67-硬件高速HS-SPI访问FLASH-串口监控，AI8051U实验箱演示程序

国学***

67-硬件高速HS-SPI访问FLASH-串口监控，AI8051U实验箱演示程序

主程序main.C代码如下（汇编版本在附件中）：

/*---------------------------------------------------------------------*/
/* --- Web: www.STCAI.com ---------------------------------------------*/
/* --- BBS: www.STCAIMCU.com  -----------------------------------------*/
/* 如果要在程序中使用此代码,请在程序中注明使用了STC的资料及程序            */
/*---------------------------------------------------------------------*/

/*************  功能说明    **************


本例程基于AI8051U为主控芯片的实验箱进行编写测试。

使用Keil C51编译器,为了达到比较高的效率,一般建议选择"Small"模式。

当编译器出现 "error C249: 'DATA': SEGMENT TOO LARGE" 错误时，则需要手动将部分比较大的数组通过"xdata" 强制分配到 XDATA 区域(例如: char xdata buffer [256];)

通过串口对SPI Flash进行读写测试。

对FLASH做扇区擦除、写入、读出的操作，命令指定地址。

串口1(P3.0 P3.1)默认波特率:  115200,8,N,1.

串口命令设置: (字母不区分大小写)
    E 0x001234              --> 扇区擦除，指定十六进制地址.
    W 0x001234 1234567890   --> 写入操作，指定十六进制地址，后面为写入内容.
    R 0x001234 10           --> 读出操作，指定十六进制地址，后面为读出字节数.
    C                       --> 如果检测不到Flash, 发送C强制允许操作.

注意：为了通用，程序不识别地址是否有效，用户自己根据具体的型号来决定。

下载时, 选择时钟 24MHz (用户可自行修改频率).

******************************************/

#include "..\comm\AI8051U.h"
#include "stdio.h"
#include "intrins.h"

typedef     unsigned char    u8;
typedef     unsigned int     u16;
typedef     unsigned long    u32;

/****************************** 用户定义宏 ***********************************/

#define MAIN_Fosc           24000000L   //定义主时钟

#define Baudrate            115200L
#define TM                  (65536 -(MAIN_Fosc/Baudrate/4))

#define EE_BUF_LENGTH       50
#define UART1_BUF_LENGTH    (EE_BUF_LENGTH+9)   //串口缓冲长度

/*****************************************************************************/


/*************  本地常量声明    **************/

#define HSCK_MCLK       0
#define HSCK_PLL        1
#define HSCK_SEL        HSCK_PLL

#define PLL_96M         0
#define PLL_144M        1
#define PLL_SEL         PLL_96M

#define CKMS            0x80
#define HSIOCK          0x40
#define MCK2SEL_MSK     0x0c
#define MCK2SEL_SEL1    0x00
#define MCK2SEL_PLL     0x04
#define MCK2SEL_PLLD2   0x08
#define MCK2SEL_IRC48   0x0c
#define MCKSEL_MSK      0x03
#define MCKSEL_HIRC     0x00
#define MCKSEL_XOSC     0x01
#define MCKSEL_X32K     0x02
#define MCKSEL_IRC32K   0x03

#define ENCKM           0x80
#define PCKI_MSK        0x60
#define PCKI_D1         0x00
#define PCKI_D2         0x20
#define PCKI_D4         0x40
#define PCKI_D8         0x60

/*************  本地变量声明    **************/

u8  tmp[EE_BUF_LENGTH];
u8  sst_byte;
u32 Flash_addr;

/*************  FLASH相关变量声明   **************/
sbit    SPI_CE  = P4^0;     //PIN1
sbit    SPI_SO  = P4^2;     //PIN2
sbit    SPI_SI  = P4^1;     //PIN5
sbit    SPI_SCK = P4^3;     //PIN6

u8  B_FlashOK;                                //Flash状态
u8  PM25LV040_ID, PM25LV040_ID1, PM25LV040_ID2;

u8  RX1_TimeOut;
u8  TX1_Cnt;    //发送计数
u8  RX1_Cnt;    //接收计数
bit B_TX1_Busy; //发送忙标志

u8  RX1_Buffer[UART1_BUF_LENGTH];   //接收缓冲

/*************  本地函数声明    **************/
void delay_ms(u8 ms);
void RX1_Check(void);

void SPI_init(void);
void FlashCheckID(void);
u8   CheckFlashBusy(void);
void FlashWriteEnable(void);
void FlashChipErase(void);
void FlashSectorErase(u32 addr);
void SPI_Read_Nbytes( u32 addr, u8 *buffer, u16 size);
u8   SPI_Read_Compare(u32 addr, u8 *buffer, u16 size);
void SPI_Write_Nbytes(u32 addr, u8 *buffer,  u8 size);

