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

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。

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。

/* 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)

 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。

#define SPI_UNIT_CLOCK                  (PWC_FCG1_SPI1)

    PWC_Fcg1PeriphClockCmd(SPI_UNIT_CLOCK, Enable);

根据EEPROM芯片特性，配置SPI1：

/* SPI unit and clock definition */
#define SPI_UNIT                        (M4_SPI1)

    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5MstcSpiInit.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。

开片选
读EEPROM 的状态寄存器

#define E2PROM_READ_STATUS_REGESITER    (0x05U)

/*** @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：

/*** @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

#define E2PROM_READ_MEMORY               (0x03U)

/*** @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);  //091119SPI_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

#define E2PROM_WRITE_ENABLE              (0x06U)

/*** @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

#define E2PROM_WRITE_MEMORY              (0x02U)

/*** @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);  //20130528Spi_E2PROM_WriteEnable();     //091119while((E2PROM_Read_Status()&0x02) != 0x02);    //091119SPI_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。

最后请注意，两次写（字节或页）间隔应大于6ms，本例为8ms。

     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

    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);}}

在main函数死循环内进行连续不间断读写测试，这里如果发生读写错误就点亮LED。测试3个小时，未发生错误。