华大半导体HC32F4A0笔记（四），SPI读写国产128kB EEPROM 上海贝岭BL25CMIA

113 阅读 0 评论 75 点赞

我是靠谱客的博主虚拟樱桃，这篇文章主要介绍华大半导体HC32F4A0笔记（四），SPI读写国产128kB EEPROM 上海贝岭BL25CMIA，现在分享给大家，希望可以做个参考。

一、配置SPI引脚

本例中SPI只连接了一个设备，即国产128kB EEPROM上海贝岭BL25CMIA。
在这里插入图片描述
NSS脚采用软件控制。
其它引脚通过查看手册可知其连接的SPI外设为SPI1。

复制代码

1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
/* SPI port definition for master */
#define SPI_NSS_PORT                    (GPIO_PORT_B)
#define SPI_NSS_PIN                     (GPIO_PIN_12)

#define SPI_SCK_PORT                    (GPIO_PORT_B)
#define SPI_SCK_PIN                     (GPIO_PIN_13)
#define SPI_SCK_FUNC                    (GPIO_FUNC_40_SPI1_SCK)

#define SPI_MOSI_PORT                   (GPIO_PORT_B)
#define SPI_MOSI_PIN                    (GPIO_PIN_15)
#define SPI_MOSI_FUNC                   (GPIO_FUNC_41_SPI1_MOSI)

#define SPI_MISO_PORT                   (GPIO_PORT_B)
#define SPI_MISO_PIN                    (GPIO_PIN_14)
#define SPI_MISO_FUNC                   (GPIO_FUNC_42_SPI1_MISO)

在这里插入图片描述

复制代码

stc_gpio_init_t stcGpioInit;
	
		    /* Port configurate */
    (void)GPIO_StructInit(&stcGpioInit);

/* High driving capacity for output pin. */
    stcGpioInit.u16PinDir = PIN_DIR_OUT;
    stcGpioInit.u16PinDrv = PIN_DRV_HIGH;
    stcGpioInit.u16PinState = PIN_STATE_SET;
    (void)GPIO_Init(SPI_NSS_PORT,  SPI_NSS_PIN, &stcGpioInit);

(void)GPIO_StructInit(&stcGpioInit);
    stcGpioInit.u16PinDrv = PIN_DRV_HIGH;
    (void)GPIO_Init(SPI_SCK_PORT,  SPI_SCK_PIN, &stcGpioInit);
    (void)GPIO_Init(SPI_MOSI_PORT, SPI_MOSI_PIN, &stcGpioInit);

/* CMOS input for input pin */
    stcGpioInit.u16PinDrv = PIN_DRV_LOW;
    stcGpioInit.u16PinIType = PIN_ITYPE_CMOS;
    (void)GPIO_Init(SPI_MISO_PORT, SPI_MISO_PIN, &stcGpioInit);

/* Configure SPI Port function for master */
    GPIO_SetFunc(SPI_SCK_PORT,  SPI_SCK_PIN,  SPI_SCK_FUNC, PIN_SUBFUNC_DISABLE);
    GPIO_SetFunc(SPI_MOSI_PORT, SPI_MOSI_PIN, SPI_MOSI_FUNC, PIN_SUBFUNC_DISABLE);
    GPIO_SetFunc(SPI_MISO_PORT, SPI_MISO_PIN, SPI_MISO_FUNC, PIN_SUBFUNC_DISABLE);

1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
19
20
21
22
23
24
25
26
	stc_gpio_init_t stcGpioInit;
	
		    /* Port configurate */
    (void)GPIO_StructInit(&stcGpioInit);

    /* High driving capacity for output pin. */
    stcGpioInit.u16PinDir = PIN_DIR_OUT;
    stcGpioInit.u16PinDrv = PIN_DRV_HIGH;
    stcGpioInit.u16PinState = PIN_STATE_SET;
    (void)GPIO_Init(SPI_NSS_PORT,  SPI_NSS_PIN, &stcGpioInit);