/******************** 串口打印函数 ********************/
void UartInit(void)
{
    SCON = (SCON & 0x3f) | 0x40;
    AUXR |= (1<<6);      //定时器时钟1T模式
    AUXR &= ~S1BRT;      //串口1选择定时器1为波特率发生器
    TL1  = TM;
    TH1  = TM>>8;
    TR1 = 1;        //定时器1开始计时
    REN = 1;        //允许接收
    ES  = 1;        //允许中断

//  SCON = (SCON & 0x3f) | 0x40;
//  T2L  = TM;
//  T2H  = TM>>8;
//  AUXR |= 0x15;   //串口1选择定时器2为波特率发生器
}

void UartPutc(unsigned char dat)
{
    B_TX1_Busy = 1;
    SBUF = dat;
    while(B_TX1_Busy);
}

char putchar(char c)
{
    UartPutc(c);
    return c;
}

/********************* 主函数 *************************/
void main(void)
{
    WTST = 0;  //设置程序指令延时参数，赋值为0可将CPU执行指令的速度设置为最快
    EAXSFR(); //扩展寄存器(XFR)访问使能
    CKCON = 0; //提高访问XRAM速度

    P0M1 = 0x00;   P0M0 = 0x00;   //设置为准双向口
    P1M1 = 0x00;   P1M0 = 0x00;   //设置为准双向口
    P2M1 = 0x00;   P2M0 = 0x00;   //设置为准双向口
    P3M1 = 0x00;   P3M0 = 0x00;   //设置为准双向口
    P4M1 = 0x00;   P4M0 = 0x00;   //设置为准双向口
    P5M1 = 0x00;   P5M0 = 0x00;   //设置为准双向口
    P6M1 = 0x00;   P6M0 = 0x00;   //设置为准双向口
    P7M1 = 0x00;   P7M0 = 0x00;   //设置为准双向口

    P4SR = 0xf0;        //电平转换速度快（提高IO口翻转速度）
    UartInit();
    EA = 1;             //打开总中断
   
    printf("命令设置:\r\n");
    printf("E 0x001234            --> 扇区擦掉  十六进制地址\r\n");
    printf("W 0x001234 1234567890 --> 写入操作  十六进制地址  写入内容\r\n");
    printf("R 0x001234 10         --> 读出操作  十六进制地址  读出字节内容\r\n");
    printf("C                     --> 如果检测不到SPI Flash, 发送C强制允许操作.\r\n\r\n");

    SPI_init();
    FlashCheckID();
    FlashCheckID();
   
    if(!B_FlashOK)  printf("未检测到PM25LV040/W25X40CL/W25Q80BV/W25Q128FV!\r\n");
    else
    {
        if(B_FlashOK == 1)
        {
            printf("检测到PM25LV040!\r\n");
        }
        else if(B_FlashOK == 2)
        {
            printf("检测到W25X40CL!\r\n");
        }
        else if(B_FlashOK == 3)
        {
            printf("检测到W25Q80BV!\r\n");
        }
        else if(B_FlashOK == 4)
        {
            printf("检测到W25Q128FV!\r\n");
        }
    }
    printf("制造商ID1 = 0x%02X",PM25LV040_ID1);
    printf("\r\n      ID2 = 0x%02X",PM25LV040_ID2);
    printf("\r\n   设备ID = 0x%02X\r\n",PM25LV040_ID);

    while(1)
    {
        delay_ms(1);

        if(RX1_TimeOut > 0)
        {
            if(--RX1_TimeOut == 0)  //超时,则串口接收结束
            {
                if(RX1_Cnt > 0)
                {
                    RX1_Check();    //串口1处理数据
                }
                RX1_Cnt = 0;
            }
        }
    }
}

