【STM32教程】使用硬件SPI和模拟SPI驱动W25Q64芯片的SPI时序

        由于MCU的FLASH空间有限，在特殊使用场所中会存在FLASH存储不够使用的情况。例如上篇中驱动LCD屏，需要将一个中文字库保存到MCU的FLASH中是不太现实的（STM32F103ZET6内部FLASH大小512KB）,为此可使用外部FLASH作为拓展。

1. W25Q64简介

        W25Q64（64Mbit）是为系统提供一个最小的空间、引脚和功耗的存储器解决方案的串行FLASH存储器。25Q系列比普通的串行FLASH存储器更灵活，性能更优越。基于双倍/四倍的SPI，它们能够可以立即完成提供数据给RAM，包括声音、文本和数据。

        W25Q64由每页256字节组成，每页的256字节用一次页编程指令即可完成。每次可以擦除16页（一个扇区），128页（32KB块），256页（64KB块）和全片擦除。

        W25Q64的内存空间结构：一页256字节，4k（4096字节）为一个扇区，16个扇区为一块，总容量为8M字节，共有128个块即2048个扇区。SPI最高支持80MHZ，当使用快读双倍/四倍指令时，相当于双倍输出时最高速率160MHZ，四倍输出时最高速率320MHZ。

特点：

标准、双倍和四倍SPI​​​​​​

高性能串行FLASH存储器

灵活的4KB扇区结构

       统一的扇区擦除和块擦除， 一次编程256字节，至少100000写/擦除周期，数据保存20年。

高级的安全特点

低功耗、宽温度范围

        单电源2.7~3.6V，工作电流4mA，-40℃~85℃工作。

封装

 引脚描述

引脚编号	引脚名称	I/O	功能
1	/CS	I	片选端输入
2	DO(IO1)	I/O	数据输出
3	/WP(IO2)	I/O	写保护输入
4	GND		地
5	DI(IO0)	I/O	数据输入
6	CLK	I	串行时钟输入
7	/HOLD(IO3)	I/O	保持端输入
8	VCC		电源

1.1 片选端（/CS）

        SPI片选（/CS）引脚使能和禁止芯片操作。当/CS为高电平时，芯片未被选择，串行数据输出（IOx）引脚为高阻态，芯片处于待机状态下的低功耗，除非芯片内部在擦除。当/CS变成低电平，芯片功耗将增长到正常工作，能够从芯片上读写数据。上电后，在接收新的指令前，/CS必须由高电平变成低电平。

1.2 串行数据输入输出（DI、DO）

       标准的 SPI 传输用单向的 DI（输入）引脚连续的写命令、地址或者数据在串行时钟（CLK）的上升沿时写入到芯片内。标准的SPI 用单向的 DO（输出）在 CLK 的下降沿从芯片内读出数据或状态。

1.3 写保护（/WP）

        写保护引脚（/WP）用来保护状态寄存器。和状态寄存器的块保护位（SEC、TB、BP2、BP1 和BP0）和状态寄存器保护位（SRP）对存储器进行一部分或者全部的硬件保护。/WP 引脚低电平有效。当状态寄存器 2 的 QE 位被置位了，/WP 引脚（硬件写保护）的功能不可用，被用作了 IO2。

1.4 保持端（/HOLD）

        当/HOLD 引脚是有效时，允许芯片暂停工作。在/CS 为低电平时，当/HOLD 变为低电平，DO 引脚将变为高阻态，在 DI 和 CLK 引脚上的信号将无效。当/HOLD 变为高电平，芯片恢复工作。/HOLD功能用在当有多个设备共享同一 SPI 总线时。/HOLD 引脚低电平有效。当状态寄存器 2 的 QE 位被置位了，/ HOLD 引脚的功能不可用，被用作了 IO3。

1.5 串行时钟（CLK）

        串行时钟输入引脚为串行输入和输出操作提供时序。设备数据传输是从高位开始，数据传输的格式为 8bit,数据采样从上升沿开始。

1.6  结构框图

1.7 SPI操作

        W25Q64/16/32 兼容的 SPI 总线包含四个信号：串行时钟（CLK）、片选端（/CS）、串行数据输入（DI）和串行数据输出（DO）。标准的 SPI 用 DI 输入引脚在 CLK 的上升沿连续的写命令、地址或数据到芯片内。DO 输出在 CLK 的下降沿从芯片内读出数据或状态。
        支持 SPI 总线的工作模式 0（0，0）和 3（1，1）。模式 0 和模式 3 的主要区别在于常态时的 CLK信号，当 SPI 主机已准备好数据还没传输到串行 Flash 中，对于模式 0 CLK 信号常态为低。
        设备数据传输是从高位开始，数据传输的格式为 8bit,数据采样从第二个时间边沿开始，空闲
状态时，时钟线CLK 为高电平。

