W25QXX使用教程
W25QXX是华邦公司生产的一块FLASH储存芯片
那W25Q256为例：驱动方式：单路双路四路SPI、QSPI；
擦写周期：10W次
支持电压：2.7~3.6V
频率：单路最大104Mhz、双路208Mhz、四路416Mhz
容量：容量为32M字节；
它将32M的容量分为512个块(Block)，那么每个块的容量就是64K字节；
每个块又分为16个扇区(Sector),每个扇区4K个字节；
那我们需要给W25Q256开辟一个至少4K的缓存区，这样对SRAM要求较高，芯片必须有4K以上的SRAM才能很好的操作，因为它的写操作需要先计算出它的扇区，把这个扇区的内容全部读出来，存放到芯片的SRAM里面进行修改，然后在一次性吧内容写入芯片。
引脚排列
引脚描述
硬件连接
操作指令：
w25qxx.h
#ifndef __W25QXX_H
#define __W25QXX_H
#include "sys.h"
//
//W25X系列/Q系列芯片列表
//W25Q80 ID 0XEF13
//W25Q16 ID 0XEF14
//W25Q32 ID 0XEF15
//W25Q64 ID 0XEF16
//W25Q128 ID 0XEF17
//W25Q256 ID 0XEF18
#define W25Q80 0XEF13
#define W25Q16 0XEF14
#define W25Q32 0XEF15
#define W25Q64 0XEF16
#define W25Q128 0XEF17
#define W25Q256 0XEF18
extern u16 W25QXX_TYPE; //定义W25QXX芯片型号
#define W25QXX_CS PFout(6) //W25QXX的片选信号
//
//指令表
#define W25X_WriteEnable 0x06
#define W25X_WriteDisable 0x04
#define W25X_ReadStatusReg1 0x05
#define W25X_ReadStatusReg2 0x35
#define W25X_ReadStatusReg3 0x15
#define W25X_WriteStatusReg1 0x01
#define W25X_WriteStatusReg2 0x31
#define W25X_WriteStatusReg3 0x11
#define W25X_ReadData 0x03
#define W25X_FastReadData 0x0B
#define W25X_FastReadDual 0x3B
#define W25X_PageProgram 0x02
#define W25X_BlockErase 0xD8
#define W25X_SectorErase 0x20
#define W25X_ChipErase 0xC7
#define W25X_PowerDown 0xB9
#define W25X_ReleasePowerDown 0xAB
#define W25X_DeviceID 0xAB
#define W25X_ManufactDeviceID 0x90
#define W25X_JedecDeviceID 0x9F
#define W25X_Enable4ByteAddr 0xB7
#define W25X_Exit4ByteAddr 0xE9
void W25QXX_Init(void);
u16 W25QXX_ReadID(void); //读取FLASH ID
u8 W25QXX_ReadSR(u8 regno); //读取状态寄存器
void W25QXX_4ByteAddr_Enable(void); //使能4字节地址模式
void W25QXX_Write_SR(u8 regno,u8 sr); //写状态寄存器
void W25QXX_Write_Enable(void); //写使能
void W25QXX_Write_Disable(void); //写保护
void W25QXX_Write_NoCheck(u8* pBuffer,u32 WriteAddr,u16 NumByteToWrite);
void W25QXX_Read(u8* pBuffer,u32 ReadAddr,u16 NumByteToRead); //读取flash
void W25QXX_Write(u8* pBuffer,u32 WriteAddr,u16 NumByteToWrite);//写入flash
void W25QXX_Erase_Chip(void); //整片擦除
void W25QXX_Erase_Sector(u32 Dst_Addr); //扇区擦除
void W25QXX_Wait_Busy(void); //等待空闲
void W25QXX_PowerDown(void); //进入掉电模式
void W25QXX_WAKEUP(void); //唤醒
#endif
w25qxx.c
#include "w25qxx.h"
#include "spi.h"
#include "delay.h"
#include "usart.h"
#include "stm32f4xx_hal_gpio.h"
//
u16 W25QXX_TYPE=W25Q256; //默认是W25Q256
//4Kbytes为一个Sector
//16个扇区为1个Block
//W25Q256
//容量为32M字节,共有512个Block,8192个Sector
//初始化SPI FLASH的IO口
void W25QXX_Init(void)
{
u8 temp;
GPIO_InitTypeDef GPIO_Initure;
__HAL_RCC_GPIOF_CLK_ENABLE(); //使能GPIOF时钟
//PF6
GPIO_Initure.Pin=GPIO_PIN_6; //PF6
GPIO_Initure.Mode=GPIO_MODE_OUTPUT_PP; //推挽输出
GPIO_Initure.Pull=GPIO_PULLUP; //上拉
GPIO_Initure.Speed=GPIO_SPEED_FAST; //快速
HAL_GPIO_Init(GPIOF,&GPIO_Initure); //初始化
W25QXX_CS=1; //SPI FLASH不选中
SPI5_Init(); //初始化SPI
SPI5_SetSpeed(SPI_BAUDRATEPRESCALER_2); //设置为45M时钟,高速模式
W25QXX_TYPE=W25QXX_ReadID(); //读取FLASH ID.