//========================================================================
// 函数: void delay_ms(unsigned char ms)
// 描述: 延时函数。
// 参数: ms,要延时的ms数, 这里只支持1~255ms. 自动适应主时钟.
// 返回: none.
// 版本: VER1.0
// 日期: 2013-4-1
// 备注:
//========================================================================
void delay_ms(u8 ms)
{
    u16 i;
    do{
        i = MAIN_Fosc / 6000;
        while(--i);
    }while(--ms);
}

/**************** ASCII码转BIN ****************************/
u8  CheckData(u8 dat)
{
    if((dat >= '0') && (dat <= '9'))        return (dat-'0');
    if((dat >= 'A') && (dat <= 'F'))        return (dat-'A'+10);
    return 0xff;
}

/**************** 获取写入地址 ****************************/
u32 GetAddress(void)
{
    u32 address;
    u8  i,j;
   
    address = 0;
    if((RX1_Buffer[2] == '0') && (RX1_Buffer[3] == 'X'))
    {
        for(i=4; i<10; i++)
        {
            j = CheckData(RX1_Buffer);
            if(j >= 0x10)   return 0x80000000;  //error
            address = (address << 4) + j;
        }
        return (address);
    }
    return  0x80000000; //error
}

/**************** 获取要读出数据的字节数 ****************************/
u8  GetDataLength(void)
{
    u8  i;
    u8  length;
   
    length = 0;
    for(i=11; i<RX1_Cnt; i++)
    {
        if(CheckData(RX1_Buffer) >= 10)  break;
        length = length * 10 + CheckData(RX1_Buffer);
    }
    return (length);
}

/**************** 串口处理函数 ****************************/

void RX1_Check(void)
{
    u8  i,j;

    if((RX1_Cnt == 1) && (RX1_Buffer[0] == 'C'))    //发送C强制允许操作
    {
        B_FlashOK = 1;
        printf("强制允许操作FLASH!\r\n");
    }

    if(!B_FlashOK)
    {
        printf("PM25LV040/W25X40CL/W25Q80BV不存在, 不能操作FLASH!\r\n");
        return;
    }
   
    F0 = 0;
    if((RX1_Cnt >= 10) && (RX1_Buffer[1] == ' '))   //最短命令为10个字节
    {
        for(i=0; i<10; i++)
        {
            if((RX1_Buffer >= 'a') && (RX1_Buffer <= 'z'))    RX1_Buffer = RX1_Buffer - 'a' + 'A';//小写转大写
        }
        Flash_addr = GetAddress();
        if(Flash_addr < 0x80000000)
        {
            if(RX1_Buffer[0] == 'E')    //擦除
            {
                FlashSectorErase(Flash_addr);
                printf("已擦掉一个扇区内容!\r\n");
                F0 = 1;
            }

            else if((RX1_Buffer[0] == 'W') && (RX1_Cnt >= 12) && (RX1_Buffer[10] == ' '))   //写入N个字节
            {
                j = RX1_Cnt - 11;
                for(i=0; i<j; i++)  tmp = 0xff;      //检测要写入的空间是否为空
                i = SPI_Read_Compare(Flash_addr,tmp,j);
                if(i > 0)
                {
                    printf("要写入的地址为非空,不能写入,请先擦掉!\r\n");
                }
                else
                {
                    SPI_Write_Nbytes(Flash_addr,&RX1_Buffer[11],j);     //写N个字节
                    i = SPI_Read_Compare(Flash_addr,&RX1_Buffer[11],j); //比较写入的数据
                    if(i == 0)
                    {
                        printf("已写入");
                        if(j >= 100)    {UartPutc((u8)(j/100+'0'));   j = j % 100;}
                        if(j >= 10)     {UartPutc((u8)(j/10+'0'));    j = j % 10;}
                        UartPutc((u8)(j%10+'0'));
                        printf("字节内容!\r\n");
                    }
                    else        printf("写入错误!\r\n");
                }
                F0 = 1;
            }
            else if((RX1_Buffer[0] == 'R') && (RX1_Cnt >= 12) && (RX1_Buffer[10] == ' '))   //读出N个字节
            {
                j = GetDataLength();
                if((j > 0) && (j < EE_BUF_LENGTH))
                {
                    SPI_Read_Nbytes(Flash_addr,tmp,j);
                    printf("读出");
                    if(j>=100)  UartPutc((u8)(j/100+'0'));
                    UartPutc((u8)(j%100/10+'0'));
                    UartPutc((u8)(j%10+'0'));
                    printf("个字节内容如下：\r\n");
                    for(i=0; i<j; i++)  UartPutc(tmp);
                    UartPutc(0x0d);
                    UartPutc(0x0a);
                    F0 = 1;
                }
            }
        }
    }
    if(!F0) printf("命令错误!\r\n");
}

