W25Q64简介

W25Q64介绍

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本节使用的是：W25Q64： 64Mbit / 8MByte。存储器分为易失性存储器和非易失性存储器，易失性存储器一般是SRAM，DRAM。非易失性存储器一般是E2PROM，Flash等。非易失性存储器，掉电不丢失。

字库存储，可以应用到显示屏上，在屏幕上显示汉字，就得把汉字的点阵数据存起来，把字库直接存在stm32内部，这样适合少量汉字显示的情况，如果汉字非常多，就不合适了，所以我们可以用这个芯片来存储汉字。

固件程序存储，这个就相当于直接把程序文件下载到外挂芯片里，需要执行程序的时候，直接读取外挂芯片的程序文件来执行，这就是XIP就地执行，比如我们电脑里的bios固件，就可以存储在这个系列的芯片里。

存储介质：Nor Flash（闪存）：flash就是闪存存储器，闪存分为Nor Flash和Nand Flash，两者各有优势和劣势，适用领域不同，stm32的程序存储器、u盘、电脑里的固态硬盘等使用的都是flash闪存。

时钟频率：80MHz / 160MHz (Dual SPI)双重SPI模式等效的频率 / 320MHz (Quad SPI)四重SPI模式等效的频率。

160MHz (Dual SPI)：MOSI和MISO同时兼具发送和接收的功能，一个SCK时钟我同时发送或接收两位数据，就是双重SPI模式，等效的时钟频率就是80MHz的二倍就是16MHz，但实际上这个频率最大还是80MHz，只是我一个时钟发两位而已。

320MHz (Quad SPI)：就是一个时钟发送或接收四位。

24位的地址最大能分配多少个字节呢，是2^24=16MB，所以24位地址的最大寻址空间是16MB。
但是这个W25Q256型号比较特殊，24位地址对于32MB来说是不够的，根据手册里描述W25Q256分为3字节地址模式和4字节地址模式，在字节地址模式下，只能读写前16MB的数据，要想读写到所有存储单元，可以进入4字节地址的模式。

硬件电路

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1号脚CS，这个CS左边画了个斜杠代表是低电平有效，或者这边CS上面画了个横线也是低电平有效，那这里CS对应SS的片选引脚。

3号引脚WP，意思是写保护配合内部的寄存器器配置，可以实现硬件的写保护，写保护低电平有效，WP接低电平，保护住，不让写；WP接高电平，不保护，可以写。

7号引脚，HOLD是数据保持，低电平有效，如果你在进行正常读写时突然产生中断，然后想用SPI通信线去操控其他器件，这时如果把CS置回高电平，那时序就终止，但如果你又不想终止总线，又想操作其他器件，这就可以HOLD引脚置低电平，这样芯片释放总线，但是芯片时序也不会终止，它会记住当前的状态，当你操作完其他器件时，可以回过来，HOLD置回高电平，然后继续HOLD之前的时序，相当于SPI总线进来一次中断，并且在中断里还可以用SPI干别的事情，这就是HOLD的功能。

DI、DO、WP、和HOLD，旁边都有括号，写了lO0、lO1、lO2、lO3 ，这个就是双重SPI和四重spi，如果是普通的SPI模式，那括号里的都不用看。
如果是双重SPI，那di和do就变成lO0和lO1，也就是数据同时收和同时发的两个数据位。
如果是四重SPI，那就再加上WP当做lO2 ，HOLD当做lO3 ，这四个引脚都作为数据收发引脚，一个时钟四个数据位。
电路原理图中，HOLD的和WP这两个都是直接接到的VCC，低电平有效，那都接到VCC，就这两个功能我们都不用。

W25Q64框图

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可以看到左下角第一个字节，它的地址是00 00 00h，之后的空间地址依次自增，直到最后一个字节，地址是7FFFFFh，那最后一个字节为啥是7f开头，不是f f开头呢，因为24位地址最大寻址范围是16MB，我们这个芯片只有8MB，所以地址空间我们只用了一半，8MB排到最后一个字节，就是7 FFFFFh，那这是整个地址空间，从000000~7F FF FF。

在这整个空间里，我们以64KB为一个基本单元，把它划分为若干的块block，从前往后依次是块0块1块2等等，一直分到最后一块，那整块蛋糕是8MB，以64kb为一块进行划分，最后分得的快数就是8MB/64kB=128，这里可以分得128块，那块序号就是块0一直到最后一个是块127。

左边这个示意图，我们还要再对每一块进行更细的划分，分为多个扇区sector，这里的虚线指向了右边的各个块，告诉你每一块里面都是这个样子的，那在每个块里，它的起始地址是XX0000，结束地址是XXf f f f。在一块里我们再以4kb为一个单元进行切分，一个块是64kb，64/4=16，所以在每一块里都可以分为扇区0一直到扇区15。

