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標題: 【開發教程7】瘋殼·人形街舞機器人-外部 Flash 讀寫 [打印本頁]

作者: Linda-x 時間: 2022-7-20 16:51
標題: 【開發教程7】瘋殼·人形街舞機器人-外部 Flash 讀寫

多自由度人形雙足舞蹈機器人

——瘋殼·機器人開發系列

外部 Flash 讀寫

1SPI 簡介

本章將使用 IAP15W4K61S4 單片機的 SPI 接口，對外部 Flash 進行讀寫操作。

SPI 是一種全雙工、高速、同步的通信總線，有兩種操作模式：主模式和從模式。在主模式中支持高達 3Mbps 的速率（工作頻率為 12MHz 時，如果 CPU 主頻率采用 20MHz 到 36MHz，就可以更高，從模式時速度無法太快），還具有傳輸完成標志和寫沖突標志保護。SPI 的功能框圖如下圖所示：

圖 1
SPI 接口其實是一個 8 位移位寄存器和數據緩沖器，數據可以同時發送和接收。在 SPI 數據的傳輸過程中，發送和接收的數據都存儲在數據緩沖器中。

對于主模式，如果要發送一個字節的數據，只需要將這個數據寫到 SPDAT 寄存器中。主模式下/SS 信號不是必須的，但是在從模式下，必須在/SS 信號變為有效并接受到合適的時鐘信號后，方可進行數據傳輸。在從模式下，如果一個字節傳輸完成后，/SS 信號變為高電平，這個字節立即被硬件邏輯標志為接收完成， SPI 接口準備接收下一個數據。
2硬件設計

本次我們所使用的外部 Flash 是 W25X20CL，它一共有 8 個引腳。1 號引腳 CS 用于芯片的選擇。2 號引腳 DO 是數據輸出引腳。3 號引腳 WP 是寫保護。4 號是GND。5 號 DIO 引腳既可以作為數據輸入，也可以作為數據輸出。6 腳 CLK 是 Flash 的串行時鐘信號。第 7 腳用于暫停 SPI 的通信。最后 VCC 就是電源腳。具體的硬件連接如下圖所示。

圖 2
3軟件設計

本次軟件設計主要是講解 SPI 讀寫外部 Flash，在此之前，先簡要介紹 3 個與

SPI 相關的主要寄存器，其它相關寄存器可以參考官方數據手冊中的相關章節。

（1）SPI 控制寄存器 SPCTL

圖 3
SSIG：SS 引腳忽略控制位。

SSIG=1，MSTR（位 4）確定器件為主機還是從機。SSIG=0，SS 腳用于確定器件為主機還是從機。
SPEN：SPI 使能位。

SPEN=1，SPI 使能。

SPEN=0，SPI 被禁止，所有 SPI 引腳都作為 I/O 使用。

DORD：設定 SPI 數據發送和接收的位順序。DORD=1，數據字的最低位最先發送。DORD=0，數據字的最高位最先發送。
MSTR：主/從模式選擇位。CPOL：SPI 時鐘極性。
CPOL=1，SCLK 空閑時為高電平。SCLK 的前時鐘沿為下降沿而后沿為上升沿。

CPOL=0，SCLK 空閑時為低電平。SCLK 的前時鐘沿為上升沿而后沿為下降沿。

CPHA：SPI 時鐘相位選擇。

CPHA=1，數據在 SCLK 的前時鐘沿驅動，并在后時鐘沿采樣。

CPHA=0，數據在/SS 為低時被驅動，在 SCLK 的后時鐘沿被改變，并在前時鐘沿被采樣。
SPR1、SPR0：SPI 時鐘頻率選擇控制位。如下圖所示：

圖 4
（2）SPI 狀態寄存器 SPSTAT

圖 5
SPIF：SPI 傳輸完成標志

當一次串行輸出完成時，SPIF 置位。此時，如果 SPI 中斷被打開，則產生中斷。當 SPI 處于主模式且 SSIG=0 時，如果/SS 為輸入并被驅動為低電平，SPIF 也將置位，表示“模式改變”。SPIF 標志通過軟件向其寫入“1”清零。WCOL：SPI 寫沖突標志。
在數據傳輸的過程中如果對 SPI 數據寄存器 SPDAT 執行寫操作，WCOL 將置位。WCOL 標志通過軟件向其寫入“1”清零。
（3）控制 SPI 功能切換的寄存器 AUXR1（P_SW1）

圖 6

圖 7
DSP：SPTR 寄存器選擇位。

0，使用缺省數據指針 DPTR0。
1，使用另一個數據指針 DPTR1。首先看一下 SPI 初始化函數。

代碼1

SPI 初始化函數，其實就是配置 SPI 相關寄存器的幾個位。當然，大家也可以按照自己的實際需求進行配置。
完成 SPI 初始化之后，就可以使用 SPI 發送接收函數。

代碼2

在 SPI_SendByte（u8 SPI_SendData）函數中，首先是將要發送的數據放入 SPI 數據寄存器SPDAT 中，然后判定 SPI 狀態寄存器 SPTAT 中的 SPIF 位。等待數據寫入完成之后，清除中斷標志和寫沖突標志。由于 SPI 為雙工通訊，最后就能返回得到的數據。
關于外部 Flash W25X20CL 的使用，其實就是通過 SPI_SendByte(u8 SPI_SendData)寫指令、寫地址、寫數據。外部 Flash 的使用方法詳情可以讀數據手冊。
另外，本次實驗還用到了串口，串口的使用方法可以閱讀前面的章節：串口控制舵機原理。
4 實驗現象

首先打開下載軟件 STC-ISP。

圖 8
（1）點擊 Keil 仿真設置，添加 STC 相關的頭文件。STC 的相關頭文件路徑是我們之前安裝 Keil C51 的路徑，如果之前采用的默認路徑，那么選擇 C 盤 Keil 文件夾。

圖 9
（2）添加完 STC 相關的頭文件，點擊彈窗中的確定。

圖 10

（3）設置單片機的型號、最低波特率、最高波特率如下圖所示，硬件選項等選項默認即可。串口號根據實際情況選擇。

圖 11
（4）點擊打開程序文件，選擇我們例程中的.hex 文件。

圖 12
（5）點擊下載/編程，下載代碼。

圖 13

（6）按一下電路板上面的 RST 按鍵，完成下載。

圖 14
代碼下載完成之后，打開串口調試助手，如下圖所示。

（1）選擇串口號，我們圖中是 COM1，這個根據實際情況選擇。

（2）配置串口參數，波特率為 115200，數據位 8，停止位 1，沒有校驗位和控制流，與下圖一致。
（3）點擊打開串口。

圖 15
完成上述操作，運行代碼之后，就會看到串口調試助手區域 4 中會顯示出讀寫 Flash 的數據信息。

圖 16

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文件下載請點擊：

6_外部Flash的讀寫.pdf (1.35 MB)

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