STM32驱动W25X64存储器

W25X64 是华邦公司推出的大容量

SPI  FLASH 产品，W25X64 的容量为 64Mbit(8M)，该系列还有 W25Q80/16/32 等。W25X16,W25X32,W25X64分别有8192,16384,32768个可编程页,每页256字节,用扇区擦除指令每次可以擦除16页,用块擦除指令每次可以擦除256页,用整片擦除指令既可以擦除整个芯片,W25X16,W25X32,W25X64分别有512,1024,2048个可擦除扇区,或者32,64,128个可擦除的块

W25Q64 的擦写周期多达 10W 次，具有 20 年的数据保存期限，支持电压为 2.7~3.6V，
W25Q64 支持标准的 SPI，还支持双输出/四输出的 SPI，最大 SPI 时钟可以到 80Mhz（双输出
时相当于 160Mhz，四输出时相当于 320M）

引脚一般如下

其中CS DO SIO VCC GND都是SPI通讯引脚

HOLD是防误操作引脚,该脚为低时,忽略一切外部指令

wp为保护引脚,该脚为低,数据无法擦除修改

对W25X64的写入读出都伴随着指令,指令集如下

有一个很重要的寄存器是状态寄存器,在对flash写入的时候一定要对状态寄存器查看一下

busy:只读,当flash内部正在进行操作的时候,这一位自动变为1,当该位为1的时候,除了读状态指令,不响应任何指令

wel:写保护位,只读,当芯片处于写保护状态的时候,该位为0,所以当要对芯片进行操作的时候一定要查看这一位,否则无法写入,该位在掉电后,写禁能,页编程,扇区擦除,芯片擦除以及写状态寄存器特定值之后会变为0,执行写使能命令之后会变成1

其他状态寄存器

另外,芯片初始化自检的时候需要读取ID,用于设备识别,id寄存器如下

代码如下

#ifndef __FLASH_H
#define __FLASH_H
#include "spi.h"
#include "delay.h"
#include "ioremap.h"

//W25X系列/Q系列芯片列表
//W25Q80 ID  0XEF13
//W25Q16 ID  0XEF14
//W25Q32 ID  0XEF15
//W25Q32 ID  0XEF16
#define W25Q80 	0XEF13
#define W25Q16 	0XEF14
#define W25Q32 	0XEF15
#define W25Q64 	0XEF16

extern u16 SPI_FLASH_TYPE;//定义我们使用的flash芯片型号

#define	SPI_FLASH_CS PBout(12)  //选中FLASH	

////////////////////////////////////////////////////////////////////////////

//指令表
#define W25X_WriteEnable		0x06    //写使能
#define W25X_WriteDisable		0x04    //写禁止
#define W25X_ReadStatusReg		0x05    //读状态寄存器
#define W25X_WriteStatusReg		0x01    //写状态寄存器
#define W25X_ReadData			0x03    //读数据
#define W25X_FastReadData		0x0B    //快速读数据
#define W25X_FastReadDual		0x3B    //快速异步读数据
#define W25X_PageProgram		0x02    //页编程
#define W25X_BlockErase			0xD8    //块擦除
#define W25X_SectorErase		0x20    //扇区擦除
#define W25X_ChipErase			0xC7    //片擦除
#define W25X_PowerDown			0xB9    //关机
#define W25X_ReleasePowerDown	        0xAB    //释放关机
#define W25X_DeviceID			0xAB    //读取设备ID
#define W25X_ManufactDeviceID	        0x90    //
#define W25X_JedecDeviceID		0x9F    //

void SpiFlashInit(void);

u16  SpiFlashReadID(void);  	    //读取FLASH ID

u8   SpiFlashReadSR(void);        //读取状态寄存器 

void SpiFlashWriteSR(u8 sr);  	//写状态寄存器

void SpiFlashWriteEnable(void);  //写使能 

void SpiFlashWriteDisable(void);	//写保护

void SpiFlashWriteNoCheck(u8* pBuffer,u32 WriteAddr,u16 NumByteToWrite);

