【STM32H7教程】第79章 STM32H7的QSPI总线应用之驱动W25QXX（支持查询和MDMA）

2020-11-24 10:58:11 浏览数 (1)

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第79章 STM32H7的QSPI总线应用之驱动W25QXX（支持查询和MDMA）

本章节为大家讲解标准QSPI接线方式驱动W25QXX，实现了查询和MDMA两种方式。

79.1 初学者重要提示

79.2 W25QXX硬件设计

79.3 W25QXX关键知识点整理（重要）

79.4 W25QXX驱动设计

79.5 W25QXX板级支持包（bsp_spi_flash.c）

79.6 W25QXX驱动移植和使用

79.7 使用例程设计框架

79.8 实验例程说明（MDK）

79.9 实验例程说明（IAR）

79.10 总结

79.1 初学者重要提示

1、 学习本章节前，务必优先学习第79章。

2、 W25Q256JV属于NOR型Flash存储芯片。

3、 W25Q256JV手册下载地址：链接 （这是一个超链接），当前章节配套例子的Doc文件件里面也有存放。

4、 本章第3小节整理的知识点比较重要，务必要了解下，特别是页编程和页回卷。

5、 对QSPI Flash W25Q256JV的不同接线方式（1线，2线或者4线，这里的线是指的数据线），编程命令是不同的。

6、 W25Q256JV最高支持133MHz。

7、 STM32H7驱动QSPI Flash的4线DMA模式，读速度48MB/S左右。http://www.armbbs.cn/forum.php?mod=viewthread&tid=91616 。

8、 内存映射模式下，最后一个字节无法正常读取的解决办法：http://www.armbbs.cn/forum.php?mod=viewthread&tid=96726 。

9、 本章配套例子的DMA是采用性能最强的MDMA。

79.2 W25QXX硬件设计

STM32H7驱动W25Q256JV的硬件设计如下：

关于这个原理图，要了解到以下几个知识：

  • V7开发板实际外接的芯片是W25Q256JV。
  • CS片选最好接上拉电阻，防止意外操作。
  • W25Q256的WP引脚用于写保护，低电平有效性，当前是将其作为4方式的IO2。
  • HOLD引脚也是低电平有效，当前是将其接到高电平。此引脚的作用是CS片选低电平时，DO引脚输出高阻，忽略CLK和DI引脚上的信号。当前是将其作为4线方式的IO3。

79.3 W25QXX关键知识点整理（重要）

驱动W25QXX前要先了解下这个芯片的相关信息。

79.3.1 W25QXX基础信息

  • W25Q256JV是32MB（256Mbit）。
  • W25Q256JV支持标准SPI（单线SPI），用到引脚CLK、CS，DI和DO引脚。

支持两线SPI，用到引脚CLK、CS、IO0、IO1 。

支持四线SPI，用到引脚CLK、CS、IO0、IO1，IO2、IO3。

（注：这里几线的意思是几个数据线）。

  • W25Q256JV支持的最高时钟是133MHz。
  • 每个扇区最少支持10万次擦写，可以保存20年数据。
  • 页大小是256字节，支持页编程，也就是一次编写256个字节，也可以一个一个编写。
  • 支持4KB为单位的扇区擦除，也可以32KB或者64KB为单位的擦除。

整体框图如下：

W25Q256JV：

  • 有512个Block，每个Block大小64KB。
  • 每个Block有16个Sector，每个Sector大小4KB。
  • 每个Sector有16个Page，每个Page大小是256字节。

79.3.2 W25QXX命令

使用W25Q256的接线方式不同，使用的命令也有所不同，使用的时候务必要注意，当前我们使用的QSPI，即4线SPI，并且用的4字节地址模式，使用的命令如下：

当前主要用到如下几个命令：

代码语言：javascript复制
#define WRITE_ENABLE_CMD      0x06         /* 写使能指令 */  
#define READ_ID_CMD2          0x9F         /* 读取ID命令 */  
#define READ_STATUS_REG_CMD   0x05         /* 读取状态命令 */ 
#define BULK_ERASE_CMD        0xC7         /* 整个芯片擦除命令 */ 
#define SUBSECTOR_ERASE_4_BYTE_ADDR_CMD      0x21    /* 32bit地址扇区擦除指令, 4KB */
#define QUAD_IN_FAST_PROG_4_BYTE_ADDR_CMD    0x34    /* 32bit地址的4线快速写入命令 */
#define QUAD_INOUT_FAST_READ_4_BYTE_ADDR_CMD 0xEC    /* 32bit地址的4线快速读取命令 */

79.3.3 W25QXX页编程和页回卷

SPI Flash仅支持页编程（页大小256字节），所有其它大批量数据的写入都是以页为单位。这里注意所说的页编程含义，页编程分为以下三步（伪代码）：

代码语言：javascript复制
bsp_spiWrite1(0x02);                               ----------第1步发送页编程命令        
bsp_spiWrite1((_uiWriteAddr & 0xFF0000) >> 16);    ----------第2步发送地址   
bsp_spiWrite1((_uiWriteAddr & 0xFF00) >> 8);   
bsp_spiWrite1(_uiWriteAddr & 0xFF);               

    for (i = 0; i < _usSize; i  )
    {
        bsp_spiWrite1(*_pBuf  );   ----------第3步写数据，此时就可以连续写入数据了，
                                             不需要再重新设置地址，地址会自增。这样可以大大加快写入速度。   
    }

页编程的含义恰恰就体现在第3步了，如果用户设置的“起始地址 数据长度”所确定的地址范围超过了此起始地址所在的页，地址自增不会超过页范围，而是重新回到了此页的首地进行编写。这一点要特别的注意。如果用户不需要使用地址自增效果，那么直接指定地址进行编写即可。可以任意指定地址进行编写，编写前一定要进行擦除。

比如下面就是页内操作（使用前已经进行了扇区擦除，每次擦除最少擦除一个扇区4KB）：

代码语言：javascript复制
uint8_t tempbuf[10] = {0x11,0x22,0x33,0x44,0x55,0x66,0x77,0x88,0x99,0x00};
uint8_t temp1 = 0x10, temp2 = 0x29, temp3 = 0x48;
  • 从250地址开始写入10个字节数据 PageWrite(tempbuf, 250, 10);（因为一旦写入超过地址255，就会从0地址开始重新写）。
  • 向地址20写入1个字节数据：PageWrite(&temp1, 20, 1);
  • 向地址30写入1个字节数据：PageWrite(&temp2, 30, 1);
  • 向地址510写入1个字节数据：PageWrite(&temp3, 510, 1) (这里已经是写到下一页了)

下面是将从0地址到511地址读取出来的512个字节数据，一行32字节。

79.3.4 W25QXX扇区擦除

SPI Flash的擦除支持扇区擦除（4KB），块擦除（32KB或者64KB）以及整个芯片擦除。对于扇区擦除和块擦除，使用的时候要注意一点，一般情况下，只需用户给出扇区或者块的首地址即可。

如果给的不是扇区或者块的首地址也没有关系的，只要此地址是在扇区或者块的范围内，此扇区或者块也可以被正确擦除。不过建议使用时给首地址，方便管理。

79.3.5 W25QXX规格参数

这里我们主要了解擦写耗时和支持的时钟速度，下面是擦写时间参数：

  • 页编程时间：典型值0.4ms，最大值3ms。
  • 扇区擦除时间（4KB）：典型值50ms，最大值400ms。
  • 块擦除时间（32KB）：典型值120ms，最大值1600ms。
  • 块擦除时间（64KB）：典型值150ms，最大值2000ms。
  • 整个芯片擦除时间：典型值80s，最大值400s。

