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SPI 协议与 W25Qxx 芯片应用总结

一、SPI 协议概述

在开发 SPI 应用之前，了解 SPI 协议的工作原理至关重要。SPI（ Serial Peripheral Interface）是一种常见的同步通信总线协议，广泛应用于电子系统中的外设通信。本文将介绍 SPI 协议的实现要点及与 W25Qxx 芯片的结合。

SPI 协议支持多主模式通信，每次传输可以是单字节或多字节。该协议的关键特性包括：

• 滑动模式和静态模式的灵活切换
• 唯一的总线控制（NSS）
• 数据传输的同步时钟（S_CLK）
• 多字节支持

熟悉这些特性后，可以通过查阅相关文档（如《SPI 协议简易指南》）深入了解 SPI 的实现细节。

二、W25Qxx 芯片概述

W25Qxx 系列是 STC 正文开发的 SPI 存储芯片，支持高效的存储解决方案。该芯片具有以下特性：

• 高尾概率矫正机制
• 扫描 erase 操作
• 支持多个擦除模式
• 高效的编程实现

W25Qxx 芯片主要涉及两个工作模式：Mode 0 和 Mode 3。工作模式的选择会直接影响数据传输的时序和电平特性。下图是 W25Q64 芯片的主要参数表：

W25Qxx 芯片的时序图如下所示：

通过上述图表可以看出，芯片支持 Mode 0 和 Mode 3 两种主要工作模式。

三、硬件 SPI 设计与实现

硬件 SPI 是 SPI 协议的物理实现，主要由存储器接口（SPIx）控制。W25Qxx 芯片的硬件 SPI 模块支持多主模式和多从模式操作。以下是 hardwar SPI 模块的主要特性：

• 3 线全双工同步传输
• 带或不带第三根双向数据线的双线单工同步传输
• 支持 8 位或 16 位传输帧格式
• 主从操作模式切换
• 多主模式通信
• �.proto timing控制

硬件 SPI 的框图结构如下所示：

传输模式的配置可以通过以下代码实现：

// SPI 硬件配置初始化void W25Qxx_Config(void){    GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStructure;    SPI_InitTypeDef SPI_InitStructure;    // 配置 IO 引脚及时钟    W25Q_IO_APBxClock_FUN(W25Q_CS_CLK | W25Q_SCK_CLK | W25Q_MISO_CLK | W25Q_MOSI_CLK, ENABLE);    W25Q_SPI_APBxClock_FUN(W25Q_SPI_CLK, ENABLE);    // CS pin 排除    GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = W25Q_CS_PINS;    GPIO_InitStructure.GPIO_Speed = GPIO_Speed_50MHz;    GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_Out_PP;    GPIO_Init(W25Q_CS_PORT, &GPIO_InitStructure);    // SCK 和 MOSI 导通    GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_AF_PP;    GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = W25Q_SCK_PINS;    GPIO_Init(W25Q_SCK_PORT, &GPIO_InitStructure);    GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = W25Q_MOSI_PINS;    GPIO_Init(W25Q_MOSI_PORT, &GPIO_InitStructure);    // MISO 输入浮空    GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = W25Q_MISO_PINS;    GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_IN_FLOATING;    GPIO_Init(W25Q_MISO_PORT, &GPIO_InitStructure);    // CS 低电平    W25Q_CS(HIGH);    // SPI 配置    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 addCriterion dddd exclude mmm...    // 启用 SPI    SPI_Init(W25Q_SPIx, &SPI_InitStructure);}

四、模拟 SPI 实现

在硬件 SPI 未可用的情况下，模拟 SPI 还是可行的。模拟 SPI 使用 GPIO 脚构造合适的电平信号以仿真 SPI 协议的需求。以下是 Mode 3 下的模拟时序实现：

// 模拟 SPI 配置void Simulate_SPI_Config(void){    GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStructure;    // 配置时钟和 MOSI/MISO 引脚    SL_SPI_SCK_APBxClockFUN(SL_SPI_SCK_CLK, ENABLE);    SL_SPI_MOSI_APBxClockFUN(SL_SPI_MOSI_CLK, ENABLE);    SL_SPI_MISO_APBxClockFUN(SL_SPI_MISO_CLK, ENABLE);    // GPIO 配置    GPIO_InitStructure.GPIO_Speed = GPIO_Speed_50MHz;    GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = SL_SPI_SCK_PINS;    GPIO_Init(SL_SPI_SCK_PORT, &GPIO_InitStructure);    GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = SL_SPI_MOSI_PINS;    GPIO_Init(SL_SPI_MOSI_PORT, &GPIO_InitStructure);    GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = SL_SPI_MISO_PINS;    GPIO_Init(SL_SPI_MISO_PORT, &GPIO_InitStructure);}

五、W25Qxx 芯片实际应用

下面是对 W25Qxx 芯片的实际应用代码总结：

#include "w25qxx.h"#include "bsp_SPI.h"#include "bsp_UART.h"#define USE_SIMULATE_SPI 0#define MAX_TIME_OUT ((uint32_t)0x1000)static __IO uint32_t W25Q_TimeOut = MAX_TIMEOUT;// 超时回调函数#if USE_SIMULATE_SPIstatic uint8_t TimeOut_Callback(char ErrorCode){    // 超时处理逻辑    return 0;}#endif// 发送一个字节static uint8_t SPI_Flash_SendByte(uint8_t wData){#if USE_SIMULATE_SPI    return Write_SPI_Byte(wData);#else    // 硬件实现#endif}// 执行擦除扇区void W25Qxx_Sector_Erase(uint32_t Address){    W25Qxx_Write_Enable();    W25Q_CS(LOW);    SPI_Flash_SendByte(W25Q_SECTOR_ERASE);    // Address 分析和发送    // ...    W25QCS(HIGH);    // 等待完成    W25Qxx_Busy_Wait();}

六、代码示例

以下是相关代码示例：

// 初始化配置void W25Qxx_Init(void){    W25Qxx_Config();    // 加工 Jeep ID 确认    // ...}// 读取 JEDEC 统一 IDuint32_t W25Qxx_Read_JEDECID(void){    uint32_t temp[4] = {0};    W25QCS(LOW);    // 发送 JEDEC ID 并读取结果    // ...    return temp[0];}

上述代码涵盖了 SPI 协议、W25Qxx 芯片的应用及硬件 SPI 的实现。开发者可以根据实际需求选择硬件或模拟实现，并根据具体项目需求进行扩展和优化。如果有任何疑问或发现错误欢迎留言。

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