查看“STM32CubeMX系列教程19:Quad-SPI”的源代码



<b style="font-size: 14px; widows: auto; line-height: 16.8px; background-color: inherit;">一.Quad-SPI简介</b>
<b style="background-color: inherit;">
</b>
        在第十章和第十一章中，我们介绍了标准的SPI总线，SPI由四根线控制，NSS为片选，SCK为时钟信号线。MISO，MOSI为数据线，一根作为输入，一根作为输出。




[[File:184401w6y6byvybe6mdey6.png]]



        Quad-SPI，即四线SPI，由此可知其数据线比标准的SPI接口要多，最多支持四条数据线同时传输。连接单、双或四（条数据线） SPI Flash 存储介质。Quad-SPI总共有6根控制线：CS为片选，CLK为时钟信号线。IO0~IO3为数据线，可以发送数据也可以接收数据。





[[File:184402tprkrk92g92812g5.png]]





<b style="background-color: inherit;">二.Quad-SPI 命令序列</b>
<b style="background-color: inherit;">
</b> QUADSPI 通过命令与 Flash 通信 每条命令包括指令、地址、交替字节、空指令和数据这五个阶段 任一阶段均可跳过，但至少要包含指令、地址、交替字节或数据阶段之一。
nCS 在每条指令开始前下降，在每条指令完成后再次上升。




[[File:184402muqufqulvvplffpq.png]]


<b style="background-color: inherit; font-size: 14px;">指令阶段</b>
        这一阶段将发送一条8位指令到flash，指定待执行的类型。指令可以单线，双线或四线传输。


<b style="background-color: inherit; font-size: 14px;">地址阶段</b>
        在地址阶段，将1-4字节发送到flash,指示操作地址，地址阶段可一次发送 1 位（在单线 SPI 模式中通过 IO0）、2 位（在双线 SPI 模式中通过 IO0/IO1 ）或 4 位（在四线 SPI 模式中通过 IO0/IO1/IO2/IO3）。


<b style="background-color: inherit;">交替字节阶段</b>        在交替字节阶段，将 1-4 字节发送到 Flash，一般用于控制操作模式。可以通过可以单线，双线或四线传输。



<b style="background-color: inherit;"></b><b style="background-color: inherit;"></b><b style="font-size: 14px;">空指令周期阶段</b>

        在空指令周期阶段，给定的 1-31个周期内不发送或接收任何数据，目的是当采用更高的时钟频率时，给 Flash 留出准备数据阶段的时间。


<b style="background-color: inherit;"></b><b style="font-size: 14px;">数据阶段</b>


        在数据阶段，可从 Flash 接收或向其发送任意数量的字节。数据阶段如果发送数据IO口为输出，如果是接收数据则IO切换为输入，一次可发送 1 位（在单线 SPI 模式中通过 IO0）、2 位（在双线 SPI 模式中通过 IO0/IO1 ）或 4 位（在四线 SPI 模式中通过 IO0/IO1/IO2/IO3）。






<b style="background-color: inherit;">三.新建工程</b>
<b style="background-color: inherit;">
</b>
<b style="background-color: inherit;">    复制串口printf的工程，修改文件夹名。击STM32F746I.ioc打开STM32cubeMX的工程文件重新配置，QuadSPI模式选择Bank1四线SPI。
</b>
<b style="background-color: inherit;">
</b>



[[File:184402zf02tzvfuemftfv3.png]]



此时QUADSPI对应的IO口会被选中。





[[File:184403fdz1dlq8c1ycccpy.png]] 

[[File:184403ctmxe2kxhjh8jtmn.png]] 

[[File:184403skkkj66e3600kibo.png]]





QUADSPI配置如下。时钟分频设置为2，故QSPI时钟 = 216M / (2+ 1) = 72MHz

FIFO深度设置为4个字节，配置QSPI 在Flash 驱动信号后过半个CLK 周期才对Flash 驱动的数据采样。
Flash Size设置外部存储器大小，本实验以W25Q128FV芯片为例，大小为16MB（使用24位寻址），则设置为23。






[[File:184403plpz97e9zl9osoe1.png]]



<b>四.应用程序</b>

<b>
</b>

 生成报告以及代码，编译程序。在quadspi.c文件中可以看到初始化函数。在stm32f7xx_hal_qspic.h头文件中可以看到QSPI的操作函数。分别对应轮询，中断和DMA三种控制方式。