支持的速度参数如下：

可以看到最高支持的读时钟（使用命令03H）速度是50MHz，其它命令速度可以做到133MHz。

79.4 W25QXX驱动设计

W25QXX的程序驱动框架设计如下：

有了这个框图，程序设计就比较好理解了。

79.4.1 第1步：QSPI总线配置

QSPI总线配置如下：

代码语言：javascript复制
/*
*********************************************************************************************************
*    函 数 名: bsp_InitQSPI_W25Q256
*    功能说明: QSPI Flash硬件初始化，配置基本参数
*    形    参: 无
*    返 回 值: 无
*********************************************************************************************************
*/
void bsp_InitQSPI_W25Q256(void)
{
    /* 复位QSPI */
    QSPIHandle.Instance = QUADSPI;
    if (HAL_QSPI_DeInit(&QSPIHandle) != HAL_OK)
    {
        Error_Handler(__FILE__, __LINE__);
    }
    
    /* 设置时钟速度，QSPI clock = 200MHz / (ClockPrescaler 1) = 100MHz */
    QSPIHandle.Init.ClockPrescaler  = 1;  
    
    /* 设置FIFO阀值，范围1 - 32 */
    QSPIHandle.Init.FifoThreshold   = 32; 
    
    /* 
        QUADSPI在FLASH驱动信号后过半个CLK周期才对FLASH驱动的数据采样。
        在外部信号延迟时，这有利于推迟数据采样。
    */
    QSPIHandle.Init.SampleShifting  = QSPI_SAMPLE_SHIFTING_HALFCYCLE; 
    
    /*Flash大小是2^(FlashSize   1) = 2^25 = 32MB */
    //QSPI_FLASH_SIZE - 1; 需要扩大一倍，否则内存映射方位最后1个地址时，会异常。
    QSPIHandle.Init.FlashSize       = QSPI_FLASH_SIZE; 
    
    /* 命令之间的CS片选至少保持2个时钟周期的高电平 */
    QSPIHandle.Init.ChipSelectHighTime = QSPI_CS_HIGH_TIME_2_CYCLE;
    
    /*
       MODE0: 表示片选信号空闲期间，CLK时钟信号是低电平
       MODE3: 表示片选信号空闲期间，CLK时钟信号是高电平
    */
    QSPIHandle.Init.ClockMode = QSPI_CLOCK_MODE_0;
    
    /* QSPI有两个BANK，这里使用的BANK1 */
    QSPIHandle.Init.FlashID   = QSPI_FLASH_ID_1;
    
    /* V7开发板仅使用了BANK1，这里是禁止双BANK */
    QSPIHandle.Init.DualFlash = QSPI_DUALFLASH_DISABLE;

    /* 初始化配置QSPI */
    if (HAL_QSPI_Init(&QSPIHandle) != HAL_OK)
    {
        Error_Handler(__FILE__, __LINE__);
    }    
}

QSPI这部分配置，要特别注意Flash大小的设置，这里做了特别处理，本来是应该填入QSPI_FLASH_SIZE-1，而我们实际上填入的是QSPI_FLASH_SIZE，主要是因为内存映射模式下，最后一个字节访问有问题。

79.4.2 第2步：QSPI总线的查询和MDMA方式设置

本章提供了QSPI Flash的查询和MDMA两种方式的例子，驱动的区别是调用的API不同，查询方式调用的API是HAL_QSPI_Transmit和HAL_QSPI_Receive，而DMA方式使用的API是HAL_QSPI_Transmit_DMA和HAL_QSPI_Receive_DMA。

79.4.3 第3步：W25QXX的读取实现

注：这里以查询方式的API进行说明，DMA方式是一样的。

W25QXX的读取功能是发送的4线快速读取指令0xEC，设置任意地址都可以读取数据，只要不超过芯片容量即可（如果采用的DMA方式，限制每次最大读取65536字节）。

代码语言：javascript复制
/*
*********************************************************************************************************
*    函 数 名: QSPI_ReadBuffer
*    功能说明: 连续读取若干字节，字节个数不能超出芯片容量。
*    形    参: _pBuf : 数据源缓冲区。
*              _uiReadAddr ：起始地址。
*              _usSize ：数据个数, 可以大于PAGE_SIZE, 但是不能超出芯片总容量。
*    返 回 值: 无
*********************************************************************************************************
*/
void QSPI_ReadBuffer(uint8_t * _pBuf, uint32_t _uiReadAddr, uint32_t _uiSize)
{
    
    QSPI_CommandTypeDef sCommand = {0};
    
    
    /* 基本配置 */
    sCommand.InstructionMode   = QSPI_INSTRUCTION_1_LINE;        /* 1线方式发送指令 */
    sCommand.AddressSize       = QSPI_ADDRESS_32_BITS;          /* 32位地址 */
    sCommand.AlternateByteMode = QSPI_ALTERNATE_BYTES_NONE;      /* 无交替字节 */
    sCommand.DdrMode           = QSPI_DDR_MODE_DISABLE;          /* W25Q256JV不支持DDR */
    sCommand.DdrHoldHalfCycle  = QSPI_DDR_HHC_ANALOG_DELAY;      /* DDR模式，数据输出延迟 */
    sCommand.SIOOMode          = QSPI_SIOO_INST_EVERY_CMD;        /* 每次传输要发指令 */    
 
    /* 读取数据 */
    sCommand.Instruction = QUAD_INOUT_FAST_READ_4_BYTE_ADDR_CMD; /* 32bit地址的4线快速读取命令 */
    sCommand.DummyCycles = 6;                    /* 空周期 */
    sCommand.AddressMode = QSPI_ADDRESS_4_LINES; /* 4线地址 */
    sCommand.DataMode    = QSPI_DATA_4_LINES;    /* 4线数据 */ 
    sCommand.NbData      = _uiSize;              /* 读取的数据大小 */ 
    sCommand.Address     = _uiReadAddr;          /* 读取数据的起始地址 */ 
    
    if (HAL_QSPI_Command(&QSPIHandle, &sCommand, 10000) != HAL_OK)
    {
        Error_Handler(__FILE__, __LINE__);
    }

    /* 读取 */
    if (HAL_QSPI_Receive(&QSPIHandle, _pBuf, 10000) != HAL_OK)
    {
        Error_Handler(__FILE__, __LINE__);
    }    
}

此时函数使用的指令0xEC对应的W25Q256JV手册说明，注意红色方框位置：

左上角的1-4-4就是指令阶段使用1个IO，地址阶段使用4个IO，数据阶段也是使用4个IO，并且采用的4字节地址方式，反映到程序里面就是：

sCommand.InstructionMode = QSPI_INSTRUCTION_1_LINE; sCommand.AddressMode = QSPI_ADDRESS_4_LINES; sCommand.AddressSize = QSPI_ADDRESS_32_BITS; sCommand.DataMode = QSPI_DATA_4_LINES;

79.4.4 第4步：W25QXX的编程实现

注：这里以查询方式的API进行说明，DMA方式是一样的。

下面实现了一个页编程函数：

代码语言：javascript复制
/*
*********************************************************************************************************
*    函 数 名: QSPI_WriteBuffer
*    功能说明: 页编程，页大小256字节，任意页都可以写入
*    形    参: _pBuf : 数据源缓冲区；
*              _uiWriteAddr ：目标区域首地址，即页首地址，比如0， 256, 512等。
*              _usWriteSize ：数据个数，不能超过页面大小，范围1 - 256。
*    返 回 值: 1:成功， 0：失败
*********************************************************************************************************
*/
uint8_t QSPI_WriteBuffer(uint8_t *_pBuf, uint32_t _uiWriteAddr, uint16_t _usWriteSize)
{
    QSPI_CommandTypeDef sCommand={0};

    /* 写使能 */
    QSPI_WriteEnable(&QSPIHandle);    
    
    /* 基本配置 */
    sCommand.InstructionMode   = QSPI_INSTRUCTION_1_LINE;    /* 1线方式发送指令 */
    sCommand.AddressSize       = QSPI_ADDRESS_32_BITS;       /* 32位地址 */
    sCommand.AlternateByteMode = QSPI_ALTERNATE_BYTES_NONE;  /* 无交替字节 */
    sCommand.DdrMode           = QSPI_DDR_MODE_DISABLE;      /* W25Q256JV不支持DDR */
    sCommand.DdrHoldHalfCycle  = QSPI_DDR_HHC_ANALOG_DELAY;  /* DDR模式，数据输出延迟 */
    sCommand.SIOOMode          = QSPI_SIOO_INST_ONLY_FIRST_CMD;     /* 仅发送一次命令 */    
    
