stm32之通信与存储
一、RS485
1. 485结构及其原理：
RO，DI分别解32的TX和RX，而A、B口是其输出或输入，利用A,B口之间的差值来判断数据的1或0，其中A、B口的共模输出电压为-7~12V。
2. 485代码
初始化对应的P口（PA.2、PA.3、PD.7)，同时初始化USTAR串口。485是通过串口与32通信，与此处的代码只是初始化32内部。
//初始化IO 串口2
//pclk1:PCLK1时钟频率(Mhz)
//bound:波特率
void RS485_Init(u32 bound)
{
GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStructure;
USART_InitTypeDef USART_InitStructure;
NVIC_InitTypeDef NVIC_InitStructure;
RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_GPIOA|RCC_APB2Periph_GPIOD, ENABLE);//使能GPIOA,D时钟
RCC_APB1PeriphClockCmd(RCC_APB1Periph_USART2,ENABLE);//使能USART2时钟
GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_7; //PD7端口配置
GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_Out_PP; //推挽输出
GPIO_InitStructure.GPIO_Speed = GPIO_Speed_50MHz;
GPIO_Init(GPIOD, &GPIO_InitStructure);
GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_2; //PA2
GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_AF_PP; //复用推挽
GPIO_Init(GPIOA, &GPIO_InitStructure);
GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_3;//PA3
GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_IN_FLOATING; //浮空输入
GPIO_Init(GPIOA, &GPIO_InitStructure);
RCC_APB1PeriphResetCmd(RCC_APB1Periph_USART2,ENABLE);//复位串口2
RCC_APB1PeriphResetCmd(RCC_APB1Periph_USART2,DISABLE);//停止复位
#ifdef EN_USART2_RX //如果使能了接收
USART_InitStructure.USART_BaudRate = bound;//波特率设置
USART_InitStructure.USART_WordLength = USART_WordLength_8b;//8位数据长度
USART_InitStructure.USART_StopBits = USART_StopBits_1;//一个停止位
USART_InitStructure.USART_Parity = USART_Parity_No;///奇偶校验位
USART_InitStructure.USART_HardwareFlowControl = USART_HardwareFlowControl_None;//无硬件数据流控制
USART_InitStructure.USART_Mode = USART_Mode_Rx | USART_Mode_Tx;//收发模式
USART_Init(USART2, &USART_InitStructure); ; //初始化串口
NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannel = USART2_IRQn; //使能串口2中断
NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelPreemptionPriority = 3; //先占优先级2级
NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelSubPriority = 3; //从优先级2级
NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelCmd = ENABLE; //使能外部中断通道
NVIC_Init(&NVIC_InitStructure); //根据NVIC_InitStruct中指定的参数初始化外设NVIC寄存器
USART_ITConfig(USART2, USART_IT_RXNE, ENABLE);//开启中断
USART_Cmd(USART2, ENABLE); //使能串口
}
二、IIC协议
1.IIC介绍：
数据线 SDA 和时钟 SCL 构成的串行总线：
开始信号：SCL 为高电平时，SDA 由高电平向低电平跳变，开始传送数据。
结束信号：SCL 为高电平时，SDA 由低电平向高电平跳变，结束传送数据。
应答信号：接收数据的 IC 在接收到 8bit 数据后，向发送数据的 IC 发出特定的低电平脉冲，
表示已收到数据。CPU 向受控单元发出一个信号后，等待受控单元发出一个应答信号。
void MPU_IIC_Init(void)
{
GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStructure;
RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_GPIOB,ENABLE);//先使能外设IO PORTB时钟
GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_10|GPIO_Pin_11; // 端口配置
GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_Out_PP; //推挽输出
GPIO_InitStructure.GPIO_Speed = GPIO_Speed_50MHz; //IO口速度为50MHz
GPIO_Init(GPIOB, &GPIO_InitStructure); //根据设定参数初始化GPIO
GPIO_SetBits(GPIOB,GPIO_Pin_10|GPIO_Pin_11); //PB10,PB11 输出高
}
//产生IIC起始信号
void MPU_IIC_Start(void)
{
MPU_SDA_OUT(); //sda线输出
MPU_IIC_SDA=1;
MPU_IIC_SCL=1;
MPU_IIC_Delay();
MPU_IIC_SDA=0;//START:when CLK is high,DATA change form high to low
MPU_IIC_Delay();
MPU_IIC_SCL=0;//钳住I2C总线，准备发送或接收数据
}
//产生IIC停止信号
void MPU_IIC_Stop(void)
{
MPU_SDA_OUT();//sda线输出
MPU_IIC_SCL=0;
MPU_IIC_SDA=0;//STOP:when CLK is high DATA change form low to high
MPU_IIC_Delay();
MPU_IIC_SCL=1;
MPU_IIC_SDA=1;//发送I2C总线结束信号
MPU_IIC_Delay();
}
//等待应答信号到来
//返回值：1，接收应答失败
// 0，接收应答成功
u8 MPU_IIC_Wait_Ack(void)
{
u8 ucErrTime=0;
MPU_SDA_IN(); //SDA设置为输入
MPU_IIC_SDA=1;MPU_IIC_Delay();
MPU_IIC_SCL=1;MPU_IIC_Delay();
while(MPU_READ_SDA)
{
ucErrTime++;
if(ucErrTime>250)
{
MPU_IIC_Stop();
return 1;
}
}
MPU_IIC_SCL=0;//时钟输出0
return 0;
}
//产生ACK应答
void MPU_IIC_Ack(void)
{
MPU_IIC_SCL=0;
MPU_SDA_OUT();
MPU_IIC_SDA=0;
MPU_IIC_Delay();
MPU_IIC_SCL=1;
MPU_IIC_Delay();
MPU_IIC_SCL=0;
}
//不产生ACK应答
void MPU_IIC_NAck(void)
{
MPU_IIC_SCL=0;
MPU_SDA_OUT();
MPU_IIC_SDA=1;
MPU_IIC_Delay();
MPU_IIC_SCL=1;
MPU_IIC_Delay();
MPU_IIC_SCL=0;
}
//IIC发送一个字节
//返回从机有无应答
//1，有应答
//0，无应答
void MPU_IIC_Send_Byte(u8 txd)
{
u8 t;
MPU_SDA_OUT();
MPU_IIC_SCL=0;//拉低时钟开始数据传输
for(t=0;t<8;t++)
{
MPU_IIC_SDA=(txd&0x80)>>7;
txd<<=1;
MPU_IIC_SCL=1;
MPU_IIC_Delay();
MPU_IIC_SCL=0;
MPU_IIC_Delay();
}
}
//读1个字节，ack=1时，发送ACK，ack=0，发送nACK
u8 MPU_IIC_Read_Byte(unsigned char ack)
{
unsigned char i,receive=0;
MPU_SDA_IN();//SDA设置为输入
for(i=0;i<8;i++ )
{
MPU_IIC_SCL=0;
MPU_IIC_Delay();
MPU_IIC_SCL=1;
receive<<=1;
if(MPU_READ_SDA)receive++;
MPU_IIC_Delay();
}
if (!ack)
MPU_IIC_NAck();//发送nACK
else
MPU_IIC_Ack(); //发送ACK
return receive;
}
2.MPU6050
6050用IIC进行数据通信，这里使用6050作为IIC的数据发送端。
3.IIC往指定地址读写
start时序接着的第一个应答必须是发送器地址和读写选择。
每次向6050写操作时，6050都会给32一个应答信号，而读操作是则一般是在32读完给6050一个应答。
写时序：start——发送器件地址+写命令（有应答）——写寄存器地址（有应答）——循环发送数据（有应答）——stop
读时序：start——发送器件地址+写命令（有应答）——写寄存器地址（有应答）——再次start——发送器件地址+读命令（有应答）——读数据（读完给个应答）——stop
//IIC连续写
//addr:器件地址
//reg:寄存器地址
//len:写入长度
//buf:数据区
//返回值:0,正常
// 其他,错误代码
u8 MPU_Write_Len(u8 addr,u8 reg,u8 len,u8 *buf)
{
u8 i;
MPU_IIC_Start();
MPU_IIC_Send_Byte((addr<<1)|0);//发送器件地址+写命令
if(MPU_IIC_Wait_Ack()) //等待应答
