單芯片解決方案，開啟全新體驗——W55MH32 高性能以太網單片機

W55MH32是WIZnet重磅推出的高性能以太網單片機，它為用戶帶來前所未有的集成化體驗。這顆芯片將強大的組件集于一身，具體來說，一顆W55MH32內置高性能Arm? Cortex-M3核心，其主頻最高可達216MHz；配備1024KB FLASH與96KB SRAM，滿足存儲與數據處理需求；集成TOE引擎，包含WIZnet全硬件TCP/IP協議棧、內置MAC以及PHY，擁有獨立的32KB以太網收發緩存，可供8個獨立硬件socket使用。如此配置，真正實現了All-in-One解決方案，為開發者提供極大便利。

在封裝規格上，W55MH32 提供了兩種選擇：QFN68和QFN100。

W55MH32Q采用QFN68封裝版本，尺寸為8x8mm，它擁有36個GPIO、3個ADC、12通道DMA、17個定時器、2個I2C、3個串口、2個SPI接口（其中1個帶I2S接口復用）、1個CAN以及1個USB2.0。在保持與同系列其他版本一致的核心性能基礎上，僅減少了部分GPIO以及SDIO接口，其他參數保持一致，性價比優勢顯著，尤其適合網關模組等對空間布局要求較高的場景。緊湊的尺寸和精簡化外設配置，使其能夠在有限空間內實現高效的網絡連接與數據交互，成為物聯網網關、邊緣計算節點等緊湊型設備的理想選擇。 同系列還有QFN100封裝的W55MH32L版本，該版本擁有更豐富的外設資源，適用于需要多接口擴展的復雜工控場景，軟件使用方法一致。更多信息和資料請進入http://www.w5500.com/網站或者私信獲取。

此外，本W55MH32支持硬件加密算法單元，WIZnet還推出TOE+SSL應用，涵蓋TCP SSL、HTTP SSL以及MQTT SSL等，為網絡通信安全再添保障。

為助力開發者快速上手與深入開發，基于W55MH32Q這顆芯片，WIZnet精心打造了配套開發板。開發板集成WIZ-Link芯片，借助一根USB C口數據線，就能輕松實現調試、下載以及串口打印日志等功能。開發板將所有外設全部引出，拓展功能也大幅提升，便于開發者全面評估芯片性能。

若您想獲取芯片和開發板的更多詳細信息，包括產品特性、技術參數以及價格等，歡迎訪問官方網頁：http://www.w5500.com/，我們期待與您共同探索W55MH32的無限可能。

第二十五章 FLASH

1 W55MH32 FLASH 簡介

WMH32的閃存模塊由主存儲器、信息塊和閃存存儲器接口寄存器等 3 部分組成。

主存儲器，該部分用來存放代碼和數據常數（如 const 類型的數據）。對于大容量產品，其被劃分為 256 頁，每一頁 2K 字節。注意，小容量和中容量產品則每頁只有 1K 字節。從上圖可以看出主存儲器的起始地址就是 0x08000000，B0、B1 都接 GND 的時候，就是從0x08000000 開始運行代碼的。

信息塊，該部分分為 2 個小部分，其中啟動程序代碼，用來存儲 ST 自帶的啟動程序，用來串口下載代碼，當 B0 接 3V3，B1 接 GND 的時候，運行的就是這部分代碼。用戶選中字節，則一般用于配置寫保護、讀保護等功能，本章不作介紹了。

閃存存儲器接口寄存器，該部分用于控制閃存讀寫等，是整個閃存模塊的控制結構。對主存儲器和信息塊的寫入由內嵌的閃存編程/擦除控制器（FPEC）管理；編程與擦除的高電壓由內部產生。在執行閃存寫操作時，任何對閃存的讀操作都會鎖住總線，在寫操作完成后讀操作才能正確地進行。既在進行寫或擦除操作時，不能進行代碼或數據的讀取操作。