1.8 状态寄存器

         W25Q64的状态寄存器支持读写操作，读状态寄存器（指令：05H），写状态寄存器（指令：01H）。

        S0：忙位（BUSY）。BUSY位是个只读位。当器件在执行“页编程”“扇区擦除”“块区擦除”“芯片擦除”“写状态寄存器”指令时，该位自动置一。这时，除了“读状态寄存器”指令，其他指令都忽略。当编程、擦除和写状态寄存器指令执行完毕之后，该位自动变为0，表示该芯片可以接收其他指令了。

        S1：写保护位（WEL）。WEL位是个只读位，位于状态寄存器中的S1。执行完“写使能”指令后，该位置一。当芯片处于“写保护状态”下，该位为0。下面两种情况下，会进入“写保护状态”：

        掉电后。

        执行完以下指令后：写禁能，页编程，扇区擦除，块区擦除，芯片擦除和写状态寄器。

其他状态位：略。

2. 引脚连接

 注： 该原理图为野火霸道开发板上的原理图。

PA4	/CS
PA5	CLK
PA6	DO/IO1
PA7	DI/IO0

3. SPI

3.1 硬件SPI

        本次使用的MCU为STM32F103ZET6，硬件SPI详细介绍请仔细查看STM32F10x用户手册。

         使用MCU硬件SPI时，需要选择合适的IO口，并使能AFIO外设。

 通常SPI通过4个引脚与外部器件相连：

MISO：主设备输入/从设备输出。在从模式下发送数据，主模式下接收数据。

MOSI：主设备输出/从设备输入。在从模式下接收收据，主模式下发送数据。

SCK：  串口时钟，作为主设备的输出，从设备的输入。

NSS：从设备选择（片选引脚）。

在本次使用过程中，应该将SPI1设为主设备，用于控制W25Q64。

3.1.1 时钟极性和时钟相位

        SPI_CR寄存器的CPOL和CPHA位，能够组合成4种可能的时序关系。CPOL(时钟极性)控制在没有数据传输时时钟的空闲状态电平：CPOL=0时，空闲时钟电平为低电平；CPOL=1时，空闲时钟电平为高电平。CPHA（时钟相位）用于控制数据在第几个边沿被锁存：CPHA=0，数据在第一个时钟边沿被锁存；CPHA=1，数据在第二个时钟边沿被锁存。时钟相位需要搭配时钟极性使用，才能决定数据在哪个时钟边沿被锁存。

 如上图所示，时钟相位为1，即第二个时钟边沿数据被锁存。 

当时钟极性（CPOL）为1时，CLK空闲电平为高电平，第①个边沿为下降沿，第②个边沿为上升沿。数据在CLK上升沿是被锁存。主设备在时钟为低电平时可给从设备发送数据，在时钟为高电平时读取数据（模拟SPI思路）。

当时钟极性（CPOL）为0时，CLK空闲电平为低电平，第①个边沿为上升沿，第②个边沿为下降沿。数据在CLK下降沿是被锁存。主设备在时钟为高电平时可给从设备发送数据，在时钟为低电平时读取数据（模拟SPI思路）。

 时钟相位为0时，数据在第一个时钟边沿被锁存。

当时钟极性（CPOL）为1时，CLK空闲电平为高电平，第①个边沿为下降沿。数据在CLK下降沿是被锁存。主设备在时钟为高电平时可给从设备发送数据，在时钟为低电平时读取数据（模拟SPI思路）。

当时钟极性（CPOL）为0时，CLK空闲电平为低电平，第①个边沿为上升沿。数据在CLK上升沿是被锁存。主设备在时钟为低电平时可给从设备发送数据，在时钟为高电平时读取数据（模拟SPI思路）。

3.1.2 数据帧格式

根据SPI_CR1寄存器中的LSBFIRST位，输出数据位时可以MSB（高）在先也可以LSB在先。
根据SPI_CR1寄存器的DFF位，每个数据帧可以是8位或是16位。所选择的数据帧格式对发送和
/或接收都有效。

