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一、W25Q64详解

1、简介

W25Qxx是低成本的非易失性存储器，常用于数据存储、字库存储、固件程序存储等；

存储介质：Nor Flash(闪存)；W25Q64是8M存储，3.3V供电，标准四线SPI，24位地址；

时钟频率：80MHz/160MHz（双重SPI）/324MHz（四重SPI）；

2、硬件电路

注：CS：斜杆/或上横线，表示低电平有效；

PA5→SCK；PA6→MISO；

PA7→MOSI；PA4→CS（普通GPIO输出，软件控制）；

WP、HOLD直接接3.3V，VCC接3.3V，电源就近加0.1uF滤波电容；

3、存储结构（Nor Flash特性）

总容量：8MB=8388608字节；24位地址（0x000000~0x7FFFFF）;

1)页Page：256字节，页编程0x02，一次最多写256个字节，写超过页边界，会覆盖本页开头，不能按字节写，写之前必须擦除；

2）扇区Sector：4KB（4096字节）：最小擦除单元，扇区擦除指令：0x20，擦除后，全部变成0xFF，不能只擦除几个字节。

改1个字节要把整个4KB扇区读出→修改→擦除→回写；

3）块Block：64KB，块擦除：0xD8，一次擦除64KB；

4）全片擦除0xC7：擦完整8MB，耗时约十几秒，谨慎使用；

5）NOR Flash铁律：

擦除：1→0：写；只能把1写成0，不能把0写成1；

想写新数据，必须先擦除对应扇区，擦完才全是0xFF；

4、SPI时序模式

W25Q64支持SPI Mode0(CPOL=0,CPHA=0)模式

主机模式、双线全双工、8bit、MSB First(高位先行）；

SPI1挂载APB2（72MHz），预分频建议4→18MHz，最高不超过20MHz。

5、最常用指令

注：

1）状态寄存器（STATUS REGISTER）：BUSY是状态寄存器的只读第0位（S0），当芯片正在执行：页编程Page Program（写数据）、扇区擦除、块擦除、全片擦除、写状态寄存器的时候（不是瞬间完成）→BUSY=1（忙）。芯片忙的时候，除读状态寄存器和擦除暂停指令外，其他所有指令全部忽略。

等写、擦除动作全部完成之后，硬件自动把BUSY置0→芯片空闲，可接受新指令。

2）Write Enable写使能

页编程、扇区擦除、块擦除、全片擦除、写状态寄存器之前，必须先写使能；

写使能时序：CS拉低→SPI发送1字节命令0x06→CS拉高；只需要发送这一个字节，不需要地址，不需要数据；

void W25Q64_WriteEnable(void) { MySPI_Start(); MySPI_SwapByte(W25Q64_WRITE_ENABLE); MySPI_Stop(); }

每次做擦除/页写，都有重新调用一次Write Enable。

不管是页编程结束、擦除结束，芯片硬件会自动把WEL位清零，不是开一次写使能就永久生效，干完一次写/擦除，WEL就清零，下一次操作必须重新发0x06。

即：Write Enable→扇区擦除→WaitBusy→Write Enable→页写→WaitBusy;

读指令不需要写使能；

发送完0x06后，CS必须拉高，WEL才会置1；如果一直CS拉低，WEL不会生效；

扇区擦除代码：

void W25Q64_SectorErase(uint32_t Address) { W25Q64_WriteEnable();//擦除前，必须写使能 MySPI_Start(); MySPI_SwapByte(W25Q64_SECTOR_ERASE_4KB);//扇区擦除命令 MySPI_SwapByte((Address>>16)&0xFF); MySPI_SwapByte((Address>>8)&0xFF); MySPI_SwapByte((Address)&0xFF); MySPI_Stop(); W25Q64_WaitBusy(); //等待擦除完成，WEL自动清零 }