2 閃存的讀取

內置閃存模塊可以在通用地址空間直接尋址，任何 32 位數據的讀操作都能訪問閃存模塊的內容并得到相應的數據。讀接口在閃存端包含一個讀控制器，還包含一個 AHB 接口與 CPU銜接。這個接口的主要工作是產生讀內存的控制信號并預取 CPU 要求的指令塊，預取指令塊僅用于在 I-Code 總線上的取指操作，數據常量是通過 D-Code 總線訪問的。這兩條總線的訪問目標是相同的閃存模塊，訪問 D-Code 將比預取指令優先級高。

這里要特別留意一個閃存等待時間，因為 CPU 運行速度比 FLASH 快得多，W55MH32的 FLASH 最快訪問速度≤24Mhz，如果 CPU 頻率超過這個速度，那么必須加入等待時間，比如我們一般使用 72Mhz 的主頻，那么 FLASH 等待周期就必須設置為 2，該設置通過FLASH_ACR 寄存器設置。

例如，我們要從地址 addr，讀取一個半字（半字為 16 位，字為 32 位），可以通過如下的

語句讀取：

data = *(vu16*)addr；

將 addr 強制轉換為 vu16 指針，然后取該指針所指向的地址的值，即得到了 addr 地址的值。類似的，將上面的 vu16 改為 vu8，即可讀取指定地址的一個字節。相對 FLASH 讀取來說，W55MH32 FLASH 的寫就復雜一點了。

3 閃存的編程和擦除

W55MH32 的閃存編程是由 FPEC(閃存編程和擦除控制器)模塊處理的，這個模塊包含 7 個 32位寄存器，它們分別是：

?FPEC 鍵寄存器（FLASH_KEYR）

?選擇字節鍵寄存器（FLASH_OPTKEYR）

?閃存控制寄存器（FLASH_CR）

?閃存狀態寄存器（FLASH_SR）

?閃存地址寄存器（FLASH_AR）

? 選擇字節寄存器（FLASH_WRPR）

其中 FPEC 鍵寄存器總共有 3 個鍵值：

?RDPRT 鍵 = 0X0000 00A5

?KEY1 = 0X4567 0123

?KEY2 = 0XCDEF 89AB

W55MH32 復位后，FPEC 模塊是被保護的，不能寫入 FLASH_CR 寄存器；通過寫入特定的序列到 FLASH_KEYR 寄存器可以打開 FPEC 模塊（即寫入 KEY1 和 KEY2），只有在寫保護被解除后，我們才能操作相關寄存器。

W55MH32 閃存的編程每次必須寫入 16 位（不能單純的寫入 8 位數據），當 FLASH_CR 寄存器的 PG 位為‘1’時，在一個閃存地址寫入一個半字將啟動一次編程；寫入任何非半字的數據，FPEC 都會產生總線錯誤。在編程過程中（BSY 位為’1’），任何讀寫內存的操作都會使CPU 暫停，直到此次閃存編程結束。同樣，W55MH32 的 FLASH 在編程的時候，也必須要求其寫入地址的 FLASH 是被擦除了的（其值必須是 0xFFFF），否則無法寫入，在 FLASH_SR 寄存器的 PGERR 位將得到一個警告。W55MH32 的 FLASH 編程過程如圖所示：

閃存編程過程

從上圖可以得到閃存的編程順序如下：

1）檢查 FLASH_CR 的 LOCK 是否解鎖，如果沒有則先解鎖

2）檢查 FLASH_SR 寄存器的 BSY 位，以確認沒有其他正在進行的編程操作

3）設置 FLASH_CR 寄存器的 PG 位為‘1’

4）在指定的地址寫入要編程的半字

5）等待 BSY 位變為‘0’

6）讀出寫入地址并驗證數據

前面提到，我們在 W55MH32 的 FLASH 編程的時候，要先判斷縮寫地址是否被擦出了，所以，我們有必要再介紹一下 W55MH32 的閃存擦除，W55MH32 的閃存擦除分為兩種：頁擦除和整片擦除。頁擦除過程如圖 所示：

閃存頁擦除過程

從上圖可以看出，W55MH32 的頁擦除順序為：

1）檢查 FLASH_CR 和 LOCK 是否解鎖，如果沒有則先解鎖

2）檢查 FLASH_SR 寄存器的 BSY 位，以確認沒有其他正在進行的閃存操作

3）設置 FLASH_CR 寄存器的 PER 位為‘1’