3.1.3配置为SPI主模式

 如上图所示，为官方寄存器配置方式，主要是配置波特率用于配置SPI数据传输速率；时钟极性和时钟相位；帧格式（8位或16位，先发高位或先发低位）；片选引脚工作模式等。为了减少翻手册查看寄存器时间，本次使用固件库配置SPI。

API：void SPI_Init(SPI_TypeDef* SPIx, SPI_InitTypeDef* SPI_InitStruct)

初始化SPI外设。

SPI_InitTypeDef        初始化结构体

typedef struct
{
  uint16_t SPI_Direction;          //设置SPI单向或者双向数据模式
  uint16_t SPI_Mode;               //SPI工作模式
  uint16_t SPI_DataSize;           //SPI数据大小
  uint16_t SPI_CPOL;               //时钟极性
  uint16_t SPI_CPHA;               //时钟相位
  uint16_t SPI_NSS;                //N片选引脚管理方式
  uint16_t SPI_BaudRatePrescaler;  //波特率预分频值
  uint16_t SPI_FirstBit;           //高位先发或者低位先发
  uint16_t SPI_CRCPolynomial;      //CRC计算
}SPI_InitTypeDef;

（1）SPI_Direction设置了 SPI 单向或者双向的数据模式。

SPI_Direction	描述
SPI_Direction_2Lines_FullDuplex	SPI 设置为双线双向全双工
SPI_Direction_2Lines_RxOnly	SPI 设置为双线单向接收
SPI_Direction_1Line_Rx	SPI 设置为单线双向接收
SPI_Direction_1Line_Tx	SPI 设置为单线双向发送

（2）SPI_Mode 设置了 SPI 工作模式。主SPI（SPI_Mode_Master ），从SPI（SPI_Mode_Slave）。

（3）SPI_DataSize 设置了 SPI 的数据大小。16位数据帧结构（SPI_DataSize_16b），8位数据帧结构（SPI 发送接收 8 位帧结构）。

（4）SPI_CPOL设置了空闲时钟电平。空闲时钟高电平（SPI_CPOL_High），空闲时钟低电平（SPI_CPOL_Low）。

（5）SPI_CPHA设置了捕获的时钟边沿。数据在第一个边沿被捕获（SPI_CPHA_1Edge），数据在第二个边沿被捕获（SPI_CPHA_2Edge）。

（6）SPI_NSS指定了 NSS 信号由硬件（NSS 管脚）还是软件（使用 SSI 位）管理。NSS由硬件管理（SPI_NSS_Hard），内部 NSS 信号由 软件控制（SPI_NSS_Soft）。

（7）SPI_BaudRatePrescaler 用来定义波特率预分频的值，这个值用以设置发送和接收的 SCK 时钟。

（8）SPI_FirstBit 指定了数据传输从 MSB 位还是 LSB 位开始。数据传输从 MSB 位开始（SPI_FisrtBit_MSB），数据传输从 LSB 位开始（SPI_FisrtBit_LSB）。

（9）SPI_CRCPolynomial 定义了用于 CRC 值计算的多项式。

3.1.4 SPI初始化配置

/*
	引脚连接：
	PA4	- #CS
	PA5 - SCK
	PA6 - MISO
	PA7 - MOSI
*/
void W25Q64_InitConfig(void)
{
	//1.配置GPIO
	GPIO_InitTypeDef w25q64_GPIO;
	w25q64_GPIO.GPIO_Pin = GPIO_Pin_5| GPIO_Pin_6 | GPIO_Pin_7;
	w25q64_GPIO.GPIO_Mode = GPIO_Mode_AF_PP;//复用推挽输出
	w25q64_GPIO.GPIO_Speed = GPIO_Speed_50MHz;
	GPIO_Init(GPIOA,&w25q64_GPIO);
	
	w25q64_GPIO.GPIO_Pin = GPIO_Pin_4;
	w25q64_GPIO.GPIO_Mode = GPIO_Mode_Out_PP;//通用推挽输出
	w25q64_GPIO.GPIO_Speed = GPIO_Speed_50MHz;
	GPIO_Init(GPIOA,&w25q64_GPIO);
	