下面为W25QXX的驱动文件。下载并添加进工程中。(操作方式参照第十一章)






<a class="attach" href="portal.php?mod=attachment&amp;id=489" target="_blank">stm32746g_qspi.zip





在main.c文件中添加头文件



<syntaxhighlight lang="python">
/* USER CODE BEGIN Includes */
#include <string.h>
#include "stm32746g_qspi.h"
/* USER CODE END Includes */</string.h></syntaxhighlight> 


声明变量: s_command为QSPI命令结构体，配置命令；pData存储读取ID值，rData，wData作为读写数据缓存



<syntaxhighlight lang="python">


<syntaxhighlight lang="python">
/* USER CODE BEGIN PV */
/* Private variables ---------------------------------------------------------*/
QSPI_CommandTypeDef s_command;
uint8_t pData[3];
     
uint8_t wData[0x100];
uint8_t rData[0x100];
 
uint32_t i;
/* USER CODE END PV */</syntaxhighlight>
<code style="font-family: Consolas, 'Bitstream Vera Sans Mono', 'Courier New', Courier, monospace !important; font-size: 1em !important; background-color: inherit;">
</syntaxhighlight>
在main函数中添加应用程序，第一部分初始化W25Q128FV芯片，第二部分分别用单线，双线和四线三种模式读设备ID。第三部分则是读写擦除芯片操作实验。


<syntaxhighlight lang="python">



<syntaxhighlight lang="python">
/* USER CODE BEGIN 2 */
    printf("W25Q128FV QuadSPI Test ....\r\n\r\n");
 
    /*##-1- Initialize W25Q128FV  ###########################################*/
    BSP_QSPI_Init();
 
    /*##-2-Read Device ID Test    ###########################################*/
    /* Read Manufacture/Device ID */
    s_command.InstructionMode   = QSPI_INSTRUCTION_1_LINE;
    s_command.Instruction       = READ_ID_CMD;
    s_command.AddressMode       = QSPI_ADDRESS_1_LINE;
    s_command.AddressSize       = QSPI_ADDRESS_24_BITS;
    s_command.Address           = 0x000000;
    s_command.AlternateByteMode = QSPI_ALTERNATE_BYTES_NONE;
    s_command.DataMode          = QSPI_DATA_1_LINE;
    s_command.DummyCycles       = 0;
    s_command.NbData            = 2;
    s_command.DdrMode           = QSPI_DDR_MODE_DISABLE;
    s_command.DdrHoldHalfCycle  = QSPI_DDR_HHC_ANALOG_DELAY;
    s_command.SIOOMode          = QSPI_SIOO_INST_EVERY_CMD;
     
    if (HAL_QSPI_Command(&amp;hqspi, &amp;s_command, HAL_QPSI_TIMEOUT_DEFAULT_VALUE) != HAL_OK)
    {
        Error_Handler();
    }
    if (HAL_QSPI_Receive(&amp;hqspi, pData, HAL_QPSI_TIMEOUT_DEFAULT_VALUE) != HAL_OK)
    {
        Error_Handler();
    }
    printf("SPI  I/0 Read Device ID : 0x%2X 0x%2X\r\n",pData[0],pData[1]);
     
     
    /* Read Manufacture/Device ID Dual I/O*/
    s_command.InstructionMode   = QSPI_INSTRUCTION_1_LINE;
    s_command.Instruction       = DUAL_READ_ID_CMD;
    s_command.AddressMode       = QSPI_ADDRESS_2_LINES;
    s_command.AddressSize       = QSPI_ADDRESS_24_BITS;
    s_command.Address           = 0x000000;
    s_command.AlternateByteMode = QSPI_ALTERNATE_BYTES_2_LINES;
    s_command.AlternateBytesSize= QSPI_ALTERNATE_BYTES_8_BITS;
    s_command.AlternateBytes    = 0;
    s_command.DataMode          = QSPI_DATA_2_LINES;
    s_command.DummyCycles       = 0;
    s_command.NbData            = 4;
    s_command.DdrMode           = QSPI_DDR_MODE_DISABLE;
    s_command.DdrHoldHalfCycle  = QSPI_DDR_HHC_ANALOG_DELAY;
    s_command.SIOOMode          = QSPI_SIOO_INST_EVERY_CMD;
 