4）用 FLASH_AR 寄存器選擇要擦除的頁

5）設置 FLASH_CR 寄存器的 STRT 位為‘1’

6）等待 BSY 位變為‘0’

7）讀出被擦除的頁并做驗證

本章我們只用到了 W55MH32 頁擦除功能，整片擦除功能我們在這里就不介紹了。

4 FLASH 寄存器

通過上面的講解，我們基本對 W55MH32 閃存的讀寫執行步驟有所了解。接下來，我們介紹本實驗需要用到的一些 FLASH 寄存器。

4.1 FPEC 鍵寄存器（FLASH_KEYR）

FPEC 鍵寄存器描述如圖 所示：

FLASH_KEYR 寄存器

該寄存器主要用來解鎖 FPEC，必須在該寄存器寫入特定的序列（KEY1 和 KEY2）解鎖后，才能對 FLASH_CR 寄存器進行寫操作。

4.2 FLASH 控制寄存器（FLASH_CR）

FLASH 控制寄存器描述如圖所示：

圖 FLASH_CR 寄存器

該寄存器我們本章只用到了它的 LOCK、STRT、PER 和 PG 等 4 個位。LOCK 位，該位用于指示 FLASH_CR 寄存器是否被鎖住，該位在檢測到正確的解鎖序列后，硬件將其清零。在一次不成功的解鎖操作后，在下次系統復位之前，該位將不再改變。

STRT 位，該位用于開始一次擦除操作。在該位寫入 1，將執行一次擦除操作。

PER 位，該位用于選擇頁擦除操作，在頁擦除的時候，需要將該位置 1。

PG 位，該位用于選擇編程操作，在往 FLASH 寫數據的時候，該位需要置 1。

其他位，我們就不在這里介紹了，請大家參考《W55MH32xxx參考手冊》。

4.3 閃存狀態寄存器（FLASH_SR）

閃存狀態寄存器描述如圖所示：

圖 FLASH_SR 寄存器

該寄存器主要用來指示當前 FPEC 的操作編程狀態。由于寄存器中描述比較詳細，這里就不重復了。

4.4 閃存地址寄存器（FLASH_AR）

閃存地址寄存器描述如圖所示：

圖FLASH_AR 寄存器

該寄存器在本章，我們主要用來設置要擦除的頁。關 于 W55MH32 FLASH 的 介 紹 ， 我 們 就 介 紹 到 這 里 。 更 詳 細 的 介 紹 ， 可 以 參 考《W55MH32參考手冊》。

5 例程設計

5.1 FLASH_Eeprom

該通過例程串口輸出系統時鐘信息和測試提示，在無限循環里不斷對 WIZnet FLASH 進行讀寫操作，并且把讀取的數據通過串口輸出，以此實現對 FLASH 的讀寫測試。

5.1 函數聲明

聲明了UART_Configuration()函數，其功能是配置串口參數。

5.2 常量與數組定義

定義了一個常量字符串數組TEXT_Buffer，內容為"WIZnet FLASH TEST"。

借助SIZE宏定義獲取數組長度。

設定了FLASH_SAVE_ADDR常量，此為 FLASH 的保存地址。

5.3 主函數main()

int main(void)
{
    uint8_t datatemp[SIZE], i;

    RCC_ClocksTypeDef clocks;
    delay_init();
    UART_Configuration(115200);
    RCC_GetClocksFreq(&clocks);

    printf("n");
    printf("SYSCLK: %3.1fMhz, HCLK: %3.1fMhz, PCLK1: %3.1fMhz, PCLK2: %3.1fMhz, ADCCLK: %3.1fMhzn",
           (float)clocks.SYSCLK_Frequency / 1000000, (float)clocks.HCLK_Frequency / 1000000,
           (float)clocks.PCLK1_Frequency / 1000000, (float)clocks.PCLK2_Frequency / 1000000, (float)clocks.ADCCLK_Frequency / 1000000);
    printf("FLASH EEPROM Tset.n");

