解读Datasheet系列：M95080W（ST，SPI EEPROM）

　　本文只对 M95080W 数据手册的一部分进行解读，其涵盖的内容基本足够开发标准 SPI 接口的 EEPROM 驱动。完整的 Datasheet 下载：
　　https://download.csdn.net/download/luckydarcy/10443186

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　　M95160-x 和 M95080-x 是电可擦除非易失性存储器（EEPROM）设备，通过高速 SPI 兼容总线进行访问，存储器阵列被组织成 2048 x 8bit（M95160-x）和 1024 x 8bit（M95080-x）。

M95080-x 读写

• 8Kbit（1K Byte）
• Page：32 Byte（一共32页）
• 可以按字节写入，也可以按页写入
• 允许对片内每一个字节进行读/写操作

16 Kbit and 8 Kbit serial SPI bus EEPROM with high speed clock

特性

• 速度高达10MHz
• 状态寄存器带硬件保护
• 字节和页写入方式（最多32字节）
• 可调节只读的EEPROM区域大小
• 超过一百万次写操作
• 数据保存超过40年

电压：

• 4.5V to 5.5V for M95xxx
• 2.5V to 5.5V for M95xxx-W
• 1.8V to 5.5V for M95xxx-R
• 1.7V to 5.5V for M95xxx-F

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信号连接

　　设备通过一个简单的 SPI 串行接口进行访问，总线信号是 C、D 和 Q。

　　当片选信号被拉低时，设备被选中。设备的通信能够被 Hold 信号中断。

　　我们项目的电路连接：

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信号描述

• 在所有操作期间，Vcc 必须在合法范围内保持稳定的电平输出，即 Vcc(min) 到 Vcc(max)
• 所有的输入/输出信号必须保持高或低。

Serial Data output（Q）

　　此输出信号用于将数据串行地从设备中传输出去。数据将在时钟信号的下降沿被 shift out。

Serial Data input（D）

　　此输入信号用于将数据串行地传输到设备端。例如接收指令、地址以及即将写入的数据，所有数据将在时钟信号的上升沿被捕获。

Serial Clock（C）

　　此输入信号为串行通信提供时序控制。在串行数据输入信号线（D）中出现的指令、地址和数据将在时钟线（C）的上升沿被捕获。而在串行数据输出信号线（Q）的数据将在时钟线（C）的下降沿被发送。

Chip Select（/S）

　　当此输入信号为高电平，设备处于未被选中的状态，此时串行数据输出（Q）为高阻态。如果此时设备内部的写周期仍在进行，则设备进入 Standby Power 模式。当片选信号（/S）被设置为低电平，取而代之的是 Active Power 模式。
　　上电之后，在开始传输任何指令之前，必须先触发此片选管脚的下降沿信号。

Hold（/HOLD）

Write Protect（/W）

Vcc supply voltage

Vss ground

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连接到 SPI 总线

　　M95080 和 M95160 完全兼容 SPI 协议。
　　所有的指令、地址和输入数据被移位到设备（most significant bit first），当片选信号被拉低后，串行数据输入（D）的信号将会在时钟信号线（C）的第一个上升沿被采集。
　　所有输出数据字节都会被移位出设备（most significant bit first），在传输完指令之后，串行数据输出（Q）的信号将在时钟信号线（C）的下降沿被发送。
　　下图表示了三个设备通过 SPI 总线连接到 MCU 的情况，同一时刻只有一个设备被选中，因此在同一时刻只有一个设备驱动串行数据输出（Q）信号线，其他未被选中的则处于高阻态。

　　当 SPI master 使片选信号线处于高阻态时，上拉电阻 R 确保了设备在处于未选中的状态。

SPI 模式

　　当微处理器的 SPI 控制器为以下模式时，设备能被驱动

• CPOL=0, CPHA=0
• CPOL=1, CPHA=1

　　对于这两种模式，输入数据在时钟上升沿时被采集，输出数据在时钟下降沿时被发送。
　　两种模式的不同之处在于时钟极性（clock polarity），也就是说当 master 处于 Stand-by 模式且没有数据传输时，时钟信号线：

• 保持低电平（CPOL=0, CPHA=0）
• 保持高电平（CPOL=1, CPHA=1）

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指令

　　指令以一个单字节码开头。如果发送了一个不合法的指令（不在下表中），设备会自动的取消选择自己。

（1）Write Enable（WREN）

　　在发送 WRITE 和 WRSR 指令前，必须先设置 Write Enable Latch（WEL）位。而唯一的设置方法就是 master 发送写使能指令（WREN）到 slave 设备。

