代码收藏家 STM32使用SPI接口控制W25Qxx外部FLASH实现掉电保存功能
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一、W25Qxx介绍
大小
W25Q16 -------------16M比特 (bit) 2M字节（byte）
W25Q32 --------------32M比特 (bit) 4M字节（byte）
W25Q64 --------------64M比特 (bit) 8M字节（byte）
W25Q128-------------128M比特 (bit) /16M字节（byte）
内部存储
芯片内部分为了块，扇区，页的编程指令和擦除指令，下面来看看他们之间的关系。
块 —————— 1 块 = 16个扇区 = 64 K
扇区 —————— 1 扇区 = 16页 = 4096 字节 = 4 K
页 —————— 1 页 = 256 个字节
字节 —————— 1 字节 = 8 位
常用指令
状态标志位
芯片本身自带有一个控制和状态寄存器，要控制他读写，我们就需要控制操作寄存器来编写代码。
二、SPI初始化+SPI写一个字节
#include <stdio.h>
#include "stm32f10x.h"
#include "spi.h"
void spi_init(void)
{
GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStructure; //定义结构体类型变量
SPI_InitTypeDef SPIInitDef;
RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_GPIOB, ENABLE); //使能始终，使能挂载在APB2，的GPIOA
RCC_APB1PeriphClockCmd(RCC_APB1Periph_SPI2, ENABLE); //开串口的时钟
//--------------------------------------------------------------------------------
GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_13|GPIO_Pin_15; //设置引脚 PB13 SCK | PB15 MOSI
GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_AF_PP; //设置成通用推挽复用输出
GPIO_InitStructure.GPIO_Speed = GPIO_Speed_50MHz; //设置传输速率为50MHZ
GPIO_Init(GPIOB, &GPIO_InitStructure);//调用GPIO初始化函数，进行初始化
GPIO_SetBits(GPIOB,GPIO_Pin_13|GPIO_Pin_15);
GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_14; //设置引脚PB14 MISO
GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_IN_FLOATING; //设置成浮空输入
GPIO_InitStructure.GPIO_Speed = GPIO_Speed_50MHz; //设置传输速率为50MHZ
GPIO_Init(GPIOB, &GPIO_InitStructure);//调用GPIO初始化函数，进行初始化
GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_12; // PB12 推挽 用作普通IO
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);
//--------------------------------------------------------------------------------
SPIInitDef.SPI_BaudRatePrescaler=SPI_BaudRatePrescaler_256; //2分频18M
SPIInitDef.SPI_CPHA=SPI_CPHA_2Edge; //CPHA=1
SPIInitDef.SPI_CPOL=SPI_CPOL_High; //CPOL=1
SPIInitDef.SPI_CRCPolynomial=7; //CRC校验，大于1即可
SPIInitDef.SPI_DataSize=SPI_DataSize_8b; //传输8位
SPIInitDef.SPI_Direction=SPI_Direction_2Lines_FullDuplex; //全双工
SPIInitDef.SPI_FirstBit=SPI_FirstBit_MSB; //高位在前
SPIInitDef.SPI_Mode=SPI_Mode_Master; //主模式
SPIInitDef.SPI_NSS=SPI_NSS_Soft; //软件选择
SPI_Init(SPI2,&SPIInitDef);
SPI_Cmd(SPI2,ENABLE);
SPI2_ReadWriteByte(0x11);
}
u8 SPI2_ReadWriteByte(u8 TxData)
{
u8 i;
while(SPI_I2S_GetFlagStatus(SPI2,SPI_I2S_FLAG_TXE)==RESET)
{
i++;
if(i>200) return 0;
}
SPI_I2S_SendData(SPI2,TxData);
i=0;
while(SPI_I2S_GetFlagStatus(SPI2,SPI_I2S_FLAG_RXNE)==RESET)
{
i++;
if(i>200) return 0;
}
return SPI_I2S_ReceiveData(SPI2); //返回接收到的数据
}
三、指令编写（根据指令时序写代码）
1.写使能和写失能（06h、04h）
//W25QXX写使能
//将WEL置位
//W25QXX_WriteEnable 0x06
void W25QXX_Write_Enable(void)
{
W25QXX_CS=0; //使能器件
SPI2_ReadWriteByte(W25X_WriteEnable); //发送写使能
W25QXX_CS=1; //取消片选
}
//W25QXX写禁止
//将WEL置位
//W25QXX_WriteEnable 0x06
void W25QXX_Write_Disable(void)
{
W25QXX_CS=0; //使能器件
SPI2_ReadWriteByte(W25X_WriteDisable); //发送写使能
W25QXX_CS=1; //取消片选
}
2.读状态寄存器（05h）
/*
读取W25QXX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
W25QXX_ReadStatusReg 0
*/
u8 W25QXX_ReadSR(void)
{
u8 byte=0;
W25QXX_CS=0; //使能器件
SPI2_ReadWriteByte(W25X_ReadStatusReg); //发送读取状态寄存器命令
byte=SPI2_ReadWriteByte(0Xff); //读取一个字节
W25QXX_CS=1; //取消片选
return byte;
}
3.写状态寄存器（01h）
/*
写W25QXX状态寄存器
只有SPR,TB,BP2,BP1,BP0(bit 7,5,4,3,2)可以写!!!
