片选
CLK（SCK）	SPI时钟
DI（MOSI）	SPI主机输出从机输入
DO（MISO）	SPI主机输入从机输出
WP	写保护
HOLD	数据保持

在这里插入图片描述

11.8 W25Q64框图

右边的大方框是所有的存储器，存储器以字节为单位，每个字节都有唯一的地址；
- W25Q64的地址宽度是24位3个字符，左下角第一个字节是000000h，h代表16进制。之后的空间，地址依次自增，直到最后一个字节，地址是7FFFFFh；
- 以64KB为一个基本单元，将整个存储器划分为若干个块Block，8MB/1024/64=128块，编号从块0~块127；
左上是对每一块进行更细的划分，将一块划分为多个扇区Sector；
- 在一块里，以4KB为一个基本单元划分为一个个扇区，64KB/4KB=16份扇区，编号从扇区0~扇区15；
在写入数据时，还有更细的划分，即页Page，一页是256个字节，4KB*1024/256=16页；
左下角是SPI控制逻辑，其左边是SPI的通信引脚，与主控芯片相连；
- 主控芯片通过SPI协议，把指令和数据发给控制逻辑，控制逻辑就会自动去操作内部电路；
Status Register：状态寄存器，芯片是否处于忙状态、是否写使能、是否写保护，都在状态寄存器中体现；
Write Control Logic：写控制逻辑，和外部的WP引脚相连，显示是与WP引脚实现硬件写保护的；
High Vottage Generators：高电压生成器，是配合Flash进行编程的；
Page Address Latch/Counter：页地址锁存/计数器；
Byte Address Latch/Counter：字节地址锁存/计数器，与上面那个一起用来指定地址；
- 通过SPI，总共发过来3个字节的地址；
- 因为一页是256字节，所以一页内的字节地址取决于最低一个字节，而高位的两个字节就是对应的页地址；
- 所以发送过来的3个字节的地址，前两个字节就会进入页地址锁存/计数器，最后一个字节会进入字节地址锁存/计数器；
- 页地址通过写保护和行解码，来选择要操作哪一页；
- 字节地址通过列解码和256字节页缓存，来进行指定字节的读写操作；
- 因为这两个地址锁存都带有一个计数器，所以地址指针在读写之后，可以自动加1，这样就可以实现从指定地址开始，连续读写多个字节的目的；
Column Decode And 256-Byte Page Buffer：256字节的页缓冲区，其实是一个256字节的RAM存储器，数据读写就是通过这个RAM缓冲区进行的；
- 写入数据，会先放到缓冲区里，然后在时序结束后，芯片再将缓冲区的数据复制到对应的Flash里，进行永久保存；
- 为什么不可以直接往Flash中写，而是需要经过一个缓冲区？因为SPI写入的频率非常高，而Flash的写入由于需要掉电不丢失，写入的就比较慢，所以需要一个缓冲区缓冲；

在这里插入图片描述

11.9 Flash操作注意事项

写入操作时：
- 写入操作前，必须先进行写使能；
- 每个数据位只能由1改写为0，不能由0改写为1；
- 写入数据前必须先擦除，擦除后，所有数据位变为1；
- 擦除必须按最小擦除单元（一个扇区，4KB）进行；
- 连续写入多字节时，最多写入一页（256字节）的数据，超过页尾位置的数据，会回到页首覆盖写入；
  - 因为缓冲区大小就是256字节；
- 写入操作结束后，芯片进入忙状态，不响应新的读写操作；
读取操作时：
- 直接调用读取时序，无需使能，无需额外操作，没有页的限制，读取操作结束后不会进入忙状态，但不能在忙状态时读取。

11.10 软件SPI读写W24Q64

在这里插入图片描述

MySPI.h：

#ifndef __MYSPI_H
#define __MYSPI_H

void MySPI_Init(void);
void MySPI_Start(void);
void MySPI_Stop(void);
uint8_t MySPI_SwapByte(uint8_t ByteSend);