一句话总结：只要是改动Flash（写、擦、改寄存器），必须先发0x06，只读不用。每一次写/擦操作，都要重新0x06。

3）页编程 page program

命令：0x02 （写数据）

向已经擦除过（值为0xFF）的Flash地址，写入1~256字节（1页）数据；

时序：CS拉低→发命令0x02→24bit地址（A23--A0）→发送1~256字节数据→CS拉低，芯片开始内部烧写。

24bit地址理解：

24bit地址=高8位地址字节+中8位地址字节+低8位地址字节，举例：

要写地址0x123456，拆分24位：

addr =0x123456;

addr_h =(addr>>16)&0xFF；//0x12最高字节A23~A16。

addr_m =(addr>>8)&0xFF；//0x34最高字节A15~A8。

addr_l =addr&0xFF；//0x56最高字节A7~A0。

SPI发送顺序：0x02→addr_h→addr_m→addr_l→后续数据字节；

但写代码时，uint32_t addr =0x00ABCDEF，32位无符号整数。

32为内存布局：

W25Q64需要24bit地址：bit23~bit0，对应：

24bit高字节：bit23~bit16→值0xAB；

24bit中字节：bit15~bit8→值0xCD；

24bit低字节：bit7~bit0→值0xEF；

那为啥32位变量，右移16位能得到24bit的高字节呢？？

我们操作的是32位变量里面包含的那24个有效地址位。

addr>>16：把整个32位数整体向右移16位：0x000000AB，再&0xFF只保留最低8位，取出0xAB，即：

addr_h =(addr>>16)&0xFF→0xAB;

addr_m =(addr>>8)&0xFF→0xCD；

addr_l =addr&0xFF→0xEF；

向右移16位，结果仍然是32位uint32_t类型，强制转换为uint8_t或者&0xFF才能截取8bit字节，才能送给SPI发送函数（函数参数是uint8_t）。

void W25Q64_PageProgram(uint32_t Address,uint8_t* DataArray,uint16_t Counter) { uint16_t i; if(DataArray == NULL ||Counter ==0){return ;} //空指针检查 W25Q64_WriteEnable(); MySPI_Start(); MySPI_SwapByte(W25Q64_PAGE_PROGRAM); MySPI_SwapByte((Address>>16)&0xFF); MySPI_SwapByte((Address>>8)&0xFF); MySPI_SwapByte((Address)&0xFF); for(i =0;i<Counter;i++) { MySPI_SwapByte(DataArray[i]); } MySPI_Stop(); W25Q64_WaitBusy(); }

注：

1）页编程最大单次256字节，如果大于256，连续写入多字节时，最多写入一页的数据，超过页尾位置的数据，会回到页首覆盖写入。地址0x0000FF，Counter =10直接调用本函数，就发送覆盖问题。

2）指针判断是否为空

如果传入DataArray =NULL空指针，for循环访问DataArray[i]直接死机。

3）只有CS拉高之后（就是MySPI_Stop()执行后），芯片才真正启动那个页编程。

4）读写记忆口诀：

写外设：把要发的数据填进MySPI_SwapByte（）函数里；

读外设：MySPI_SwapByte（）括号内填哑字节，返回值存进变量（比如数组里）；

4）读数据Read Data

命令：0x03普通读指令

特点：可以连续读，时钟不停地址自动+1，软件模拟优先用0x03；

时序：CS拉低→DI引脚（MOSI）主机发送1字节命令0x03→继续发24bit地址（A23~A0，高字节→中间字节→低字节，和页编程地址格式一样）。

24位地址发完之后，DI(MOSI）可以随便发哑字节0xFF，只用来产生SPI时钟脉冲；

DO（MISO）引脚，W25Q向外输出存储的数据，高位MSB先输出。

每读完1字节，芯片内部地址硬件自动+1；

只要CLK持续给时钟，就可以源源不断连续读下去，不用重发命令和地址。

读完想要的字节，把/CS拉高（不要中途拉高，不然重发命令0x03），结束读指令；

如果Flash正在忙（BUSY=1，在擦除或写），此时指令被忽略，读出的数据无效。等到BUSY=0时，再调用读函数

void W25Q64_ReadData(uint32_t Address,uint8_t* DataArray,uint16_t Counter) { uint16_t i; MySPI_Start(); MySPI_SwapByte(W25Q64_READ_DATA); MySPI_SwapByte((Address>>16)&0xFF); MySPI_SwapByte((Address>>8)&0xFF); MySPI_SwapByte((Address)&0xFF); for(i=0;i<Counter;i++) { DataArray[i] =MySPI_SwapByte(W25Q64_DUMMY_BYTE); } MySPI_Stop(); }