    if (HAL_QSPI_Command(&amp;hqspi, &amp;s_command, HAL_QPSI_TIMEOUT_DEFAULT_VALUE) != HAL_OK)
    {
        Error_Handler();
    }
    if (HAL_QSPI_Receive(&amp;hqspi, pData, HAL_QPSI_TIMEOUT_DEFAULT_VALUE) != HAL_OK)
    {
        Error_Handler();
    }
    printf("Dual I/O Read Device ID : 0x%2X 0x%2X\r\n",pData[0],pData[1]);
     
    /* Read Manufacture/Device ID Quad I/O*/
    s_command.InstructionMode   = QSPI_INSTRUCTION_1_LINE;
    s_command.Instruction       = QUAD_READ_ID_CMD;
    s_command.AddressMode       = QSPI_ADDRESS_4_LINES;
    s_command.AddressSize       = QSPI_ADDRESS_24_BITS;
    s_command.Address           = 0x000000;
    s_command.AlternateByteMode = QSPI_ALTERNATE_BYTES_4_LINES;
    s_command.AlternateBytesSize= QSPI_ALTERNATE_BYTES_8_BITS;
    s_command.AlternateBytes    = 0x00;
    s_command.DataMode          = QSPI_DATA_4_LINES;
    s_command.DummyCycles       = 4;
    s_command.NbData            = 2;
    s_command.DdrMode           = QSPI_DDR_MODE_DISABLE;
    s_command.DdrHoldHalfCycle  = QSPI_DDR_HHC_ANALOG_DELAY;
    s_command.SIOOMode          = QSPI_SIOO_INST_EVERY_CMD;
 
    if (HAL_QSPI_Command(&amp;hqspi, &amp;s_command, HAL_QPSI_TIMEOUT_DEFAULT_VALUE) != HAL_OK)
    {
        Error_Handler();
    }
    if (HAL_QSPI_Receive(&amp;hqspi, pData, HAL_QPSI_TIMEOUT_DEFAULT_VALUE) != HAL_OK)
    {
        Error_Handler();
    }
    printf("Quad I/O Read Device ID : 0x%2X 0x%2X\r\n",pData[0],pData[1]);
 
    /* Read JEDEC ID */
    s_command.InstructionMode   = QSPI_INSTRUCTION_1_LINE;
    s_command.Instruction       = READ_JEDEC_ID_CMD;
    s_command.AddressMode       = QSPI_ADDRESS_NONE;
    s_command.AlternateByteMode = QSPI_ALTERNATE_BYTES_NONE;
    s_command.DataMode          = QSPI_DATA_1_LINE;
    s_command.DummyCycles       = 0;
    s_command.NbData            = 3;
    s_command.DdrMode           = QSPI_DDR_MODE_DISABLE;
    s_command.DdrHoldHalfCycle  = QSPI_DDR_HHC_ANALOG_DELAY;
    s_command.SIOOMode          = QSPI_SIOO_INST_EVERY_CMD;
 
    if (HAL_QSPI_Command(&amp;hqspi, &amp;s_command, HAL_QPSI_TIMEOUT_DEFAULT_VALUE) != HAL_OK)
    {
        Error_Handler();
    }
    if (HAL_QSPI_Receive(&amp;hqspi, pData, HAL_QPSI_TIMEOUT_DEFAULT_VALUE) != HAL_OK)
    {
        Error_Handler();
    }
    printf("Read JEDEC ID :  0x%2X 0x%2X 0x%2X\r\n\r\n",pData[0],pData[1],pData[2]);
     