    (void)GPIO_StructInit(&stcGpioInit);
    stcGpioInit.u16PinDrv = PIN_DRV_HIGH;
    (void)GPIO_Init(SPI_SCK_PORT,  SPI_SCK_PIN, &stcGpioInit);
    (void)GPIO_Init(SPI_MOSI_PORT, SPI_MOSI_PIN, &stcGpioInit);

    /* CMOS input for input pin */
    stcGpioInit.u16PinDrv = PIN_DRV_LOW;
    stcGpioInit.u16PinIType = PIN_ITYPE_CMOS;
    (void)GPIO_Init(SPI_MISO_PORT, SPI_MISO_PIN, &stcGpioInit);

    /* Configure SPI Port function for master */
    GPIO_SetFunc(SPI_SCK_PORT,  SPI_SCK_PIN,  SPI_SCK_FUNC, PIN_SUBFUNC_DISABLE);
    GPIO_SetFunc(SPI_MOSI_PORT, SPI_MOSI_PIN, SPI_MOSI_FUNC, PIN_SUBFUNC_DISABLE);
    GPIO_SetFunc(SPI_MISO_PORT, SPI_MISO_PIN, SPI_MISO_FUNC, PIN_SUBFUNC_DISABLE);

二、初始化SPI1

开启SPI1时钟，给其上电。

复制代码

1
2
#define SPI_UNIT_CLOCK                  (PWC_FCG1_SPI1)

复制代码

1
2
    PWC_Fcg1PeriphClockCmd(SPI_UNIT_CLOCK, Enable);

根据EEPROM芯片特性，配置SPI1：

复制代码

1
2
3
4
/* SPI unit and clock definition */
#define SPI_UNIT                        (M4_SPI1)

复制代码

stc_spi_init_t stcSpiInit;
    stc_spi_delay_t stcSpiDelayCfg;

/* Clear initialize structure */
    (void)SPI_StructInit(&stcSpiInit);
    (void)SPI_DelayStructInit(&stcSpiDelayCfg);

/* Configure peripheral clock */
    PWC_Fcg1PeriphClockCmd(SPI_UNIT_CLOCK, Enable);

/* SPI De-initialize */
    SPI_DeInit(SPI_UNIT);

/* Configuration SPI structure */
    stcSpiInit.u32WireMode          = SPI_WIRE_3;				//SPI只接了一个芯片，无需切换片选
    stcSpiInit.u32TransMode         = SPI_FULL_DUPLEX;			//全双工
    stcSpiInit.u32MasterSlave       = SPI_MASTER;				//SPI主机
    stcSpiInit.u32SuspMode          = SPI_COM_SUSP_FUNC_OFF;	//不自动挂起
    stcSpiInit.u32Modfe             = SPI_MODFE_DISABLE;		//请勿开启该位
    stcSpiInit.u32Parity            = SPI_PARITY_INVALID;		//不开奇偶校验
    stcSpiInit.u32SpiMode           = SPI_MODE_0;				//空闲低电平，奇数边沿采样
    stcSpiInit.u32BaudRatePrescaler = SPI_BR_PCLK1_DIV32;		//32分频，PCLK1为100M，32分频为3.1M，EEPROM芯片上限5M
    stcSpiInit.u32DataBits          = SPI_DATA_SIZE_8BIT;		//一次传输8位
    stcSpiInit.u32FirstBit          = SPI_FIRST_MSB;			//高位在前
    (void)SPI_Init(SPI_UNIT, &stcSpiInit);

stcSpiDelayCfg.u32IntervalDelay = SPI_INTERVAL_TIME_1SCK_2PCLK1;//SPI_INTERVAL_TIME_8SCK_2PCLK1;	//t3：下次存取延时
    stcSpiDelayCfg.u32ReleaseDelay = SPI_RELEASE_TIME_1SCK;//SPI_RELEASE_TIME_8SCK;				//t2：振荡停止到片选无效时间
    stcSpiDelayCfg.u32SetupDelay = SPI_SETUP_TIME_1SCK;//SPI_SETUP_TIME_8SCK;					//t1：片选有效到开始振荡时间
    (void)SPI_DelayTimeCfg(SPI_UNIT, &stcSpiDelayCfg);

SPI_FunctionCmd(SPI_UNIT, Enable);