if(W25QXX_TYPE==W25Q256) //SPI FLASH为W25Q256
{
temp=W25QXX_ReadSR(3); //读取状态寄存器3，判断地址模式
if((temp&0X01)==0) //如果不是4字节地址模式,则进入4字节地址模式
{
W25QXX_CS=0; //选中
SPI5_ReadWriteByte(W25X_Enable4ByteAddr);//发送进入4字节地址模式指令
W25QXX_CS=1; //取消片选
}
}
}
//读取W25QXX的状态寄存器，W25QXX一共有3个状态寄存器
//状态寄存器1：
//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
//状态寄存器2：
//BIT7 6 5 4 3 2 1 0
//SUS CMP LB3 LB2 LB1 (R) QE SRP1
//状态寄存器3：
//BIT7 6 5 4 3 2 1 0
//HOLD/RST DRV1 DRV0 (R) (R) WPS ADP ADS
//regno:状态寄存器号，范:1~3
//返回值:状态寄存器值
u8 W25QXX_ReadSR(u8 regno)
{
u8 byte=0,command=0;
switch(regno)
{
case 1:
command=W25X_ReadStatusReg1; //读状态寄存器1指令
break;
case 2:
command=W25X_ReadStatusReg2; //读状态寄存器2指令
break;
case 3:
command=W25X_ReadStatusReg3; //读状态寄存器3指令
break;
default:
command=W25X_ReadStatusReg1;
break;
}
W25QXX_CS=0; //使能器件
SPI5_ReadWriteByte(command); //发送读取状态寄存器命令
byte=SPI5_ReadWriteByte(0Xff); //读取一个字节
W25QXX_CS=1; //取消片选
return byte;
}
//写W25QXX状态寄存器
void W25QXX_Write_SR(u8 regno,u8 sr)
{
u8 command=0;
switch(regno)
{
case 1:
command=W25X_WriteStatusReg1; //写状态寄存器1指令
break;
case 2:
command=W25X_WriteStatusReg2; //写状态寄存器2指令
break;
case 3:
command=W25X_WriteStatusReg3; //写状态寄存器3指令
break;
default:
command=W25X_WriteStatusReg1;
break;
}
W25QXX_CS=0; //使能器件
SPI5_ReadWriteByte(command); //发送写取状态寄存器命令
SPI5_ReadWriteByte(sr); //写入一个字节
W25QXX_CS=1; //取消片选
}
//W25QXX写使能
//将WEL置位
void W25QXX_Write_Enable(void)
{
W25QXX_CS=0; //使能器件
SPI5_ReadWriteByte(W25X_WriteEnable); //发送写使能
W25QXX_CS=1; //取消片选
}
//W25QXX写禁止
//将WEL清零
void W25QXX_Write_Disable(void)
{
W25QXX_CS=0; //使能器件
SPI5_ReadWriteByte(W25X_WriteDisable); //发送写禁止指令
W25QXX_CS=1; //取消片选
}
//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
//0XEF18,表示芯片型号为W25Q256
u16 W25QXX_ReadID(void)
{
u16 Temp = 0;
W25QXX_CS=0;
SPI5_ReadWriteByte(0x90);//发送读取ID命令
SPI5_ReadWriteByte(0x00);
SPI5_ReadWriteByte(0x00);
SPI5_ReadWriteByte(0x00);
Temp|=SPI5_ReadWriteByte(0xFF)<<8;
Temp|=SPI5_ReadWriteByte(0xFF);
W25QXX_CS=1;
return Temp;
}
//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 W25QXX_Read(u8* pBuffer,u32 ReadAddr,u16 NumByteToRead)
{
u16 i;
W25QXX_CS=0; //使能器件
SPI5_ReadWriteByte(W25X_ReadData); //发送读取命令
if(W25QXX_TYPE==W25Q256) //如果是W25Q256的话地址为4字节的，要发送最高8位
