STM32F103C8T6 最小系统开发板驱动SPI串行FLASH
1. 硬件设计
1.1 最小系统开发板
STM32F103C8T6是一款基于ARM Cortex-M3内核的32位微控制器，非常适合嵌入式开发。在本项目中，我们将使用STM32F103C8T6开发板与SPI串行FLASH进行通信。为了连接SPI串行FLASH，以下是连接方式：
| STM32F103C8T6 引脚 | 串行FLASH 引脚 | 描述 |
|---|---|---|
| PA5 | SCK | SPI时钟线 |
| PA6 | MISO | SPI数据输入线 |
| PA7 | MOSI | SPI数据输出线 |
| PA4 | CS | SPI片选线 |
| GND | GND | 地线 |
| 3.3V | VCC | 电源线 |
1.2 SPI协议原理
SPI（Serial Peripheral Interface）是一种同步串行通信协议，通常用于与外部设备（如串行FLASH存储器）进行数据交换。SPI协议通过四根线来传输数据：
- SCK（Serial Clock）：由主设备提供的时钟信号，用于同步数据传输。
- MISO（Master In Slave Out）：主设备接收数据的线，通常从外设向主设备传输数据。
- MOSI（Master Out Slave In）：主设备发送数据的线，通常从主设备传输数据到外设。
- CS（Chip Select）：选择目标设备，通常低电平激活。
本项目使用SPI协议与串行FLASH进行数据读写。
2. 软件设计
2.1 开发环境
- 开发工具：STM32CubeMX、Keil uVision 5
- 下载工具：ST-Link V2（用于将程序烧录到STM32开发板）
- 固件库：STM32Cube HAL库
2.2 STM32CubeMX配置
- 打开STM32CubeMX，选择STM32F103C8T6芯片。
- 配置时钟、GPIO、SPI等外设：
- 配置PA5为SPI时钟（SCK）。
- 配置PA6为SPI数据输入（MISO）。
- 配置PA7为SPI数据输出（MOSI）。
- 配置PA4为SPI片选（CS）。
- 配置SPI为主模式，数据位宽为8位，时钟极性和相位根据串行FLASH的要求设置。
- 生成代码并打开Keil uVision 5。
2.3 驱动SPI串行FLASH的步骤
2.3.1 初始化SPI
首先，使用HAL_SPI_Init()函数初始化SPI外设：
/* SPI初始化代码 */
SPI_HandleTypeDef hspi1;void SPI_Init(void)
{hspi1.Instance = SPI1;hspi1.Init.Mode = SPI_MODE_MASTER;hspi1.Init.Direction = SPI_DIRECTION_2LINES;hspi1.Init.DataSize = SPI_DATASIZE_8BIT;hspi1.Init.CLKPolarity = SPI_POLARITY_LOW;hspi1.Init.CLKPhase = SPI_PHASE_1EDGE;hspi1.Init.NSS = SPI_NSS_SOFT;hspi1.Init.BaudRatePrescaler = SPI_BAUDRATEPRESCALER_16;hspi1.Init.FirstBit = SPI_FIRSTBIT_MSB;hspi1.Init.TIMode = SPI_TIMODE_DISABLE;hspi1.Init.CRCCalculation = SPI_CRCCALCULATION_DISABLE;hspi1.Init.CRCPolynomial = 10;HAL_SPI_Init(&hspi1);
}
2.3.2 SPI发送函数
接下来，定义一个函数来通过SPI发送数据。由于串行FLASH使用SPI进行通信，我们将创建一个发送数据的函数：
void SPI_Transmit(uint8_t* data, uint16_t size)
{HAL_GPIO_WritePin(GPIOA, GPIO_PIN_4, GPIO_PIN_RESET); // 选择SPI外设（低电平激活）HAL_SPI_Transmit(&hspi1, data, size, HAL_MAX_DELAY); // 发送数据HAL_GPIO_WritePin(GPIOA, GPIO_PIN_4, GPIO_PIN_SET); // 取消选择SPI外设（高电平）
}
2.3.3 读取串行FLASH
为了读取串行FLASH中的数据，我们需要定义读取操作。这通常通过发送读取命令和地址，然后接收返回的数据实现：
void SPI_Receive(uint8_t* buffer, uint16_t size)
{HAL_GPIO_WritePin(GPIOA, GPIO_PIN_4, GPIO_PIN_RESET); // 选择SPI外设（低电平激活）HAL_SPI_Receive(&hspi1, buffer, size, HAL_MAX_DELAY); // 接收数据HAL_GPIO_WritePin(GPIOA, GPIO_PIN_4, GPIO_PIN_SET); // 取消选择SPI外设（高电平）
}
2.3.4 读取FLASH ID
串行FLASH通常提供一个读取设备ID的命令。我们可以通过发送设备ID命令并接收返回的数据来验证与FLASH的通信：
void SPI_ReadFlashID(void)
{uint8_t cmd[1] = {0x9F}; // 读取Flash ID命令uint8_t id[3];SPI_Transmit(cmd, 1); // 发送读取ID命令SPI_Receive(id, 3); // 接收FLASH IDprintf("Flash ID: %X %X %X\n", id[0], id[1], id[2]);
}
3. 示例代码
3.1 完整示例
#include "stm32f1xx_hal.h"
#include "main.h"SPI_HandleTypeDef hspi1;void SPI_Init(void);
void SPI_Transmit(uint8_t* data, uint16_t size);
void SPI_Receive(uint8_t* buffer, uint16_t size);
void SPI_ReadFlashID(void);int main(void)
{HAL_Init();SPI_Init();SPI_ReadFlashID();while (1){// 循环操作，进行其他串行FLASH操作}
}
3.2 注释
- SPI初始化：通过
HAL_SPI_Init()函数初始化SPI，设置为主模式，数据位宽为8位，时钟极性和相位配置为与串行FLASH匹配。 - 发送和接收数据：使用
HAL_SPI_Transmit()和HAL_SPI_Receive()函数来发送和接收数据。通过SPI接口与串行FLASH进行通信。 - 读取FLASH ID：使用标准的读取ID命令（0x9F），读取串行FLASH的ID并输出。
4. 下载工具
使用ST-Link V2将程序烧录到STM32F103C8T6开发板。通过ST-Link V2调试接口连接到开发板，并使用Keil uVision 5的下载功能将程序烧录到微控制器中。
5. 结语
本博客介绍了如何使用STM32F103C8T6最小系统开发板和HAL固件库，通过SPI协议驱动串行FLASH存储器。通过详细的硬件连接、SPI协议原理、软件设计和示例代码，您可以实现与串行FLASH的基本通信。希望本博客对您的项目开发有所帮助。
