6.5 KiB
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STM32F4-Base
项目概述
STM32F407ZGTx (Cortex-M4 FPU) 基础固件项目，集成 CH395F 以太网控制器 SPI 驱动、GD5F2GQ5UE SPI NAND Flash 存储（含 FlashDB KVDB/TSDB 数据库）和 TPAFE5160 16位8通道同步采样 ADC 并行接口驱动。
目录结构
STM32F4-Base/
├── Src/ # CubeMX 生成的外设初始化 + main
├── Inc/ # CubeMX 生成的头文件
├── Drivers/
│ ├── BSP/
│ │ ├── CH395F/ # CH395F 以太网芯片驱动（手写）
│ │ ├── GD5F2GQ5UE/ # GD5F2GQ5UE NAND Flash 驱动（手写）
│ │ │ ├── gd5f2gq5ue.h/c # 底层 SPI 驱动
│ │ │ ├── fal_flash_gd5f2gq5ue.c # FAL 设备适配层
│ │ │ ├── fal_cfg.h # FAL 设备表 + 分区表
│ │ │ └── fdb_cfg.h # FlashDB 功能配置
│ │ └── TPAFE5160/ # TPAFE5160 ADC 并行接口驱动（手写）
│ ├── STM32F4xx_HAL_Driver/ # ST HAL 库（CubeMX 生成）
│ └── CMSIS/ # ARM CMSIS（CubeMX 生成）
├── Lib/
│ └── FlashDB/ # FlashDB 数据库库（v2.2.99）
│ ├── src/ # FlashDB 核心源码
│ ├── inc/ # FlashDB 头文件
│ └── port/fal/ # FAL 抽象层
├── MDK-ARM/ # Keil MDK 工程文件
├── docs/ # 参考文档
└── STM32F407-Demo.ioc # STM32CubeMX 项目源文件
关键文件
| 路径 | 说明 |
|---|---|
Src/main.c |
程序入口，初始化序列及主循环 |
Drivers/BSP/CH395F/ch395f.c/h |
CH395F 以太网芯片 SPI 驱动 |
Drivers/BSP/GD5F2GQ5UE/gd5f2gq5ue.c/h |
GD5F2GQ5UE NAND Flash SPI 驱动 |
Drivers/BSP/GD5F2GQ5UE/fal_flash_gd5f2gq5ue.c |
FAL 设备适配层 |
Drivers/BSP/TPAFE5160/tpafe5160.c/h |
TPAFE5160 ADC 并行接口驱动 |
MDK-ARM/STM32F407-Demo.uvprojx |
Keil MDK 项目文件 |
STM32F407-Demo.ioc |
STM32CubeMX 项目源文件 |
构建
仅支持 Keil MDK-ARM v5 (ARMCC)。打开 MDK-ARM/STM32F407-Demo.uvprojx 编译。
- 编译器：ARMCC V5.06 update 7
- 优化等级：
-O4(项目级)，spi.c/usart.c/ HAL 源文件使用-O0 - C 标准：C99
- 全局宏定义：
USE_HAL_DRIVER, STM32F407xx
硬件配置
- 主频： HSE 25MHz → PLL 168MHz (4/168/2)
- 6 个 LED： PC4, PC5, PB1, PB2, PF11, PF12（低电平点亮）
- CH395F： SPI2 (PB12 CS, PB13 SCK, PB14 SDO, PB15 SDI)
- GD5F2GQ5UE： SPI1 (PE0 CS, PB3 SCK, PB4 MISO, PB5 MOSI, PB8 WP, PE1 HOLD)
- TPAFE5160： 并行16位 (PG0-PG15 数据, PD3 RD, PD4 CONVST, PD7 BUSY, PD1 FRSTDATA, PF13-15 OS[2:0])
- USART1： PA9 TX, PA10 RX (115200bps)
启动顺序
HAL_Init() → SystemClock_Config() → MX_GPIO_Init() → MX_USART1_UART_Init() → MX_SPI2_Init() → MX_SPI1_Init() → gd5f2gq5ue_init() → fdb_kvdb_init()