//========================================================================
// 函数: void UART1_int (void) interrupt UART1_VECTOR
// 描述: UART1中断函数。
// 参数: nine.
// 返回: none.
// 版本: VER1.0
// 日期: 2014-11-28
// 备注:
//========================================================================
void UART1_int (void) interrupt 4
{
    if(RI)
    {
        RI = 0;
        RX1_Buffer[RX1_Cnt] = SBUF;
        if(++RX1_Cnt >= UART1_BUF_LENGTH)   RX1_Cnt = 0;
        RX1_TimeOut = 5;
    }

    if(TI)
    {
        TI = 0;
        B_TX1_Busy = 0;
    }
}

/******************* FLASH相关程序 ************************/
#define SFC_WREN        0x06        //串行Flash命令集
#define SFC_WRDI        0x04
#define SFC_RDSR        0x05
#define SFC_WRSR        0x01
#define SFC_READ        0x03
#define SFC_FASTREAD    0x0B
#define SFC_RDID        0xAB
#define SFC_PAGEPROG    0x02
#define SFC_RDCR        0xA1
#define SFC_WRCR        0xF1
#define SFC_SECTORER1   0xD7        //PM25LV040 扇区擦除指令
#define SFC_SECTORER2   0x20        //W25Xxx 扇区擦除指令
#define SFC_BLOCKER     0xD8
#define SFC_CHIPER      0xC7

#define SPI_CE_High()   SPI_CE  = 1     // set CE high
#define SPI_CE_Low()    SPI_CE  = 0     // clear CE low

/************************************************************************/
void SPI_init(void)
{
    //选择PLL输出时钟
#if (PLL_SEL == PLL_96M)
    CLKSEL &= ~CKMS;            //选择PLL的96M作为PLL的输出时钟
#elif (PLL_SEL == PLL_144M)
    CLKSEL |= CKMS;             //选择PLL的144M作为PLL的输出时钟
#else
    CLKSEL &= ~CKMS;            //默认选择PLL的96M作为PLL的输出时钟
#endif

    //选择PLL输入时钟分频,保证输入时钟为12M
    USBCLK &= ~PCKI_MSK;
#if (MAIN_Fosc == 12000000UL)
    USBCLK |= PCKI_D1;          //PLL输入时钟1分频
#elif (MAIN_Fosc == 24000000UL)
    USBCLK |= PCKI_D2;          //PLL输入时钟2分频
#elif (MAIN_Fosc == 48000000UL)
    USBCLK |= PCKI_D4;          //PLL输入时钟4分频
#elif (MAIN_Fosc == 96000000UL)
    USBCLK |= PCKI_D8;          //PLL输入时钟8分频
#else
    USBCLK |= PCKI_D1;          //默认PLL输入时钟1分频
#endif

    //启动PLL
    USBCLK |= ENCKM;            //使能PLL倍频
    delay_ms(1);                //等待PLL锁频

    //选择HSPWM/HSSPI时钟
#if (HSCK_SEL == HSCK_MCLK)
    CLKSEL &= ~HSIOCK;          //HSPWM/HSSPI选择主时钟为时钟源
#elif (HSCK_SEL == HSCK_PLL)
    CLKSEL |= HSIOCK;           //HSPWM/HSSPI选择PLL输出时钟为时钟源
#else
    CLKSEL &= ~HSIOCK;          //默认HSPWM/HSSPI选择主时钟为时钟源
#endif

