1. W25Q64简介
- W25Qxx系列是一种低成本、小型化、使用简单的非易失性存储器，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) / 320MHz (Quad SPI)
- 存储容量（24位地址）：
W25Q40： 4Mbit / 512KByte
W25Q80： 8Mbit / 1MByte
W25Q16： 16Mbit / 2MByte
W25Q32： 32Mbit / 4MByte
W25Q64： 64Mbit / 8MByte
W25Q128： 128Mbit / 16MByte
W25Q256： 256Mbit / 32MByte
1.1 硬件电路
CS上面画条横线，或者左边画"/"，表示低电平有效。
1.2 W25Q64框图
W25Q64的容量是8MB，如果不进行划分，只按照一整块来使用， 则容量太大，不利于管理，所以需要进行划分。常见划分方式为，一整块存储空间，先划分为若干的块Block，其中每一块再划分为若干的扇区Sector，对于每个扇区，内部又可以分成很多页Page。
1.3 Flash操作注意事项
写入操作时：
- 写入操作前，必须先进行写使能
- 每个数据位只能由1改写为0，不能由0改写为1
比如，在某一个字节的存储单元内，存储了0xAA（1010 1010）这个数据，如果直接再次在这个存储单元写入新的数据0x55（0101 0101），则这个存储单元最终的数据为0x00 - 写入数据前必须先擦除，擦除后，所有数据位变为1
比如，擦除后所有位变成1，也就是0xFF（1111 1111），此时写入0x55（0101 0101），这样根据第二条规则，存储单元最终的数据为0x55 - 擦除必须按最小擦除单元进行
在W25Q64中，可以选择整个芯片擦除、按块擦除、按扇区擦除，所以最小的擦除单元就是一个扇区（4KB，就是4096个字节），所以擦除，最少就需要4096个字节一起擦 - 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
因为页缓存区只有256Byte - 写入操作结束后，芯片进入忙状态，不响应新的读写操作
读取操作时：
- 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
2. 软件SPI读写W25Q64
2.1 接线图
SPI的四根通信线CS、DO、CLK和DI，因为这里使用软件模拟SPI，所以这4根线可以接到STM32的任意GPIO口。
CS（片选）接到PA4、DO（从机输出）接到PA6、CLK（时钟）接到PA5、DI（从机输入）接到PA7
2.2 代码
先建立一个MySPI模块，这个模块中主要包含通信引脚封装、初始化，以及SPI通信的3个拼图（起始、终止和交换一个字节）。
然后基于SPI层，再建立一个W25Q64的模块，在此模块中，调用底层SPI的拼图，来拼接各种指令和功能的完整时序，比如写使能、擦除、页编程、读数据等。这一层可以称为W25Q64的硬件驱动层。
最后，在主函数中调用驱动层的函数，实现想要的功能。
MySPI.c
#include "stm32f10x.h" // Device header
// 写SS/CS引脚
void MySPI_W_SS(uint8_t BitValue)
{
GPIO_WriteBit(GPIOA, GPIO_Pin_4, (BitAction)BitValue);
}
// 写SCK/CLK引脚
void MySPI_W_SCK(uint8_t BitValue)
{
GPIO_WriteBit(GPIOA, GPIO_Pin_5, (BitAction)BitValue);
}
// 写MOSI/DI引脚
void MySPI_W_MOSI(uint8_t BitValue)
{
GPIO_WriteBit(GPIOA, GPIO_Pin_7, (BitAction)BitValue);
}
// 读MISO/DO引脚
uint8_t MySPI_R_MISO(void)
{
return GPIO_ReadInputDataBit(GPIOA, GPIO_Pin_6);
}
void MySPI_Init(void)
{
RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_GPIOA, ENABLE);
GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStructure;
GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_Out_PP;// 输出引脚配置为推挽输出
GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_4 | GPIO_Pin_5 | GPIO_Pin_7;// CS/SS(PA4),CLK/SCK(PA5),DI/MOSI(PA7)
GPIO_InitStructure.GPIO_Speed = GPIO_Speed_50MHz;
GPIO_Init(GPIOA, &GPIO_InitStructure);
GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_IPU;// 输入引脚配置为上拉输入
GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_6;// DO/MISO(PA6)
GPIO_InitStructure.GPIO_Speed = GPIO_Speed_50MHz;
GPIO_Init(GPIOA, &GPIO_InitStructure);
MySPI_W_SS(1);// 默认高电平，不选中从机
MySPI_W_SCK(0);// 使用SPI模式0，所以默认是低电平
}
// 时序基本单元：起始条件
void MySPI_Start(void)
{
MySPI_W_SS(0);
}
// 时序基本单元：终止条件
void MySPI_Stop(void)
{
MySPI_W_SS(1);
}
// 时序基本单元：交换一个字节（模式0）
uint8_t MySPI_SwapByte(uint8_t ByteSend)
{
uint8_t i,ByteReceive = 0x00;
for(i = 0; i < 8; i++)
{
MySPI_W_MOSI(ByteSend & (0x80 >> i));// 发送ByteSend最高位、次高位...