#endif

MySPI.c：

#include "stm32f10x.h"                  // Device header

/*引脚配置层*/

/**
  * 函    数：SPI写SS引脚电平
  * 参    数：BitValue 协议层传入的当前需要写入SS的电平，范围0~1
  * 返 回 值：无
  * 注意事项：此函数需要用户实现内容，当BitValue为0时，需要置SS为低电平，当BitValue为1时，需要置SS为高电平
  */
void MySPI_W_SS(uint8_t BitValue)
{
	GPIO_WriteBit(GPIOA, GPIO_Pin_4, (BitAction)BitValue);		//根据BitValue，设置SS引脚的电平
}

/**
  * 函    数：SPI写SCK引脚电平
  * 参    数：BitValue 协议层传入的当前需要写入SCK的电平，范围0~1
  * 返 回 值：无
  * 注意事项：此函数需要用户实现内容，当BitValue为0时，需要置SCK为低电平，当BitValue为1时，需要置SCK为高电平
  */
void MySPI_W_SCK(uint8_t BitValue)
{
	GPIO_WriteBit(GPIOA, GPIO_Pin_5, (BitAction)BitValue);		//根据BitValue，设置SCK引脚的电平
}

/**
  * 函    数：SPI写MOSI引脚电平
  * 参    数：BitValue 协议层传入的当前需要写入MOSI的电平，范围0~1
  * 返 回 值：无
  * 注意事项：此函数需要用户实现内容，当BitValue为0时，需要置MOSI为低电平，当BitValue为1时，需要置MOSI为高电平
  */
void MySPI_W_MOSI(uint8_t BitValue)
{
	GPIO_WriteBit(GPIOA, GPIO_Pin_7, (BitAction)BitValue);		//根据BitValue，设置MOSI引脚的电平，BitValue要实现非0即1的特性
}

/**
  * 函    数：I2C读MISO引脚电平
  * 参    数：无
  * 返 回 值：协议层需要得到的当前MISO的电平，范围0~1
  * 注意事项：此函数需要用户实现内容，当前MISO为低电平时，返回0，当前MISO为高电平时，返回1
  */
uint8_t MySPI_R_MISO(void)
{
	return GPIO_ReadInputDataBit(GPIOA, GPIO_Pin_6);			//读取MISO电平并返回
}

/**
  * 函    数：SPI初始化
  * 参    数：无
  * 返 回 值：无
  * 注意事项：此函数需要用户实现内容，实现SS、SCK、MOSI和MISO引脚的初始化
  */
void MySPI_Init(void)
{
	/*开启时钟*/
	RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_GPIOA, ENABLE);	//开启GPIOA的时钟
	
	/*GPIO初始化*/
	GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStructure;
	GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_Out_PP;
	GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_4 | GPIO_Pin_5 | GPIO_Pin_7;
	GPIO_InitStructure.GPIO_Speed = GPIO_Speed_50MHz;
	GPIO_Init(GPIOA, &GPIO_InitStructure);					//将PA4、PA5和PA7引脚初始化为推挽输出
	
	GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_IPU;
	GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_6;
	GPIO_InitStructure.GPIO_Speed = GPIO_Speed_50MHz;
	GPIO_Init(GPIOA, &GPIO_InitStructure);					//将PA6引脚初始化为上拉输入
	
	/*设置默认电平*/
	MySPI_W_SS(1);											//SS默认高电平
	MySPI_W_SCK(0);											//SCK默认低电平
}

/*协议层*/

/**
  * 函    数：SPI起始
  * 参    数：无
  * 返 回 值：无
  */
void MySPI_Start(void)
{
	MySPI_W_SS(0);				//拉低SS，开始时序
}

/**
  * 函    数：SPI终止
  * 参    数：无
  * 返 回 值：无
  */
void MySPI_Stop(void)
{
	MySPI_W_SS(1);				//拉高SS，终止时序
}