    /* 写序列配置 */
    sCommand.Instruction = QUAD_IN_FAST_PROG_4_BYTE_ADDR_CMD; /* 32bit地址的4线快速写入命令 */
    sCommand.DummyCycles = 0;                    /* 不需要空周期 */
    sCommand.AddressMode = QSPI_ADDRESS_1_LINE;  /* 4线地址方式 */
    sCommand.DataMode    = QSPI_DATA_4_LINES;    /* 4线数据方式 */
    sCommand.NbData      = _usWriteSize;         /* 写数据大小 */   
    sCommand.Address     = _uiWriteAddr;         /* 写入地址 */
    
    if (HAL_QSPI_Command(&QSPIHandle, &sCommand, 10000) != HAL_OK)
    {
        //return 0;
        Error_Handler(__FILE__, __LINE__);
    }
    
    /* 启动传输 */
    if (HAL_QSPI_Transmit(&QSPIHandle, _pBuf, 10000) != HAL_OK)
    {
        //return 0;
        Error_Handler(__FILE__, __LINE__);
        
    }
    
    QSPI_AutoPollingMemReady(&QSPIHandle);    
    
    return 1;
}

此时函数使用的指令0x34对应的W25Q256JV手册说明，注意红色方框位置：

左上角的1-4-4就是指令阶段使用1个IO，地址阶段使用4个IO，数据阶段也是使用4个IO，并且采用的4字节地址方式，反映到程序里面就是：

sCommand.InstructionMode = QSPI_INSTRUCTION_1_LINE; sCommand.AddressMode = QSPI_ADDRESS_4_LINES; sCommand.AddressSize = QSPI_ADDRESS_32_BITS; sCommand.DataMode = QSPI_DATA_4_LINES;

79.4.5 第5步：W25QXX的扇区擦除实现

注：这里以查询方式的API进行说明，DMA方式是一样的。

通过发送“扇区擦除命令 扇区地址”即可完成相应扇区的擦除，擦除的扇区大小是4KB。

代码语言：javascript复制
/*
*********************************************************************************************************
*    函 数 名: QSPI_EraseSector
*    功能说明: 擦除指定的扇区，扇区大小4KB
*    形    参: _uiSectorAddr : 扇区地址，以4KB为单位的地址，比如0，4096, 8192等，
*    返 回 值: 无
*********************************************************************************************************
*/
void QSPI_EraseSector(uint32_t _uiSectorAddr)
{
    QSPI_CommandTypeDef sCommand={0};

    /* 写使能 */
    QSPI_WriteEnable(&QSPIHandle);    

    /* 基本配置 */
    sCommand.InstructionMode   = QSPI_INSTRUCTION_1_LINE;    /* 1线方式发送指令 */
    sCommand.AddressSize       = QSPI_ADDRESS_32_BITS;       /* 32位地址 */
    sCommand.AlternateByteMode = QSPI_ALTERNATE_BYTES_NONE;  /* 无交替字节 */
    sCommand.DdrMode           = QSPI_DDR_MODE_DISABLE;      /* W25Q256JV不支持DDR */
    sCommand.DdrHoldHalfCycle  = QSPI_DDR_HHC_ANALOG_DELAY;  /* DDR模式，数据输出延迟 */
    sCommand.SIOOMode          = QSPI_SIOO_INST_EVERY_CMD;     /* 每次传输都发指令 */    
    
    /* 擦除配置 */
    sCommand.Instruction = SUBSECTOR_ERASE_4_BYTE_ADDR_CMD;   /* 32bit地址方式的扇区擦除命令，扇区大小4KB*/       
    sCommand.AddressMode = QSPI_ADDRESS_1_LINE;  /* 地址发送是1线方式 */       
    sCommand.Address     = _uiSectorAddr;        /* 扇区首地址，保证是4KB整数倍 */    
    sCommand.DataMode    = QSPI_DATA_NONE;       /* 无需发送数据 */  
    sCommand.DummyCycles = 0;                    /* 无需空周期 */  

    if (HAL_QSPI_Command(&QSPIHandle, &sCommand, 10000) != HAL_OK)
    {
        Error_Handler(__FILE__, __LINE__);
    }
    
    QSPI_AutoPollingMemReady(&QSPIHandle);    
}

此时函数使用的指令0x21对应的W25Q256JV手册说明，注意红色方框位置：

左上角的1-1-1就是指令阶段使用1个IO，地址阶段使用1个IO，数据阶段也是使用1个IO，并且采用的4字节地址方式，反映到程序里面就是：

sCommand.InstructionMode = QSPI_INSTRUCTION_1_LINE;

sCommand.AddressMode = QSPI_ADDRESS_1_LINES;

sCommand.AddressSize = QSPI_ADDRESS_32_BITS;

sCommand.DataMode = QSPI_DATA_1_LINES;

79.4.6 第6步：W25QXX的整个芯片擦除实现

注：这里以查询方式的API进行说明，DMA方式是一样的。

整个芯片的擦除可以通过擦除各个扇区来实现，也可以调用专门的整个芯片擦除指令实现。下面实现方法是发送整个芯片擦除命令实现：

代码语言：javascript复制
/*
*********************************************************************************************************
*    函 数 名: QSPI_EraseChip
*    功能说明: 整个芯片擦除
*    形    参: 无
*    返 回 值: 无
*********************************************************************************************************
*/
void QSPI_EraseChip(void)
{
    QSPI_CommandTypeDef sCommand={0};

    /* 写使能 */
    QSPI_WriteEnable(&QSPIHandle);    

    /* 基本配置 */
    sCommand.InstructionMode   = QSPI_INSTRUCTION_1_LINE;    /* 1线方式发送指令 */
    sCommand.AddressSize       = QSPI_ADDRESS_32_BITS;       /* 32位地址 */
    sCommand.AlternateByteMode = QSPI_ALTERNATE_BYTES_NONE;  /* 无交替字节 */
    sCommand.DdrMode           = QSPI_DDR_MODE_DISABLE;      /* W25Q256JV不支持DDR */
    sCommand.DdrHoldHalfCycle  = QSPI_DDR_HHC_ANALOG_DELAY;  /* DDR模式，数据输出延迟 */
    sCommand.SIOOMode          = QSPI_SIOO_INST_EVERY_CMD;     /* 每次传输都发指令 */    
    
    /* 擦除配置 */
    sCommand.Instruction = BULK_ERASE_CMD;       /* 整个芯片擦除命令*/       
    sCommand.AddressMode = QSPI_ADDRESS_1_LINE;  /* 地址发送是1线方式 */       
    sCommand.Address     = 0;                    /* 地址 */    
    sCommand.DataMode    = QSPI_DATA_NONE;       /* 无需发送数据 */  
    sCommand.DummyCycles = 0;                    /* 无需空周期 */  

    if (HAL_QSPI_Command(&QSPIHandle, &sCommand, 10000) != HAL_OK)
    {
        Error_Handler(__FILE__, __LINE__);
    }
    
    QSPI_AutoPollingMemReady(&QSPIHandle);    
}

此时函数使用的指令0xC7对应的W25Q256JV手册说明，注意红色方框位置：

左上角的1-1-1就是指令阶段使用1个IO，地址阶段使用1个IO，数据阶段也是使用1个IO，并且采用的4字节地址方式，反应到程序里面就是：

sCommand.InstructionMode = QSPI_INSTRUCTION_1_LINE; sCommand.AddressMode = QSPI_ADDRESS_1_LINES; sCommand.AddressSize = QSPI_ADDRESS_32_BITS; sCommand.DataMode = QSPI_DATA_1_LINES;