void SpiFlashRead(u8* pBuffer,u32 ReadAddr,u16 NumByteToRead);   //读取flash

void SpiFlashWrite(u8* pBuffer,u32 WriteAddr,u16 NumByteToWrite);//写入flash

void SpiFlashEraseChip(void);    	  //整片擦除

void SpiFlashEraseSector(u32 Dst_Addr);//扇区擦除

void SpiFlashWaitBusy(void);           //等待空闲

void SpiFlashPowerDown(void);           //进入掉电模式

void SpiFlashWakeUp(void);			  //唤醒

u8 SpiFlashCheck(void);              //flash检测

#endif

#include "flash.h" 

u16 SPI_FLASH_TYPE=W25Q64;//默认就是25Q64

//4Kbytes为一个Sector
//16个扇区为1个Block
//W25X16
//容量为2M字节,共有32个Block,512个Sector 

//初始化SPI FLASH的IO口
void SpiFlashInit(void)
{
    GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStructure;
    RCC_APB2PeriphClockCmd(	RCC_APB2Periph_GPIOB|RCC_APB2Periph_GPIOD|RCC_APB2Periph_GPIOG, ENABLE );//PORTB时钟使能 

    GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_12;  // PB12 推挽
    GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_Out_PP;  //推挽输出
    GPIO_InitStructure.GPIO_Speed = GPIO_Speed_50MHz;
    GPIO_Init(GPIOB, &GPIO_InitStructure);
    GPIO_SetBits(GPIOB,GPIO_Pin_12);

    GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_2;  // PD2 推挽
    GPIO_Init(GPIOD, &GPIO_InitStructure);
    GPIO_SetBits(GPIOD,GPIO_Pin_2);

    GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_7;  // PG7 推挽
    GPIO_Init(GPIOG, &GPIO_InitStructure);
    GPIO_SetBits(GPIOG,GPIO_Pin_7);

    Spi2Init();		   	//初始化SPI
    Spi2SetSpeed(SPI_BaudRatePrescaler_2);//设置为18M时钟,高速模式
    SPI_FLASH_TYPE=SpiFlashReadID();//读取FLASH ID.  

}  

//读取SPI_FLASH的状态寄存器
//BIT7  6   5   4   3   2   1   0
//SPR   RV  TB BP2 BP1 BP0 WEL BUSY
//SPR:默认0,状态寄存器保护位,配合WP使用
//TB,BP2,BP1,BP0:FLASH区域写保护设置
//WEL:写使能锁定
//BUSY:忙标记位(1,忙;0,空闲)
//默认:0x00
u8 SpiFlashReadSR(void)
{
    u8 byte=0;
    SPI_FLASH_CS=0;                            //使能器件
    Spi2ReadWriteByte(W25X_ReadStatusReg);     //发送读取状态寄存器命令
    byte=Spi2ReadWriteByte(0Xff);              //读取一个字节
    SPI_FLASH_CS=1;                            //取消片选
    return byte;
} 

//写SPI_FLASH状态寄存器
//只有SPR,TB,BP2,BP1,BP0(bit 7,5,4,3,2)可以写!!!
void SpiFlashWriteSR(u8 sr)
{
    SPI_FLASH_CS=0;                            //使能器件
    Spi2ReadWriteByte(W25X_WriteStatusReg);   //发送写取状态寄存器命令
    Spi2ReadWriteByte(sr);               //写入一个字节
    SPI_FLASH_CS=1;                            //取消片选
} 

//SPI_FLASH写使能
//将WEL置位
void SpiFlashWriteEnable(void)
{
    SPI_FLASH_CS=0;                            //使能器件
    Spi2ReadWriteByte(W25X_WriteEnable);      //发送写使能
    SPI_FLASH_CS=1;                            //取消片选
} 

//SPI_FLASH写禁止
//将WEL清零
void SpiFlashWriteDisable(void)
{
    SPI_FLASH_CS=0;                            //使能器件
    Spi2ReadWriteByte(W25X_WriteDisable);     //发送写禁止指令
    SPI_FLASH_CS=1;                            //取消片选
} 		

//读取芯片ID W25X16的ID:0XEF14
u16 SpiFlashReadID(void)
{
    u16 Temp = 0;
    SPI_FLASH_CS=0;
    Spi2ReadWriteByte(0x90);//发送读取ID命令
    Spi2ReadWriteByte(0x00);
    Spi2ReadWriteByte(0x00);
    Spi2ReadWriteByte(0x00);
    Temp|=Spi2ReadWriteByte(0xFF)<<8;
    Temp|=Spi2ReadWriteByte(0xFF);
    SPI_FLASH_CS=1;
    return Temp;
}  

