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| V1.0 | 2019-02-25 | gingko | 初次建立 |
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=====STM32CubeMX教程十三——QSPI通信实验 =====
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1.在主界面选择File-->New Project 或者直接点击ACCEE TO MCU SELECTOR。
{{ :icore4t:icore4t_cube_13_1.png?direct |}}
2.出现芯片型号选择，搜索自己芯片的型号，双击型号，或者点击Start Project进入配置在搜索栏的下面，提供的各 种查找方式，可以选择芯片内核，型号，等等，可以帮助你查找芯片。本实验选取的芯片型号为：STM32H750IBKx。
{{ :icore4t:icore4t_cube_13_2.png?direct |}}
3.配置RCC，使用外部时钟源。
{{ :icore4t:icore4t_cube_13_3.png?direct |}}
4.时基源选择SysTick。
{{ :icore4t:icore4t_cube_13_4.png?direct |}}
5.将PA10,PB7,PB8设置为GPIO_Output。
{{ :icore4t:icore4t_cube_13_5.png?direct |}}
6.引脚模式配置。
{{ :icore4t:icore4t_cube_13_6.png?direct |}}
{{ :icore4t:icore4t_cube_13_7.png?direct |}}
7.设置串口。。
{{ :icore4t:icore4t_cube_13_8.png?direct |}}
8.在NVIC Settings一栏使能接收中断。
{{ :icore4t:icore4t_cube_13_9.png?direct |}}
9.配置QUADSPI。
{{ :icore4t:icore4t_cube_13_10.png?direct |}}
10.时钟源设置，选择外部高速时钟源，配置为最大主频。
{{ :icore4t:icore4t_cube_13_11.png?direct |}}
{{ :icore4t:icore4t_cube_13_12.png?direct |}}
11.工程文件的设置, 这里就是工程的各种配置 我们只用到有限几个，其他的默认即可 IDE我们使用的是 MDK V5.27。
{{ :icore4t:icore4t_cube_13_13.png?direct |}}
12.点击Code Generator，进行进一步配置。
{{ :icore4t:icore4t_cube_13_14.png?direct |}}
* **Copy all used libraries into the project folder**
* **将HAL库的所有.C和.H都复制到所建工程中**
* 优点：这样如果后续需要新增其他外设又可能不再用STM32CubeMX的时候便会很方便
* 缺点：体积大，编译时间很长
* **Copy only the necessary library files**
* **只复制所需要的.C和.H（推荐）**
* 优点：体积相对小，编译时间短，并且工程可复制拷贝
* 缺点：新增外设时需要重新用STM32CubeMX导入
* **Add necessary library files as reference in the toolchain project configuration file**
* **不复制文件，直接从软件包存放位置导入.C和.H**
* 优点：体积小，比较节约硬盘空间
* 缺点：复制到其他电脑上或者软件包位置改变，就需要修改相对应的路径
* 自行选择方式即可
13.然后点击GENERATE CODE 创建工程。
{{ :icore4t:icore4t_cube_13_15.png?direct |}}
创建成功，打开工程。
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===== 实验十三：QSPI通信实验——读写测试SPI FLASH =====
==== 一、 实验目的与意义 ====
- 了解STM32 QSPI结构。
- 了解STM32 QSPI特征。
- 掌握QSPI的使用方法。
- 掌握STM32 HAL库中QSPI属性的配置方法。
- 掌握KEILMDK 集成开发环境使用方法。
==== 二、 实验设备及平台 ====
- iCore4T 双核心板。[[https://item.taobao.com/item.htm?spm=a1z10.1-c.w137644-251734891.3.5923532fDrMDOe&id=610595120319|点击购买]]
- JLINK（或相同功能）仿真器。[[https://item.taobao.com/item.htm?id=554869837940|点击购买]]
- Micro USB线缆。