MySPI_W_SCK(1);// 产生上升沿。上升沿时，从机会自动把MOSI的数据读走
if(MySPI_R_MISO() == 1){ByteReceive |= (0x80 >> i);}// 如果读到MISO的数据位是1，则把最高位、次高位...存到ByteReceive中
MySPI_W_SCK(0);// 产生下降沿。
}
return ByteReceive;
}
MySPI.h
#ifndef __MYSPI_H
#define __MYSPI_H
void MySPI_Init(void);
void MySPI_Start(void);
void MySPI_Stop(void);
uint8_t MySPI_SwapByte(uint8_t ByteSend);
#endifW25Q64.c
#include "stm32f10x.h" // Device header
#include "MySPI.h"
#include "W25Q64_Ins.h"
void W25Q64_Init(void)
{
MySPI_Init();
}
// 读取ID。因为函数有2个返回值，所以使用指针实现
// MID为厂商ID，DID为设备ID
void W25Q64_ReadID(uint8_t *MID, uint16_t *DID)
{
MySPI_Start();// SS引脚置低，开始传输
MySPI_SwapByte(W25Q64_JEDEC_ID);// 发送0x9F(宏定义W25Q64_JEDEC_ID)，返回值不使用。0x9F根据手册，代表读ID号指令
*MID = MySPI_SwapByte(W25Q64_DUMMY_BYTE);// 0xFF无意义(宏定义W25Q64_DUMMY_BYTE)，这句的作用是把从机有意义的数据置换过来
*DID = MySPI_SwapByte(W25Q64_DUMMY_BYTE);// 0xFF无意义，置换出设备ID的高8位
*DID <<= 8;// 把第一次读到的数据运到DID的高8位
*DID |= MySPI_SwapByte(W25Q64_DUMMY_BYTE);// 0xFF无意义，置换出设备ID的低8位
MySPI_Stop();
}
// 写使能
void W25Q64_WriteEnable(void)
{
MySPI_Start();
MySPI_SwapByte(W25Q64_WRITE_ENABLE);
MySPI_Stop();
}
// 等待忙
void W25Q64_WaitBusy(void)
{
uint32_t Timeout;
MySPI_Start();
MySPI_SwapByte(W25Q64_READ_STATUS_REGISTER_1);
Timeout = 100000;// 给定超时计数时间
while((MySPI_SwapByte(W25Q64_DUMMY_BYTE) & 0x01) == 0x01)// 返回值是状态寄存器1，取出最低位
{
Timeout --;// 等待时，计数值自减
if (Timeout == 0)// 自减到0后，等待超时
{
/*超时的错误处理代码，可以添加到此处*/
break;// 跳出等待，不等了
}
}
MySPI_Stop();
}
/**
* 函 数：W25Q64页编程
* 参 数：Address 页编程的起始地址，范围：0x000000~0x7FFFFF
* 参 数：DataArray 用于写入数据的数组
* 参 数：Count 要写入数据的数量，范围：0~256
* 返 回 值：无
* 注意事项：写入的地址范围不能跨页
*/
void W25Q64_PageProgram(uint32_t Address, uint8_t *DataArray, uint16_t Count)
{
uint16_t i;
W25Q64_WriteEnable(); //写使能
MySPI_Start(); //SPI起始
MySPI_SwapByte(W25Q64_PAGE_PROGRAM); //交换发送页编程的指令
MySPI_SwapByte(Address >> 16); //交换发送地址23~16位。例如0x123456，这里交换0x12
MySPI_SwapByte(Address >> 8); //交换发送地址15~8位。右移8位为0x1234，由于交换字节函数只能接收8位数据，所以高位舍弃，实际发送0x34
MySPI_SwapByte(Address); //交换发送地址7~0位。由于交换字节函数只能接收8位数据，所以高位舍弃，实际发送0x56
for (i = 0; i < Count; i ++) //循环Count次
{
MySPI_SwapByte(DataArray[i]); //依次在起始地址后写入数据
}
MySPI_Stop(); //SPI终止
W25Q64_WaitBusy(); //等待忙
}
/**
* 函 数：W25Q64扇区擦除（4KB）
* 参 数：Address 指定扇区的地址，范围：0x000000~0x7FFFFF
* 返 回 值：无
*/
void W25Q64_SectorErase(uint32_t Address)
{
W25Q64_WriteEnable(); //写使能
MySPI_Start(); //SPI起始
MySPI_SwapByte(W25Q64_SECTOR_ERASE_4KB); //交换发送扇区擦除的指令
MySPI_SwapByte(Address >> 16); //交换发送地址23~16位。例如0x123456，这里交换0x12
