W25Q64讲解及历程

news2024/11/16 21:35:16

W25Qxx系列是一种低成本、小型化、使用简单的非易失性存储器（ROM），

ROM的特点就是掉电不丢失也就是非易失性存储器，和RAM掉电丢失不同；

常应用于数据存储、字库存储、固件程序存储等场景；

存储介质：Nor Flash（闪存）

时钟频率：80MHz / 160MHz (Dual SPI双重SPI) / 320MHz (Quad SPI四重SPI)；

Dual SPI双重SPI：也就是和普通的比多了两根MISO和MOSI，在一个时钟内传两位，但是实际上每一根还是传一位，本质上没有改变。

四重以此类推。

存储容量（24位地址）也是就对应0X000000      

简单介绍以下W25Q64的区域划分：

我们对于数据的管理存储结构：W25Q64通常以块（Block）、扇区（Sector）和页（Page）的形式组织存储数据。W25Q64一共有128块，每个块包含16个扇区，每个扇区包含16个页，每页最多256字节。

举例而言一个省当中有128个学校，每个学校有16个校区，每个校区有16个院系，每个院系最多有256个学生。

实际内存就是256byte✖16✖16✖128=8388608（Byte）=8192KB=8MB

也就是对应的0X000000~0X7FFFFF的内存大小，同时也代表了我们使用时候的寻址空间大小。

这边列举以下W25QXX系列的存储大小:

型号内存大小
W25Q404Mbit / 512KByte   
W25Q808Mbit / 1MByte   
W25Q1616Mbit / 2MByte     
W25Q3232Mbit / 4MByte   
W25Q64   64Mbit / 8MByte     
W25Q128128Mbit / 16MByte   
 W25Q256256Mbit / 32MByte

实际使用时候我们需要根据要存入数据大小，一般是数据包，字符库等等大小选择外挂的ROM

我们在写入数据的时候需要按照下面的指令集发送指令：

指令集1：

我们知道SPI通信的模型其实是一种交换数据，我们要求执行某项命令，首先要发送指令，然后按照我们指令集当中表格完成时序，表格当中对应的后续字节的表格完成时序图。

其中dummy代表就是我们用户可以随便发送数据，因为我们假设发送指令后，同样的从机也会发送数据给我们交换数据，而从机接收指令后往往有的时候会发多个我们需要的数据，但是由于SPI交换数据的模型我们需要拿没有用处的数据去交换，所以这种数据就是无意义的dummy：假的。

其中括号“（）”的字节字段，手册当中给出：

1. Data bytes are shifted with Most Significant Bit first. Byte fields with data in parenthesis “()” indicate data being read from the device on the DO pin. 表示从DO引脚上的设备读取的数据。

我们实际使用过程往往不一定是读取的也有可能写入的比如我们Page Program：页面程序当中我们最后的(D7–D0) 代表我们需要写入存储页的数据。

我们对于使用Flash写入操作的时候需要注意的地方非常多，指令集1大多为写入操作

注意：

1.我们进行写入操作前，必须先进行写使能（Write Enable 对应指令06h）。

类似于我们进入房子需要开门解锁才能进去访问这样，flash访问也需要使能，在STM32当中也说解锁。

2.写入数据前必须先擦除，擦除后，所有数据位变为1。

这个是由于我们Flash不擦除的话，每个数据位只能由1改写为0，不能由0改写为1，如果不擦除直接写入会对数据造成影响。

3.擦除必须按最小擦除单元进行。

我们Flash相对于EEPROM快的本质上原因之一，我们Flsah是按照块擦除，而对于EEPROM而言我们擦除是按字节擦除，所以Flash擦除非常快同时存取也非常快，也叫闪存。所以它有一个最小擦除单元，具体参照手册给出Sector Erase (4KB) ：扇区擦除4kb