{
SPI5_ReadWriteByte((u8)((ReadAddr)>>24));
}
SPI5_ReadWriteByte((u8)((ReadAddr)>>16)); //发送24bit地址
SPI5_ReadWriteByte((u8)((ReadAddr)>>8));
SPI5_ReadWriteByte((u8)ReadAddr);
for(i=0;i<NumByteToRead;i++)
{
pBuffer[i]=SPI5_ReadWriteByte(0XFF); //循环读数
}
W25QXX_CS=1;
}
//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 W25QXX_Write_Page(u8* pBuffer,u32 WriteAddr,u16 NumByteToWrite)
{
u16 i;
W25QXX_Write_Enable(); //SET WEL
W25QXX_CS=0; //使能器件
SPI5_ReadWriteByte(W25X_PageProgram); //发送写页命令
if(W25QXX_TYPE==W25Q256) //如果是W25Q256的话地址为4字节的，要发送最高8位
{
SPI5_ReadWriteByte((u8)((WriteAddr)>>24));
}
SPI5_ReadWriteByte((u8)((WriteAddr)>>16)); //发送24bit地址
SPI5_ReadWriteByte((u8)((WriteAddr)>>8));
SPI5_ReadWriteByte((u8)WriteAddr);
for(i=0;i<NumByteToWrite;i++)SPI5_ReadWriteByte(pBuffer[i]);//循环写数
W25QXX_CS=1; //取消片选
W25QXX_Wait_Busy(); //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 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
}
};
}
//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
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
}
};
}
//擦除整个芯片
//等待时间超长...
void W25QXX_Erase_Chip(void)
{
W25QXX_Write_Enable(); //SET WEL
W25QXX_Wait_Busy();
W25QXX_CS=0; //使能器件
SPI5_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
}
//擦除一个扇区
//Dst_Addr:扇区地址 根据实际容量设置
//擦除一个扇区的最少时间:150ms
void W25QXX_Erase_Sector(u32 Dst_Addr)
{
//监视falsh擦除情况,测试用
//printf("fe:%x\r\n",Dst_Addr);
Dst_Addr*=4096;
W25QXX_Write_Enable(); //SET WEL
W25QXX_Wait_Busy();
W25QXX_CS=0; //使能器件
SPI5_ReadWriteByte(W25X_SectorErase); //发送扇区擦除指令
if(W25QXX_TYPE==W25Q256) //如果是W25Q256的话地址为4字节的，要发送最高8位
{
SPI5_ReadWriteByte((u8)((Dst_Addr)>>24));
}
SPI5_ReadWriteByte((u8)((Dst_Addr)>>16)); //发送24bit地址
SPI5_ReadWriteByte((u8)((Dst_Addr)>>8));
SPI5_ReadWriteByte((u8)Dst_Addr);
W25QXX_CS=1; //取消片选
W25QXX_Wait_Busy(); //等待擦除完成
}
//等待空闲
void W25QXX_Wait_Busy(void)
{
while((W25QXX_ReadSR(1)&0x01)==0x01); // 等待BUSY位清空
}
//进入掉电模式
void W25QXX_PowerDown(void)
{
W25QXX_CS=0; //使能器件
SPI5_ReadWriteByte(W25X_PowerDown); //发送掉电命令
W25QXX_CS=1; //取消片选
delay_us(3); //等待TPD
}
//唤醒
void W25QXX_WAKEUP(void)
{
W25QXX_CS=0; //使能器件
SPI5_ReadWriteByte(W25X_ReleasePowerDown); // send W25X_PowerDown command 0xAB