	W25Q64_CS_H();//取消选择状态
	
	//2.SPI配置
	SPI_I2S_DeInit(SPI1);
	SPI_InitTypeDef w25q64_SPI;
	w25q64_SPI.SPI_Direction = SPI_Direction_2Lines_FullDuplex;//双线双向全双工
	w25q64_SPI.SPI_Mode = SPI_Mode_Master;		//主机模式
	w25q64_SPI.SPI_DataSize = SPI_DataSize_8b;	//8位数据模式
	w25q64_SPI.SPI_CPOL = SPI_CPOL_High;		//时钟极性高
	w25q64_SPI.SPI_CPHA = SPI_CPHA_2Edge;		//第二个边沿
	w25q64_SPI.SPI_NSS = SPI_NSS_Soft;			//由软件控制
	w25q64_SPI.SPI_BaudRatePrescaler = SPI_BaudRatePrescaler_4;
	w25q64_SPI.SPI_FirstBit = SPI_FirstBit_MSB;//高位先发
	w25q64_SPI.SPI_CRCPolynomial = 7;
	SPI_Init(SPI1,&w25q64_SPI);
	//3.配置更新中断
	//SPI_I2S_ITConfig(SPI1,SPI_I2S_IT_RXNE,ENABLE);
	//4.使能SPI1
	SPI_Cmd(SPI1,ENABLE);
}

（1）配置GPIO工作模式。CS由IO管脚自行控制，配置为通用推挽输出模式；其他3个管脚由SPI1控制，配置为复用推挽输出模式。

（2）配置SPI。在配置SPI前，可将片选引脚拉高。

        由于需要读写数据，所以配置为主机模式，双线双向全双工数据模式。

        数据帧格式配置为8为数据高位先发。

        时钟极性和时钟相位可配置为模式（0，3），这里配置为模式3，时钟极性为高，时钟相位为第二边沿捕获。

        片选引脚由软件控制。（硬件控制：SPI控制）

        时钟分频这里选择4分频。其他分频值也可。

（3）使能SPI1。

注：外设时钟在main.c中配置。

3.15 读写数据函数

uint8_t W25Q64_ReadWriteByte(uint8_t bety)
{
	//uint16_t count=4096;
	while(SPI_I2S_GetFlagStatus(SPI1,SPI_I2S_FLAG_TXE) == RESET);//等待发送缓存区空
	SPI_I2S_SendData(SPI1,bety);
	while(SPI_I2S_GetFlagStatus(SPI1,SPI_I2S_FLAG_RXNE) == RESET);//等待接收缓存区非空
	return SPI_I2S_ReceiveData(SPI1);
}

 （1）等待发送存储器为空，这里可加延时等待，避免出现程序卡死现象。只有发送寄存器中没有数据了，才发送数据。

（2）等待接收缓存器中有数据，再接收数据。

3.2 模拟SPI

        模拟SPI相较于硬件SPI，模拟SPI不需要MCU由SPI这个外设，使用普通IO口就可以模拟SPI时序完成通信。

/*
	引脚连接：
	PA4	- #CS
	PA5 - SCK
	PA6 - MISO
	PA7 - MOSI
*/
#define W25Q64_SCK_H() GPIO_SetBits(GPIOA,GPIO_Pin_5)
#define W25Q64_SCK_L() GPIO_ResetBits(GPIOA,GPIO_Pin_5)
#define W25Q64_OUT_H() GPIO_SetBits(GPIOA,GPIO_Pin_7)
#define W25Q64_OUT_L() GPIO_ResetBits(GPIOA,GPIO_Pin_7)
#define W25Q64_IN()	   GPIO_ReadInputDataBit(GPIOA,GPIO_Pin_6)

uint8_t W25Q64_ReadWriteByte(uint8_t bety)
{
	uint8_t i;
	uint8_t data=0;
	W25Q64_SCK_L();
	for(i=0;i<8;i++)
	{
		bety & 0x80? W25Q64_OUT_H():W25Q64_OUT_L();
		bety <<=1;
		W25Q64_SCK_H();
		if(W25Q64_IN())
		{
			data |= (1<<(7-i));
		}
		W25Q64_SCK_L();
	}
	return data;
}

void W25Q64_InitConfig(void)
{
	//1.配置GPIO
	GPIO_InitTypeDef w25q64_GPIO;
	w25q64_GPIO.GPIO_Pin = GPIO_Pin_4| GPIO_Pin_5 | GPIO_Pin_7;
	w25q64_GPIO.GPIO_Mode = GPIO_Mode_Out_PP;//复用推挽输出
	w25q64_GPIO.GPIO_Speed = GPIO_Speed_50MHz;
	GPIO_Init(GPIOA,&w25q64_GPIO);
	
	w25q64_GPIO.GPIO_Pin = GPIO_Pin_6;
	w25q64_GPIO.GPIO_Mode = GPIO_Mode_IPU;//浮空输入
	w25q64_GPIO.GPIO_Speed = GPIO_Speed_50MHz;
	GPIO_Init(GPIOA,&w25q64_GPIO);
	
