树莓派4B-SPI读写flash-FM25CL16B(同时支持FM25CL64等其它系列Flash)

1.树莓派SPI介绍

4B的引脚如下图所示:

其中Pin19、21、23是SPI0,接口定义如下所示:

• 时钟(SPI CLK, SCLK)
• 主机输出、从机输入(MOSI)
• 主机输入、从机输出(MISO)

在使用 SPI 接口前，你需要使用 gpio 命令来加载 SPI 驱劢到内核中：

gpio load spi

如果您需要的缓冲区大于 4KB,需要在命令行迕行指定缓冲区的大小,单位是 KB:

gpio load spi 100

上述命令将会分配 100KB 的缓冲区.(您可能很少需要改变返项讴置,默认值对于绝大多数应用程序来说已经足够了). 为了使用 SPI 库,你也需要在你的程序中添加如下语句:

#include <wiringPiSPI.h>

程序在编译连接时，仍然需要添加-lwiringPi 选项

需要用到的函数如下所示:

int wiringPiSPISetup(int channel, int speed);
//使用该函数可以初始化一个 SPI 通道，树莓派有两个 SPI 通道（0 和 1）。
//speed 参数是一个整数值，其范围为 500000~32000000，代表 SPI 时钟速度，单位是 Hz。
//返回值为-1，则失败。则需要检查一下电路连接和是否开启了树莓派的SPI。

int wiringPiSPIDataRW(int channel, unsigned char* data, int len)；
//该函数执行一个同时读写操作，通过选定的 SPI 总线。缓冲区中的数据，将会被 SPI总线的返回数据所覆盖。

void delay (unsigned int howLong)
//延时ms，最大传入32位无符号型整数，大约49天。

void delayMicroseconds (unsigned int howLong)
//延时微秒，最大传入32位无符号型整数，大约71分钟

2.FM25L16B芯片介绍

FM25L16是采用先进的铁电工艺制造的1024*16位的非易失性存储器(2048个字节)。铁电随机存储器（FRAM）具有非易失性，并且可以象RAM一样快速读写。FM25L16中的数据在掉电后可以保存45年。相对EEPROM或其他非易失性存储器，FM25L16具有结构更简单，系统可靠性更高等诸多优点。
   与EEPROM系列不同的是，FM25L16以总线速度进行写操作，无须延时。数据发到FM25L16后直接写到具体的单元地址，下一个总线操作可以立即开始，无需数据轮询。此外，FM25L16的读/写次数几乎为无限次，比EEPROM高得多。同时，FM25L16的功耗也远比EEPROM低。

引脚定义如下所示:

• /CS: 片选,低电平为激活设备
• SCK: SPI输入时钟,频率最高支持20MHZ
• /HOLD: 输入保持,比如当我们在进行读写的时候,假如产生了一个中断,由于时序已经在进行了,这时可以给个低电平让芯片保持时序,等待中断处理完成后,再来置高,继续读写数据.
• /WP: 写保护,为低电平则不能写操作
• SI、SO: SPI输入输出数据引脚

指令如下所示:

2.1 状态寄存器(0x01)介绍

状态寄存器的每个bit位意义如下所示:

其中BP1和BP0是设置写保护区域的.如下图所示:

我们必须将BP1和BP0设置为0,才可以有写所有地址的权限.

2.2 写寄存器(0x06)介绍

所有对内存数组的写入都以WREN(0X06)操作码开头,下一个操作码是WRITE指令,这个操作码后面跟着一个双字节地址。地址的前5位将被忽略(最多存储2048字节),然后就可以一直写入数据.最后将CS置高则完成写操作.

3.最终代码

#include<stdio.h>
#include <cstring>
#include<wiringPi.h>
#include <wiringPiSPI.h>

typedef unsigned char u8;
typedef unsigned short u16;

#define FM25CL16_WREN       0x06       // 写使能
#define FM25CL16_WRITE      0x02       // 写寄存器
#define FM25CL16_READ       0x03       // 读寄存器
#define FM25CL64_WRSR       0x01       // 状态寄存器
#define FM25L16_CSPIN       21         // 片选引脚

void initSPI()
{
    //初始化所用到的IO引脚
    pinMode(FM25L16_CSPIN, OUTPUT);
    digitalWrite(FM25L16_CSPIN, HIGH);

    //初始化SPI通道0，并设置为速度
    if(wiringPiSPISetup(0,5000000)==-1) {
        printf("init spi failed!\n");
    }
}

// 片选
void fm25l16Cs(u8 select)
{
    if (select == 0) {
       digitalWrite(FM25L16_CSPIN, LOW);
    } else {
       digitalWrite(FM25L16_CSPIN, HIGH);
    }
}

// 向FLASH写入一个字节数据
static u8 fm25l16WriteByte(u8 Temp)
{
    return wiringPiSPIDataRW(0,&Temp,1);
}

// FLASH写使能
static void fm25l16WriteEnable()
{
    fm25l16Cs(0);
    fm25l16WriteByte(FM25CL16_WREN);
    fm25l16Cs(1);

}

// 写入一串数据
void fm25l16WriteBuff(u16 addr,u8* buff,u16 len)
{
    u8 buffHead[3]; // 数据头

    fm25l16WriteEnable();
    fm25l16Cs(0);
    buffHead[0] = FM25CL16_WRITE;
    buffHead[1] = (addr&0xFF00)>>8;
    buffHead[2] = (addr&0x00FF);
    wiringPiSPIDataRW(0,buffHead,3);
    wiringPiSPIDataRW(0,buff,len);
    fm25l16Cs(1);
}

// 读出一串数据到buff中
void fm25l16ReadBuff(u16 addr,u8* buff,u16 len)
{
    u8 buffHead[3]; // 数据头

    fm25l16Cs(0);
    buffHead[0] = FM25CL16_READ;
    buffHead[1] = (addr&0xFF00)>>8;
    buffHead[2] = (addr&0x00FF);
    wiringPiSPIDataRW(0,buffHead,3);
    wiringPiSPIDataRW(0,buff,len);
    fm25l16Cs(1);
}

// 写状态
void fm25l16Status()
{
    u8 buff[2] = {FM25CL64_WRSR, 0X00};
    fm25l16WriteEnable();
    fm25l16Cs(0);
    wiringPiSPIDataRW(0,buff,2); // 取消写保护
    fm25l16Cs(1);
}

int main()
{
    u8 data[10];
    u8 i=0;
    u8 beginData = 0;
    //初始化wiringPI的库函数
    if(wiringPiSetup()<0) {
        printf("init wiringPi error\n");
    }
    initSPI();          //spi的初始化
    fm25l16Status();    // 写状态寄存器
    while(1) {
        for(i=0;i<10;i++) {
            data[i] = beginData++;
        }
        fm25l16WriteBuff(0,data,10);
        printf("write ok\n");
        fm25l16ReadBuff(0,data,10);
        printf("read: ");
        for(i=0;i<10;i++) {
             printf("%d ",data[i]);
        }
        printf("\n");
        delay(20);
    }
    return 0;
} 

运行效果如下所示: