關(guān)于SPI_FLASH時序描述及驅(qū)動編程

Ⅰ、寫在前面

寫這篇文章的目的有兩點(diǎn)：1.讓大家知道SPI在實(shí)際應(yīng)用開發(fā)中的重要意義； 2.讓大家掌握SPI FLASH存儲芯片的時序及驅(qū)動編程。

市面上的SPI FLASH類型很多，但是絕大部的芯片在硬件和軟件上都是兼容的。雖然本文是以華邦的W25X16芯片為例來講述時序。其實(shí)，其它大部分SPI FLASH都適用。

有必要看芯片手冊，按照手冊一步一步寫程序嗎？

1、如果你是初學(xué)者，而且還有很多時間，建議花些時間掌握一下！ 原因在于作為嵌入式開發(fā)者，需要對芯片的編程有一定了解，在以后工作項(xiàng)目中如果有使用新的芯片，自己就能很容易編寫驅(qū)動(如果沒有現(xiàn)成的驅(qū)動)。

2、如果你是工作了一斷時間，自己對芯片驅(qū)動編程有一些經(jīng)驗(yàn)，在需要使用新的芯片，如果有現(xiàn)成的、比較成熟的驅(qū)動，那么，你可以不用再話費(fèi)時間自己親自編寫驅(qū)動(編寫驅(qū)動很費(fèi)時間，還需要花費(fèi)一定時間驗(yàn)證)。

關(guān)于本文的更多詳情請往下看。

Ⅱ、實(shí)例工程下載

筆者針對于初學(xué)者提供的例程都是去掉了許多不必要的功能，精簡了官方的代碼，對初學(xué)者一看就明白，以簡單明了的工程供大家學(xué)習(xí)。

筆者提供的實(shí)例工程都是在板子上經(jīng)過多次測試并沒有問題才上傳至360云盤，歡迎下載測試、參照學(xué)習(xí)。

提供下載的軟件工程是基于Keil（MDK-ARM） V5版本、STM32F103ZE芯片，但F1其他型號也適用（適用F1其他型號： 關(guān)注微信，回復(fù)“修改型號”）。

STM32F10x_SPI（硬件接口）讀寫Flash（25Q16）實(shí)例源代碼工程：

https://yunpan.cn/c6mfRJWva6AJ2訪問密碼 4bc4

STM32F10x_SPI（軟件模擬）讀寫Flash（25Q16）實(shí)例源代碼工程：

https://yunpan.cn/c6mf6zyzCaMwd訪問密碼 cf45

SPI FLASH資料:

https://yunpan.cn/c6Yi3agWUnGNQ訪問密碼 d790

STM32F1資料：

https://yunpan.cn/crBUdUGdYKam2訪問密碼 ca90

Ⅲ、關(guān)于SPIFLASH

1.SPI FLASH芯片系列

SPI FLASH的種類及型號有很多，但根據(jù)筆者的了解及經(jīng)驗(yàn)，雖然存在這些差異，但他們之間的兼容性是很好的。

如：W25Xxx系列、W25Qxx系列、GD25Qxx系列、M25Pxx系列、KM25Lxx系列、SST25VFxx系列、AT25F系列等。

2.SPI FLASH命名

每一家公司的芯片型號命名可能略有差異，但看手冊就能明白。我們以華邦的W25系列芯片來舉例說明：

W:代表華邦公司

25X：代表SPI FLASH類型（25X是基本芯片， 25Q是快速芯片）

16：代表16MBit，即2M字節(jié)（64代表8M字節(jié)， 128代表16M字節(jié)，依次下去）

這個需要大家了解的（主要在項(xiàng)目研發(fā)初級階段對芯片的選型上使用到）。其他公司的芯片，查看方法類似.對比如圖是ST公司的M25PExx系列芯片：

3.W25Xxx讀寫特性

讀：無要求

寫：需要擦除才能寫，一次最多可寫入256字節(jié)（可編程頁）。

擦除：最小扇區(qū)擦除（4K）、可塊擦除（64K）、 可整個芯片擦除。

Ⅳ、SPIFLASH時序及編程

這里還是以華邦的W25X16為例來說明（其他大部分兼容），請下載手冊【W(wǎng)25Xxx手冊（英文版）】參考。

1.預(yù)先了解W25Xxx

A.控制和狀態(tài)寄存器命令(默認(rèn):0x00)

BIT位 7 6 5 4 3 2 1 0

SPR RV TB BP2 BP1 BP0 WEL BUSY

SPR:默認(rèn)0,狀態(tài)寄存器保護(hù)位,配合WP使用

TB,BP2,BP1,BP0:FLASH區(qū)域?qū)懕Ｗo(hù)設(shè)置

WEL:寫使能鎖定

BUSY:忙標(biāo)記位(1,忙;0,空閑)

B.指令集表

編程主要就圍繞這些“指令”來編程。在我提供的軟件工程代碼“sflash.h”文件中就定義了和手冊對應(yīng)的指令，如下圖：

2.寫使能(0x06)

在操作寫(控制、數(shù)據(jù))之前，都需要發(fā)送一條“寫使能”指令。

時序如下圖：

源代碼程序：

3.寫失能(0x04)

和“寫使能”類似，要失能寫，在操作寫(控制、數(shù)據(jù))之后，都需要發(fā)送一條“寫失能”指令。

時序如下圖：

源代碼程序：

4.讀狀態(tài)/控制(0x05)