{
MPU_IIC_Stop();
return 1;
}
MPU_IIC_Send_Byte(reg); //写寄存器地址
MPU_IIC_Wait_Ack(); //等待应答
for(i=0;i<len;i++)
{
MPU_IIC_Send_Byte(buf[i]); //发送数据
if(MPU_IIC_Wait_Ack()) //等待ACK
{
MPU_IIC_Stop();
return 1;
}
}
MPU_IIC_Stop();
return 0;
}
//IIC连续读
//addr:器件地址
//reg:要读取的寄存器地址
//len:要读取的长度
//buf:读取到的数据存储区
//返回值:0,正常
// 其他,错误代码
u8 MPU_Read_Len(u8 addr,u8 reg,u8 len,u8 *buf)
{
MPU_IIC_Start();
MPU_IIC_Send_Byte((addr<<1)|0);//发送器件地址+写命令
if(MPU_IIC_Wait_Ack()) //等待应答
{
MPU_IIC_Stop();
return 1;
}
MPU_IIC_Send_Byte(reg); //写寄存器地址
MPU_IIC_Wait_Ack(); //等待应答
MPU_IIC_Start();
MPU_IIC_Send_Byte((addr<<1)|1);//发送器件地址+读命令
MPU_IIC_Wait_Ack(); //等待应答
while(len)
{
if(len==1)*buf=MPU_IIC_Read_Byte(0);//读数据,发送nACK
else *buf=MPU_IIC_Read_Byte(1); //读数据,发送ACK
len--;
buf++;
}
MPU_IIC_Stop(); //产生一个停止条件
return 0;
}
三、SPI
1.SPI工作原理介绍
1. Serial Peripheral interface 的缩写，顾名思义就是串行外围设备接口。SPI 接口主要应用在 EEPROM，FLASH，实时时钟，AD 转换器，还有数字信号处理器和数字信号解码器之间。SPI，是一种高速的，全双工，同步的通信总线，并且在芯片的管脚上只占用四根线。
2.SPI 接口一般使用 4 条线通信：
（1） MISO 主设备数据输入，从设备数据输出。
（2） MOSI 主设备数据输出，从设备数据输入。
（3） SCLK 时钟信号，由主设备产生。
（4）NSS（CS）从设备片选信号，由主设备控制。
3.SPI部分寄存器介绍
（1）SPI_CR寄存器的CPOL和CPHA位控制数据采样的时序，CPOL(时钟极性)位控制在没有数据传输时时钟（SCK）的空闲状态电平（CPOL=0，空闲为低电平，CPOL=1，空闲为高电平）。CPHA(时钟相位)位控制数据在时钟的第1（CPHA=0）或2个（CPHA=1）边沿进行数据采样。
（2）根据SPI_CR1寄存器中的LSBFIRST位（大端小端选择位），输出数据位时可以MSB在先也可以LSB在先。
根据SPI_CR1寄存器的DFF位，每个数据帧可以是8位或是16位。所选择的数据帧格式对发送和
/或接收都有效。
2.Flash
stm32通过SPI协议向Flash中写入命令、地址和数据。Flash内部会根据32的传来的命令、地址和数据，对相关寄存器和存储单元写入数据，完成相关操作。
擦除操：keyR写1：解锁——PER写1：页擦除——AR写地址——start写1（使能工作）：开始擦除——读busy——结束
擦除操：keyR写1：解锁——PG写1：编程操作——AR写地址——start写1（使能工作）：开始编程——读busy——结束
注意：busy由1至0的时候，keyR和start自动写0
3.W25Q128
1.W25Q128 将 16M 的容量分为 256 个块（Block），每个块大小为 64K 字节，每个块又分为16 个扇区（Sector），每个扇区 4K 个字节。W25Q128 的最小擦除单位为一个扇区，也就是每次
必须擦除 4K 个字节。这样我们需要给 W25Q128 开辟一个至少 4K 的缓存区，这样对 SRAM 要
求比较高，要求芯片必须有 4K 以上 SRAM 才能很好的操作。
2.初始化W25Q128时，由于PB12作为128的片选信号，得先初始化初始化PB12。
//4Kbytes为一个Sector
//16个扇区为1个Block
//W25Q128
//容量为16M字节,共有128个Block,4096个Sector
//初始化SPI FLASH的IO口
void W25QXX_Init(void)
{
GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStructure;
RCC_APB2PeriphClockCmd( RCC_APB2Periph_GPIOB, ENABLE );//PORTB时钟使能
GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_12; // PB12 推挽
GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_Out_PP; //推挽输出
GPIO_InitStructure.GPIO_Speed = GPIO_Speed_50MHz;
GPIO_Init(GPIOB, &GPIO_InitStructure);
GPIO_SetBits(GPIOB,GPIO_Pin_12);
W25QXX_CS=1; //SPI FLASH不选中
SPI2_Init(); //初始化SPI
SPI2_SetSpeed(SPI_BaudRatePrescaler_2);//设置为18M时钟,高速模式
W25QXX_TYPE=W25QXX_ReadID();//读取FLASH ID.