//flash检测 检测到返回0 失败返回1
u8 SpiFlashCheck(void)
{
    u16 flashId = 0;
    flashId = SpiFlashReadID();
    if(flashId == W25Q64)
        return 0;
    else
        return 1;
}

//读取SPI FLASH
//在指定地址开始读取指定长度的数据
//pBuffer:数据存储区
//ReadAddr:开始读取的地址(24bit)
//NumByteToRead:要读取的字节数(最大65535)
void SpiFlashRead(u8* pBuffer,u32 ReadAddr,u16 NumByteToRead)
{
    u16 i;
    SPI_FLASH_CS=0;                            //使能器件
    Spi2ReadWriteByte(W25X_ReadData);         //发送读取命令
    Spi2ReadWriteByte((u8)((ReadAddr)>>16));  //发送24bit地址
    Spi2ReadWriteByte((u8)((ReadAddr)>>8));
    Spi2ReadWriteByte((u8)ReadAddr);
    for(i=0;i<NumByteToRead;i++)
    {
        pBuffer[i]=Spi2ReadWriteByte(0XFF);   //循环读数
    }
    SPI_FLASH_CS=1;                            //取消片选
}  

//SPI在一页(0~65535)内写入少于256个字节的数据
//在指定地址开始写入最大256字节的数据
//pBuffer:数据存储区
//WriteAddr:开始写入的地址(24bit)
//NumByteToWrite:要写入的字节数(最大256),该数不应该超过该页的剩余字节数!!!
void SPIFlashWritePage(u8* pBuffer,u32 WriteAddr,u16 NumByteToWrite)
{
    u16 i;
    SpiFlashWriteEnable();                  //SET WEL
    SPI_FLASH_CS=0;                            //使能器件
    Spi2ReadWriteByte(W25X_PageProgram);      //发送写页命令
    Spi2ReadWriteByte((u8)((WriteAddr)>>16)); //发送24bit地址
    Spi2ReadWriteByte((u8)((WriteAddr)>>8));
    Spi2ReadWriteByte((u8)WriteAddr);
    for(i=0;i<NumByteToWrite;i++)Spi2ReadWriteByte(pBuffer[i]);//循环写数
    SPI_FLASH_CS=1;                            //取消片选
    SpiFlashWaitBusy();					   //等待写入结束
} 

//无检验写SPI FLASH
//必须确保所写的地址范围内的数据全部为0XFF,否则在非0XFF处写入的数据将失败!
//具有自动换页功能
//在指定地址开始写入指定长度的数据,但是要确保地址不越界!
//pBuffer:数据存储区
//WriteAddr:开始写入的地址(24bit)
//NumByteToWrite:要写入的字节数(最大65535)
//CHECK OK
void SpiFlashWriteNoCheck(u8* pBuffer,u32 WriteAddr,u16 NumByteToWrite)
{
    u16 pageremain;
    pageremain=256-WriteAddr%256; //单页剩余的字节数
    if(NumByteToWrite<=pageremain)pageremain=NumByteToWrite;//不大于256个字节
    while(1)
    {
        SPIFlashWritePage(pBuffer,WriteAddr,pageremain);
        if(NumByteToWrite==pageremain)break;//写入结束了
        else //NumByteToWrite>pageremain
        {
            pBuffer+=pageremain;
            WriteAddr+=pageremain;	

            NumByteToWrite-=pageremain;			  //减去已经写入了的字节数
            if(NumByteToWrite>256)pageremain=256; //一次可以写入256个字节
            else pageremain=NumByteToWrite; 	  //不够256个字节了
        }
    };
} 