- Keil MDK 开发平台。
- STM32CubeMX开发平台。
- 装有WIN XP（及更高版本）系统的计算机。
==== 三、 实验原理 ====
=== 1.QSPI简介 ===
* QSPI是Queued SPI的简写，是Motorola公司推出的SPI接口的扩展，比SPI应用更加广泛。在SPI协议的基础上，Motorola公司对其功能进行了增强，增加了队列传输机制，推出了队列串行外围接口协议（即QSPI协议）。QSPI是一种专用的通信接口，连接单、双或四（条数据线）SPI Flash存储介质。
* 该接口可以在以下三种模式下工作：
* **① 间接模式**：使用QSPI寄存器执行全部操作。
* **② 状态轮询模式**：周期性读取外部Flash状态寄存器，而且标志位置1时会产生中断（如擦除或烧写完成，会产生中断）。
* **③ 内存映射模式**：外部Flash映射到微控制器地址空间，从而系统将其视作内部存储器。
* 采用双闪存模式时，将同时访问两个Quad-SPI Flash，吞吐量和容量均可提高二倍。
=== 2.QSPI命令序列 ===
* 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。如图为QSPI四线模式下的读命令时序。
{{ :icore4t:icore4t_arm_hal_13_1.png?direct |}}
== (1) 指令阶段 ==
* 这一阶段，将在QUADSPI_CCR[7:0]寄存器的INSTRUCTION字段中配置的一条8位指令发送到Flash，指定待执行操作的类型。尽管大多数 Flash从IO0/SO信号（单线 SPI 模式）只能以一次1位的方式接收指令，但指令阶段可选择一次发送2位（在双线SPI模式中通过IO0/IO1）或一次发送4位（在四线SPI模式中通过IO0/IO1/IO2/IO3）。这可通过 QUADSPI_CCR[9:8]寄存器中的IMODE[1:0]字段进行配置。
* 若IMODE = 00，则跳过指令阶段，命令序列从地址阶段（如果存在）开始。
== (2) 地址阶段 ==
* 在地址阶段，将1-4字节发送到Flash，指示操作地址。待发送的地址字节数在QUADSPI_CCR[13:12]寄存器的ADSIZE[1:0]字段中进行配置。在间接模式和自动轮询模式下，待发送的地址字节在QUADSPI_AR寄存器的ADDRESS[31:0]中指定在内存映射模式下，则通过 AHB（来自于 Cortex ® 或 DMA）直接给出地址。地址阶段可一次发送1 位（在单线SPI模式中通过SO）、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）。这可通过QUADSPI_CCR[11:10]寄存器中的ADMODE[1:0]字段进行配置。
* 若ADMODE = 00，则跳过地址阶段，命令序列直接进入下一阶段（如果存在）。
== (3) 交换字节阶段 ==
* 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。待发送的交替字节数在QUADSPI_CCR[17:16]寄存器的ABSIZE[1:0]字段中进行配置。待发送的字节在QUADSPI_ABR寄存器中指定。
* 交替字节阶段可一次发送1位（在单线 SPI 模式中通过 SO）、2位（在双线SPI模式中通过 IO0/IO1）或4位（在四线SPI模式中通IO0/IO1/IO2/IO3）。这可通过QUADSPI_CCR[15:14]寄存器中的ABMODE[1:0]字段进行配置。
* 若ABMODE = 00，则跳过交替字节阶段，命令序列直接进入下一阶段（如果存在）。交替字节阶段存在仅需发送单个半字节而不是一个全字节的情况，比如采用双线模式并且仅使用两个周期发送交替字节时。在这种情况下，固件可采用四线模式(ABMODE = 11)并发送一个字节，方法是ALTERNATE的位7和3置“1”（IO3 保持高电平）且位6和2置“0”（IO2 线保持低电平）。此时，半字节的高 2 位存放在ALTERNATE的位 4:3，低 2位存放在位1和0中。例如，如果半字节2 (0010) 通过IO0/IO1发送，则ALTERNATE 应设置为0x8A (1000_1010)。
== (4) 空指令周期阶段 ==
* 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。这一阶段中给定的周期数在QUADSPI_CCR[22:18]寄存器的DCYC[4:0]字段中指定。在SDR和DDR模式下，持续时间被指定为一定个数的全时钟周期。若DCYC为零，则跳过空指令周期阶段，命令序列直接进入数据阶段（如果存在）。空指令周期阶段的操作模式由DMODE确定。为确保数据信号从输出模式转变为输入模式有足够的“周转”时间，使用双线和四线模式从Flash接收数据时，至少需要指定一个空指令周期。
== (5) 数据阶段 ==
* 在数据阶段，可从Flash接收或向其发送任意数量的字节。