}
4.SPI初始化
初始化PB13~15,并打开SPI2的复用时钟，选择32SPI的初始化参数，并使能SPI2完成32的准备工作
//以下是SPI模块的初始化代码，配置成主机模式，访问SD Card/W25Q64/NRF24L01
//SPI口初始化
//这里针是对SPI2的初始化
void SPI2_Init(void)
{
GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStructure;
SPI_InitTypeDef SPI_InitStructure;
RCC_APB2PeriphClockCmd( RCC_APB2Periph_GPIOB, ENABLE );//PORTB时钟使能
RCC_APB1PeriphClockCmd( RCC_APB1Periph_SPI2, ENABLE );//SPI2时钟使能
GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_13 | GPIO_Pin_14 | GPIO_Pin_15;
GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_AF_PP; //PB13/14/15复用推挽输出
GPIO_InitStructure.GPIO_Speed = GPIO_Speed_50MHz;
GPIO_Init(GPIOB, &GPIO_InitStructure);//初始化GPIOB
GPIO_SetBits(GPIOB,GPIO_Pin_13|GPIO_Pin_14|GPIO_Pin_15); //PB13/14/15上拉
SPI_InitStructure.SPI_Direction = SPI_Direction_2Lines_FullDuplex; //设置SPI单向或者双向的数据模式:SPI设置为双线双向全双工
SPI_InitStructure.SPI_Mode = SPI_Mode_Master; //设置SPI工作模式:设置为主SPI
SPI_InitStructure.SPI_DataSize = SPI_DataSize_8b; //设置SPI的数据大小:SPI发送接收8位帧结构
SPI_InitStructure.SPI_CPOL = SPI_CPOL_High; //串行同步时钟的空闲状态为高电平
SPI_InitStructure.SPI_CPHA = SPI_CPHA_2Edge; //串行同步时钟的第二个跳变沿（上升或下降）数据被采样
SPI_InitStructure.SPI_NSS = SPI_NSS_Soft; //NSS信号由硬件（NSS管脚）还是软件（使用SSI位）管理:内部NSS信号有SSI位控制
SPI_InitStructure.SPI_BaudRatePrescaler = SPI_BaudRatePrescaler_256; //定义波特率预分频的值:波特率预分频值为256
SPI_InitStructure.SPI_FirstBit = SPI_FirstBit_MSB; //指定数据传输从MSB位还是LSB位开始:数据传输从MSB位开始
SPI_InitStructure.SPI_CRCPolynomial = 7; //CRC值计算的多项式
SPI_Init(SPI2, &SPI_InitStructure); //根据SPI_InitStruct中指定的参数初始化外设SPIx寄存器
SPI_Cmd(SPI2, ENABLE); //使能SPI外设
SPI2_ReadWriteByte(0xff);//启动传输
}
5.SPI读写操作
1.常用库函数
SPI_I2S_GetFlagStatus(SPI2, SPI_I2S_FLAG_TXE)
SPI_I2S_SendData(SPI2, TxData)，向128的Data_Register写入数据
SPI_I2S_ReceiveData(SPI2) ，读取128的数据Data_Register的数据
//SPIx 读写一个字节
//TxData:要写入的字节
//返回值:读取到的字节
u8 SPI2_ReadWriteByte(u8 TxData)
{
u8 retry=0;
while (SPI_I2S_GetFlagStatus(SPI2, SPI_I2S_FLAG_TXE) == RESET) //检查指定的SPI标志位设置与否:发送缓存空标志位
{
retry++;
if(retry>200)return 0;
}
SPI_I2S_SendData(SPI2, TxData); //通过外设SPIx发送一个数据
retry=0;
while (SPI_I2S_GetFlagStatus(SPI2, SPI_I2S_FLAG_RXNE) == RESET) //检查指定的SPI标志位设置与否:接受缓存非空标志位
{
retry++;
if(retry>200)return 0;
}
return SPI_I2S_ReceiveData(SPI2); //返回通过SPIx最近接收的数据
