/* 93C46选默认的16位模式 */
#include <stm32f10x.h>

#define _BV(n) (1 << (n))
#define CS_0 (GPIOA->BRR = GPIO_BRR_BR3)
#define CS_1 (GPIOA->BSRR = GPIO_BSRR_BS3)

uint8_t id = 0;
uint16_t num = 0;
const uint8_t seg8[] = {0xc0, 0xf9, 0xa4, 0xb0, 0x99, 0x92, 0x82, 0xf8, 0x80, 0x90};

void delay(void)
{
    uint16_t i;
    for (i = 0; i < 20000; i++);
}

void delay_short(void)
{
    uint8_t i;
    for (i = 0; i < 250; i++);
}

void ser_in(uint8_t data)
{
    uint8_t i;
    for (i = 0; i < 8; i++)
    {
        GPIOB->BRR = GPIO_BRR_BR9; // SCLK=>PB9
        if (data & 0x80)
            GPIOB->BSRR = GPIO_BSRR_BS7; // DIO=>PB7
        else
            GPIOB->BRR = GPIO_BRR_BR7;
        data <<= 1;
        GPIOB->BSRR = GPIO_BSRR_BS9;
    }
}

void par_out(void)
{
    GPIOB->BRR = GPIO_BRR_BR8; // RCLK=>PB8
    GPIOB->BSRR = GPIO_BSRR_BS8;
}

void seg_scan(void)
{
    uint8_t i;
    uint32_t n = num;
    for (i = 0; i <= 4; i++)
    {
        ser_in(seg8[n % 10]);
        ser_in(_BV(i));
        par_out();
        delay();
        n /= 10;
    }
    
    n = id;
    for (i = 6; i <= 7; i++)
    {
        ser_in(seg8[n % 10]);
        ser_in(_BV(i));
        par_out();
        delay();
        n /= 10;
    }
}

// 读取单个存储单元
uint16_t _93C46_Read(uint8_t addr)
{
    // SPI中我们配置的是CPOL=0, 即SCK的空闲状态为低电平; CPHA=0, 也就是在SCK的上升沿对数据进行采样
    // 这里会产生一个问题: 根据EEPROM手册的时序图Figure 2, 虽然发送数据没有问题, 但接收数据时,  SCK上升沿后需要等待tPD0或tPD1的时间后本位的数据才会出现在DO上
    // 如果上升沿出现时就抓取数据, 那么读到的不是本位的数据，而是上一位的数据
    // 因此，我们接收到的数据都是右移了一位之后的数据
    uint16_t data = 0;
    uint16_t temp;
    
    // 开始
    CS_1;
    temp = SPI1->DR; // 清空接收缓冲(若不及时清除将无法收到新数据)
    temp = SPI1->SR; // 清OVR标志
    SPI1->CR1 |= SPI_CR1_SPE; // 启用SPI
    
    SPI1->DR = 0xc000 | ((addr & 0x3f) << 7); // 发送操作码(110)、地址码 (1)
    while ((SPI1->SR & SPI_SR_TXE) == 0); // 注意: TXE=1并不代表当前字节发送完毕, 有可能只发送了一两个字节
    SPI1->DR = 0x0000; // 送入下次要发的内容: 根据器件手册上的时序图, 地址发送完毕后应发送0x0000, 即DI一直为低电平，不是什么都不发 (2)
    while ((SPI1->SR & SPI_SR_RXNE) == 0); // 等待接收数据
    temp = SPI1->DR; // 收到的数据: 第15~7位全为1(从器件发送的高阻态被视为1), 第6位为0(dummy bit, 空白位), 第5~0位为所读取数据的第15~10位
    // 数据的发送和接收是同时进行的
    // 只有当前字节发送完毕了, RXNE才置位, 而TXE早就置位了(参阅手册上的Figure 240)
    // RXNE置位表明(1)已发送完毕, 开始发送(2)
    data = (temp & 0x3f) << 10; // 去掉第15~6位后送入data变量
    
    while ((SPI1->SR & SPI_SR_RXNE) == 0); // 等待(2)发送完毕
    temp = SPI1->DR; // 第9~0位数据
    data |= temp >> 6;
    