擦除用不到数据阶段，sCommand.DataMode = QSPI_DATA_NONE即可。

79.4.7 第7步：W25QXX内存映射实现

注：这里以查询方式的API进行说明，DMA方式是一样的。

通过内存映射模式，就可以像使用内部Flash一样使用W25QXX，代码实现如下：

代码语言：javascript复制
/*
*********************************************************************************************************
*    函 数 名: QSPI_MemoryMapped
*    功能说明: QSPI内存映射，地址 0x90000000
*    形    参: 无
*    返 回 值: 无
*********************************************************************************************************
*/
void QSPI_MemoryMapped(void)
{
    QSPI_CommandTypeDef s_command = {0};
    QSPI_MemoryMappedTypeDef s_mem_mapped_cfg = {0};

    /* 基本配置 */
    s_command.InstructionMode = QSPI_INSTRUCTION_1_LINE;      /* 1线方式发送指令 */ 
    s_command.AddressSize = QSPI_ADDRESS_32_BITS;             /* 32位地址 */
    s_command.AlternateByteMode = QSPI_ALTERNATE_BYTES_NONE;  /* 无交替字节 */
    s_command.DdrMode = QSPI_DDR_MODE_DISABLE;                /* W25Q256JV不支持DDR */
    s_command.DdrHoldHalfCycle = QSPI_DDR_HHC_ANALOG_DELAY;   /* DDR模式，数据输出延迟 */
    s_command.SIOOMode = QSPI_SIOO_INST_EVERY_CMD;            /* 每次传输都发指令 */
    
    /* 全部采用4线 */
    s_command.Instruction = QUAD_INOUT_FAST_READ_4_BYTE_ADDR_CMD; /* 快速读取命令 */
    s_command.AddressMode = QSPI_ADDRESS_4_LINES;                 /* 4个地址线 */
    s_command.DataMode = QSPI_DATA_4_LINES;                       /* 4个数据线 */
    s_command.DummyCycles = 6;                                    /* 空周期 */

    /* 关闭溢出计数 */
    s_mem_mapped_cfg.TimeOutActivation = QSPI_TIMEOUT_COUNTER_DISABLE;
    s_mem_mapped_cfg.TimeOutPeriod = 0;

    if (HAL_QSPI_MemoryMapped(&QSPIHandle, &s_command, &s_mem_mapped_cfg) != HAL_OK)
    {
       Error_Handler(__FILE__, __LINE__);
    }
}

此时函数使用的指令0xEC对应的W25Q256JV手册说明，注意红色方框位置：

左上角的1-4-4就是指令阶段使用1个IO，地址阶段使用4个IO，数据阶段也是使用4个IO，采用的4字节地址方式，反应到程序里面就是：

sCommand.InstructionMode = QSPI_INSTRUCTION_1_LINE; sCommand.AddressMode = QSPI_ADDRESS_4_LINES; sCommand.AddressSize = QSPI_ADDRESS_32_BITS; sCommand.DataMode = QSPI_DATA_4_LINES;

79.4.8 第8步：使用MDMA方式要注意Cache问题

如果使用MDMA方式的话，可以使用TCM RAM，此时不用考虑Cache问题。如果使用的是其它RAM空间，要考虑Cache问题。因为MDMA和CPU同时访问DMA缓冲造成的数据一致性问题，将这块空间关闭读Cache和写Cache，比如使用的AXI SRAM，这样可以方便大家做测试，测试通过后，再根据需要开启Cache。

代码语言：javascript复制
/* 配置AXI SRAM的MPU属性为NORMAL, NO Read allocate，NO Write allocate */
MPU_InitStruct.Enable           = MPU_REGION_ENABLE;
MPU_InitStruct.BaseAddress      = 0x24000000;
MPU_InitStruct.Size             = MPU_REGION_SIZE_512KB;
MPU_InitStruct.AccessPermission = MPU_REGION_FULL_ACCESS;
MPU_InitStruct.IsBufferable     = MPU_ACCESS_NOT_BUFFERABLE;
MPU_InitStruct.IsCacheable      = MPU_ACCESS_NOT_CACHEABLE;
MPU_InitStruct.IsShareable      = MPU_ACCESS_NOT_SHAREABLE;
MPU_InitStruct.Number           = MPU_REGION_NUMBER0;
MPU_InitStruct.TypeExtField     = MPU_TEX_LEVEL1;
MPU_InitStruct.SubRegionDisable = 0x00;
MPU_InitStruct.DisableExec      = MPU_INSTRUCTION_ACCESS_ENABLE;

HAL_MPU_ConfigRegion(&MPU_InitStruct);

79.5 W25QXX板级支持包（bsp_qspi_w25q256.c）

W25QXX驱动文件bsp_qspi_w25q256.c主要实现了如下几个API供用户调用：

  • QSPI_ReadBuffer
  • QSPI_WriteBuffer
  • QSPI_EraseSector
  • QSPI_EraseChip
  • QSPI_MemoryMapped

79.5.1 函数QSPI_ReadBuffer

函数原型：

void QSPI_ReadBuffer(uint8_t * _pBuf, uint32_t _uiReadAddr, uint32_t _uiSize);

函数描述：

此函数主要用于从QSPI Flash读取数据，支持任意大小，任意地址，不超过芯片容量即可（如果使用DMA方式，每次最大65536字节）。

函数参数：

  • 第1个参数用于存储从QSPI Flash读取的数据。
  • 第2个参数是读取地址，不可以超过芯片容量。
  • 第3个参数是读取的数据大小，读取范围不可以超过芯片容量。

79.5.2 函数QSPI_WriteBuffer

函数原型：

uint8_t QSPI_WriteBuffer(uint8_t *_pBuf, uint32_t _uiWriteAddr, uint16_t _usWriteSize);

函数描述：

页编程，页大小256字节，任意页都可以写入。注意使用前，务必保证相应页已经做了擦除操作。

函数参数：

  • 第1个参数是源数据缓冲区。
  • 第2个参数是目标区域首地址，即页首地址，比如0， 256, 512等。
  • 第3个参数是数据个数，不能超过页面大小，范围1 – 256，单位字节个数。
  • 返回值，返回1表示成功，返回0表示失败。

79.5.3 函数QSPI_EraseSector

函数原型：

void QSPI_EraseSector(uint32_t _uiSectorAddr)

函数描述：

此函数主要用于扇区擦除，一个扇区大小是4KB。

函数参数：

  • 第1个参数是扇区地址，比如擦除扇区0，此处填0x0000，擦除扇区1，此处填0x1000，擦除扇区2，此处填0x2000，以此类推。

79.5.4 函数QSPI_EraseChip

函数原型：

void QSPI_EraseChip(void)

函数描述：

此函数主要用于整个芯片擦除。

79.5.5 函数QSPI_MemoryMapped

函数原型：

void QSPI_MemoryMapped(void)

函数描述：

调用了此函数就可以像使用内部Flash一样使用外部Flash。

79.6 W25QXX驱动移植和使用

W25QXX移植步骤如下：

  • 第1步：复制bsp_qspi_w25q256.c， bsp_qspi_w25q256.h到自己的工程目录，并添加到工程里面。
  • 第2步：根据使用的QSPI引脚，时钟等，修改bsp_qspi_w25q256.c文件开头的宏定义。
代码语言：javascript复制
/* 
    STM32-V7开发板接线

    PG6/QUADSPI_BK1_NCS AF10
    PF10/QUADSPI_CLK    AF9
    PF8/QUADSPI_BK1_IO0 AF10
    PF9/QUADSPI_BK1_IO1 AF10
    PF7/QUADSPI_BK1_IO2 AF9
    PF6/QUADSPI_BK1_IO3 AF9