（2）Write Disable（WRDI）

　　复位 Write Enable Latch（WEL）位的一个办法是往设备端发送 WRDI 指令。
　　实际上，以下事件都会使得 Write Enable Latch（WEL）位复位：

• 上电
• 执行 WRDI 指令
• WRSR 指令完成后
• WRITE 指令完成后

（3）Read Status Register（RDSR）

　　读状态寄存器（RDSR）指令允许 master 去访问设备的状态寄存器。状态寄存器在任何时候都可能被访问，即便是在一个写周期，甚至是写状态寄存器周期。如果这些写操作仍在进行中，建议在给设备端发送新的指令前先检查 Write In Progress（WIP）位。
　　也有可能会连续地读状态寄存器：

状态寄存器中具体的状态位和控制位介绍如下：

WIP bit

　　Write In Progress（WIP）位指示设备内存是否处于繁忙状态（WRITE 和 WRSR 周期）。如果 WIP 被置1，则表示相关写操作正在进行，如果 WIP 被置0，则没有。

WEL bit

　　Write Enable Latch（WEL）位指示内部写使能锁的状态。如果 WEL 被置1，则表示内部写使能锁被锁上（使能），如果 WEL 被置0，则表示内部写使能锁被打开（复位），此时将不能使用 WRITE 和 WRSR 指令。

BP1, BP0 bits

　　Block Protect 块保护（BP1，BP0）位是非易失性的。它们用来定义通过软件保护来避免写指令操作的区域大小，这些位通过写状态寄存器（WRSR）指令来修改。当 BP1 和 BP0 中的一个或两个被置1，相关的内存区域就会被保护起来，避免被 WRITE 指令操作。
　　注意：当硬件保护模式没有设置时，块保护（BP1，BP0）位才能被设置。

SRWD bit

　　Status Register Write Disable 状态寄存器写禁止（SRWD）位需要与写保护（/W）信号一起操作。SRWD 位和写保护（/W）信号允许设备置于硬件设备保护模式中（当 SRWD 位被置1，写保护被拉低）。在这种模式下，状态寄存器中的非易失性位（SRWD, BP1, BP0）将变成只读的，同时读状态寄存器（WRSR）指令将不被接受执行。

（4）Write Status Register（WRSR）

　　Write Status Register 写状态寄存器（WRSR）指令允许把新的值写入状态寄存器。但是写之前必须先执行 WREN 指令。

　　WRSR 指令先发送指令码（0x01），紧接着是一个字节的数据（即将设置的状态寄存器的值）。
　　WRSR 指令允许用户修改状态寄存器的 BP1，BP0 和 SRWD 位。

（5）Read from Memory Array（READ）

　　在片选信号拉低后，在串行数据输入（D）信号线上发送读指令（0x03）到设备，紧接着是16位的地址。然后设备会从串行数据输出（Q）信号线上移位出来。

　　如果片选信号继续保持低电平状态，还可以发送下一个地址，然后该地址的值被移位出来。
　　当到达最高的地址时，地址计数器会清零，允许无限循环地读。因此，整个存储器可以用一条指令读取。
　　读周期可以被片选信号中断，也就是说，在读周期期间，片选管脚的上升沿信号会中断读操作。
　　寻址的第一个字节可以是任意 Page 中的任意字节。
　　如果当前正在进行写周期，则设备不接受该指令，也不执行该指令。

（6）Write to Memory Array（WRITE）

　　在片选信号拉低后，在串行数据输入（D）信号线上发送读指令（0x02）到设备，紧接着是16位的地址，以及至少一个字节的数据。
　　如下图所示，在数据字节的第八位被锁存后，如果片选信号被拉高，则表明指令被用来写一个字节。

　　但是，如果片选信号继续被拉低，如下图所示，则输入数据的下一个字节被移位，因此，从给定地址往后直到本页结束的多个字节，可以在同一个内部写周期中写入。

　　每次移动一个新的数据字节时，内部地址计数器的最小有效位都会增加。如果发送到设备的数据字节数超过页边界，则内部地址计数器将滚到页的开头，所以先前的数据将会被传入的数据所覆盖。（M95160 和 M95080 的页大小为 32 字节）

　　在下列一些情况中，WRITE 指令将不会被接受和执行：

• WEL 位还没置1（执行 WREN 指令）；
• 写周期正在进行中；
• 设备没有被选中，在字节边界处，片选被拉高；
• 寻址的页属于保护区域（块保护）。