1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
19
20
21
22
23
24
25
26
27
28
29
30
31
32
33
    stc_spi_init_t stcSpiInit;
    stc_spi_delay_t stcSpiDelayCfg;

    /* Clear initialize structure */
    (void)SPI_StructInit(&stcSpiInit);
    (void)SPI_DelayStructInit(&stcSpiDelayCfg);

    /* Configure peripheral clock */
    PWC_Fcg1PeriphClockCmd(SPI_UNIT_CLOCK, Enable);

    /* SPI De-initialize */
    SPI_DeInit(SPI_UNIT);

    /* Configuration SPI structure */
    stcSpiInit.u32WireMode          = SPI_WIRE_3;				//SPI只接了一个芯片，无需切换片选
    stcSpiInit.u32TransMode         = SPI_FULL_DUPLEX;			//全双工
    stcSpiInit.u32MasterSlave       = SPI_MASTER;				//SPI主机
    stcSpiInit.u32SuspMode          = SPI_COM_SUSP_FUNC_OFF;	//不自动挂起
    stcSpiInit.u32Modfe             = SPI_MODFE_DISABLE;		//请勿开启该位
    stcSpiInit.u32Parity            = SPI_PARITY_INVALID;		//不开奇偶校验
    stcSpiInit.u32SpiMode           = SPI_MODE_0;				//空闲低电平，奇数边沿采样
    stcSpiInit.u32BaudRatePrescaler = SPI_BR_PCLK1_DIV32;		//32分频，PCLK1为100M，32分频为3.1M，EEPROM芯片上限5M
    stcSpiInit.u32DataBits          = SPI_DATA_SIZE_8BIT;		//一次传输8位
    stcSpiInit.u32FirstBit          = SPI_FIRST_MSB;			//高位在前
    (void)SPI_Init(SPI_UNIT, &stcSpiInit);

    stcSpiDelayCfg.u32IntervalDelay = SPI_INTERVAL_TIME_1SCK_2PCLK1;//SPI_INTERVAL_TIME_8SCK_2PCLK1;	//t3：下次存取延时
    stcSpiDelayCfg.u32ReleaseDelay = SPI_RELEASE_TIME_1SCK;//SPI_RELEASE_TIME_8SCK;				//t2：振荡停止到片选无效时间
    stcSpiDelayCfg.u32SetupDelay = SPI_SETUP_TIME_1SCK;//SPI_SETUP_TIME_8SCK;					//t1：片选有效到开始振荡时间
    (void)SPI_DelayTimeCfg(SPI_UNIT, &stcSpiDelayCfg);

    SPI_FunctionCmd(SPI_UNIT, Enable);

SPI，配置比较简单，需要说明的是：

stcSpiInit.u32WireMode = SPI_WIRE_3; //SPI只接了一个芯片，无需切换片选这个选3线4线都可以。注意这里的3线是指不包含NSS片选线，我们通过软件来片选。
stcSpiInit.u32BaudRatePrescaler = SPI_BR_PCLK1_DIV32; //32分频，PCLK1为100M，32分频为3.1M，EEPROM芯片上限5M分频时候注意对照EEPROM的芯片手册
t1,t2,t3的设置手册没有提及，这里设到最低。

三、读一个字节

上海贝岭BL25CMIA是一个128kB的EEPROM，其容量超过了16位寻址的上限（65536字节）。该芯片采用24位寻址，所以SPI发送地址时需要从低到高发送三个字节，其中高字节中只有第0位有效，该字节的其它位芯片does not care。
在这里插入图片描述

开片选
读EEPROM 的状态寄存器

复制代码

1
2
#define E2PROM_READ_STATUS_REGESITER    (0x05U)

复制代码

1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
19
20
21
22
23
24
25
26
27
/**
 * @brief SPI EEPROM Read Status
 *
 * @param [in] None
 *
 * @retval uint8_t
 */
static uint8_t E2PROM_Read_Status(void)
{
  uint8_t EE_Status;

  SPI_NSS_LOW();
	
  /* send "Read Status Register" instruction */
  Spi_E2PROM_WriteReadByte(E2PROM_READ_STATUS_REGESITER);
		