4.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；

以之前为例子我们每个学生归一个学校的一个院系管辖，不能超过这个学校跑别的学校的系，类似我们如果超过只会返回在本校开始第一个系当中。内存存储也是这样。

5.写入操作结束后，芯片进入忙状态，不响应新的读写操作；

芯片完成一次写入操作的时候，需要等待一会，我们就需要查询BUSY标志等待其消失。才能进行下次写入操作。

相对于写操作而言，读操作没有那么多要求，直接调用读取时序，无需使能，无需额外操作，没有页的限制，读取操作结束后不会进入忙状态，但不能在忙状态时读取。

唯一就是不能在忙状态读取，所以在写入操作以后我们需要进行等待，查询BUSY标志位等待其为0，不在处于忙状态才可以读取。

主要指令集在于指令集2：

主要是针对于不同模式的数据读取方式，读取速度不同，以及方式，具体参考手册。

参考历程如下：

W25Q64_INS.h:

#ifndef __W25Q64_INS_H
#define __W25Q64_INS_H

#define W25Q64_WRITE_ENABLE							       0x06
#define W25Q64_WRITE_DISABLE						       0x04
#define W25Q64_READ_STATUS_REGISTER_1				   0x05
#define W25Q64_READ_STATUS_REGISTER_2				   0x35
#define W25Q64_WRITE_STATUS_REGISTER				   0x01
#define W25Q64_PAGE_PROGRAM							       0x02
#define W25Q64_QUAD_PAGE_PROGRAM					     0x32
#define W25Q64_BLOCK_ERASE_64KB						     0xD8
#define W25Q64_BLOCK_ERASE_32KB						     0x52
#define W25Q64_SECTOR_ERASE_4KB						     0x20
#define W25Q64_CHIP_ERASE						         	 0xC7
#define W25Q64_ERASE_SUSPEND						       0x75
#define W25Q64_ERASE_RESUME							       0x7A
#define W25Q64_POWER_DOWN							         0xB9
#define W25Q64_HIGH_PERFORMANCE_MODE				   0xA3
#define W25Q64_CONTINUOUS_READ_MODE_RESET			 0xFF
#define W25Q64_RELEASE_POWER_DOWN_HPM_DEVICE_ID	0xAB
#define W25Q64_MANUFACTURER_DEVICE_ID				   0x90
#define W25Q64_READ_UNIQUE_ID						0x4B
#define W25Q64_JEDEC_ID								0x9F
#define W25Q64_READ_DATA							0x03
#define W25Q64_FAST_READ							0x0B
#define W25Q64_FAST_READ_DUAL_OUTPUT				0x3B
#define W25Q64_FAST_READ_DUAL_IO					0xBB
#define W25Q64_FAST_READ_QUAD_OUTPUT				0x6B
#define W25Q64_FAST_READ_QUAD_IO					0xEB
#define W25Q64_OCTAL_WORD_READ_QUAD_IO				0xE3

#define W25Q64_DUMMY_BYTE							0xFF

#endif

W25Q64.c

#include "stm32f10x.h"                  // Device header
#include "MYSPI.h"
#include "W25Q64_lns.h"
/**
  * @brief  W25Q64初始化
  * @param  无形参
  * @retval 无返回值
  */
void W25Q64_Init(void)
{
	MYSPI_Init();
}


/**
  * @brief  W25Q64读取ID号
  * @param  MID：厂家ID
            DID：产品ID
  * @retval 无返回值
  */
void W25Q64_READ_ID(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();
}


/**
  * @brief  W25Q64写使能
  * @param  无形参
  * @retval 无返回值
  */
void W25Q64_WriteEnable(void)
{
	MYSPI_START();
	MYSPI_SwapByte(W25Q64_WRITE_ENABLE);
	MYSPI_STOP();
}