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页是对整个存储空间划分的，当然你也可以把它看作在扇区里再进行划分都一样，那页的大小是256个字节，一个扇区是4kb，4KB*1024/256=16页，所以一个扇区里可以分为16页。
页的地址规律，，在这里每一行就是一页，左边这里指了个箭头，写的是页地址的开始，右边这里也指了个箭头，写的是页地址的结束，在一页中，地址变化范围是XXXX00到XXXXFF，一页内的地址变化，仅限于地址的最低一个字节，这就是页的划分。

这个一整个存储空间，首先划分为若干块，对于每一块又划分为若干扇区，然后对于整个空间会划分为很多很多页，每页256字节。

状态寄存器器，这个状态寄存器器是比较重要的，比如芯片是否处于忙状态，是否写使能，是否写保护，都可以在这个状态寄存器器里体现。

写控制逻辑，和外部的wp引脚相连，显然这个是配合wp引脚实现硬件写保护的。

高电压生成器，这个是配合flash进行编程的，因为flash是掉电不丢失的，我们要让它产生即使断电也不会消失的状态，一般都需要一个比较高的电压去刺激它，所以这种掉电不丢失的存储器，一般都需要一个高压源，那这里芯片内部集成了高电压发生器，所以就不需要我们在外接高电压了。

页地址/锁存计数器，然后下面还有一个，字节地址锁存/计数器，这两个地址锁存和记数器就是用来指定地址的。我们通过SPI总共发过来三个字节的地址，因为一页是256字节，所以一页内的字节地址就取决于最低一个字节，而高位的两个字节就对应的是页地址，所以在这里我们发的三个字节地址，前两个字节会进到这个页地址锁存计数器里，最后一个字节会进到这个字节地址锁存计数器里。

256字节的页缓存区，它其实是一个256字节的ram存储器，要数据读写，就是通过这个ram缓冲区域来进行的，我们写入数据会先放到缓存区里，然后在时序结束后，芯片再将缓冲区的数据复制到对应的flash里，进行永久保存。

Flash操作注意事项

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写入操作前必须先进行写使能，这个是一种保护措施，防止你误操作的。
每个数据位只能由1改写为0，不能由0改写为1，这个意思就是说，flash并没有像ram那样的直接完全覆盖改写的能力，比如在某一个字节的存储单元里面，存储了0xAA这个数据，对应的二进制位就是10101010，如果我直接再次在这个存储单元写入一个新的数据，比如我再次写入一个0x55，因为0x55的二进制是01010101，当这个01010101要覆盖原来的10101010时，就会受到这里第二条规定的限制，每个数据位只能由1改写为0，不能由0改写为1。所以为了弥补这个只能1改0，不能0改1的缺陷，我们就引出了第三条规定。
写入数据前必须先擦除，擦除后所有数据位变为1，擦除会有专门的擦除电路进行，只要给他发送擦除的指令就行了，那通过擦除电路擦除之后，所有的数据位都变成1。

总结：就是flash中数据位为1的数据，拥有单项改成0的权利，一旦改写为0之后，就不能反悔再改写成1了，要想反悔就必须得先擦除，所有的位先统一都变成一，然后再重新来过，这是flash改写的特性。那擦除之后所有的位变1，就是16进制的ff，所以有时候你读取flash会发现数据全是f f，那就说明这一段有可能是擦除之后，还没有写入数据的空白空间，在flash中ff代表空白，那这个改写和擦除的注意事项。

擦除必须按最小拆除单元进行，不能指定某一个直接去擦除，要擦就得一大片一起擦，那在我们这个芯片里，你可以选择整个芯片擦除，也可选择按块擦除，按扇区擦除，所以最小的擦除单元就是一个扇区，刚才我们看了一个扇区是4KB就是4096个字节，所以你擦除最少就得4096个字节一起擦。只擦除某一个字节，只能把那个字节所在扇区的4096个字节全都擦掉。
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。一个写入时序最多只能写一页的数据也就是256字节，每个时序最多写入一页的数据，你再写多缓冲区存不下了，如果你非要写，那超过页尾位置的数据会回到页首覆盖写入，另外我们这个页缓存区是和flash的页对应的，你必须得从页起始位置开始写，才能最大写入256字节，如果你从页中间的地址开始写，那写到页尾时，这个地址就会跳回到页首，这会导致地址错乱哈，所以我们在进行多字节写入时，一定要注意这个地址范围不能跨越页的边缘，否则会地址错乱。
写入操作结束后，芯片进入忙状态，不响应新的读写操作。写入操作后，都有一段时间的忙状态，在这个状态下不要进行新的读写操作，否则芯片是不会响应我们的，要想知道芯片什么时候结束忙状态，我们可以使用读状态寄存器器的指令，看一下状态寄存器的BUSY位是否为1，为0时芯片就不忙了，我们再进行操作，另外注意这个写入操作，包括上面的擦除，在发出擦除指令后，芯片也会进入忙状态，我们也得等忙状态结束后才能进行后续操作。