W25X芯片唯一的狀態(tài)寄存器，各個位的意思請看上面的介紹，比如判斷忙不忙，就需要讀狀態(tài)。

時序如下圖：

源代碼程序：

5.寫狀態(tài)/控制(0x01)

寫狀態(tài)/控制 和 讀狀態(tài)/控制類似。

時序如下圖：

源代碼程序：

6.讀數(shù)據(jù)(0x03)

這個就是我們重要的讀數(shù)據(jù)指令。1.寫入指令0x03; 2.寫入24位地址； 3.連續(xù)讀出N字節(jié)數(shù)據(jù)（只要有時鐘，可以連續(xù)讀出多字節(jié)）；

時序如下圖：

源代碼程序：

7.快速讀數(shù)據(jù)(0x0B)

“快速讀數(shù)據(jù)”和“讀數(shù)據(jù)”類似，但它的區(qū)別：1.讀數(shù)據(jù)速度更快； 2.需要在寫入地址之后需要8個時鐘的等待。

1.寫入指令0x0B; 2.寫入24位地址； 3.寫入8個時鐘； 4.連續(xù)讀出N字節(jié)數(shù)據(jù)（只要有時鐘，可以連續(xù)讀出多字節(jié)）；

時序如下圖：

源代碼程序：

8.快速雙通道讀數(shù)據(jù)(0x3B)

“快速雙通道讀數(shù)據(jù)”和“快速讀數(shù)據(jù)”類似，但它的區(qū)別：在讀數(shù)據(jù)的時候是兩條通道，也就是我們平時主機(jī)的輸出引腳(MOSI)在這個時候拿來當(dāng)做輸入引腳讀數(shù)據(jù)。

注意：

使用該指令功能，需要改變SPI底層驅(qū)動(即需要改變MOSI引腳的輸入輸出狀態(tài)）。針對初學(xué)者，我提供的工程也沒有寫的那么復(fù)雜，即該指令功能沒有（感興趣的朋友可研究一下）。

9.寫數(shù)據(jù)(頁編程)(0x02)

“寫數(shù)據(jù)”和“讀數(shù)據(jù)”類似，但寫數(shù)據(jù)都是在同一條數(shù)據(jù)（DIO）線上，讀數(shù)據(jù)在地址之后是在DO數(shù)據(jù)上。

1.寫入指令0x02; 2.寫入24位地址； 3.連續(xù)寫入N字節(jié)數(shù)據(jù)（只要有時鐘，可以連續(xù)寫入多字節(jié)，注意這里一次不能超過256字節(jié)數(shù)據(jù)）；

時序如下圖：

源代碼程序：

10.塊擦除(0xD8)

W25Xxx塊的多少有芯片型號決定,一塊數(shù)據(jù)大小64K。

W25X16共2M字節(jié)，有16塊（2M/64K = 16）

W25X64共8M字節(jié)，有64塊（8M/64K = 64）

以此類推...

注意：這個塊的地址是和數(shù)據(jù)的地址對應(yīng)，我們程序塊擦除中將塊區(qū)分開來。

時序如下圖：

源代碼程序：

11.扇區(qū)擦除(0x20)

W25Xxx扇區(qū)的多少有芯片型號決定,扇區(qū)數(shù)據(jù)大小4K。

W25X16共2M字節(jié)，有256塊（2M/4K = 256）

W25X64共8M字節(jié)，有1024塊（8M/4K = 1024）

以此類推...

同樣，我們程序扇區(qū)擦除中將扇區(qū)以扇區(qū)的形式區(qū)分開來。

時序如下圖：

源代碼程序：

12.芯片擦除(0xC7)

這條指令是擦除整個芯片內(nèi)容，如果要繼續(xù)操作芯片，需要等待擦除完成(檢查忙信號)。

時序如下圖：

源代碼程序：

13.掉電(低功耗)(0xB9)

需要將芯片處于低功耗，發(fā)送該指令。

時序如下圖：

源代碼程序：

14.喚醒/ID(0xAB)

該指令有兩個功能：1.將處于低功耗的芯片喚醒（常用）； 2.讀取設(shè)備ID（不常用）。

發(fā)送該指令可以將芯片喚醒，繼續(xù)發(fā)送3字節(jié)無效數(shù)據(jù)，可繼續(xù)讀出設(shè)備ID.由于讀取設(shè)備ID有單獨(dú)的指令，這里基本不常用于讀設(shè)備ID（程序中也沒有該功能）。

時序如下圖：

源代碼程序：

15.讀取ID(0x90)

這個指令讀取兩字節(jié)數(shù)據(jù)（ID）:高字節(jié)是廠家Manufacturer，低字節(jié)是芯片型號ID.

如我開發(fā)板上是W25Q128，讀到的ID是：0XEF17

W25X16讀到的ID是:EF14

時序如下圖：

源代碼程序：

16.JEDEC_ID(0x9F)

出于兼容性考慮，有些芯片廠家使用該指令讀取ID，這條指令和上一條指令類似。

與上一條指令不同點(diǎn)：1.不用發(fā)送3字節(jié)無效數(shù)據(jù)； 2.讀出來的ID是3字節(jié)（依次是：廠家ID、批次ID、型號ID）。

時序如下圖：

源代碼程序：

以上就是關(guān)于W25Xxx芯片所有的指令，其他廠家芯片或許還有一些指令，請根據(jù)情況看手冊編寫相應(yīng)代碼。