    HSCLKDIV = 8;               //HSPWM/HSSPI时钟源4分频

    SPCTL |= SSIG; //忽略 SS 引脚功能，使用 MSTR 确定器件是主机还是从机
    SPCTL |= SPEN; //使能 SPI 功能
    SPCTL &= ~DORD; //先发送/接收数据的高位（ MSB）
    SPCTL |= MSTR; //设置主机模式
    SPCTL |= CPOL; //SCLK 空闲时为高电平，SCLK 的前时钟沿为下降沿，后时钟沿为上升沿
    SPCTL |= CPHA; //数据在 SCLK 前时钟沿驱动，后时钟沿采样
    SPCTL = (SPCTL & ~3) | 2;   //SPI 时钟频率选择, 0: 4T, 1: 8T,  2: 16T,  3: 2T
    P_SW1 |= SPI_S1;     //00: P1.4 P1.5 P1.6 P1.7, 01: P2.4 P2.5 P2.6 P2.7, 10: P4.0 P4.1 P4.2 P4.3, 11: P3.5 P3.4 P3.3 P3.2
    P_SW1 &= ~SPI_S0;

    SPI_SCK = 0;    // set clock to low initial state
    SPI_SI = 1;
    SPSTAT |= SPIF;   //清SPIF标志
    SPSTAT |= WCOL;   //清WCOL标志

    HSSPI_CFG2 |= 0x20;         //使能SPI高速模式
}

/************************************************************************/
void SPI_WriteByte(u8 out)
{
    SPDAT = out;
while((SPSTAT & SPIF)==0);
    SPSTAT |= SPIF;   //清SPIF标志
    SPSTAT |= WCOL;   //清WCOL标志
}

/************************************************************************/
u8 SPI_ReadByte(void)
{
    SPDAT = 0xff;
while((SPSTAT & SPIF)==0);
    SPSTAT |= SPIF;   //清SPIF标志
    SPSTAT |= WCOL;   //清WCOL标志
    return (SPDAT);
}

/************************************************
检测Flash是否准备就绪
入口参数: 无
出口参数:
    0 : 没有检测到正确的Flash
    1 : Flash准备就绪
************************************************/
void FlashCheckID(void)
{
    SPI_CE_Low();
    SPI_WriteByte(SFC_RDID);        //发送读取ID命令
    SPI_WriteByte(0x00);            //空读3个字节
    SPI_WriteByte(0x00);
    SPI_WriteByte(0x00);
    PM25LV040_ID1 = SPI_ReadByte();         //读取制造商ID1
    PM25LV040_ID  = SPI_ReadByte();         //读取设备ID
    PM25LV040_ID2 = SPI_ReadByte();         //读取制造商ID2
    SPI_CE_High();

//    UartPutc(PM25LV040_ID1);
//    UartPutc(PM25LV040_ID);
//    UartPutc(PM25LV040_ID2);
   
    if((PM25LV040_ID1 == 0x9d) && (PM25LV040_ID2 == 0x7f))  B_FlashOK = 1;  //检测是否为PM25LVxx系列的Flash
    else if(PM25LV040_ID == 0x12)  B_FlashOK = 2;                           //检测是否为W25X4x系列的Flash
    else if(PM25LV040_ID == 0x13)  B_FlashOK = 3;                           //检测是否为W25X8x系列的Flash
    else if(PM25LV040_ID == 0x17)  B_FlashOK = 4;                           //检测是否为W25X128系列的Flash
    else                                                    B_FlashOK = 0;
}

/************************************************
检测Flash的忙状态
入口参数: 无
出口参数:
    0 : Flash处于空闲状态
    1 : Flash处于忙状态
************************************************/
u8 CheckFlashBusy(void)
{
    u8  dat;

    SPI_CE_Low();
    SPI_WriteByte(SFC_RDSR);        //发送读取状态命令
    dat = SPI_ReadByte();           //读取状态
    SPI_CE_High();

    return (dat);                   //状态值的Bit0即为忙标志
}

/************************************************
使能Flash写命令
入口参数: 无
出口参数: 无
************************************************/
void FlashWriteEnable(void)
{
    while(CheckFlashBusy() > 0);    //Flash忙检测
    SPI_CE_Low();
    SPI_WriteByte(SFC_WREN);        //发送写使能命令
    SPI_CE_High();
}