/**
  * 函    数：SPI交换传输一个字节，使用SPI模式0
  * 参    数：ByteSend 要发送的一个字节
  * 返 回 值：接收的一个字节
  */
uint8_t MySPI_SwapByte(uint8_t ByteSend)
{
	uint8_t i, ByteReceive = 0x00;					//定义接收的数据，并赋初值0x00，此处必须赋初值0x00，后面会用到
	
	for (i = 0; i < 8; i ++)						//循环8次，依次交换每一位数据
	{
		/*两个!可以对数据进行两次逻辑取反，作用是把非0值统一转换为1，即：!!(0) = 0，!!(非0) = 1*/
		MySPI_W_MOSI(!!(ByteSend & (0x80 >> i)));	//使用掩码的方式取出ByteSend的指定一位数据并写入到MOSI线
		MySPI_W_SCK(1);								//拉高SCK，上升沿移出数据
		if (MySPI_R_MISO()){ByteReceive |= (0x80 >> i);}	//读取MISO数据，并存储到Byte变量
															//当MISO为1时，置变量指定位为1，当MISO为0时，不做处理，指定位为默认的初值0
		MySPI_W_SCK(0);								//拉低SCK，下降沿移入数据
	}
	
	return ByteReceive;								//返回接收到的一个字节数据
}、

W25Q64_Ins.h：

#ifndef __W25Q64_INS_H
#define __W25Q64_INS_H

#define W25Q64_WRITE_ENABLE							0x06
#define W25Q64_WRITE_DISABLE						0x04
#define W25Q64_READ_STATUS_REGISTER_1				0x05
#define W25Q64_READ_STATUS_REGISTER_2				0x35
#define W25Q64_WRITE_STATUS_REGISTER				0x01
#define W25Q64_PAGE_PROGRAM							0x02
#define W25Q64_QUAD_PAGE_PROGRAM					0x32
#define W25Q64_BLOCK_ERASE_64KB						0xD8
#define W25Q64_BLOCK_ERASE_32KB						0x52
#define W25Q64_SECTOR_ERASE_4KB						0x20
#define W25Q64_CHIP_ERASE							0xC7
#define W25Q64_ERASE_SUSPEND						0x75
#define W25Q64_ERASE_RESUME							0x7A
#define W25Q64_POWER_DOWN							0xB9
#define W25Q64_HIGH_PERFORMANCE_MODE				0xA3
#define W25Q64_CONTINUOUS_READ_MODE_RESET			0xFF
#define W25Q64_RELEASE_POWER_DOWN_HPM_DEVICE_ID		0xAB
#define W25Q64_MANUFACTURER_DEVICE_ID				0x90
#define W25Q64_READ_UNIQUE_ID						0x4B
#define W25Q64_JEDEC_ID								0x9F
#define W25Q64_READ_DATA							0x03
#define W25Q64_FAST_READ							0x0B
#define W25Q64_FAST_READ_DUAL_OUTPUT				0x3B
#define W25Q64_FAST_READ_DUAL_IO					0xBB
#define W25Q64_FAST_READ_QUAD_OUTPUT				0x6B
#define W25Q64_FAST_READ_QUAD_IO					0xEB
#define W25Q64_OCTAL_WORD_READ_QUAD_IO				0xE3

#define W25Q64_DUMMY_BYTE							0xFF

#endif

W25Q64.h：

#ifndef __W25Q64_H
#define __W25Q64_H

void W25Q64_Init(void);
void W25Q64_ReadID(uint8_t *MID, uint16_t *DID);
void W25Q64_PageProgram(uint32_t Address, uint8_t *DataArray, uint16_t Count);
void W25Q64_SectorErase(uint32_t Address);
void W25Q64_ReadData(uint32_t Address, uint8_t *DataArray, uint32_t Count);

#endif

W25Q64.c：

#include "stm32f10x.h"                  // Device header
#include "MySPI.h"
#include "W25Q64_Ins.h"

/**
  * 函    数：W25Q64初始化
  * 参    数：无
  * 返 回 值：无
  */
void W25Q64_Init(void)
{
	MySPI_Init();					//先初始化底层的SPI
}