代码规范
参考 嵌入式C语言代码规范（V1.0）.md，关键要点：
- 缩进：4 空格，禁止 Tab
- 命名：小写字母+下划线；全局变量
g_前缀，静态s_，指针p_，数组a_ - 函数注释块需包含：函数功能、入口参数、返回值、限定条件、函数说明
- 大括号：K&R 风格（左大括号不换行）
- 文件头注释：模块名称、功能、平台、作者、日期、修改记录
- 头文件保护宏：
__MODULE_NAME_H格式，带extern "C"
注意
Inc/和Src/中 CubeMX 生成的文件带有USER CODE BEGIN/END标记，自定义代码应写在这些区域之间ch395f.c/h、gd5f2gq5ue.c/h、fal_flash_gd5f2gq5ue.c为纯手工代码，不受 CubeMX 保护tpafe5160.c/h为纯手工代码，不受 CubeMX 保护- CH395F 每次 SPI 事务需调用
ch395f_spi_begin()/ch395f_spi_end()包裹 - GD5F2GQ5UE 的
gd5f2gq5ue.c中声明了extern SPI_HandleTypeDef hspi1，需确保 SPI1 已初始化 - FlashDB 使用 FAL 模式，
fdb_cfg.h中定义FDB_USING_FAL_MODE，fal_cfg.h中定义分区表 - FlashDB 详细使用说明见
FlashDB使用说明.md sd2506.c/h为纯手工代码，不受 CubeMX 保护
CH395F 驱动关键点
- 初始化必须按手册9.2.1节顺序：
SET_MAC→SET_IP/GWIP/MASK→INIT_CH395→SET_PHY - IP/网关/掩码必须在
INIT_CH395之前设置，INIT 会读取并锁定当前寄存器值到协议栈，之后再设 IP 无效 SET_PHY必须在INIT_CH395之后，它会复位 MAC/PHY 建立物理链路，不影响已锁定的协议栈参数CMD_PING_ENABLE不需要显式调用，INIT 后默认可用- 每次 SPI 事务需调用
ch395f_spi_begin()/ch395f_spi_end()包裹
GD5F2GQ5UE 驱动关键点
- SPI Mode 0（CPOL=0, CPHA=0），时钟 42MHz
- 初始化必须按顺序：复位 → 读 ID → 使能 ECC（B0h=10h）→ 解除块保护（A0h=00h）
- SET_FEATURE 命令前必须先发写使能（06h）
- 块擦除（D8h）参数是字节地址（块编号 × 128KB），不是块编号
- 读取 ID（9Fh）返回 3 字节，第 0 字节无意义，第 1 字节 MID，第 2 字节 DID
FlashDB 分区规划
| 分区名 | 偏移 | 大小 | 用途 |
|---|---|---|---|
| fdb_kvdb1 | 0 | 64MB | KVDB 键值数据库 |
| fdb_tsdb1 | 64MB | 64MB | TSDB 时序数据库 |
TPAFE5160 驱动关键点
- AD7606 P2P 兼容替代品，并行接口协议一致
- 并行模式：CS 接地（始终选中），PAR/SER/BYTE SEL 接 GND（并行），DB15/BYTE SEL 接 GND（非字节模式）
- 数据总线 DB[15:0] 接 GPIOG[15:0]，通过
(uint16_t)GPIOG->IDR一次读取16位 - CONVST 上升沿触发全部8通道同步采样，BUSY 高电平表示转换中
- RD 下降沿输出通道数据，按通道1~8顺序依次输出
- FRSTDATA 在第一个 RD 下降沿变高，指示通道1数据就绪
- 过采样 OS[2:0] 在 BUSY 下降沿锁存，无过采样时 tCONV=1.74µs，64倍过采样时 tCONV=167µs
- 读取时序：168MHz 下 GPIO 写操作 + 5个 NOP (~30ns) 覆盖 t10=22ns 和 t14=21ns 要求
- 硬件 RANGE 接 GND → ±5V 量程，LSB=152.59µV
已知问题
CH395F 与 RTL8305NBI 自动协商不兼容
CH395F 与 RTL8305NBI-CG 直连（经网络变压器）时，自动协商始终失败（返回 PHY_DISCONN），但强制 100M 全双工工作正常。强制 10M 全双工同样失败。
解决方案： 初始化协议栈后调用 ch395f_set_phy(CH395F_PHY_100M_FULL) 跳过自动协商。