MySPI_SwapByte(Address >> 8); //交换发送地址15~8位。右移8位为0x1234，由于交换字节函数只能接收8位数据，所以高位舍弃，实际发送0x34
MySPI_SwapByte(Address); //交换发送地址7~0位。由于交换字节函数只能接收8位数据，所以高位舍弃，实际发送0x56
MySPI_Stop(); //SPI终止
W25Q64_WaitBusy(); //等待忙
}
/**
* 函 数：W25Q64读取数据
* 参 数：Address 读取数据的起始地址，范围：0x000000~0x7FFFFF
* 参 数：DataArray 用于接收读取数据的数组，通过输出参数返回
* 参 数：Count 要读取数据的数量，范围：0~0x800000
* 返 回 值：无
*/
void W25Q64_ReadData(uint32_t Address, uint8_t *DataArray, uint32_t Count)
{
uint32_t i;
MySPI_Start(); //SPI起始
MySPI_SwapByte(W25Q64_READ_DATA); //交换发送读取数据的指令
MySPI_SwapByte(Address >> 16); //交换发送地址23~16位
MySPI_SwapByte(Address >> 8); //交换发送地址15~8位
MySPI_SwapByte(Address); //交换发送地址7~0位
for (i = 0; i < Count; i ++) //循环Count次
{
DataArray[i] = MySPI_SwapByte(W25Q64_DUMMY_BYTE); //依次在起始地址后读取数据
}
MySPI_Stop(); //SPI终止
}
W25Q64.h
#ifndef __W25Q64_H
#define __W25Q64_H
void W25Q64_Init(void);
void W25Q64_ReadID(uint8_t *MID, uint16_t *DID);
void W25Q64_PageProgram(uint32_t Address, uint8_t *DataArray, uint16_t Count);
void W25Q64_SectorErase(uint32_t Address);
void W25Q64_ReadData(uint32_t Address, uint8_t *DataArray, uint32_t Count);
#endif
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
main.c
#include "stm32f10x.h" // Device
#include "OLED.h"
#include "W25Q64.h"
uint8_t MID; //定义用于存放MID号的变量
uint16_t DID; //定义用于存放DID号的变量
uint8_t ArrayWrite[] = {0xAA, 0xBB, 0xCC, 0xDD}; //定义要写入数据的测试数组
uint8_t ArrayRead[4]; //定义要读取数据的测试数组
int main(void)
{
OLED_Init();
W25Q64_Init();
/*显示静态字符串*/
OLED_ShowString(1, 1, "MID: DID:");
OLED_ShowString(2, 1, "W:");
OLED_ShowString(3, 1, "R:");
/*显示ID号*/
W25Q64_ReadID(&MID, &DID); //获取W25Q64的ID号
OLED_ShowHexNum(1, 5, MID, 2); //显示MID
OLED_ShowHexNum(1, 12, DID, 4); //显示DID
/*W25Q64功能函数测试*/
W25Q64_SectorErase(0x000000); //扇区擦除
W25Q64_PageProgram(0x000000, ArrayWrite, 4); //将写入数据的测试数组写入到W25Q64中
W25Q64_ReadData(0x000000, ArrayRead, 4); //读取刚写入的测试数据到读取数据的测试数组中
/*显示数据*/
OLED_ShowHexNum(2, 3, ArrayWrite[0], 2); //显示写入数据的测试数组
OLED_ShowHexNum(2, 6, ArrayWrite[1], 2);
OLED_ShowHexNum(2, 9, ArrayWrite[2], 2);
OLED_ShowHexNum(2, 12, ArrayWrite[3], 2);
OLED_ShowHexNum(3, 3, ArrayRead[0], 2); //显示读取数据的测试数组
OLED_ShowHexNum(3, 6, ArrayRead[1], 2);
OLED_ShowHexNum(3, 9, ArrayRead[2], 2);
OLED_ShowHexNum(3, 12, ArrayRead[3], 2);
while(1)
{
}
}
其他引用的头文件和c代码可在此处查阅：OLED.h（【江协STM32】4 OLED调试工具）
![[C++]类与对象（上）](https://i-blog.csdnimg.cn/direct/7568e809494749e5a477a97740d959db.png)