/**
  * 函    数：MPU6050读取ID号
  * 参    数：MID 工厂ID，使用输出参数的形式返回
  * 参    数：DID 设备ID，使用输出参数的形式返回
  * 返 回 值：无
  */
void W25Q64_ReadID(uint8_t *MID, uint16_t *DID)
{
	MySPI_Start();								//SPI起始
	MySPI_SwapByte(W25Q64_JEDEC_ID);			//交换发送读取ID的指令
	*MID = MySPI_SwapByte(W25Q64_DUMMY_BYTE);	//交换接收MID，通过输出参数返回
	*DID = MySPI_SwapByte(W25Q64_DUMMY_BYTE);	//交换接收DID高8位
	*DID <<= 8;									//高8位移到高位
	*DID |= MySPI_SwapByte(W25Q64_DUMMY_BYTE);	//或上交换接收DID的低8位，通过输出参数返回
	MySPI_Stop();								//SPI终止
}

/**
  * 函    数：W25Q64写使能
  * 参    数：无
  * 返 回 值：无
  */
void W25Q64_WriteEnable(void)
{
	MySPI_Start();								//SPI起始
	MySPI_SwapByte(W25Q64_WRITE_ENABLE);		//交换发送写使能的指令
	MySPI_Stop();								//SPI终止
}

/**
  * 函    数：W25Q64等待忙
  * 参    数：无
  * 返 回 值：无
  */
void W25Q64_WaitBusy(void)
{
	uint32_t Timeout;
	MySPI_Start();								//SPI起始
	MySPI_SwapByte(W25Q64_READ_STATUS_REGISTER_1);				//交换发送读状态寄存器1的指令
	Timeout = 100000;							//给定超时计数时间
	while ((MySPI_SwapByte(W25Q64_DUMMY_BYTE) & 0x01) == 0x01)	//循环等待忙标志位
	{
		Timeout --;								//等待时，计数值自减
		if (Timeout == 0)						//自减到0后，等待超时
		{
			/*超时的错误处理代码，可以添加到此处*/
			break;								//跳出等待，不等了
		}
	}
	MySPI_Stop();								//SPI终止
}

/**
  * 函    数：W25Q64页编程
  * 参    数：Address 页编程的起始地址，范围：0x000000~0x7FFFFF
  * 参    数：DataArray	用于写入数据的数组
  * 参    数：Count 要写入数据的数量，范围：0~256
  * 返 回 值：无
  * 注意事项：写入的地址范围不能跨页
  */
void W25Q64_PageProgram(uint32_t Address, uint8_t *DataArray, uint16_t Count)
{
	uint16_t i;
	
	W25Q64_WriteEnable();						//写使能
	
	MySPI_Start();								//SPI起始
	MySPI_SwapByte(W25Q64_PAGE_PROGRAM);		//交换发送页编程的指令
	MySPI_SwapByte(Address >> 16);				//交换发送地址23~16位
	MySPI_SwapByte(Address >> 8);				//交换发送地址15~8位
	MySPI_SwapByte(Address);					//交换发送地址7~0位
	for (i = 0; i < Count; i ++)				//循环Count次
	{
		MySPI_SwapByte(DataArray[i]);			//依次在起始地址后写入数据
	}
	MySPI_Stop();								//SPI终止
	
	W25Q64_WaitBusy();							//等待忙
}

/**
  * 函    数：W25Q64扇区擦除（4KB）
  * 参    数：Address 指定扇区的地址，范围：0x000000~0x7FFFFF
  * 返 回 值：无
  */
void W25Q64_SectorErase(uint32_t Address)
{
	W25Q64_WriteEnable();						//写使能
	
	MySPI_Start();								//SPI起始
	MySPI_SwapByte(W25Q64_SECTOR_ERASE_4KB);	//交换发送扇区擦除的指令
	MySPI_SwapByte(Address >> 16);				//交换发送地址23~16位
	MySPI_SwapByte(Address >> 8);				//交换发送地址15~8位
	MySPI_SwapByte(Address);					//交换发送地址7~0位
	MySPI_Stop();								//SPI终止
	