    W25Q256JV有512块，每块有16个扇区，每个扇区Sector有16页，每页有256字节，共计32MB
*/

/* QSPI引脚和时钟相关配置宏定义 */
#define QSPI_CLK_ENABLE()              __HAL_RCC_QSPI_CLK_ENABLE()
#define QSPI_CLK_DISABLE()             __HAL_RCC_QSPI_CLK_DISABLE()
#define QSPI_CS_GPIO_CLK_ENABLE()      __HAL_RCC_GPIOG_CLK_ENABLE()
#define QSPI_CLK_GPIO_CLK_ENABLE()     __HAL_RCC_GPIOF_CLK_ENABLE()
#define QSPI_BK1_D0_GPIO_CLK_ENABLE()  __HAL_RCC_GPIOF_CLK_ENABLE()
#define QSPI_BK1_D1_GPIO_CLK_ENABLE()  __HAL_RCC_GPIOF_CLK_ENABLE()
#define QSPI_BK1_D2_GPIO_CLK_ENABLE()  __HAL_RCC_GPIOF_CLK_ENABLE()
#define QSPI_BK1_D3_GPIO_CLK_ENABLE()  __HAL_RCC_GPIOF_CLK_ENABLE()

#define QSPI_MDMA_CLK_ENABLE()         __HAL_RCC_MDMA_CLK_ENABLE()
#define QSPI_FORCE_RESET()             __HAL_RCC_QSPI_FORCE_RESET()
#define QSPI_RELEASE_RESET()           __HAL_RCC_QSPI_RELEASE_RESET()

#define QSPI_CS_PIN                    GPIO_PIN_6
#define QSPI_CS_GPIO_PORT              GPIOG

#define QSPI_CLK_PIN                   GPIO_PIN_10
#define QSPI_CLK_GPIO_PORT             GPIOF

#define QSPI_BK1_D0_PIN                GPIO_PIN_8
#define QSPI_BK1_D0_GPIO_PORT          GPIOF

#define QSPI_BK1_D1_PIN                GPIO_PIN_9
#define QSPI_BK1_D1_GPIO_PORT          GPIOF

#define QSPI_BK1_D2_PIN                GPIO_PIN_7
#define QSPI_BK1_D2_GPIO_PORT          GPIOF

#define QSPI_BK1_D3_PIN                GPIO_PIN_6
#define QSPI_BK1_D3_GPIO_PORT          GPIOF
  • 根据使用的QSPI命令不同，容量不同等，修改bsp_qspi_w25q256.h头文件
代码语言：javascript复制
/* W25Q256JV基本信息 */
#define QSPI_FLASH_SIZE     25                      /* Flash大小，2^25 = 32MB*/
#define QSPI_SECTOR_SIZE    (4 * 1024)              /* 扇区大小，4KB */
#define QSPI_PAGE_SIZE      256                        /* 页大小，256字节 */
#define QSPI_END_ADDR        (1 << QSPI_FLASH_SIZE)  /* 末尾地址 */
#define QSPI_FLASH_SIZES    32*1024*1024            /* Flash大小，2^25 = 32MB*/

/* W25Q256JV相关命令 */
#define WRITE_ENABLE_CMD      0x06         /* 写使能指令 */  
#define READ_ID_CMD2          0x9F         /* 读取ID命令 */  
#define READ_STATUS_REG_CMD   0x05         /* 读取状态命令 */ 
#define BULK_ERASE_CMD        0xC7         /* 整个芯片擦除命令 */ 
#define SUBSECTOR_ERASE_4_BYTE_ADDR_CMD      0x21    /* 32bit地址扇区擦除指令, 4KB */
#define QUAD_IN_FAST_PROG_4_BYTE_ADDR_CMD    0x34    /* 32bit地址的4线快速写入命令 */
#define QUAD_INOUT_FAST_READ_4_BYTE_ADDR_CMD 0xEC    /* 32bit地址的4线快速读取命令 */
  • 第4步：如果使用MDMA方式的话，可以使用TCM RAM，此时不用考虑Cache问题。如果使用的是其它RAM空间，要考虑Cache问题。因为MDMA和CPU同时访问DMA缓冲造成的数据一致性问题，将这块空间关闭读Cache和写Cache，比如使用的AXI SRAM：
代码语言：javascript复制
/* 配置AXI SRAM的MPU属性为NORMAL, NO Read allocate，NO Write allocate */
MPU_InitStruct.Enable           = MPU_REGION_ENABLE;
MPU_InitStruct.BaseAddress      = 0x24000000;
MPU_InitStruct.Size             = MPU_REGION_SIZE_512KB;
MPU_InitStruct.AccessPermission = MPU_REGION_FULL_ACCESS;
MPU_InitStruct.IsBufferable     = MPU_ACCESS_NOT_BUFFERABLE;
MPU_InitStruct.IsCacheable      = MPU_ACCESS_NOT_CACHEABLE;
MPU_InitStruct.IsShareable      = MPU_ACCESS_NOT_SHAREABLE;
MPU_InitStruct.Number           = MPU_REGION_NUMBER0;
MPU_InitStruct.TypeExtField     = MPU_TEX_LEVEL1;
MPU_InitStruct.SubRegionDisable = 0x00;
MPU_InitStruct.DisableExec      = MPU_INSTRUCTION_ACCESS_ENABLE;

HAL_MPU_ConfigRegion(&MPU_InitStruct);
  • 第5步：初始化QSPI。
代码语言：javascript复制
/* 针对不同的应用程序，添加需要的底层驱动模块初始化函数 */
bsp_InitQSPI_W25Q256();  /* 配置SPI总线 */
  • 第6步：QSPI Flash驱动主要用到HAL库的SPI驱动文件，简单省事些可以添加所有HAL库C源文件进来。
  • 第7步：应用方法看本章节配套例子即可。

79.7 实验例程设计框架

通过程序设计框架，让大家先对配套例程有一个全面的认识，然后再理解细节，本次实验例程的设计框架如下：

第1阶段，上电启动阶段：

  • 这部分在第14章进行了详细说明。

第2阶段，进入main函数：

  • 第1部分，硬件初始化，主要是MPU，Cache，HAL库，系统时钟，滴答定时器和LED。
  • 第2部分，应用程序设计部分，实现QSPI Flash的查询和MDMA方式操作。

79.8 实验例程说明（MDK）

配套例子：

V7-029_QSPI读写例程，四线DMA方式，读每秒48MB（V1.1）

V7-059_QSPI读写例程，查询方式

实验目的：

  1. 学习QSPI Flash的读写测试例程

实验操作：

  1. 支持以下7个功能，用户通过电脑端串口软件发送数字1-6给开发板即可
  2. printf("请选择操作命令:rn");
  3. printf("【1 - 读QSPI Flash, 地址:0x%X,长度:%d字节】rn", TEST_ADDR, TEST_SIZE);
  4. printf("【2 - 写QSPI Flash, 地址:0x%X,长度:%d字节】rn", TEST_ADDR, TEST_SIZE);
  5. printf("【3 - 写QSPI Flash前10KB空间, 全0x55】rn");
  6. printf("【4 - 读整个串行Flash, 测试读速度】rn");
  7. printf("【Z - 读取前1K，地址自动减少】rn");
  8. printf("【X - 读取后1K，地址自动增加】rn");
  9. printf("【Y - 擦除整个串行Flash，整片32MB擦除大概300秒左右】rn");
  10. printf("其他任意键 - 显示命令提示rn");

上电后串口打印的信息：

波特率 115200，数据位 8，奇偶校验位无，停止位 1。

程序设计：

系统栈大小分配：

RAM空间用的DTCM：

硬件外设初始化

硬件外设的初始化是在 bsp.c 文件实现：

代码语言：javascript复制
/*
*********************************************************************************************************
*    函 数 名: bsp_Init
*    功能说明: 初始化所有的硬件设备。该函数配置CPU寄存器和外设的寄存器并初始化一些全局变量。只需要调用一次
*    形    参：无
*    返 回 值: 无
*********************************************************************************************************
*/
void bsp_Init(void)
{
    /* 配置MPU */
    MPU_Config();
    
    /* 使能L1 Cache */
    CPU_CACHE_Enable();

    /* 
       STM32H7xx HAL 库初始化，此时系统用的还是H7自带的64MHz，HSI时钟:
       - 调用函数HAL_InitTick，初始化滴答时钟中断1ms。
       - 设置NVIV优先级分组为4。
     */
    HAL_Init();