* 在间接模式和自动轮询模式下，待发送/接收的字节数在QUADSPI_DLR寄存器中指定。在间接写入模式下，发送到Flash的数据必须写入QUADSPI_DR寄存器。在间接读取模式下，通过读取QUADSPI_DR寄存器获得从 Flash 接收的数据。在内存映射模式下，读取的数据通过AHB直接发送回Cortex或DMA。数据阶段可一次发送/接收1位（在单线SPI 模式中通过SO）、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）。这可通过QUADSPI_CCR[15:14] 寄存器中的ABMODE[1:0]字段进行配置。若DMODE = 00，则跳过数据阶段，命令序列在拉高nCS时立即完成。这一配置仅可用于仅间接写入模式。
==== 四、 实验程序 ====
=== 1.主函数 ===
int main(void)
{
int i;
int temp;
unsigned char write_buffer[4096];
unsigned char read_buffer[4096];
HAL_Init();
SystemClock_Config();
i2c.initialize();
axp152.initialize();
axp152.set_dcdc1(3500);//[ARM & FPGA BK1/2/6 &OTHER]
axp152.set_dcdc2(1200);//[FPGA INT & PLL D]
axp152.set_aldo1(2500);//[FPGA PLL A]
axp152.set_dcdc4(3300);//[POWER_OUTPUT]
axp152.set_dcdc3(3300);//[FPGA BK4][Adjustable]
axp152.set_aldo2(3300);//[FPGA BK3][Adjustable]
axp152.set_dldo1(3300);//[FPGA BK7][Adjustable]
axp152.set_dldo2(3300);//[FPGA BK5][Adjustable]
MX_GPIO_Init();
MX_USART2_UART_Init();
MX_QUADSPI_Init();
BSP_QSPI_Init();
usart2.initialize(115200);
usart2.printf("\x0c"); //清屏
usart2.printf("\033[1;32;40m"); //设置终端字体为绿色
usart2.printf("Hello,I am iCore4T!\r\n\r\n");
temp = BSP_QSPI_FLASH_ReadID();
usart2.printf("FLASH ID: 0x%X\r\n",temp);
for(i = 0;i < 4096;i ++){
write_buffer[i] = i % 256;
read_buffer[i] = 0;
}
BSP_QSPI_Write(write_buffer,0,4096); //写数据
BSP_QSPI_Read(read_buffer,0,4096); //读数据
for(i = 0;i < 4096;i ++){
if(read_buffer[i] != write_buffer[i]){
usart2.printf("FLASH ERROR!\r\n");
while(1);
}
}
usart2.printf("FLASH TEST OK!\r\n");
while (1)
{
}
}
=== 2.QSPI初始化函数 ===
初始化好QSPI外设后，还要初始化初始化QSPI存储器，需要先复位存储器，使能写操作，配置状态寄存器才可进行数据读写操作。
uint8_t BSP_QSPI_Init(void)
{
QSPIHandle.Instance = QUADSPI;
/* 调用DeInit函数重置驱动程序 */
if (HAL_QSPI_DeInit(&QSPIHandle) != HAL_OK)
{
return QSPI_ERROR;
}
/* 系统级初始化 */
BSP_QSPI_MspInit(&QSPIHandle, NULL);
/* QSPI初始化 */
/* 时钟预分频器设置为1，因此QSPI时钟= 240MHz /（1 + 1）= 120MHz */
QSPIHandle.Init.ClockPrescaler = 1;
QSPIHandle.Init.FifoThreshold = POSITION_VAL(W25Q64_FLASH_SIZE) - 1;
QSPIHandle.Init.SampleShifting = QSPI_SAMPLE_SHIFTING_NONE;
QSPIHandle.Init.FlashSize = POSITION_VAL(W25Q64_FLASH_SIZE) - 1;
QSPIHandle.Init.ChipSelectHighTime = QSPI_CS_HIGH_TIME_6_CYCLE;
QSPIHandle.Init.ClockMode = QSPI_CLOCK_MODE_0;
QSPIHandle.Init.FlashID = QSPI_FLASH_ID_1;
QSPIHandle.Init.DualFlash = QSPI_DUALFLASH_DISABLE;
if (HAL_QSPI_Init(&QSPIHandle) != HAL_OK)