	W25Q64_WaitBusy();							//等待忙
}

/**
  * 函    数：W25Q64读取数据
  * 参    数：Address 读取数据的起始地址，范围：0x000000~0x7FFFFF
  * 参    数：DataArray 用于接收读取数据的数组，通过输出参数返回
  * 参    数：Count 要读取数据的数量，范围：0~0x800000
  * 返 回 值：无
  */
void W25Q64_ReadData(uint32_t Address, uint8_t *DataArray, uint32_t Count)
{
	uint32_t i;
	MySPI_Start();								//SPI起始
	MySPI_SwapByte(W25Q64_READ_DATA);			//交换发送读取数据的指令
	MySPI_SwapByte(Address >> 16);				//交换发送地址23~16位
	MySPI_SwapByte(Address >> 8);				//交换发送地址15~8位
	MySPI_SwapByte(Address);					//交换发送地址7~0位
	for (i = 0; i < Count; i ++)				//循环Count次
	{
		DataArray[i] = MySPI_SwapByte(W25Q64_DUMMY_BYTE);	//依次在起始地址后读取数据
	}
	MySPI_Stop();								//SPI终止
}

main.c：

#include "stm32f10x.h"                  // Device header
#include "Delay.h"
#include "OLED.h"
#include "W25Q64.h"

uint8_t MID;							//定义用于存放MID号的变量
uint16_t DID;							//定义用于存放DID号的变量

uint8_t ArrayWrite[] = {0x01, 0x02, 0x03, 0x04};	//定义要写入数据的测试数组
uint8_t ArrayRead[4];								//定义要读取数据的测试数组

int main(void)
{
	/*模块初始化*/
	OLED_Init();						//OLED初始化
	W25Q64_Init();						//W25Q64初始化
	
	/*显示静态字符串*/
	OLED_ShowString(1, 1, "MID:   DID:");
	OLED_ShowString(2, 1, "W:");
	OLED_ShowString(3, 1, "R:");
	
	/*显示ID号*/
	W25Q64_ReadID(&MID, &DID);			//获取W25Q64的ID号
	OLED_ShowHexNum(1, 5, MID, 2);		//显示MID
	OLED_ShowHexNum(1, 12, DID, 4);		//显示DID
	
	/*W25Q64功能函数测试*/
	W25Q64_SectorErase(0x000000);					//扇区擦除
	W25Q64_PageProgram(0x000000, ArrayWrite, 4);	//将写入数据的测试数组写入到W25Q64中
	
	W25Q64_ReadData(0x000000, ArrayRead, 4);		//读取刚写入的测试数据到读取数据的测试数组中
	
	/*显示数据*/
	OLED_ShowHexNum(2, 3, ArrayWrite[0], 2);		//显示写入数据的测试数组
	OLED_ShowHexNum(2, 6, ArrayWrite[1], 2);
	OLED_ShowHexNum(2, 9, ArrayWrite[2], 2);
	OLED_ShowHexNum(2, 12, ArrayWrite[3], 2);
	
	OLED_ShowHexNum(3, 3, ArrayRead[0], 2);			//显示读取数据的测试数组
	OLED_ShowHexNum(3, 6, ArrayRead[1], 2);
	OLED_ShowHexNum(3, 9, ArrayRead[2], 2);
	OLED_ShowHexNum(3, 12, ArrayRead[3], 2);
	
	while (1)
	{
		
	}
}

11.11 SPI外设简介

STM32内部集成了硬件SPI收发电路，可以由硬件自动执行时钟生成、数据收发等功能，减轻CPU的负担；
可配置8位/16位数据帧、高位先行/低位先行；
时钟频率： f_PCLK / (2, 4, 8, 16, 32, 64, 128, 256)；
- PCLK：外设时钟，APB2的PCLK是72MHz，APB1的PCLK是36MHz；
- SPI1挂载在APB2，SPB2挂载在APB1；
支持多主机模型、主或从操作；
可精简为半双工/单工通信；
支持DMA；
兼容I2S协议；
- I2S是一种音频传输协议；
STM32F103C8T6 硬件SPI资源：SPI1、SPI2。