	W25Q64_CS_H();//取消选择状态
}

（1）配置GPIO工作模式，/CS，CLK，MOSI引脚配置为输出模式，MISO配置为输入模式。

（2）编写模拟SPI函数。在使用模拟SPI时，选择了模式0，时钟极性为0，时钟相位为0。时钟空闲电平为低电平，上升沿捕获数据。

定义一个无符号字符类型的变量data，用于保存接收到的数据。

拉低时钟管脚。

for循环中循环8次，读取或发送一个字节。

上升沿时捕获数据，所以在时钟管脚低电平时输出高电平或低电平，使其在上升沿到来之前保持稳定。这里使用三目运算符获取要发送字节的最高位。并将低以为左移至最高位，便于下一位传输。

拉高时钟管脚。

在时钟管脚为高电平时读取数据。并移位至对应位。

拉低时钟为下一次上升沿到来做准备，也可以在最后以为数据传输完成后保持时钟为高电平。

4. W25Q64

4.1 读取W25Q64制造/器件号（90H）

        在读写FLASH前，可用读取W25Q64的“制造/器件号”检验SPI读写函数是否可行。

        先把/CS引脚拉低，然后把指令90H通过函数W25Q64_ReadWriteByte发送到芯片，接着把24位地址000000H发送到芯片，然后芯片会把“制造ID”和“器件ID”在DO引脚上升沿发送出去，使用W25Q64_ReadWriteByte函数读取即可。

uint16_t W25Q64_GetID(void)
{
	uint16_t id=0;
	//发送读制造/器件号指令 0x90
	W25Q64_CS_L();
	W25Q64_ReadWriteByte(0x90);
	//发送24位地址
	W25Q64_ReadWriteByte(0x00);
	W25Q64_ReadWriteByte(0x00);
	W25Q64_ReadWriteByte(0x00);
	id = W25Q64_ReadWriteByte(0xFF)<<8;	//生产ID
	id |= W25Q64_ReadWriteByte(0xFF);		//器件ID
	W25Q64_CS_H();
	return id;
}

（1）拉低片选线。

（2）发送读取 “制造/器件号”指令90H，发送24位地址000000H。

（3）读取制造ID，读取器件ID。

（4）读取完毕，拉高片选。

制造ID=0xEF，器件ID=0x16。

 错误：在使用硬件SPI时，模式（0，3）读取ID以及收发数据和模拟SPI模式0相同。在使用模拟SPI模式3时，收发数据正常，读取ID就会存在ID号不同的问题。观看本篇文章学习的友友们可以试试模拟SPI模式3看看会不会出现该问题。

4.2写使能（06H）

        写使能指令将会使状态寄存器的WEL位置位。在执行每个“页编程”“扇区擦除”“块区擦除”“芯片擦除”和“写状态寄存器”指令之前，都要先置位WEL。/CS先拉低，向芯片发送06H指令，然后再拉高/CS引脚。

//写使能
void W25Q64_WriteENABLE(void)
{
	W25Q64_CS_L();
	W25Q64_ReadWriteByte(0x06);//写使能
	W25Q64_CS_H();
}

4.2 擦除指令

        在向FLASH中写入数据前必须保证内存空H，而擦除后的扇区位都为1，扇区字节都为FFH。

4.2.1 扇区擦除（20H）

        扇区擦除指令将一个扇区（16页4096字节）擦除，在执行扇区擦除指令前，需要先执行“写使能”指令，保证WEL位为1。

        先拉低/CS引脚，然后向芯片发送20H指令，接着把24位扇区地址发送到芯片，然后再拉高/CS。如果没有及时拉高/CS，指令将不起作用。在执行指令期间，BUSY位为1。在执行完指令后，BUSY为将复位，WEL位也会复位。

/*
	\brief：	扇区擦除
	\param：	addr 24位扇区地址
	\retval：	none
*/
void W25Q64_SectorErase(uint32_t addr)
{
	while(W25Q64_ReadState() & W25Q64_BUSY);//等待忙结束
	W25Q64_WriteENABLE();//写使能
	W25Q64_CS_L();
	W25Q64_ReadWriteByte(0x20);//扇区擦除
	W25Q64_ReadWriteByte((addr&0xFF0000)>>16);//发送24位地址
	W25Q64_ReadWriteByte((addr&0xFF00)>>8);
	W25Q64_ReadWriteByte((addr&0xFF));
	W25Q64_CS_H();
}