/**
  * @brief  W25Q64等待BUSY结束
  * @param  无形参
  * @retval 无返回值
  */
void W25Q64_WaitBUSY(void)
{
	uint32_t TimeOut=1000;
	MYSPI_START();
	MYSPI_SwapByte(W25Q64_READ_STATUS_REGISTER_1);
	while((MYSPI_SwapByte(W25Q64_DUMMY_BYTE)&0x01)==0x01)
	{
		TimeOut--;
		if(TimeOut==0)
		{
			break;
		}
	}
	MYSPI_STOP();
}


/**
  * @brief  W25Q64擦除
  * @param  需要擦除的地址
  * @retval 无返回值
  */
void W25Q64_SectorErase(uint32_t address)
{
	W25Q64_WriteEnable();
	MYSPI_START();
	MYSPI_SwapByte(W25Q64_SECTOR_ERASE_4KB);
	MYSPI_SwapByte(address>>16);
	MYSPI_SwapByte(address>>8);
	MYSPI_SwapByte(address);
	MYSPI_STOP();
	W25Q64_WaitBUSY();
}

/**
  * @brief  W25Q64写操作
  * @param  地址，写入数据，数据个数
  * @retval 无返回值
  */
void W25Q64_Wirte_Page(uint32_t address ,uint8_t*DataArray,uint16_t count)
{
	uint8_t n=0;
	W25Q64_WriteEnable();//写使能
  MYSPI_START();
	MYSPI_SwapByte(W25Q64_PAGE_PROGRAM);//发送写指令
	MYSPI_SwapByte(address>>16);//块
	MYSPI_SwapByte(address>>8);//扇
	MYSPI_SwapByte(address);//页
	for(n=0;n<count;n++)
	{
		MYSPI_SwapByte(DataArray[n]);
	}
	MYSPI_STOP();
	W25Q64_WaitBUSY();//等待忙碌结束，以待读取
}

/**
  * @brief  W25Q64普通读取
  * @param  地址，读取数据，数据个数
  * @retval 有无返回值
  */
void W25Q64_ReadData(uint32_t address,uint8_t* ReadData,uint32_t count)
{
	uint8_t n=0;
  MYSPI_START();
	MYSPI_SwapByte(W25Q64_READ_DATA);
	MYSPI_SwapByte(address>>16);
	MYSPI_SwapByte(address>>8);
	MYSPI_SwapByte(address);
	for(n=0;n<count;n++)
	{
		ReadData[n]=MYSPI_SwapByte(W25Q64_DUMMY_BYTE);
	}
	MYSPI_STOP();
}

测试main.c：

uint8_t MID;
uint16_t DID;
uint8_t DataArray[4]={0xA1,0xB2,0xC3,0xD4};
uint8_t ReadData[4];
int main(void)
{
	OLED_Init();		//OLED初始化
  W25Q64_Init();
	OLED_ShowString(1,1,"MID:");
	OLED_ShowString(2,1,"DID:");
	OLED_ShowString(3,1,"W:");
	OLED_ShowString(4,1,"R:");
	
	W25Q64_READ_ID(&MID,&DID);
	OLED_ShowHexNum(1,5,MID,2);
	OLED_ShowHexNum(2,5,DID,4);
	
	W25Q64_SectorErase(0x000000);
	
	W25Q64_Wirte_Page(0x000000 ,DataArray,4);
	W25Q64_ReadData(0x000000,ReadData,4);
	
	OLED_ShowHexNum(3,3,DataArray[0],2);
	OLED_ShowHexNum(3,6,DataArray[1],2);
	OLED_ShowHexNum(3,9,DataArray[2],2);
	OLED_ShowHexNum(3,12,DataArray[3],2);
	
	OLED_ShowHexNum(4,3,ReadData[0],2);
	OLED_ShowHexNum(4,6,ReadData[1],2);
	OLED_ShowHexNum(4,9,ReadData[2],2);
	OLED_ShowHexNum(4,12,ReadData[3],2);
	while (1)
	{

	}
}

实际运行结果如下：

具体参考手册为准，仅列出部分参考。

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