    /* 
       配置系统时钟到400MHz
       - 切换使用HSE。
       - 此函数会更新全局变量SystemCoreClock，并重新配置HAL_InitTick。
    */
    SystemClock_Config();

    /* 
       Event Recorder：
       - 可用于代码执行时间测量，MDK5.25及其以上版本才支持，IAR不支持。
       - 默认不开启，如果要使能此选项，务必看V7开发板用户手册第xx章
    */    
#if Enable_EventRecorder == 1  
    /* 初始化EventRecorder并开启 */
    EventRecorderInitialize(EventRecordAll, 1U);
    EventRecorderStart();
#endif
    
bsp_InitDWT();      /* 初始化DWT时钟周期计数器 */       
    bsp_InitKey();         /* 按键初始化，要放在滴答定时器之前，因为按钮检测是通过滴答定时器扫描 */
    bsp_InitTimer();       /* 初始化滴答定时器 */
    bsp_InitLPUart();     /* 初始化串口 */
    bsp_InitExtIO();     /* 初始化FMC总线74HC574扩展IO. 必须在 bsp_InitLed()前执行 */    
    bsp_InitLed();         /* 初始化LED */    
bsp_InitExtSDRAM(); /* 初始化SDRAM */

    /* 针对不同的应用程序，添加需要的底层驱动模块初始化函数 */
    bsp_InitQSPI_W25Q256();  /* 配置SPI总线 */}

MPU配置和Cache配置：

数据Cache和指令Cache都开启。配置了AXI SRAM区（本例子未用到AXI SRAM）和FMC的扩展IO区。

代码语言：javascript复制
/*
*********************************************************************************************************
*    函 数 名: MPU_Config
*    功能说明: 配置MPU
*    形    参: 无
*    返 回 值: 无
*********************************************************************************************************
*/
static void MPU_Config( void )
{
    MPU_Region_InitTypeDef MPU_InitStruct;

    /* 禁止 MPU */
    HAL_MPU_Disable();

#if 0
       /* 配置AXI SRAM的MPU属性为Write back, Read allocate，Write allocate */
    MPU_InitStruct.Enable           = MPU_REGION_ENABLE;
    MPU_InitStruct.BaseAddress      = 0x24000000;
    MPU_InitStruct.Size             = MPU_REGION_SIZE_512KB;
    MPU_InitStruct.AccessPermission = MPU_REGION_FULL_ACCESS;
    MPU_InitStruct.IsBufferable     = MPU_ACCESS_BUFFERABLE;
    MPU_InitStruct.IsCacheable      = MPU_ACCESS_CACHEABLE;
    MPU_InitStruct.IsShareable      = MPU_ACCESS_NOT_SHAREABLE;
    MPU_InitStruct.Number           = MPU_REGION_NUMBER0;
    MPU_InitStruct.TypeExtField     = MPU_TEX_LEVEL1;
    MPU_InitStruct.SubRegionDisable = 0x00;
    MPU_InitStruct.DisableExec      = MPU_INSTRUCTION_ACCESS_ENABLE;

    HAL_MPU_ConfigRegion(&MPU_InitStruct);

 #else
    /* 配置AXI SRAM的MPU属性为NORMAL, NO Read allocate，NO Write allocate */
    MPU_InitStruct.Enable           = MPU_REGION_ENABLE;
    MPU_InitStruct.BaseAddress      = 0x24000000;
    MPU_InitStruct.Size             = MPU_REGION_SIZE_512KB;
    MPU_InitStruct.AccessPermission = MPU_REGION_FULL_ACCESS;
    MPU_InitStruct.IsBufferable     = MPU_ACCESS_NOT_BUFFERABLE;
    MPU_InitStruct.IsCacheable      = MPU_ACCESS_NOT_CACHEABLE;
    MPU_InitStruct.IsShareable      = MPU_ACCESS_NOT_SHAREABLE;
    MPU_InitStruct.Number           = MPU_REGION_NUMBER0;
    MPU_InitStruct.TypeExtField     = MPU_TEX_LEVEL1;
    MPU_InitStruct.SubRegionDisable = 0x00;
    MPU_InitStruct.DisableExec      = MPU_INSTRUCTION_ACCESS_ENABLE;

    HAL_MPU_ConfigRegion(&MPU_InitStruct);
#endif    
    
    /* 配置FMC扩展IO的MPU属性为Device或者Strongly Ordered */
    MPU_InitStruct.Enable           = MPU_REGION_ENABLE;
    MPU_InitStruct.BaseAddress      = 0x60000000;
    MPU_InitStruct.Size             = ARM_MPU_REGION_SIZE_64KB;    
    MPU_InitStruct.AccessPermission = MPU_REGION_FULL_ACCESS;
    MPU_InitStruct.IsBufferable     = MPU_ACCESS_BUFFERABLE;
    MPU_InitStruct.IsCacheable      = MPU_ACCESS_NOT_CACHEABLE;    
    MPU_InitStruct.IsShareable      = MPU_ACCESS_NOT_SHAREABLE;
    MPU_InitStruct.Number           = MPU_REGION_NUMBER1;
    MPU_InitStruct.TypeExtField     = MPU_TEX_LEVEL0;
    MPU_InitStruct.SubRegionDisable = 0x00;
    MPU_InitStruct.DisableExec      = MPU_INSTRUCTION_ACCESS_ENABLE;
    
    HAL_MPU_ConfigRegion(&MPU_InitStruct);

    /*使能 MPU */
    HAL_MPU_Enable(MPU_PRIVILEGED_DEFAULT);
}

/*
*********************************************************************************************************
*    函 数 名: CPU_CACHE_Enable
*    功能说明: 使能L1 Cache
*    形    参: 无
*    返 回 值: 无
*********************************************************************************************************
*/
static void CPU_CACHE_Enable(void)
{
    /* 使能 I-Cache */
    SCB_EnableICache();

    /* 使能 D-Cache */
    SCB_EnableDCache();
}

每10ms调用一次按键处理：

按键处理是在滴答定时器中断里面实现，每10ms执行一次检测。

代码语言：javascript复制
/*
*********************************************************************************************************
*    函 数 名: bsp_RunPer10ms
*    功能说明: 该函数每隔10ms被Systick中断调用1次。详见 bsp_timer.c的定时中断服务程序。一些处理时间要求
*              不严格的任务可以放在此函数。比如：按键扫描、蜂鸣器鸣叫控制等。
*    形    参: 无
*    返 回 值: 无
*********************************************************************************************************
*/
void bsp_RunPer10ms(void)
{
    bsp_KeyScan10ms();
}

主功能：

主程序实现如下操作：

  • 启动一个自动重装软件定时器，每100ms翻转一次LED2。
  • 支持以下7个功能，用户通过电脑端串口软件发送命令给开发板即可
  • printf("【1 - 读QSPI Flash, 地址:0x%X,长度:%d字节】rn", TEST_ADDR, TEST_SIZE);
  • printf("【2 - 写QSPI Flash, 地址:0x%X,长度:%d字节】rn", TEST_ADDR, TEST_SIZE);
  • printf("【3 - 写QSPI Flash前10KB空间, 全0x55】rn");
  • printf("【4 - 读整个串行Flash, 测试读速度】rn");
  • printf("【Z - 读取前1K，地址自动减少】rn");
  • printf("【X - 读取后1K，地址自动增加】rn");
  • printf("【Y - 擦除整个串行Flash，整片32MB擦除大概300秒左右】rn");
  • printf("其他任意键 - 显示命令提示rn");
代码语言：javascript复制
/*
*********************************************************************************************************
*    函 数 名: DemoSpiFlash
*    功能说明: QSPI读写例程
*    形    参：无
*    返 回 值: 无
*********************************************************************************************************
*/
void DemoSpiFlash(void)
{
    uint8_t cmd;
    uint32_t uiReadPageNo = 0, id;