  /* send a dummy byte to generate the clock needed by the EEPROM 
  and put the value of the status register in EE_Status variable */
  EE_Status = Spi_E2PROM_WriteReadByte(0xff);

  /* deselect the EEPROM */
  SPI_NSS_HIGH();	
  
  /* return the status register value */		
  return EE_Status;   
}

第一个字节发指令，第二个字节随便发一个用于都回状态。
用于发送字节的函数为：

复制代码

1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
19
20
21
22
23
24
25
26
27
28
/**
 * @brief SPI flash write byte function
 *
 * @param [in] u8Data                      SPI write data to EE
 *
 * @retval uint8_t                         SPI receive data from EE
 */
static uint8_t Spi_E2PROM_WriteReadByte(uint8_t u8Data)
{
    uint8_t u8Byte;

    /* Wait tx buffer empty */
    while (Reset == SPI_GetStatus(SPI_UNIT, SPI_FLAG_TX_BUFFER_EMPTY))
    {
    }
    /* Send data */
    SPI_WriteDataReg(SPI_UNIT, (uint32_t)u8Data);

    /* Wait rx buffer full */
    while (Reset == SPI_GetStatus(SPI_UNIT, SPI_FLAG_RX_BUFFER_FULL))
    {
    }
    /* Receive data */
    u8Byte = (uint8_t)SPI_ReadDataReg(SPI_UNIT);

    return u8Byte;
}

读取存储空间中指定地址内的存储值。最后关闭片选

复制代码

1
2
#define E2PROM_READ_MEMORY				(0x03U)

复制代码

1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
19
20
21
22
23
24
25
26
27
28
29
30
31
32
33
34
35
36
37
38
/**
 * @brief SPI EEPROM Read a Byte
 *
 * @param [in] 1.unsigned int
 *
 * @retval uint8_t
 */
uint8_t E2PROM_Read_Byte(unsigned int address, uint8_t high_or_low64)
{
    uint8_t data;
    while((E2PROM_Read_Status()&0x01) == 0x01);  //091119

	SPI_NSS_LOW();
	uint8_t addr0_7;
	uint8_t addr8_15;
	uint8_t addr16_23 = high_or_low64;
	addr0_7 = address & 0xff;
	addr8_15 = (address & 0xff00)>>8;
	
	/* send "Read Status Register" instruction */
	Spi_E2PROM_WriteReadByte(E2PROM_READ_MEMORY);
	
	Spi_E2PROM_WriteReadByte(addr16_23);

	Spi_E2PROM_WriteReadByte(addr8_15);

	Spi_E2PROM_WriteReadByte(addr0_7);

	data = Spi_E2PROM_WriteReadByte(0xff);

	/* deselect the EEPROM */
	SPI_NSS_HIGH();

	/* return the status register value */		
    return data; 

}

如果要读地址连续的多个字节，只需要继续发dummy字节就可以了。

四、写一个字节

开片选
读EEPROM 的状态寄存器
开启写允许

复制代码

1
2
#define E2PROM_WRITE_ENABLE				(0x06U)

复制代码

1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
/**
 * @brief SPI EE write enable function
 *
 * @param [in] None
 *
 * @retval None
 */
static void Spi_E2PROM_WriteEnable(void)
{
    SPI_NSS_LOW();
    (void)Spi_E2PROM_WriteReadByte(E2PROM_WRITE_ENABLE);
    SPI_NSS_HIGH();
}

读EEPROM 的状态寄存器
写一个字节，最后关片选

复制代码

1
2
#define E2PROM_WRITE_MEMORY				(0x02U)

复制代码

1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
19
20
21
22
23
24
25
26
27
28
29
30
31
32
33
34
35
36
/**
 * @brief SPI EEPROM Write a Byte
 *
 * @param [in] 1.unsigned int    2.uint8_t
 *
 * @retval None
 */
void E2PROM_Write_Byte(unsigned int address, uint8_t high_or_low64, uint8_t data)
{
    while((E2PROM_Read_Status()&0x01) == 0x01);  //20130528