二、读取W25Q64数据

接文章STM32学习26-SPI通信1，软件模拟代码：

W25Q64.c文件

#include "stm32f10x.h" #include "MySPI.h" #include "W25Q64_Ins.h" #include "stddef.h" void W25Q64_Init() { MySPI_Init(); } void W25Q64_ReadID(uint8_t*MID,uint16_t*DID) { MySPI_Start(); MySPI_SwapByte(W25Q64_JEDEC_ID); *MID =MySPI_SwapByte(W25Q64_DUMMY_BYTE); *DID =MySPI_SwapByte(W25Q64_DUMMY_BYTE); *DID <<=8; *DID|=MySPI_SwapByte(W25Q64_DUMMY_BYTE); MySPI_Stop(); } void W25Q64_WriteEnable(void) { MySPI_Start(); MySPI_SwapByte(W25Q64_WRITE_ENABLE); MySPI_Stop(); } void W25Q64_WaitBusy(void) { uint32_t Timeout =100000; MySPI_Start(); MySPI_SwapByte(W25Q64_READ_STATUS_REGISTER_1); while((MySPI_SwapByte(W25Q64_DUMMY_BYTE) &(0x01)) ==0x01) { Timeout--; if(Timeout ==0) { break; } } MySPI_Stop(); } void W25Q64_PageProgram(uint32_t Address,uint8_t* DataArray,uint16_t Counter) { uint16_t i; if(DataArray == NULL ||Counter ==0){return ;} //空指针检查 W25Q64_WriteEnable(); MySPI_Start(); MySPI_SwapByte(W25Q64_PAGE_PROGRAM); MySPI_SwapByte((Address>>16)&0xFF); MySPI_SwapByte((Address>>8)&0xFF); MySPI_SwapByte((Address)&0xFF); for(i =0;i<Counter;i++) { MySPI_SwapByte(DataArray[i]); } MySPI_Stop(); W25Q64_WaitBusy(); } void W25Q64_SectorErase(uint32_t Address) { W25Q64_WriteEnable(); MySPI_Start(); MySPI_SwapByte(W25Q64_SECTOR_ERASE_4KB); MySPI_SwapByte((Address>>16)&0xFF); MySPI_SwapByte((Address>>8)&0xFF); MySPI_SwapByte((Address)&0xFF); MySPI_Stop(); W25Q64_WaitBusy(); } void W25Q64_ReadData(uint32_t Address,uint8_t* DataArray,uint16_t Counter) { uint16_t i; MySPI_Start(); MySPI_SwapByte(W25Q64_READ_DATA); MySPI_SwapByte((Address>>16)&0xFF); MySPI_SwapByte((Address>>8)&0xFF); MySPI_SwapByte((Address)&0xFF); for(i=0;i<Counter;i++) { DataArray[i] =MySPI_SwapByte(W25Q64_DUMMY_BYTE); } MySPI_Stop(); }

2、W25Q64.h文件

#ifndef __W25Q64_H #define __W25Q64_H void W25Q64_Init(); void W25Q64_ReadID(uint8_t*MID,uint16_t*DID); void W25Q64_PageProgram(uint32_t Address,uint8_t* DataArray,uint16_t Counter); void W25Q64_SectorErase(uint32_t Address); void W25Q64_ReadData(uint32_t Address,uint8_t* DataArray,uint16_t Counter); #endif

3、main函数

#include "stm32f10x.h" #include "Delay.h" #include "OLED.h" #include "W25Q64.h" uint8_t MID; uint16_t DID; uint8_t ArrayWrite[4] ={0x01,0x02,0x0E,0x04}; uint8_t ArrayRead[4]; int main() { OLED_Init(); W25Q64_Init(); OLED_ShowString(1,1,"ID:"); W25Q64_ReadID(&MID,&DID); OLED_ShowHexNum(1,4,MID,2); OLED_ShowHexNum(1,7,DID,4); W25Q64_SectorErase(0x000000);//先擦除，再写 W25Q64_PageProgram(0x000000,ArrayWrite,4); OLED_ShowHexNum(2,1,ArrayWrite[0],2); OLED_ShowHexNum(2,4,ArrayWrite[1],2); OLED_ShowHexNum(2,7,ArrayWrite[2],2); OLED_ShowHexNum(2,10,ArrayWrite[3],2); W25Q64_ReadData(0x000000,ArrayRead,4); OLED_ShowHexNum(3,1,ArrayRead[0],2); OLED_ShowHexNum(3,4,ArrayRead[1],2); OLED_ShowHexNum(3,7,ArrayRead[2],2); OLED_ShowHexNum(3,10,ArrayRead[3],2); while(1) { } }

注：

1）NULL需要包含头文件#include "stddef.h"；

2）W25Q64_PageProgram(0x000000,ArrayWrite,4);地址改成0x0000FD，测试超过页尾的数据回到页首覆盖问题。

本文完！