//写SPI FLASH
//在指定地址开始写入指定长度的数据
//该函数带擦除操作!
//pBuffer:数据存储区
//WriteAddr:开始写入的地址(24bit)
//NumByteToWrite:要写入的字节数(最大65535)
u8 SPI_FLASH_BUF[4096];
void SpiFlashWrite(u8* pBuffer,u32 WriteAddr,u16 NumByteToWrite)
{
    u32 secpos;
    u16 secoff;
    u16 secremain;
    u16 i;    

    secpos=WriteAddr/4096;//扇区地址 0~511 for w25x16
    secoff=WriteAddr%4096;//在扇区内的偏移
    secremain=4096-secoff;//扇区剩余空间大小   

    if(NumByteToWrite<=secremain)secremain=NumByteToWrite;//不大于4096个字节
    while(1)
    {
        SpiFlashRead(SPI_FLASH_BUF,secpos*4096,4096);//读出整个扇区的内容
        for(i=0;i<secremain;i++)//校验数据
        {
            if(SPI_FLASH_BUF[secoff+i]!=0XFF)break;//需要擦除
        }
        if(i<secremain)//需要擦除
        {
            SpiFlashEraseSector(secpos);//擦除这个扇区
            for(i=0;i<secremain;i++)	   //复制
            {
                SPI_FLASH_BUF[i+secoff]=pBuffer[i];
            }
            SpiFlashWriteNoCheck(SPI_FLASH_BUF,secpos*4096,4096);//写入整个扇区  

        }else SpiFlashWriteNoCheck(pBuffer,WriteAddr,secremain);//写已经擦除了的,直接写入扇区剩余区间.
        if(NumByteToWrite==secremain)break;//写入结束了
        else//写入未结束
        {
            secpos++;//扇区地址增1
            secoff=0;//偏移位置为0 	 

            pBuffer+=secremain;  //指针偏移
            WriteAddr+=secremain;//写地址偏移
            NumByteToWrite-=secremain;				//字节数递减
            if(NumByteToWrite>4096)secremain=4096;	//下一个扇区还是写不完
            else secremain=NumByteToWrite;			//下一个扇区可以写完了
        }
    };
}

//擦除整个芯片
//整片擦除时间:
//W25X16:25s
//W25X32:40s
//W25X64:40s
//等待时间超长...
void SpiFlashEraseChip(void)
{
    SpiFlashWriteEnable();                  //SET WEL
    SpiFlashWaitBusy();
    SPI_FLASH_CS=0;                            //使能器件
    Spi2ReadWriteByte(W25X_ChipErase);        //发送片擦除命令
    SPI_FLASH_CS=1;                            //取消片选
    SpiFlashWaitBusy();   				   //等待芯片擦除结束
}   

//擦除一个扇区
//Dst_Addr:扇区地址 0~511 for w25x16
//擦除一个山区的最少时间:150ms
void SpiFlashEraseSector(u32 Dst_Addr)
{
    Dst_Addr*=4096;
    SpiFlashWriteEnable();                  //SET WEL
    SpiFlashWaitBusy();
    SPI_FLASH_CS=0;                            //使能器件
    Spi2ReadWriteByte(W25X_SectorErase);      //发送扇区擦除指令
    Spi2ReadWriteByte((u8)((Dst_Addr)>>16));  //发送24bit地址
    Spi2ReadWriteByte((u8)((Dst_Addr)>>8));
    Spi2ReadWriteByte((u8)Dst_Addr);
    SPI_FLASH_CS=1;                            //取消片选
    SpiFlashWaitBusy();   				   //等待擦除完成
}  

//等待空闲
void SpiFlashWaitBusy(void)
{
    while ((SpiFlashReadSR()&0x01)==0x01);   // 等待BUSY位清空
}  

//进入掉电模式
void SpiFlashPowerDown(void)
{
    SPI_FLASH_CS=0;                            //使能器件
    Spi2ReadWriteByte(W25X_PowerDown);        //发送掉电命令
    SPI_FLASH_CS=1;                            //取消片选
    DelayMs(3);                               //等待TPD
}   

//唤醒
void SpiFlashWakeUp(void)
{
    SPI_FLASH_CS=0;                            //使能器件
    Spi2ReadWriteByte(W25X_ReleasePowerDown);   //  send W25X_PowerDown command 0xAB
    SPI_FLASH_CS=1;                            //取消片选
    DelayMs(3);                               //等待TRES1
}   

SPI偽字节在一般意义上就是指发送0XFF,是为了给设备提供处理时钟.