/************************************************
擦除整片Flash
入口参数: 无
出口参数: 无
************************************************/
/*
void FlashChipErase(void)
{
    if(B_FlashOK)
    {
        FlashWriteEnable();             //使能Flash写命令
        SPI_CE_Low();
        SPI_WriteByte(SFC_CHIPER);      //发送片擦除命令
        SPI_CE_High();
    }
}
*/

/************************************************
擦除扇区, 一个扇区4KB
入口参数: 无
出口参数: 无
************************************************/
void FlashSectorErase(u32 addr)
{
    if(B_FlashOK)
    {
        FlashWriteEnable();             //使能Flash写命令
        SPI_CE_Low();
        if(B_FlashOK == 1)
        {
            SPI_WriteByte(SFC_SECTORER1);    //发送扇区擦除命令
        }
        else
        {
            SPI_WriteByte(SFC_SECTORER2);    //发送扇区擦除命令
        }
        SPI_WriteByte(((u8 *)&addr)[1]);           //设置起始地址
        SPI_WriteByte(((u8 *)&addr)[2]);
        SPI_WriteByte(((u8 *)&addr)[3]);
        SPI_CE_High();
    }
}

/************************************************
从Flash中读取数据
入口参数:
    addr   : 地址参数
    buffer : 缓冲从Flash中读取的数据
    size   : 数据块大小
出口参数:
    无
************************************************/
void SPI_Read_Nbytes(u32 addr, u8 *buffer, u16 size)
{
    if(size == 0)   return;
    if(!B_FlashOK)  return;
    while(CheckFlashBusy() > 0);        //Flash忙检测

    SPI_CE_Low();                       //enable device
    SPI_WriteByte(SFC_READ);            //read command

    SPI_WriteByte(((u8 *)&addr)[1]);    //设置起始地址
    SPI_WriteByte(((u8 *)&addr)[2]);
    SPI_WriteByte(((u8 *)&addr)[3]);

    do{
        *buffer = SPI_ReadByte();       //receive byte and store at buffer
        buffer++;
    }while(--size);                     //read until no_bytes is reached
    SPI_CE_High();                      //disable device
}

/************************************************************************
读出n个字节,跟指定的数据进行比较, 错误返回1,正确返回0
************************************************************************/
u8 SPI_Read_Compare(u32 addr, u8 *buffer, u16 size)
{
    u8  j;
    if(size == 0)   return 2;
    if(!B_FlashOK)  return 2;
    while(CheckFlashBusy() > 0);            //Flash忙检测

    j = 0;
    SPI_CE_Low();                           //enable device
    SPI_WriteByte(SFC_READ);                //read command
    SPI_WriteByte(((u8 *)&addr)[1]);        //设置起始地址
    SPI_WriteByte(((u8 *)&addr)[2]);
    SPI_WriteByte(((u8 *)&addr)[3]);
    do
    {
        if(*buffer != SPI_ReadByte())       //receive byte and store at buffer
        {
            j = 1;
            break;
        }
        buffer++;
    }while(--size);         //read until no_bytes is reached
    SPI_CE_High();          //disable device
    return j;
}

/************************************************
写数据到Flash中
入口参数:
    addr   : 地址参数
    buffer : 缓冲需要写入Flash的数据
    size   : 数据块大小
出口参数: 无
************************************************/
void SPI_Write_Nbytes(u32 addr, u8 *buffer, u8 size)
{
    if(size == 0)   return;
    if(!B_FlashOK)  return;
    while(CheckFlashBusy() > 0);        //Flash忙检测


    FlashWriteEnable();                 //使能Flash写命令

    SPI_CE_Low();                       // enable device
    SPI_WriteByte(SFC_PAGEPROG);        // 发送页编程命令
    SPI_WriteByte(((u8 *)&addr)[1]);    //设置起始地址
    SPI_WriteByte(((u8 *)&addr)[2]);
    SPI_WriteByte(((u8 *)&addr)[3]);
    do{
        SPI_WriteByte(*buffer++);       //连续页内写
        addr++;
        if ((addr & 0xff) == 0) break;
    }while(--size);
    SPI_CE_High();                      // disable device
}

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2026-7-2 11:30 上传

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