11.12 SPI框图

LSBFIRST控制位：可以控制是低位先行还是高位先行；
MOSI和MISO右边的交叉电路：用来进行主从引脚模式变化的（此处的图可能有错）；
波特率发生器：用来产生SCK时钟；

在这里插入图片描述

11.13 SPI基本结构

在这里插入图片描述

11.14 主模式全双工连续传输

因为SPOL=1，CPHA=1，所以使用的是SPI模式3；

在这里插入图片描述

11.15 非连续传输

因为SPOL=1，CPHA=1，所以使用的是SPI模式3；

在这里插入图片描述

11.16 软件/硬件波形对比

在这里插入图片描述

11.17 硬件SPI读写W24Q64

在这里插入图片描述

MySPI.h：

#ifndef __MYSPI_H
#define __MYSPI_H

void MySPI_Init(void);
void MySPI_Start(void);
void MySPI_Stop(void);
uint8_t MySPI_SwapByte(uint8_t ByteSend);

#endif

MySPI.c：

删除void MySPI_W_SCK(uint8_t BitValue)、void MySPI_W_MOSI(uint8_t BitValue)、uint8_t MySPI_R_MISO(void)三个函数；
将MySPI_Init函数中的内容替换为SPI外设的初始化；
将MySPI_SwapByte函数中的内容替换为硬件SPI的代码；

#include "stm32f10x.h"                  // Device header

/**
  * 函    数：SPI写SS引脚电平，SS仍由软件模拟
  * 参    数：BitValue 协议层传入的当前需要写入SS的电平，范围0~1
  * 返 回 值：无
  * 注意事项：此函数需要用户实现内容，当BitValue为0时，需要置SS为低电平，当BitValue为1时，需要置SS为高电平
  */
void MySPI_W_SS(uint8_t BitValue)
{
	GPIO_WriteBit(GPIOA, GPIO_Pin_4, (BitAction)BitValue);		//根据BitValue，设置SS引脚的电平
}

/**
  * 函    数：SPI初始化
  * 参    数：无
  * 返 回 值：无
  */
void MySPI_Init(void)
{
	/*开启时钟*/
	RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_GPIOA, ENABLE);	//开启GPIOA的时钟
	RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_SPI1, ENABLE);	//开启SPI1的时钟
	
	/*GPIO初始化*/
	GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStructure;
	GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_Out_PP;
	GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_4;
	GPIO_InitStructure.GPIO_Speed = GPIO_Speed_50MHz;
	GPIO_Init(GPIOA, &GPIO_InitStructure);					//将PA4引脚初始化为推挽输出
	
	GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_AF_PP;
	GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_5 | GPIO_Pin_7;
	GPIO_InitStructure.GPIO_Speed = GPIO_Speed_50MHz;
	GPIO_Init(GPIOA, &GPIO_InitStructure);					//将PA5和PA7引脚初始化为复用推挽输出
	
	GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_IPU;
	GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_6;
	GPIO_InitStructure.GPIO_Speed = GPIO_Speed_50MHz;
	GPIO_Init(GPIOA, &GPIO_InitStructure);					//将PA6引脚初始化为上拉输入
	
	/*SPI初始化*/
	SPI_InitTypeDef SPI_InitStructure;						//定义结构体变量
	SPI_InitStructure.SPI_Mode = SPI_Mode_Master;			//模式，选择为SPI主模式
	SPI_InitStructure.SPI_Direction = SPI_Direction_2Lines_FullDuplex;	//方向，选择2线全双工
	SPI_InitStructure.SPI_DataSize = SPI_DataSize_8b;		//数据宽度，选择为8位
	SPI_InitStructure.SPI_FirstBit = SPI_FirstBit_MSB;		//先行位，选择高位先行
	SPI_InitStructure.SPI_BaudRatePrescaler = SPI_BaudRatePrescaler_128;	//波特率分频，选择128分频
	SPI_InitStructure.SPI_CPOL = SPI_CPOL_Low;				//SPI极性，选择低极性
	SPI_InitStructure.SPI_CPHA = SPI_CPHA_1Edge;			//SPI相位，选择第一个时钟边沿采样，极性和相位决定选择SPI模式0
	SPI_InitStructure.SPI_NSS = SPI_NSS_Soft;				//NSS，选择由软件控制
	SPI_InitStructure.SPI_CRCPolynomial = 7;				//CRC多项式，暂时用不到，给默认值7
	SPI_Init(SPI1, &SPI_InitStructure);						//将结构体变量交给SPI_Init，配置SPI1
	