    while (1)
    {
        WIZFLASH_Write(FLASH_SAVE_ADDR, (u16 *)TEXT_Buffer, SIZE);
        WIZFLASH_Read(FLASH_SAVE_ADDR, (u16 *)datatemp, SIZE);
        for (i = 0; i < SIZE; i++)
        {
            printf("%sn", datatemp);
        }

        memset(datatemp, 0x00, sizeof(datatemp));
        delay_ms(1000);
    }
}

定義了一個用于存儲從 FLASH 讀取數據的數組datatemp，以及一個循環變量i。

初始化延遲函數、串口配置，并且獲取系統時鐘頻率。

通過printf()函數輸出系統時鐘頻率信息以及測試提示信息。

進入一個無限循環：調用WIZFLASH_Write()函數把TEXT_Buffer數組內容寫入到指定的 FLASH 地址。

?調用WIZFLASH_Read()函數從該地址讀取數據到datatemp數組。

?運用for循環遍歷datatemp數組，然后通過printf()函數輸出數組內容。

?調用memset()函數把datatemp數組清零。

?調用delay_ms()函數延遲 1 秒。

5.4 串口配置函數UART_Coniguration()

void UART_Configuration(uint32_t bound)
{
    GPIO_InitTypeDef  GPIO_InitStructure;
    USART_InitTypeDef USART_InitStructure;

    RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_USART1, ENABLE);
    RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_GPIOA, ENABLE);

    GPIO_InitStructure.GPIO_Pin   = GPIO_Pin_9;
    GPIO_InitStructure.GPIO_Speed = GPIO_Speed_50MHz;
    GPIO_InitStructure.GPIO_Mode  = GPIO_Mode_AF_PP;
    GPIO_Init(GPIOA, &GPIO_InitStructure);

    GPIO_InitStructure.GPIO_Pin  = GPIO_Pin_10;
    GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_IN_FLOATING;
    GPIO_Init(GPIOA, &GPIO_InitStructure);

    USART_InitStructure.USART_BaudRate            = bound;
    USART_InitStructure.USART_WordLength          = USART_WordLength_8b;
    USART_InitStructure.USART_StopBits            = USART_StopBits_1;
    USART_InitStructure.USART_Parity              = USART_Parity_No;
    USART_InitStructure.USART_HardwareFlowControl = USART_HardwareFlowControl_None;
    USART_InitStructure.USART_Mode                = USART_Mode_Rx | USART_Mode_Tx;

    USART_Init(USART_TEST, &USART_InitStructure);
    USART_Cmd(USART_TEST, ENABLE);
}

對 GPIO 和 USART 的初始化結構體進行定義。

使能 USART1 和 GPIOA 的時鐘。

配置 GPIOA 的引腳 9 為復用推挽輸出模式，引腳 10 為浮空輸入模式。

對 USART 的波特率、數據位、停止位、奇偶校驗等參數進行配置。

初始化 USART 并使能。

5.5 字符發送函數SER_PutChar()

int SER_PutChar(int ch)
{
    while (!USART_GetFlagStatus(USART_TEST, USART_FLAG_TC));
    USART_SendData(USART_TEST, (uint8_t)ch);

    return ch;
}

等待串口發送完成標志位USART_FLAG_TC置位。

把字符發送到串口。

5.6 重定向函數fputc()

若要發送的字符是換行符n，則先發送回車符r。

調用SER_PutChar()函數發送字符。

6 下載驗證

6.1 FLASH_Eeprom

進入主循環后，程序會不斷執行以下操作：

把TEXT_Buffer數組中的字符串 "WIZnet FLASH TEST" 寫入到指定的 FLASH 地址。

從該 FLASH 地址讀取數據到datatemp數組。

借助printf()函數將datatemp數組的內容通過串口輸出。

由于for循環的存在，每次讀取到的數據會被重復輸出SIZE次。不過，原代碼里printf("%sn", datatemp);存在錯誤，它會把整個datatemp數組當作字符串輸出，而不是逐個字符輸出。正確的做法應該是printf("%c", datatemp[i]);。修正后，串口會每隔 1 秒輸出一次 "WIZnet FLASH TEST"。

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審核編輯 黃宇