{
return QSPI_ERROR;
}
return QSPI_OK;
}
=== 3.QSPI读函数 ===
要从存取器中读取数据，首先要用一个指针指向读回来的数据，并确定数据的首地址，数据大小，通过库函数HAL_QSPI_Command发送配置命令，然后调用库函数HAL_QSPI_Receive接收数据，最后等待操作完成，代码如下：
uint8_t BSP_QSPI_Read(uint8_t* pData, uint32_t ReadAddr, uint32_t Size)
{
QSPI_CommandTypeDef s_command;
/* 初始化读取命令 */
s_command.InstructionMode = QSPI_INSTRUCTION_1_LINE;
s_command.Instruction = QUAD_OUT_FAST_READ_CMD;
s_command.AddressMode = QSPI_ADDRESS_1_LINE;
s_command.AddressSize = QSPI_ADDRESS_24_BITS;
s_command.Address = ReadAddr;
s_command.AlternateByteMode = QSPI_ALTERNATE_BYTES_NONE;
s_command.DataMode = QSPI_DATA_4_LINES;
s_command.DummyCycles = W25Q64_DUMMY_CYCLES_READ_QUAD;
s_command.NbData = Size;
s_command.DdrMode = QSPI_DDR_MODE_DISABLE;
s_command.DdrHoldHalfCycle = QSPI_DDR_HHC_ANALOG_DELAY;
s_command.SIOOMode = QSPI_SIOO_INST_EVERY_CMD;
/* 配置命令 */
if (HAL_QSPI_Command(&QSPIHandle, &s_command, HAL_QPSI_TIMEOUT_DEFAULT_VALUE) != HAL_OK)
{
return QSPI_ERROR;
}
/* 数据接收 */
if (HAL_QSPI_Receive(&QSPIHandle, pData, HAL_QPSI_TIMEOUT_DEFAULT_VALUE) != HAL_OK)
{
return QSPI_ERROR;
}
return QSPI_OK;
}
pData：指向要读取的数据的指针
ReadAddr：读取起始地址
Size：要读取的数据大小
=== 4.QSPI写函数 ===
要从存取器中写入数据，首先要用一个指针指向写入的数据，并确定数据的首地址，数据大小，根据写入地址及大小判断存储器的页面，然后通过库函数HAL_QSPI_Command发送配置命令，再调用库函数HAL_QSPI_Transmit逐页写入数据，最后等待操作完成。代码如下：
uint8_t BSP_QSPI_Write(uint8_t* pData, uint32_t WriteAddr, uint32_t Size)
{
QSPI_CommandTypeDef s_command;
uint32_t end_addr, current_size, current_addr;
/* 计算写地址和页面末尾之间的大小 */
current_size = W25Q64_PAGE_SIZE - (WriteAddr % W25Q64_PAGE_SIZE);
/* 检查数据大小是否小于页面中的剩余位置*/
if (current_size > Size)
{
current_size = Size;
}
/* 初始化地址变量 */
current_addr = WriteAddr;
end_addr = WriteAddr + Size;
/* 初始化程序命令 */
s_command.InstructionMode = QSPI_INSTRUCTION_1_LINE;
s_command.Instruction = QUAD_IN_FAST_PROG_CMD;
s_command.AddressMode = QSPI_ADDRESS_1_LINE;
s_command.AddressSize = QSPI_ADDRESS_24_BITS;
s_command.AlternateByteMode = QSPI_ALTERNATE_BYTES_NONE;
s_command.DataMode = QSPI_DATA_4_LINES;
s_command.DummyCycles = 0;
s_command.DdrMode = QSPI_DDR_MODE_DISABLE;
s_command.DdrHoldHalfCycle = QSPI_DDR_HHC_ANALOG_DELAY;
s_command.SIOOMode = QSPI_SIOO_INST_EVERY_CMD;
/* 逐页执行写入*/
do
{
s_command.Address = current_addr;
s_command.NbData = current_size;
/* 启用写操作 */
if (QSPI_WriteEnable(&QSPIHandle) != QSPI_OK)
{
return QSPI_ERROR;
}
/* 配置命令 */
if (HAL_QSPI_Command(&QSPIHandle, &s_command, HAL_QPSI_TIMEOUT_DEFAULT_VALUE) != HAL_OK)
{
return QSPI_ERROR;
}
/* 传输数据 */
if (HAL_QSPI_Transmit(&QSPIHandle, pData, HAL_QPSI_TIMEOUT_DEFAULT_VALUE) != HAL_OK)
{
return QSPI_ERROR;
}
/* 配置自动轮询模式以等待程序结束 */
if (QSPI_AutoPollingMemReady(&QSPIHandle, HAL_QPSI_TIMEOUT_DEFAULT_VALUE) != QSPI_OK)
{
return QSPI_ERROR;
}
/* 为下一页编程更新地址和变量大小 */
current_addr += current_size;
pData += current_size;
current_size = ((current_addr + W25Q64_PAGE_SIZE) > end_addr) ? (end_addr - current_addr) : W25Q64_PAGE_SIZE;
} while (current_addr < end_addr);
return QSPI_OK;
}
pData：指向要写入的数据的指针
ReadAddr：写入起始地址
Size：要写入的数据大小
=== 5.QSPI_CommandTypeDe通信配置命令结构体 ===
typedef struct
{
uint32_t Instruction; /* 设置通信指令，指定要发送到外部 SPI 设备的指令。仅可在 BUSY = 0 时修改该字段*/
uint32_t Address; /* 指定要发送到外部 Flash 的地址，BUSY = 0 或 FMODE = 11（内存映射模式）时，将忽略写入该字段。在双闪存模式下，由于地址始终为偶地址，ADDRESS[0] 自动保持为“0” */
uint32_t AlternateBytes; /* 指定要在地址后立即发送到外部 SPI 设备的可选数据，仅可在 BUSY = 0 时修改该字段。*/
uint32_t AddressSize; /* 定义地址长度，可以是8位，16位，24位或者32位 */
uint32_t AlternateBytesSize; /* 定义交替字节长度，可以是8位，16位，24位或者32位 */
uint32_t DummyCycles; /* 定义空指令阶段的持续时间，在 SDR 和 DDR 模式下，它指定 CLK 周期数 (0-31) */
uint32_t InstructionMode; /* 定义指令阶段的操作模式，00：无指令；01：单线传输指令；10：双线传输指令；11：四线传输指令*/
uint32_t AddressMode; /* 定义地址阶段的操作模式，00：无地址；01：单线传输地址；10：双线传输地址；11：四线传输地址*/
uint32_t AlternateByteMode; /* 定义交替字节阶段的操作模式00：无交替字节；01：单线传输交替字节；10：双线传输交替字节；11：四线传输交替字节 */
uint32_t DataMode; /* 定义数据阶段的操作模式，00：无数据；01：单线传输数据；10：双线传输数据；11：四线传输数据。该字段还定义空指令阶段的操作模式 */
uint32_t NbData; /* 设置数据长度，在间接模式和状态轮询模式下待检索的数据数量（值 + 1）。对状态轮询模式应使用不大于 3 的值（表示 4 字节）*/
uint32_t DdrMode; /* 为地址、交替字节和数据阶段设置 DDR 模式，0：禁止 DDR 模式；1：使能 DDR 模式 */
uint32_t DdrHoldHalfCycle; /* 设置DDR 模式下数据输出延迟 1/4 个 QUADSPI 输出时钟周期，0：使用模拟延迟来延迟数据输出；1：数据输出延迟 1/4 个 QUADSPI 输出时钟周期。仅在 DDR 模式下激活*/
uint32_t SIOOMode; /* 设置仅发送指令一次模式，IMODE = 00 时，该位不起作用。0：在每个事务中发送指令；1：仅为第一条命令发送指令 */
}QSPI_CommandTypeDef;
==== 五、 实验步骤 ====
- 把仿真器与iCore4T的SWD调试口相连（直接相连或者通过转接器相连）；
- 把iCore4T通过Micro USB线与计算机相连，为iCore4T供电；
- 打开Keil MDK 开发环境，并打开本实验工程；
- 烧写程序到iCore4T上；
- 也可以进入Debug 模式，单步运行或设置断点验证程序逻辑。
==== 六、 实验现象 ====
读写测试成功，在终端显示出“FLASH TEST OK!”。测试失败，则在终端显示“FLASH ERROR!”
{{ :icore4t:icore4t_arm_hal_13_2.png?direct |}}