W25X_WriteStatusReg 0x01
*/
void W25QXX_Write_SR(u8 sr)
{
W25QXX_CS=0; //使能器件
SPI2_ReadWriteByte(W25X_WriteStatusReg);//发送写取状态寄存器命令
SPI2_ReadWriteByte(sr); //写入一个字节
W25QXX_CS=1; //取消片选
}
4.等待空闲（状态寄存器busy位）
//等待空闲
void W25QXX_Wait_Busy(void)
{
while((W25QXX_ReadSR()&0x01)==0x01); // 等待BUSY位清空
}
5.读芯片的ID（90h）
/*
读取芯片ID
返回值如下:
0XEF13,表示芯片型号为W25Q80
0XEF14,表示芯片型号为W25Q16
0XEF15,表示芯片型号为W25Q32
0XEF16,表示芯片型号为W25Q64
0XEF17,表示芯片型号为W25Q128
*/
u16 W25QXX_ReadID(void)
{
u16 Temp = 0;
W25QXX_CS=0;
SPI2_ReadWriteByte(W25X_ManufactDeviceID);//发送读取ID命令
SPI2_ReadWriteByte(0x00);
SPI2_ReadWriteByte(0x00);
SPI2_ReadWriteByte(0x00);
Temp|=SPI2_ReadWriteByte(0x11)<<8;
Temp|=SPI2_ReadWriteByte(0x11);
W25QXX_CS=1;
return Temp;
}
6.读取FLASH（03h）
/*
调用 ：外部调用
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32768)
W25QXX_ReadData 0
*/
void W25QXX_Read(u8* buffer,u32 read_address,u16 NumByteToRead)
{
u16 i;
W25QXX_CS=0; //使能器件
SPI2_ReadWriteByte(W25X_ReadData); //发送读取命令
SPI2_ReadWriteByte((u8)((read_address)>>16)); //发送24bit地址
SPI2_ReadWriteByte((u8)((read_address)>>8));
SPI2_ReadWriteByte((u8)read_address);
for(i=0;i<NumByteToRead;i++)
{
buffer[i]=SPI2_ReadWriteByte(0XFF); //循环读数 ，发送空字节
}
W25QXX_CS=1;
}
7.擦除扇区（20h）
/*
调用 ：外部调用
擦除一个扇区
Dst_Addr: 扇区编号，是第几个扇区，不是绝对地址
擦除一个扇区的最少时间:150ms
W25QXX_SectorErase 0x20
*/
void W25QXX_Erase_Sector(u32 Dst_Addr)
{
Dst_Addr*=4096;
W25QXX_Write_Enable(); //SET WEL 写使能
W25QXX_Wait_Busy(); //等待空闲
W25QXX_CS=0; //使能器件
SPI2_ReadWriteByte(W25X_SectorErase); //发送扇区擦除指令
SPI2_ReadWriteByte((u8)((Dst_Addr)>>16)); //发送24bit地址 ,先写高位
SPI2_ReadWriteByte((u8)((Dst_Addr)>>8));
SPI2_ReadWriteByte((u8)Dst_Addr);
W25QXX_CS=1; //取消片选
W25QXX_Wait_Busy(); //等待擦除完成
}
8.芯片擦除（C7h）
/*
调用 ：外部调用
擦除整个芯片
等待时间超长...