     
    /*##-3-QSPI Erase/Write/Read Test    ###########################################*/
    /* fill buffer */
    for(i =0;i<0x100;i ++)
    {
        wData[i] = i;
        rData[i] = 0;
    }
 
    if(BSP_QSPI_Erase_Block(0) == QSPI_OK)
        printf(" QSPI Erase Block ok\r\n");
    else
        Error_Handler();
 
    if(BSP_QSPI_Write(wData,0x00,0x100)== QSPI_OK)
        printf(" QSPI Write ok\r\n");
    else
        Error_Handler();
 
    if(BSP_QSPI_Read(rData,0x00,0x100)== QSPI_OK)
        printf(" QSPI Read ok\r\n\r\n");
    else
        Error_Handler();
 
    printf("QSPI Read Data : \r\n");
    for(i =0;i<0x100;i++)
        printf("0x%02X  ",rData[i]);
    printf("\r\n\r\n");
 
    for(i =0;i<0x100;i++)
        if(rData[i] != wData[i])printf("0x%02X 0x%02X ",wData[i],rData[i]);
    printf("\r\n\r\n");
    /* check date */
    if(memcmp(wData,rData,0x100) == 0 ) 
        printf(" W25Q128FV QuadSPI Test OK\r\n");
    else
        printf(" W25Q128FV QuadSPI Test False\r\n");
  /* USER CODE END 2 */</syntaxhighlight> 



<code style="font-family: Monaco, Consolas, Courier, 'Lucida Console', monospace; color: rgb(0, 130, 0) !important; background-color: inherit;"> 将W25QXX DataFlash Board模块插入到Open746I开发板I2C1中，编译程序并下载到开发板。打开串口调试助手。设置波特率为115200。串口助手上会显示如下信息。
</syntaxhighlight>






<b style="background-color: inherit;">五.程序讲解</b>
<b style="background-color: inherit;">
</b>
<b style="background-color: inherit;"> 现在以四线读设备ID为例讲解QSPI如何进行一次读写操作。如下为四线</b>读制造商/设备ID命令（94H）




[[File:184403sicq5o57mtxm0sdc.png]]





程序中先根据上面时序配置s_command命令结构体，

* 命令为1线，命令为QUAD_READ_ID_CMD，在w25q128fv.h头文件中宏定义为0x94。* 地址为4线，地址长度为24位，地址为0x000000。* 交替字节阶段设置为4线，长度为8位，备用字节为0x00。* 空指令阶段为4个时钟周期* 数据为4线，字节为两个字节。


程序中先通过HAL_QSPI_Command()将命令发送出去，然后通过HAL_QSPI_Receive()命令接收数据。即完成一次读操作，如果是写操作，同样是先配置命令结构体，然后发送命令，最后通过HAL_QSPI_Transmit()命令发送数据。

</code></code>

<syntaxhighlight lang="python">

<code style="font-family: Monaco, Consolas, Courier, 'Lucida Console', monospace; background-color: inherit;">



<syntaxhighlight lang="python">
    /* Read Manufacture/Device ID Quad I/O*/
    s_command.InstructionMode   = QSPI_INSTRUCTION_1_LINE;
    s_command.Instruction       = QUAD_READ_ID_CMD;
    s_command.AddressMode       = QSPI_ADDRESS_4_LINES;
    s_command.AddressSize       = QSPI_ADDRESS_24_BITS;
    s_command.Address           = 0x000000;
    s_command.AlternateByteMode = QSPI_ALTERNATE_BYTES_4_LINES;
    s_command.AlternateBytesSize= QSPI_ALTERNATE_BYTES_8_BITS;
    s_command.AlternateBytes    = 0x00;
    s_command.DataMode          = QSPI_DATA_4_LINES;
    s_command.DummyCycles       = 4;
    s_command.NbData            = 2;
    s_command.DdrMode           = QSPI_DDR_MODE_DISABLE;
    s_command.DdrHoldHalfCycle  = QSPI_DDR_HHC_ANALOG_DELAY;
    s_command.SIOOMode          = QSPI_SIOO_INST_EVERY_CMD;
 
    if (HAL_QSPI_Command(&amp;hqspi, &amp;s_command, HAL_QPSI_TIMEOUT_DEFAULT_VALUE) != HAL_OK)
    {
        Error_Handler();
    }
    if (HAL_QSPI_Receive(&amp;hqspi, pData, HAL_QPSI_TIMEOUT_DEFAULT_VALUE) != HAL_OK)
    {
        Error_Handler();
    }
    printf("Quad I/O Read Device ID : 0x%2X 0x%2X\r\n",pData[0],pData[1]);</syntaxhighlight>


关于W25Q128fv的读写擦除等驱动函数可以查看stm32746g-qspi.c文件，这里不再详细讲解。

</syntaxhighlight></code>