	/*SPI使能*/
	SPI_Cmd(SPI1, ENABLE);									//使能SPI1，开始运行
	
	/*设置默认电平*/
	MySPI_W_SS(1);											//SS默认高电平
}

/**
  * 函    数：SPI起始
  * 参    数：无
  * 返 回 值：无
  */
void MySPI_Start(void)
{
	MySPI_W_SS(0);				//拉低SS，开始时序
}

/**
  * 函    数：SPI终止
  * 参    数：无
  * 返 回 值：无
  */
void MySPI_Stop(void)
{
	MySPI_W_SS(1);				//拉高SS，终止时序
}

/**
  * 函    数：SPI交换传输一个字节，使用SPI模式0
  * 参    数：ByteSend 要发送的一个字节
  * 返 回 值：接收的一个字节
  */
uint8_t MySPI_SwapByte(uint8_t ByteSend)
{
	while (SPI_I2S_GetFlagStatus(SPI1, SPI_I2S_FLAG_TXE) != SET);	//等待发送数据寄存器空
	
	SPI_I2S_SendData(SPI1, ByteSend);								//写入数据到发送数据寄存器，开始产生时序
	
	while (SPI_I2S_GetFlagStatus(SPI1, SPI_I2S_FLAG_RXNE) != SET);	//等待接收数据寄存器非空
	
	return SPI_I2S_ReceiveData(SPI1);								//读取接收到的数据并返回
}

main.c：

#include "stm32f10x.h"                  // Device header
#include "Delay.h"
#include "OLED.h"
#include "W25Q64.h"

uint8_t MID;							//定义用于存放MID号的变量
uint16_t DID;							//定义用于存放DID号的变量

uint8_t ArrayWrite[] = {0x01, 0x02, 0x03, 0x04};	//定义要写入数据的测试数组
uint8_t ArrayRead[4];								//定义要读取数据的测试数组

int main(void)
{
	/*模块初始化*/
	OLED_Init();						//OLED初始化
	W25Q64_Init();						//W25Q64初始化
	
	/*显示静态字符串*/
	OLED_ShowString(1, 1, "MID:   DID:");
	OLED_ShowString(2, 1, "W:");
	OLED_ShowString(3, 1, "R:");
	
	/*显示ID号*/
	W25Q64_ReadID(&MID, &DID);			//获取W25Q64的ID号
	OLED_ShowHexNum(1, 5, MID, 2);		//显示MID
	OLED_ShowHexNum(1, 12, DID, 4);		//显示DID
	
	/*W25Q64功能函数测试*/
	W25Q64_SectorErase(0x000000);					//扇区擦除
	W25Q64_PageProgram(0x000000, ArrayWrite, 4);	//将写入数据的测试数组写入到W25Q64中
	
	W25Q64_ReadData(0x000000, ArrayRead, 4);		//读取刚写入的测试数据到读取数据的测试数组中
	
	/*显示数据*/
	OLED_ShowHexNum(2, 3, ArrayWrite[0], 2);		//显示写入数据的测试数组
	OLED_ShowHexNum(2, 6, ArrayWrite[1], 2);
	OLED_ShowHexNum(2, 9, ArrayWrite[2], 2);
	OLED_ShowHexNum(2, 12, ArrayWrite[3], 2);
	
	OLED_ShowHexNum(3, 3, ArrayRead[0], 2);			//显示读取数据的测试数组
	OLED_ShowHexNum(3, 6, ArrayRead[1], 2);
	OLED_ShowHexNum(3, 9, ArrayRead[2], 2);
	OLED_ShowHexNum(3, 12, ArrayRead[3], 2);
	
	while (1)
	{
		
	}
}