W25QXX_CS=1; //取消片选
delay_us(3); //等待TRES1
}
W25QXX_Write函数思路
-
每个扇区（sector）是4K，也就是4096个地址
-
在写任何一个地址之前，如果该地址的值不是0xFF，必须先擦除对应的扇区（sector），然后再写。
-
最大支持写操作的单元是page（页）一个扇区4K字节
-
根据要写的起始地址，确定要写的起始区域的扇区（Sector）号以及在起始扇区（Sector）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（Sector）。
-
确定好要操作的扇区（Sector）以及扇区（Sector）的地址范围。
-
对每个扇区（Sector），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sector要操作的数据，写到缓存。最后一次性吧缓存W25QXX_BUFFER的数据写到这个对应的扇区（Sector）。
main.c
//要写入到W25Q256的字符串数组
const u8 TEXT_Buffer[]={"Apollo STM32F4 SPI TEST"};
#define SIZE sizeof(TEXT_Buffer)
int main(void)
{
u8 key;
u16 i=0;
u8 datatemp[SIZE];
u32 FLASH_SIZE;
Stm32_Clock_Init(360,25,2,8);//设置时钟,180Mhz
delay_init(180); //初始化延时函数
uart_init(90,115200); //初始化串口波特率为115200
usmart_dev.init(90); //初始化USMART
LED_Init(); //初始化与LED连接的硬件接口
SDRAM_Init(); //初始化SDRAM
LCD_Init(); //初始化LCD
KEY_Init(); //按键初始化
W25QXX_Init(); //W25QXX初始化
POINT_COLOR=RED;
LCD_ShowString(30,50,200,16,16,"Apollo STM32F4/F7");
LCD_ShowString(30,70,200,16,16,"SPI TEST");
LCD_ShowString(30,90,200,16,16,"ATOM@ALIENTEK");
LCD_ShowString(30,110,200,16,16,"2021/01/24");
LCD_ShowString(30,130,200,16,16,"KEY1:Write KEY0:Read"); //显示提示信息
while(W25QXX_ReadID()!=W25Q256) //检测不到W25Q256
{
LCD_ShowString(30,150,200,16,16,"W25Q256 Check Failed!");
delay_ms(500);
LCD_ShowString(30,150,200,16,16,"Please Check! ");
delay_ms(500);
LED0=!LED0; //DS0闪烁
}
LCD_ShowString(30,150,200,16,16,"W25Q256 Ready!");
FLASH_SIZE=32*1024*1024; //FLASH 大小为32M字节
POINT_COLOR=BLUE; //设置字体为蓝色
while(1)
{
key=KEY_Scan(0);
if(key==KEY1_PRES)//KEY1按下,写入W25Q256
{
LCD_Fill(0,170,239,319,WHITE);//清除半屏
LCD_ShowString(30,170,200,16,16,"Start Write W25Q256....");
W25QXX_Write((u8*)TEXT_Buffer,FLASH_SIZE-100,SIZE); //从倒数第100个地址处开始,写入SIZE长度的数据
LCD_ShowString(30,170,200,16,16,"W25Q256 Write Finished!"); //提示传送完成
}
if(key==KEY0_PRES)//KEY0按下,读取字符串并显示
{
LCD_ShowString(30,170,200,16,16,"Start Read W25Q256.... ");
W25QXX_Read(datatemp,FLASH_SIZE-100,SIZE); //从倒数第100个地址处开始,读出SIZE个字节
LCD_ShowString(30,170,200,16,16,"The Data Readed Is: "); //提示传送完成
LCD_ShowString(30,190,200,16,16,datatemp); //显示读到的字符串
}
i++;
delay_ms(10);
if(i==20)
{
LED0=!LED0;//提示系统正在运行
i=0;
}
}
}