    /* 检测串行Flash OK */
    id = QSPI_ReadID();
    printf("检测到串行Flash, ID = X, 型号: WM25Q256JVrn", id);
    printf(" 容量 : 32M字节, 扇区大小 : 4096字节, 页大小：256字节rn");

    sfDispMenu();        /* 打印命令提示 */
    
    bsp_StartAutoTimer(0, 200); /* 启动1个200ms的自动重装的定时器，软件定时器0 */
    while(1)
    {
        bsp_Idle();        /* 这个函数在bsp.c文件。用户可以修改这个函数实现CPU休眠和喂狗 */
        
        /* 判断软件定时器0是否超时 */
        if(bsp_CheckTimer(0))
        {
            /* 每隔200ms 进来一次 */  
            bsp_LedToggle(2);
        }
        
        if (comGetChar(COM1, &cmd))    /* 从串口读入一个字符(非阻塞方式) */
        {
            switch (cmd)
            {
                case '1':
                    printf("rn【1 - 读QSPI Flash, 地址:0x%X ,长度:%d字节】rn", TEST_ADDR, TEST_SIZE);
                    sfReadTest();    /* 读串行Flash数据，并打印出来数据内容 */
                    break;

                case '2':
                    printf("rn【2 - 写QSPFlash, 地址:0x%X,长度:%d字节】rn", TEST_ADDR, TEST_SIZE);
                    sfWriteTest();    /* 写串行Flash数据，并打印写入速度 */
                    break;

                case '3':
                    printf("rn【3 - 写QSPI Flash前10KB空间, 全0x55】rn");
                    sfWriteAll(0x55);/* 擦除串行Flash数据，实际上就是写入全0xFF */
                    break;

                case '4':
                    printf("rn【4 - 读整个QSPI Flash, %dM字节】rn", QSPI_FLASH_SIZES/(1024*1024));
                    sfTestReadSpeed(); /* 读整个串行Flash数据，测试速度 */
                    break;
                
                case 'y':
                case 'Y':
                    printf("rn【Y - 擦除整个QSPI Flash】rn");
                    printf("整个Flash擦除完毕大概需要300秒左右，请耐心等待");
                    sfErase();        /* 擦除串行Flash数据，实际上就是写入全0xFF */
                    break;

                case 'z':
                case 'Z': /* 读取前1K */
                    if (uiReadPageNo > 0)
                    {
                        uiReadPageNo--;
                    }
                    else
                    {
                        printf("已经是最前rn");
                    }
                    sfViewData(uiReadPageNo * 1024);
                    break;

                case 'x':
                case 'X': /* 读取后1K */
                    if (uiReadPageNo < QSPI_FLASH_SIZES / 1024 - 1)
                    {
                        uiReadPageNo  ;
                    }
                    else
                    {
                        printf("已经是最后rn");
                    }
                    sfViewData(uiReadPageNo * 1024);
                    break;

                default:
                    sfDispMenu();    /* 无效命令，重新打印命令提示 */
                    break;
            }
        }
    }
}

79.9 实验例程说明（IAR）

配套例子：

V7-029_QSPI读写例程，四线DMA方式，读每秒48MB（V1.1）

V7-059_QSPI读写例程，查询方式

实验目的：

  1. 学习QSPI Flash的读写测试例程

实验操作：

  1. 支持以下7个功能，用户通过电脑端串口软件发送数字1-6给开发板即可
  2. printf("请选择操作命令:rn");
  3. printf("【1 - 读QSPI Flash, 地址:0x%X,长度:%d字节】rn", TEST_ADDR, TEST_SIZE);
  4. printf("【2 - 写QSPI Flash, 地址:0x%X,长度:%d字节】rn", TEST_ADDR, TEST_SIZE);
  5. printf("【3 - 写QSPI Flash前10KB空间, 全0x55】rn");
  6. printf("【4 - 读整个串行Flash, 测试读速度】rn");
  7. printf("【Z - 读取前1K，地址自动减少】rn");
  8. printf("【X - 读取后1K，地址自动增加】rn");
  9. printf("【Y - 擦除整个串行Flash，整片32MB擦除大概300秒左右】rn");
  10. printf("其他任意键 - 显示命令提示rn");

上电后串口打印的信息：

波特率 115200，数据位 8，奇偶校验位无，停止位 1。

程序设计：

系统栈大小分配：

RAM空间用的DTCM：

硬件外设初始化

硬件外设的初始化是在 bsp.c 文件实现：

代码语言：javascript复制
/*
*********************************************************************************************************
*    函 数 名: bsp_Init
*    功能说明: 初始化所有的硬件设备。该函数配置CPU寄存器和外设的寄存器并初始化一些全局变量。只需要调用一次
*    形    参：无
*    返 回 值: 无
*********************************************************************************************************
*/
void bsp_Init(void)
{
    /* 配置MPU */
    MPU_Config();
    
    /* 使能L1 Cache */
    CPU_CACHE_Enable();

    /* 
       STM32H7xx HAL 库初始化，此时系统用的还是H7自带的64MHz，HSI时钟:
       - 调用函数HAL_InitTick，初始化滴答时钟中断1ms。
       - 设置NVIV优先级分组为4。
     */
    HAL_Init();

    /* 
       配置系统时钟到400MHz
       - 切换使用HSE。
       - 此函数会更新全局变量SystemCoreClock，并重新配置HAL_InitTick。
    */
    SystemClock_Config();

    /* 
       Event Recorder：
       - 可用于代码执行时间测量，MDK5.25及其以上版本才支持，IAR不支持。
       - 默认不开启，如果要使能此选项，务必看V7开发板用户手册第xx章
    */    
#if Enable_EventRecorder == 1  
    /* 初始化EventRecorder并开启 */
    EventRecorderInitialize(EventRecordAll, 1U);
    EventRecorderStart();
#endif
    
bsp_InitDWT();      /* 初始化DWT时钟周期计数器 */       
    bsp_InitKey();         /* 按键初始化，要放在滴答定时器之前，因为按钮检测是通过滴答定时器扫描 */
    bsp_InitTimer();       /* 初始化滴答定时器 */
    bsp_InitLPUart();     /* 初始化串口 */
    bsp_InitExtIO();     /* 初始化FMC总线74HC574扩展IO. 必须在 bsp_InitLed()前执行 */    
    bsp_InitLed();         /* 初始化LED */    
bsp_InitExtSDRAM(); /* 初始化SDRAM */

    /* 针对不同的应用程序，添加需要的底层驱动模块初始化函数 */
    bsp_InitQSPI_W25Q256();  /* 配置SPI总线 */}

MPU配置和Cache配置：

数据Cache和指令Cache都开启。配置了AXI SRAM区（本例子未用到AXI SRAM）和FMC的扩展IO区。

代码语言：javascript复制
/*
*********************************************************************************************************
*    函 数 名: MPU_Config
*    功能说明: 配置MPU
*    形    参: 无
*    返 回 值: 无
*********************************************************************************************************
*/
static void MPU_Config( void )
{
    MPU_Region_InitTypeDef MPU_InitStruct;

    /* 禁止 MPU */
    HAL_MPU_Disable();

#if 0
       /* 配置AXI SRAM的MPU属性为Write back, Read allocate，Write allocate */
    MPU_InitStruct.Enable           = MPU_REGION_ENABLE;
    MPU_InitStruct.BaseAddress      = 0x24000000;
    MPU_InitStruct.Size             = MPU_REGION_SIZE_512KB;
    MPU_InitStruct.AccessPermission = MPU_REGION_FULL_ACCESS;
    MPU_InitStruct.IsBufferable     = MPU_ACCESS_BUFFERABLE;
    MPU_InitStruct.IsCacheable      = MPU_ACCESS_CACHEABLE;
    MPU_InitStruct.IsShareable      = MPU_ACCESS_NOT_SHAREABLE;
    MPU_InitStruct.Number           = MPU_REGION_NUMBER0;
    MPU_InitStruct.TypeExtField     = MPU_TEX_LEVEL1;
    MPU_InitStruct.SubRegionDisable = 0x00;
    MPU_InitStruct.DisableExec      = MPU_INSTRUCTION_ACCESS_ENABLE;