W25QXX_ChipErase 0xc7
*/
void W25QXX_Erase_Chip(void)
{
W25QXX_Write_Enable(); //SET WEL
W25QXX_Wait_Busy();
W25QXX_CS=0; //使能器件
SPI2_ReadWriteByte(W25X_ChipErase); //发送片擦除命令
W25QXX_CS=1; //取消片选
W25QXX_Wait_Busy(); //等待芯片擦除结束
}
四、写数据
1.写数据注意事项：
- 向Flash某扇区写数据前，须先将此扇区擦除。擦除后扇区字节都为FFh
- W25Qxx的最小擦除单位为一个扇区，也就是每次必须擦除4K个字节。1K是1024个地址。
- “页编程指令”每次可以编程256个字节，也就是每次都能一次性最多写入256个字节。
- 写数据无法进行跨页编程。
- 用 扇区擦除指令 每次可以擦除16页 ，不能自己删除指定的页区，而是直接擦除全部十六页。
- 用 块擦除指令 每次可以擦除256页 ， 用 整片擦除指令 可擦除整个芯片。
2.思路
- 根据要写的起始地址，确定要写的起始区域的扇区号以及在起始扇区中的偏移量。
- 根据要写的起始地址和字节数，确定要写的数据是否跨扇区。
- 确定好要操作的扇区以及扇区的地址范围。
- 对每一个扇区，先遍历要写的地址区域保存的数据是不是0xff，如果都是，就不用擦除。如果有不是0xff的区域，先读出里面的数据，保存在缓存W25QXX_BUFFER，然后擦除里面的内容。然后把这个扇区要操作的数据，写到缓存。最后一次性把缓存W25QXX_BUFFER的数据写到这个对应的扇区。
3.页写（02H）
/*
调用 ：内部调用
SPI在一页(0~32768)内写入少于256个字节的数据，按照你的芯片规格计算大小
在指定地址开始写入最大256字节的数据 （不能跨扇区写）
调用这个函数必须确保写入的区域已经擦除了
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!!!
W25QXX_PageProgram 0
*/
void W25QXX_Write_Page(u8* pBuffer,u32 WriteAddr,u16 NumByteToWrite)
{
u16 i;
W25QXX_Write_Enable(); //SET WEL 发送写使能，WEL位自动置1
W25QXX_CS=0; //使能器件
SPI2_ReadWriteByte(W25X_PageProgram); //发送写页命令
SPI2_ReadWriteByte((u8)((WriteAddr)>>16)); //发送24bit地址
SPI2_ReadWriteByte((u8)((WriteAddr)>>8));
SPI2_ReadWriteByte((u8)WriteAddr);
for(i=0;i<NumByteToWrite;i++)
SPI2_ReadWriteByte(pBuffer[i]); //循环写数
W25QXX_CS=1; //取消片选
W25QXX_Wait_Busy(); //等待写入结束
}
4.无检查FLASH写入
/*
调用 ：内部调用
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 W25QXX_Write_NoCheck(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)
{
W25QXX_Write_Page(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
}
}
}
5.写入数据
/*
调用 ：外部调用
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 W25QXX_BUFFER[4096];
void W25QXX_Write(u8* pBuffer,u32 WriteAddr,u16 NumByteToWrite)
{
u32 secpos;
u16 secoff;
u16 secremain;
u16 i;
u8 * W25QXX_BUF;
W25QXX_BUF=W25QXX_BUFFER;
secpos=WriteAddr/4096;//扇区地址，一个扇区为4k字节（4096个字节）
secoff=WriteAddr%4096;//在扇区内的偏移
secremain=4096-secoff;//扇区剩余空间大小
//printf("ad:%X,nb:%X\r\n",WriteAddr,NumByteToWrite);//测试用
if(NumByteToWrite<=secremain)secremain=NumByteToWrite;//不大于4096个字节
while(1)
{
W25QXX_Read(W25QXX_BUF,secpos*4096,4096);//读出整个扇区的内容
for(i=0;i<secremain;i++)//校验数据
{
if(W25QXX_BUF[secoff+i]!=0XFF)break;//需要擦除
}
if(i<secremain)//需要擦除
{
W25QXX_Erase_Sector(secpos); //擦除这个扇区
for(i=0;i<secremain;i++) //复制
{
W25QXX_BUF[i+secoff]=pBuffer[i];
}
W25QXX_Write_NoCheck(W25QXX_BUF,secpos*4096,4096);//写入整个扇区
}else W25QXX_Write_NoCheck(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
}
}
}
6.测试程序
//测试程序
u8 w25q16_write[255];
u8 w25q16_read[255];
void W25QXX_Test(void)
{
int i;
for(i=0;i<255;i++)
{
w25q16_write[i]=i+1;
}
W25QXX_Write(w25q16_write,5,sizeof(w25q16_write)/sizeof(u8));
W25QXX_Read(w25q16_read,5,sizeof(w25q16_read)/sizeof(u8));
for(i=0;i<255;i++)
{
printf("%d\n",w25q16_read[i]);
}
}
