解读Datasheet系列：W25Q80DV（华邦 SPI Flash）

　　本文只对 W25Q80DV 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 Linux 驱动和裸板驱动。完整的 Datasheet 下载：
　　https://download.csdn.net/download/luckydarcy/10443182

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一般描述

　　W25Q80DV（8M-bit）是一个串行 Flash 存储器。容量为 8M-bit（存储器被组织成 4096 页，每页 256 字节），同一时间最多可以写 256 字节（一页）。
　　页擦除方式可以按 16 页一组（4KB sector erase）、128 页一组（32KB block erase）、256 页一组（64KB block erase）或者整片擦除（chip erase）。擦除操作只能按扇区擦除或按块擦除，W25Q80DV 分别有 256 个可擦除扇区（sector，每个扇区4KB）和 16 个可擦除块（block，每个块64KB）。
　　实际上，4 KB 的小扇区为需要存储数据和参数的应用程序提供了更大的灵活性。

　　Anyway，先记住下面的参数：

• Page：256 Bytes
• Sector：16 Pages（4KB）
• Block：16 Sector（64KB）

　　供电：2.7V 到 3.6V，power-down 的电流低至 1μA。

　　W25Q80DV 支持标准的 SPI（Serial Peripheral Interface），也支持高性能的 Dual/Quad 输出，以及 Dual/Quad I/O SPI，即 Serial Clock，Chip Select，Serial Data I/O0（DI），I/O1（DO），I/O2（/WP）和 I/O3（/HOLD）。
　　W25Q80DV 支持的 SPI 时钟频率高达 104MHz，以及当使用快速读 Dual/Quad I/O 指令时，Dual I/O 模式的等效时钟频率 208MHz（104MHz * 2）和 Quad I/O 模式的 416MHz（104MHz * 2）。这样的传输速率超过标准的异步 8 位和 16 位的并行 Flash 存储器。
　　Hold 管脚和 Write Protect 管脚提供了更进一步的控制灵活性。
　　此外，W25Q80DV 设备支持 64 位唯一的 JEDEC 标准厂商和设备标识序列号。

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特性

• W25Q80DV：8M-bit/1M-byte（1,048,576）
• 每个可编程页的大小为 256 字节
• 标准 SPI：CLK，/CS，DI，DO，/WP，/Hold
• Dual SPI：CLK，/CS，IO0，IO1，/WP，/Hold
• Quad SPI：CLK，/CS，IO0，IO1，IO2，IO3
• 统一的 4KB 扇区（Sector），32KB 和 64KB 的块（Block）

芯片封装和管脚定义

SOIC、WSON、PDIP

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管脚描述

Chip Select（/CS，片选）

Serial Data Input, Output and IOs（DI, DO and IO0, IO1, IO2, IO3）

Write Protect（/WP，写保护）

　　写保护（Write Protect）管脚用于防治状态寄存器被写，该功能需要结合状态寄存器的块保护（Block Protect）位（CMP，SEC，TB，BP2，BP1 和 BP0）以及状态寄存器的保护位（SRP0）一起使用。小至 4KB 的扇区，大至整个存储亲阵列都能被硬件保护。/WP 管脚低电平有效，如果状态寄存器2 的 QE 位被置为 Quad I/O，/WP 管脚的功能不再是写保护，而是 IO2。

HOLD（/HOLD）

　　/HOLD 管脚允许设备被选中后能够暂停，当 /HOLD 管脚被拉低且 /CS 为低电平时，DO 管脚将变成高阻抗，而 DI 和 CLK 管脚将会被忽略。当 /HOLD 被拉高，设备操作恢复。在多个设备共享同一个 SPI 信号时，/HOLD 功能就很有用了。/HOLD 管脚低电平有效，当状态寄存器2 的 QE 位被置为 Quad I/O 时，/HOLD 管脚功能失效，而变成 IO3。

Serial Clock（CLK）

　　SPI 串行时钟输入管脚为串行输入和输出操作提供时序。

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结构图

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寄存器

控制寄存器 & 状态寄存器

　　读 状态寄存器1 和 状态寄存器2 指令用于提供有效 Flash 存储器阵列的状态，比如设备的写使能、写保护、Quad SPI 设置、安全寄存器锁状态和 Erase/Program 挂起状态等。
　　写 状态寄存器 指令用于配置设备写保护特性、Quad SPI 设置、安全寄存器 OTP 锁等等。写 状态寄存器 的访问权限由 non-volatile 状态寄存器的保护位（SRP0，SRP1）控制，写使能指令，以及 Standard/Dual SPI 操作期间的 /WP 管脚状态。

状态寄存器

BUSY

　　状态寄存器（S0）中的 BUSY 位是只读的，当设备正在执行 Page Program、Quad Page Program、Sector Erase、Block Erase、Chip Erase、写状态寄存器或者 Erase/Program Security 寄存器指令时，BUSY 位就会置1。在 BUSY=1 期间，设备除了读状态寄存器和 Erase/Program Suspend 指令之外，其他指令都会被忽略。当这些 program、erase、write 状态或安全寄存器指令执行完毕，BUSY 位就会被清为 0，表示设备已经准备好执行其他指令了。

Write Enable Latch (WEL)

　　状态寄存器（S1）中的 WEL 位是只读的，在执行完写使能（Write Enable）指令后会置1。当设备被设置为写失能（Write Disable）时则被清0。

Block Protect Bits (BP2, BP1, BP0)

　　Block 保护位（BP2, BP1, BP0）是状态寄存器（S4, S3, S2）中的非易失读写位

Top/Bottom Block Protect (TB)

Sector/Block Protect (SEC)

Complement Protect (CMP)

Status Register Protect (SRP1, SRP0)

Erase/Program Suspend Status (SUS)

Security Register Lock Bits (LB3, LB2, LB1)

Quad Enable (QE)

Status Register Memory Protection (CMP = 0)

Status Register Memory Protection (CMP = 1)

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指令

　　W25Q80DV 的指令集包含 34 个基本指令（完全通过 SPI 总线控制）。指令由片选信号的下降沿开始，数据的第一个字节是指令码，DI 输入管脚在时钟上升沿时采集数据，MSB 在前。
　　指令长度从单个字节到多个字节变化，指令码后面可能带有 address bytes、data bytes、dummy bytes（不关心），在一些情况下，会组合起来。
　　所有的读指令能在任意时钟位之后完成，但是所有的写、编程、擦除指令必须在一个字节界限之后才能完成，否则指令将会被忽略。

厂商和设备标识

指令表（Standard SPI Instructions）

（只列出常用指令，码制为十六进制）

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SPI 操作

　　W25Q80DV 支持标准 SPI 指令。W25Q80DV 允许通过 SPI 兼容总线进行操作，包括四个信号：串行时钟（CLK）、片选（/CS）、串行数据输入（DI）和串行数据输出（DO）。标准 SPI 指令使用 DI 输入管脚将指令、地址和数据连续地写到设备（在 CLK 上升沿），DO 输出管脚用于从设备端读数据或状态（在 CLK 下降沿）。
　　支持 SPI 总线操作模式0 (0, 0) 和模式3 (1, 1)。