    HAL_MPU_ConfigRegion(&MPU_InitStruct);

 #else
    /* 配置AXI SRAM的MPU属性为NORMAL, NO Read allocate，NO Write allocate */
    MPU_InitStruct.Enable           = MPU_REGION_ENABLE;
    MPU_InitStruct.BaseAddress      = 0x24000000;
    MPU_InitStruct.Size             = MPU_REGION_SIZE_512KB;
    MPU_InitStruct.AccessPermission = MPU_REGION_FULL_ACCESS;
    MPU_InitStruct.IsBufferable     = MPU_ACCESS_NOT_BUFFERABLE;
    MPU_InitStruct.IsCacheable      = MPU_ACCESS_NOT_CACHEABLE;
    MPU_InitStruct.IsShareable      = MPU_ACCESS_NOT_SHAREABLE;
    MPU_InitStruct.Number           = MPU_REGION_NUMBER0;
    MPU_InitStruct.TypeExtField     = MPU_TEX_LEVEL1;
    MPU_InitStruct.SubRegionDisable = 0x00;
    MPU_InitStruct.DisableExec      = MPU_INSTRUCTION_ACCESS_ENABLE;

    HAL_MPU_ConfigRegion(&MPU_InitStruct);
#endif    
    
    /* 配置FMC扩展IO的MPU属性为Device或者Strongly Ordered */
    MPU_InitStruct.Enable           = MPU_REGION_ENABLE;
    MPU_InitStruct.BaseAddress      = 0x60000000;
    MPU_InitStruct.Size             = ARM_MPU_REGION_SIZE_64KB;    
    MPU_InitStruct.AccessPermission = MPU_REGION_FULL_ACCESS;
    MPU_InitStruct.IsBufferable     = MPU_ACCESS_BUFFERABLE;
    MPU_InitStruct.IsCacheable      = MPU_ACCESS_NOT_CACHEABLE;    
    MPU_InitStruct.IsShareable      = MPU_ACCESS_NOT_SHAREABLE;
    MPU_InitStruct.Number           = MPU_REGION_NUMBER1;
    MPU_InitStruct.TypeExtField     = MPU_TEX_LEVEL0;
    MPU_InitStruct.SubRegionDisable = 0x00;
    MPU_InitStruct.DisableExec      = MPU_INSTRUCTION_ACCESS_ENABLE;
    
    HAL_MPU_ConfigRegion(&MPU_InitStruct);

    /*使能 MPU */
    HAL_MPU_Enable(MPU_PRIVILEGED_DEFAULT);
}

/*
*********************************************************************************************************
*    函 数 名: CPU_CACHE_Enable
*    功能说明: 使能L1 Cache
*    形    参: 无
*    返 回 值: 无
*********************************************************************************************************
*/
static void CPU_CACHE_Enable(void)
{
    /* 使能 I-Cache */
    SCB_EnableICache();

    /* 使能 D-Cache */
    SCB_EnableDCache();
}

每10ms调用一次按键处理：

按键处理是在滴答定时器中断里面实现，每10ms执行一次检测。

代码语言：javascript复制
/*
*********************************************************************************************************
*    函 数 名: bsp_RunPer10ms
*    功能说明: 该函数每隔10ms被Systick中断调用1次。详见 bsp_timer.c的定时中断服务程序。一些处理时间要求
*              不严格的任务可以放在此函数。比如：按键扫描、蜂鸣器鸣叫控制等。
*    形    参: 无
*    返 回 值: 无
*********************************************************************************************************
*/
void bsp_RunPer10ms(void)
{
    bsp_KeyScan10ms();
}

主功能：

主程序实现如下操作：

  • 启动一个自动重装软件定时器，每100ms翻转一次LED2。
  • 支持以下7个功能，用户通过电脑端串口软件发送命令给开发板即可
  • printf("【1 - 读QSPI Flash, 地址:0x%X,长度:%d字节】rn", TEST_ADDR, TEST_SIZE);
  • printf("【2 - 写QSPI Flash, 地址:0x%X,长度:%d字节】rn", TEST_ADDR, TEST_SIZE);
  • printf("【3 - 写QSPI Flash前10KB空间, 全0x55】rn");
  • printf("【4 - 读整个串行Flash, 测试读速度】rn");
  • printf("【Z - 读取前1K，地址自动减少】rn");
  • printf("【X - 读取后1K，地址自动增加】rn");
  • printf("【Y - 擦除整个串行Flash，整片32MB擦除大概300秒左右】rn");
  • printf("其他任意键 - 显示命令提示rn");
代码语言：javascript复制
/*
*********************************************************************************************************
*    函 数 名: DemoSpiFlash
*    功能说明: QSPI读写例程
*    形    参：无
*    返 回 值: 无
*********************************************************************************************************
*/
void DemoSpiFlash(void)
{
    uint8_t cmd;
    uint32_t uiReadPageNo = 0, id;

    /* 检测串行Flash OK */
    id = QSPI_ReadID();
    printf("检测到串行Flash, ID = X, 型号: WM25Q256JVrn", id);
    printf(" 容量 : 32M字节, 扇区大小 : 4096字节, 页大小：256字节rn");

    sfDispMenu();        /* 打印命令提示 */
    
    bsp_StartAutoTimer(0, 200); /* 启动1个200ms的自动重装的定时器，软件定时器0 */
    while(1)
    {
        bsp_Idle();        /* 这个函数在bsp.c文件。用户可以修改这个函数实现CPU休眠和喂狗 */
        
        /* 判断软件定时器0是否超时 */
        if(bsp_CheckTimer(0))
        {
            /* 每隔200ms 进来一次 */  
            bsp_LedToggle(2);
        }
        
        if (comGetChar(COM1, &cmd))    /* 从串口读入一个字符(非阻塞方式) */
        {
            switch (cmd)
            {
                case '1':
                    printf("rn【1 - 读QSPI Flash, 地址:0x%X ,长度:%d字节】rn", TEST_ADDR, TEST_SIZE);
                    sfReadTest();    /* 读串行Flash数据，并打印出来数据内容 */
                    break;

                case '2':
                    printf("rn【2 - 写QSPFlash, 地址:0x%X,长度:%d字节】rn", TEST_ADDR, TEST_SIZE);
                    sfWriteTest();    /* 写串行Flash数据，并打印写入速度 */
                    break;

                case '3':
                    printf("rn【3 - 写QSPI Flash前10KB空间, 全0x55】rn");
                    sfWriteAll(0x55);/* 擦除串行Flash数据，实际上就是写入全0xFF */
                    break;

                case '4':
                    printf("rn【4 - 读整个QSPI Flash, %dM字节】rn", QSPI_FLASH_SIZES/(1024*1024));
                    sfTestReadSpeed(); /* 读整个串行Flash数据，测试速度 */
                    break;
                
                case 'y':
                case 'Y':
                    printf("rn【Y - 擦除整个QSPI Flash】rn");
                    printf("整个Flash擦除完毕大概需要300秒左右，请耐心等待");
                    sfErase();        /* 擦除串行Flash数据，实际上就是写入全0xFF */
                    break;

                case 'z':
                case 'Z': /* 读取前1K */
                    if (uiReadPageNo > 0)
                    {
                        uiReadPageNo--;
                    }
                    else
                    {
                        printf("已经是最前rn");
                    }
                    sfViewData(uiReadPageNo * 1024);
                    break;

                case 'x':
                case 'X': /* 读取后1K */
                    if (uiReadPageNo < QSPI_FLASH_SIZES / 1024 - 1)
                    {
                        uiReadPageNo  ;
                    }
                    else
                    {
                        printf("已经是最后rn");
                    }
                    sfViewData(uiReadPageNo * 1024);
                    break;

                default:
                    sfDispMenu();    /* 无效命令，重新打印命令提示 */
                    break;
            }
        }
    }
}

79.10 总结

本章节就为大家讲解这么多，实际应用中根据需要选择DMA和查询方式。

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