    Spi_E2PROM_WriteEnable();     //091119
        
    while((E2PROM_Read_Status()&0x02) != 0x02);    //091119
	
	SPI_NSS_LOW();
	uint8_t addr0_7;
	uint8_t addr8_15;
	uint8_t addr16_23 = high_or_low64;
	addr0_7 = address & 0xff;
	addr8_15 = (address & 0xff00)>>8;
	/* send "Read Status Register" instruction */
	Spi_E2PROM_WriteReadByte(E2PROM_WRITE_MEMORY);
	
	Spi_E2PROM_WriteReadByte(addr16_23);

	Spi_E2PROM_WriteReadByte(addr8_15);

	Spi_E2PROM_WriteReadByte(addr0_7);

	Spi_E2PROM_WriteReadByte(data);

	/* deselect the EEPROM */
	SPI_NSS_HIGH();
}

写也可以写地址连续的多个字节，继续发字节就行了，最多256个，而且应从256字节（一页）的整数倍地址开始写。
在这里插入图片描述
最后请注意，两次写（字节或页）间隔应大于6ms，本例为8ms。

复制代码

1
2
3
4
5
6
		E2PROM_Write_Byte(address, E2PROM_LOW64KB, data);
		SysTick_Delay(8 * SYSTICK_MINISECOND);
		
		E2PROM_Write_Byte(address + 0x8000, E2PROM_LOW64KB, data ^ CHECK_XOR1);
		SysTick_Delay(8 * SYSTICK_MINISECOND);

五、嵌入式的EEPROM的可靠性读写

如果应用中需要存储的数据不多，EEPROM的容量数倍于数据量，且对读写EEPROM的准确性可靠性要求比较高。应当将同一份数据及其备份均匀放在EEPROM中的多处。本例中原始数据存放在第0~127页，即0x000000到0x008000中。另外三份备份分别放在第128到255页，256到383页，384到511页。

原始数据原值直接存储进去
备份一经与0x3c异或后存进去
备份二经与0x96异或后存进去
备份三经与0x5a异或后存进去

写完以后应该立即读出来，检查是否和写入值一样。如果不一样，程序应该进行异常处理。

读取时将4个数据均读取出来。三个备份的数据读出后，再分别用0x3c，0x96，和0x5a异或（任意一个数n，与另一个数m，连续两次按位异或后等于n自己，(n ^ m) ^ m == n ），四个数中至少三个数相等才可信。如果不到三个数相等，程序应进行异常处理，比如加载默认值。

如果是整页的读写，应该使用CRC8进行校验。

同样的，整页数据也应该存入多份作为备份。本例中同样是4份，在地址中均匀分布。备份的数据同样经过上述的异或处理。并且，每一份256个字节存完以后，需要计算其CRC8，并把它也存入EEPROM中。由于数据量较大，写完以后可以不用立刻读取进行验证。

读取时，先读取原始数据页，读取后，对原始256个数据进行CRC8计算。再从EEPROM中读取原始数据的CRC8并与刚才计算的结果相比。如果结果一致，则直接使用。如果不一致，用相同的方法读取并验证备份一的，如果结果相同，则异或回来使用。如果仍然不相同，继续使用备份2……备份3的。如果所有的CRC8都不对，则应进行异常处理，比如加载默认值。

六、测试

复制代码

1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
19
20
21
22
23
24
25
26
27
28
29
30
31
32
    for (;;)
    {		
		if (E2PROM_Enhanced_Write_Wave(20, t_e2dataArr) == Ok)
		{
			if(E2PROM_Enhanced_Read_Wave(20, r_e2dataArr) == Ok)
			{
				if (t_e2dataArr[0] == 0)
				{
					for (int i=0;i<256;i++)
					{
						t_e2dataArr[i] = 255-i;
					}
				}
				else
				{
					for (int i=0;i<256;i++)
					{
						t_e2dataArr[i] = i;
					}
				}
			}
			else
			{
				GPIO_ResetPins(LED_GREEN_PORT, LED_GREEN_PIN);
			}
		}
		else
		{
			GPIO_ResetPins(LED_GREEN_PORT, LED_GREEN_PIN);
		}
	}