（1）在连续擦除扇区时，会存在上一个扇区代码执行结束了但擦除没有结束，所以要等待擦除结束。这里我用来死等，可加入超时时间。

（2）写使能，确保在擦除扇区前WEL位为1。

（3）拉低片选。

（4）发送扇区擦除指令，发送24为扇区地址。

（5）拉高片选。

4.2.2 块区擦除（DBH）

略。（详情请查看W25Q64数据手册，代码请查看附件）

4.3 读数据（03H）

        “读数据”指令允许读出一个字节或一个以上的字节被读出。先把/CS 引脚拉低，然后把 03h 通过 DIO 引脚送到芯片，之后再送入 24位的地址，这些数据在 CLK 的上升沿被芯片采集。芯片接收完 24 位地址之后，就会把相应地址的数据在 CLK 引脚的下降沿从 DO 引脚送出去，高位在前。当读完这个地址的数据之后，地址自动增加，然后通过 DO 引脚把下一个地址的数据送出去，形成一个数据流。也就是说，只要时钟在工作，通过一条读指令，就可以把整个芯片存储区的数据读出来。把/CS 引脚拉高，“读数据”指令结束。当芯片在执行编程、擦除和读状态寄存器指令的周期内，“读数提”指令不起作用。

/*
	\brief：	读数据
	\param：	addr：要读取的地址
				data：保存读取的数据
				size：读取的字节数（数据长度）
	\retval：	none
*/
void W25Q64_ReadData(uint32_t addr,uint8_t *data,uint16_t size)
{
	if(addr+size > W25Q64_END_ADDR) 
	{
		return ;
	}
	uint8_t *pData=data;
	while(W25Q64_ReadState() & W25Q64_BUSY);//等待忙结束
	W25Q64_CS_L();
	W25Q64_ReadWriteByte(0x03);//读数据指令
	W25Q64_ReadWriteByte((addr&0xFF0000)>>16);//发送24位地址
	W25Q64_ReadWriteByte((addr&0xFF00)>>8);
	W25Q64_ReadWriteByte((addr&0xFF));
	while(size--)
	{
		*pData=W25Q64_ReadWriteByte(0xFF);//保存数据
		pData++;
	}
	W25Q64_CS_H();
}

（1）判断地址是否操作FLASH最大地址范围。

（2）等待忙结束。

（3）拉低片选。

（4）发送读数据指令03H，发送要读取数据的起始地址。

（5）连续读取数据。这里设置data的大小为一个扇区，只能读取一个扇区数据。

（6）拉高片选。

4.4 页编程（02H）

        执行“页编程”指令之前，需要先执行“写使能”指令，而且要求待写入的区域位都为1，也就是需要先把待写入的区域擦除。先把/CS 引脚拉低，然后把代码 2h 通过 DIO 引送到芯片，然后再把 24 位地址送到芯片，然后接着送要写的字节到芯片。在写完数据之后，把/CS 引脚拉高。
        写完一页 (256 个字节)之后，必须把地址改为 0，不然的话，如果时钟还在继续，地址将自动变为页的开始地址。在某些时候，需要写入的字节不足 256 个字节的话，其它写入的字节都是无意义的。如果写入的字节大于了 256 个字节，多余的字节将会加上无用的字节覆盖刚刚写入的 256 个字节。所以需要保证写入的字节小于等于 256 个字节。
        在指令执行过程中，用“读状态寄存器”可以发现 BUSY 位为 1，当指令执行完毕，BUSY位自动变为 0。如果需要写入的地址处于“写保护”状态，“页编程”指令无效。

         在编程时，一次最多只能写一页的数据，发送编程指令在发送要写入的地址后，直接发送要写入的数据，地址会自动偏移。在编写页编程函数时，不考虑写入的数据是否超过一页而发生数据覆盖，就默认写入的字节在一页以内。