    // 结束
    while ((SPI1->SR & SPI_SR_TXE) == 0);
    while (SPI1->SR & SPI_SR_BSY);
    SPI1->CR1 &= ~SPI_CR1_SPE; // 关闭SPI
    CS_0;
    delay_short();
    return data;
}

// 等待操作完毕
void _93C46_Wait(void)
{
    uint16_t temp;
    delay_short();
    CS_1;
    temp = SPI1->DR; // 清空接收缓冲
    temp = SPI1->SR; // 清OVR标志
    SPI1->CR1 |= SPI_CR1_RXONLY; // 设为仅接收
    delay_short(); // tSV<=0.25us
    SPI1->CR1 |= SPI_CR1_SPE; // 开始接收
    // 注: 开始位SB=0表示状态检测, SB=1表示执行指令
    
    do
    {
        while ((SPI1->SR & SPI_SR_RXNE) == 0);
        temp = SPI1->DR;
    } while (temp != 0xffff); // 只要收到的数据含有0, 就继续等待
    
    SPI1->CR1 &= ~SPI_CR1_SPE;
    SPI1->CR1 &= ~SPI_CR1_RXONLY;
    CS_0;
    delay_short();
}

// 允许/禁止擦写
// 该命令没有位数要求, 可以在末尾添很多0
void _93C46_EnableWrite(uint8_t enabled)
{
    CS_1;
    SPI1->CR1 |= SPI_CR1_SPE;
    SPI1->DR = (enabled) ? 0x9800 : 0x8000; // 操作码: 100, 地址: 110000或000000
    while ((SPI1->SR & SPI_SR_TXE) == 0);
    while (SPI1->SR & SPI_SR_BSY);
    SPI1->CR1 &= ~SPI_CR1_SPE;
    CS_0;
    delay_short(); // tCS>=0.25us
}

// 写入单个存储单元
// 93C46要求发送的总位数必须为25位, 多一位少一位都不能写入成功
// 所以这时必须采用一定的技巧
void _93C46_Write(uint8_t addr, uint16_t data)
{
    CS_1;
    SPI1->CR1 &= ~SPI_CR1_DFF; // SPI改为8位传送模式 (但93C46仍为16位模式, 因为ORG引脚电平没变)
    SPI1->CR1 |= SPI_CR1_SPE; // 开启SPI接口
    if (addr != 0x80)
        SPI1->DR = 0xa0 | ((addr & 0x3f) >> 1); // 发送操作码(101)和地址码前5位 (1)
    else
        SPI1->DR = 0x88;
    while ((SPI1->SR & SPI_SR_TXE) == 0);
    SPI1->DR = ((addr << 7) | (data >> 9)) & 0xff; // 发送地址码最后一位和第15~9位数据 (2)
    while ((SPI1->SR & SPI_SR_TXE) == 0);
    SPI1->DR = (data >> 1) & 0xff; // 发送第8~1位数据 (3)
    while ((SPI1->SR & SPI_SR_TXE) == 0);
    SPI1->DR = (data << 7) & 0x80; // 发送最后一位数据 (4)
    while ((SPI1->SR & SPI_SR_TXE) == 0); // 当TXE置位时，(4)的最高位刚好发送完毕
    CS_0; // 此时立即使片选信号CS无效
    while (SPI1->SR & SPI_SR_BSY); // 等待SPI接口把(4)中剩下的7位发送完, 因为此时片选信号CS无效, 所以93C46接收不到
    SPI1->CR1 &= ~SPI_CR1_SPE; // 关闭SPI接口
    SPI1->CR1 |= SPI_CR1_DFF; // 改回16位模式
    _93C46_Wait();
    