}
2.读写操作（flash写数据需要先擦除）
先在128的数据寄存器内写入相关命令，在写入地址，然后写入（读取）数据：
写使能：CS写0——写出Data_Reagister（使能）命令——CS写1
擦除：写使能——CS写0—写出Data_Reagister（擦除）命令——写入地址——CS写1——等待busy结束
写数据：写使能——CS写0—写出Data_Reagister（写）命令——写入地址——写入数据——CS写1——等待busy结束
读数据：CS写0—写出Data_Reagister（读）命令——写入地址——读入数据——CS写1——等待busy结束
擦除：
//读取W25QXX的状态寄存器，再利用状态寄存器中的busy标志判断是否完成工作
//BIT7 6 5 4 3 2 1 0
//SPR RV TB BP2 BP1 BP0 WEL BUSY
//SPR:默认0,状态寄存器保护位,配合WP使用
//TB,BP2,BP1,BP0:FLASH区域写保护设置
//WEL:写使能锁定
//BUSY:忙标记位(1,忙;0,空闲)
//默认:0x00
u8 W25QXX_ReadSR(void)
{
u8 byte=0;
W25QXX_CS=0; //使能器件
SPI2_ReadWriteByte(W25X_ReadStatusReg); //发送读取状态寄存器命令
byte=SPI2_ReadWriteByte(0Xff); //读取一个字节
W25QXX_CS=1; //取消片选
return byte;
}
//W25QXX写使能
//将WEL置位
void W25QXX_Write_Enable(void)
{
W25QXX_CS=0; //使能器件
SPI2_ReadWriteByte(W25X_WriteEnable); //发送写使能
W25QXX_CS=1; //取消片选
}
void W25QXX_Write_Page(u8* pBuffer,u32 WriteAddr,u16 NumByteToWrite)
{
u16 i;
W25QXX_Write_Enable(); //SET WEL
W25QXX_CS=0; //使能器件
SPI2_ReadWriteByte(W25X_PageProgram); //发送写页命令
SPI2_ReadWriteByte((u8)((WriteAddr)>>16)); //发送24bit地址
SPI2_ReadWriteByte((u8)((WriteAddr)>>8));
SPI2_ReadWriteByte((u8)WriteAddr);
for(i=0;i<NumByteToWrite;i++)SPI2_ReadWriteByte(pBuffer[i]);//循环写数
W25QXX_CS=1; //取消片选
W25QXX_Wait_Busy(); //等待写入结束
}
//擦除一个扇区
//Dst_Addr:扇区地址 根据实际容量设置
//擦除一个山区的最少时间:150ms
void W25QXX_Erase_Sector(u32 Dst_Addr)
{
//监视falsh擦除情况,测试用
printf("fe:%x\r\n",Dst_Addr);
Dst_Addr*=4096;
W25QXX_Write_Enable(); //SET WEL
W25QXX_Wait_Busy();
W25QXX_CS=0; //使能器件
SPI2_ReadWriteByte(W25X_SectorErase); //发送扇区擦除指令
SPI2_ReadWriteByte((u8)((Dst_Addr)>>16)); //发送24bit地址
SPI2_ReadWriteByte((u8)((Dst_Addr)>>8));
SPI2_ReadWriteByte((u8)Dst_Addr);
W25QXX_CS=1; //取消片选
W25QXX_Wait_Busy(); //等待擦除完成
}
//读取SPI FLASH
//在指定地址开始读取指定长度的数据
//pBuffer:数据存储区
//ReadAddr:开始读取的地址(24bit)
//NumByteToRead:要读取的字节数(最大65535)
void W25QXX_Read(u8* pBuffer,u32 ReadAddr,u16 NumByteToRead)
{
u16 i;
W25QXX_CS=0; //使能器件
SPI2_ReadWriteByte(W25X_ReadData); //发送读取命令
SPI2_ReadWriteByte((u8)((ReadAddr)>>16)); //发送24bit地址
SPI2_ReadWriteByte((u8)((ReadAddr)>>8));
SPI2_ReadWriteByte((u8)ReadAddr);
for(i=0;i<NumByteToRead;i++)
{
pBuffer[i]=SPI2_ReadWriteByte(0XFF); //循环读数
}
W25QXX_CS=1;
}