//页编程
void W25Q64_PageWrite(uint32_t addr,uint8_t *data,uint16_t size)
{
	if(addr+size > W25Q64_END_ADDR) 
		return ;
	uint8_t *pData = data;
	while(W25Q64_ReadState() & W25Q64_BUSY);//等待忙结束
	W25Q64_WriteENABLE();//写使能
	W25Q64_CS_L();
	//while(!(W25Q64_ReadState() & W25Q64_WEL));//等待写使能完成
	W25Q64_ReadWriteByte(0x02);//页写指令
	W25Q64_ReadWriteByte((addr&0xFF0000)>>16);//发送24位地址
	W25Q64_ReadWriteByte((addr&0xFF00)>>8);
	W25Q64_ReadWriteByte((addr&0xFF));
	while(size--)
	{
		W25Q64_ReadWriteByte(*pData);
		pData++;
	}
	W25Q64_CS_H();
}

（1）判断要写入数据的地址是否超过FLASH地址范围。

（2）等待忙结束，这个函数没有“擦除”，但具体调用函数前可能调用了“擦除函数”，所以要等待擦除完成。否则以下命令皆无效。

（3）写使能。在执行页编程前先执行写使能。

（4）拉低片选。

（5）发送页编程指令，接着发送24位FLASH地址。

（6）依次写入要写入的数据。

（7）拉高片选。页编程结束。

4.4.1 跨页写函数（不考虑擦除）

        在向W25Q64写入数据时，只支持页写操作，如果要写入更多的数据只能分一页一页依次写到FLASH中，不方便操作。W25Q64没有跨页写功能，但是可以一页一页依次写入，根据这个思路，可封装跨页写函数。

/*
	\brief：	可跨页写数据（不考虑擦除，认为写入的地址都为0xFF）
	\param：	addr：要写入的地址
				data：写入的数据
				size：数据的数量（字节数）
	\retval：	none
*/
void W25Q64_StepOverPageWrite(uint32_t addr,uint8_t *data,uint32_t size)
{
	uint32_t addr_remain= 256 - addr%256;//当前页地址剩余
	uint8_t *pData=data;
	if(size <= addr_remain)
	{
		addr_remain = size;
	}
	while(1)
	{
		W25Q64_PageWrite(addr,pData,addr_remain);
		if(addr_remain == size) break;		//数据全部写入
		pData += addr_remain;	//数据地址偏移
		addr += addr_remain;	//地址偏移
		size -= addr_remain;	//计算剩余数据
		addr_remain = 256;//写入一页数据
		if(size <= addr_remain)	//计算当前页是否够写入剩余数据
		{
			addr_remain = size;
		}
	}
}

（1）定义一个变量基于记录当前页剩余地址，计算当前页剩余地址。例如：0x00000F为要写入数据的起始地址。0x000000~0x0000FF为第一页（256字节），地址从0x00000F开始到0x0000FF，还有241个字节地址空间。256-15%256=241。

（2）判断要写入的数据是否超过当前页剩余空间，没有超过就意味着当前页够写要写入的数据量，就另addr_remain等于要写入的数据量。addr_remain变量在当前函数中作用很大，如果要写书的数据等于addr_remain，就意味着数据全部写入完成。

（3）在当前页地址写入addr_remain个字节数据。addr_remain最大256字节，不会造成数据覆盖，所以在页编程函数中没有加判断。

（4）如果addr_remain等于要写入的数据表示数据已经写入完成。因为在第（2）步做了判断，只有要写入的数据小于当前页剩余量，才会相等。不相等的情况是要写入的数据当前页剩余地址空间写不满，需要跨页。

（5）数据未全部写入，已经写了addr_remain字节，数据指针偏移addr_remain，FLASH地址偏移addr_remain（到了下一页起始地址），要写入的数据量减少addr_remain。

（6）计算当前页剩余空间（其实就是一整页256字节）。0x00000F+241=0x000100（0x100=256）,256%256=0，256-0=256。

（7）判断当前页是否够写剩下的数据，如果剩余数据量超过一页，那么就只能写入一页数据，addr_remain = 256。当前页够写，则写下剩余数据。

（8）以此反复直至数据写完。

4.4.2 跨页写（考虑擦除和原有数据）

        在跨页写时，都没有考虑地址是否可写入数据，接下来考虑擦除问题。用的擦除函数为扇区擦除（4096字节），流程和跨页写相似。扇区擦除会把当前扇区的存储位都置一，会把原有数据都给清掉，所以在擦除函数前应该做好数据备份。

         如图所示为第二个扇区的地址，共有16页，在写数据时，如果当前扇区的前2页都含有有用数据，现要在当前扇区的第3页写入一页数据。在擦除扇区时，该页将被全部擦除（包括有效数据），所以需要将该页的数据保存起来，最后一并写入。当然，如果不需要擦除，就直接写到第二页中。