    // 技巧2: 如果最后一次发送的是两位而不是1位, 只需要在TXE-while后面加上一些空操作nop延时，然后将CS置0
}

// 擦除单个存储单元
// EEPROM要求发送的位数必须为3+6=9位, 最后一位采取提前关闭CS的方法发送
void _93C46_Erase(uint8_t addr)
{
    CS_1;
    SPI1->CR1 &= ~SPI_CR1_DFF; // 8位SPI模式
    SPI1->CR1 |= SPI_CR1_SPE;
    if (addr != 0x80)
        SPI1->DR = 0xe0 | ((addr & 0x3f) >> 1); // 操作码和地址码前5位 (1)
    else
        SPI1->DR = 0x90;
    while ((SPI1->SR & SPI_SR_TXE) == 0);
    SPI1->DR = addr << 7; // 地址码最后一位 (2)
    while ((SPI1->SR & SPI_SR_TXE) == 0);
    CS_0; // 当(2)的最高位刚发完时, 立即关闭片选信号
    while (SPI1->SR & SPI_SR_BSY); // 等待(2)发送完毕
    SPI1->CR1 &= ~SPI_CR1_SPE;
    SPI1->CR1 |= SPI_CR1_DFF;
    _93C46_Wait();
}

// 擦除所有存储单元
// 经测试，该命令可以在3.2V的电压下完成
// 本人使用的是ST公司的93C46芯片，和STM32单片机是同一家公司生产的
void _93C46_EraseAll(void)
{
    _93C46_Erase(0x80);
}

// 将所有的存储单元设为指定值
// 同样也可以在3.2V的电压下完成
void _93C46_WriteAll(uint16_t dat)
{
    _93C46_Write(0x80, dat);
}

int main(void)
{
    uint8_t i;
    RCC->APB2ENR |= RCC_APB2ENR_IOPAEN | RCC_APB2ENR_IOPBEN | RCC_APB2ENR_SPI1EN;
    
    // CS(1)接PA3, SCK=PA5接SK(2), MISO=PA6接DO(4), MOSI=PA7接DI(3), ORG悬空选16位模式
    // 根据参考手册RM0008_166页的Table25，SCK、MOSI应配置为复用推挽输出(b)，而MISO应配置为带上拉输入(8)
    GPIOA->CRL = 0xb8b03000;
    GPIOA->BSRR = GPIO_BSRR_BS6; // 带上拉输入
    
    // 数码管动态扫描端口PB7~PB9
    GPIOB->CRH = 0x00000033;
    GPIOB->CRL = 0x30000000;
    
    SPI1->CR1 |= SPI_CR1_MSTR; // 设为主模式
    SPI1->CR1 |= SPI_CR1_DFF; // 每次传送的数据位数为16位(DFF=1)
    SPI1->CR1 |= SPI_CR1_BR; // BR=111, 选256分频
    
    // SPI1->CR2 &= ~SPI_CR2_SSOE; // 不使用NSS(=PA4)端口。因为该端口的有效电平是低电平, 而93C46的有效片选信号为高电平
    SPI1->CR1 |= SPI_CR1_SSM; // 使用软件管理NSS端口，PA4可用作普通I/O口
    SPI1->CR1 |= SPI_CR1_SSI; // 设置NSS的状态: 已选中
    
    /*
    _93C46_EnableWrite(1); // 允许擦写
    _93C46_Write(2, 123);
    _93C46_Write(3, 456);
    _93C46_Write(8, 789);
    for (i = 0; i < 64; i++)
        _93C46_Write(i, 50000 + i * 100 + i);
    
    _93C46_EnableWrite(0); // 禁止擦写
    _93C46_EraseAll();
    _93C46_WriteAll(43);
    _93C46_Erase(8);
    */
    
    while (1)
    {
        num = _93C46_Read(id);
        for (i = 0; i < 50; i++)
            seg_scan();
        id++;
        if (id > 63)
            id = 0;
    }
}