/*
	\brief：	可跨页写数据（考虑擦除和原有数据）
	\param：	addr：要写入的地址
				data：写入的数据
				size：数据的数量（字节数）
	\retval：	none
*/

uint8_t sector_data[W25Q64_SECTOR_SIZE];
void W25Q64_WriteData(uint32_t addr,uint8_t *data,uint32_t size)
{
	uint16_t sector_offset = addr%4096;	//计算当前扇区的地址偏移
	uint16_t sector_remain = 4096 - sector_offset;	//计算当前扇区剩余
	uint32_t sector_addr = addr - sector_offset;	//计算当前扇区的起始地址
	uint8_t *pData=data;
	uint32_t i;
	if(size <= sector_remain)
	{
		sector_remain=(uint16_t )size;
	}
	while(1)
	{
		W25Q64_ReadData(addr,sector_data,sector_remain);//读取要写入地址的数据
		for(i=0;i<sector_remain;i++)
		{
			if(sector_data[i]!=0xFF) break;
		}
		if(i!=sector_remain)//判断是否需要擦除扇区
		{
			//擦除前保存当前扇区前一段数据
			W25Q64_ReadData(sector_addr,sector_data,sector_offset);
			//擦除前保存当前扇区后一段数据
			W25Q64_ReadData(addr + sector_remain,sector_data+(sector_offset+sector_remain),W25Q64_SECTOR_SIZE - (sector_offset+sector_remain));
			W25Q64_SectorErase(sector_addr);//擦除扇区
			//将要写入的数据插入缓冲区
			for(i=0;i<sector_remain;i++)
			{
				sector_data[sector_offset+i]= pData[i];
			}
			W25Q64_StepOverPageWrite(sector_addr,sector_data,W25Q64_SECTOR_SIZE);
			sector_offset = 0;
		}
		else
		{
			W25Q64_StepOverPageWrite(addr,pData,sector_remain);//向当前扇区写入数据
		}
		if(sector_remain == size) break;//全部数据完全写入
		
		pData += sector_remain;	//数据地址偏移
		addr += sector_remain;	//flash地址偏移
		sector_addr = addr;		//当前扇区起始地址
		size -= sector_remain;	//数据量减少
		sector_remain = W25Q64_SECTOR_SIZE;//当前扇区剩余
		if(size <= W25Q64_SECTOR_SIZE)//计算当前扇区是否够写入剩余数据
		{
			sector_remain = size;
		}
	}
}

例：从地址0x001300写入4096字节数据。

（1）计算要写入的起始地址在当前上去中的偏移量（768），扇区剩余空间（3328）和当前扇区的起始地址（0x001000）。

（2）判断当前扇区是否够写入4096字节数据。显然不够的。

（3）读取0x001300~0x001FFF的（3328字节）数据并判断含有不为0xFF的。

（4）不需要擦除，直接在0x001300地址依次写入3328字节数据。

（5）需要擦除，读取前半段地址（0x001000~0x000FFF）数据并保持至缓存区，以及后半段数据（因为这里需要写满该扇区，所以后半段没有数据需要保存）。再将3328字节数保存至缓存区前半段数据后。

（6）数据没有写完，还有768字节（4096-3328）。

（7）偏移数据地址和flash地址，当前扇区地址（变为0x002000）,数据量减少3328字节，当前页剩余4096字节空间。

（8）当前页够写剩下的数据，另rector_remain=size。再回到（2）。

        调用该函数，就可以直接在flash中跨页写入数据且自带擦除功能，可以在多次写数据时不会因为扇区擦除而导致数据丢失。

5. 附件

链接：https://pan.baidu.com/s/1GWecV_hZuDM6DFUpf77Yxg?pwd=1234 
提取码：1234

6. 实际测试

        这里选择在0x2000000地址两侧分别写入数据，因为0x200000是下一个扇区的起始地址（也可以选择其他的两个扇区），0x200000-10是上一个扇区的末端。在上一个扇区0x200000-10地址处连续写入5字节数据，再从0x200000-5地址处跨扇区写入25字节数据，共写入30字节数据。

        可看到读取的前五的字节数据“abcde”和第一次写入的数据相同，并没有因为第二次写数据而被清除掉，第二次写数据也能实现跨页写数据。 

运用：

使用W25Q64保存字库，并在LCD中调用。

【STM32篇】LCD显示汉字（从W25Q64中读取GBK字库）

2023/07/19