W25Q128数据手册阅读总结

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1.描述

 W25Q128FV串行Flash内存由可编程的65536页组成，每一页256字节。可以在一时间编程高达256字节的内存。擦除内存可以是按16个页擦除（即一个Sector）,128个页擦除（八个Sector）,256个页擦除（16个Sector）,或者整片擦除。标准SPI通信支持时钟频率高达104MHz，Dual SPI通信支持时钟频率高达208MHz,QSPI通信支持时钟频率高达416MHz。

2.引脚封装

常见的引脚封装如下：

3.明白引脚的功能

（1） /CS片选
使能或者失能SPI设备的操作。当CS为高电平是设备未选中，串行数据线处于高阻抗状态。注意，低电平选中芯片。
（2） DO（IO1）数据输出（数据输入输出1）
标准SPI模式下的MISO，QSPI模式下的双向数据线IO1。
（3） /WP（IO2）写保护输入（数据输入输出2）
该引脚用于阻止状态寄存器被写。与状态寄存器中块保护（CMP、SEC、TB、BP2、BP1和BP0）位和状态寄存器保护位（SRP）一起使用，一个小到4KB扇区的部分或整个内存阵列可以被硬件保护。注意/WP引脚低电平有效。当状态寄存器2的QE位被设置为Quad IO时，/WP引脚功能是不可用的，因为这个引脚被用于IO2。
（4） GND地
（5） DI（IO0）数据输入（数据输入输出0）
标准SPI模式下的MOSI，QSPI模式下的双向数据线IO0。
（6） CLK串行时钟输入
（7） /HOLD or /RESET（IO3）保持或者复位输入（数据输入输出3）
/HOLD引脚允许设备在主动选择时暂停。当该引脚为低电平，并且选中芯片，DO引脚处于高阻态，DI和CLK引脚上的信号直接忽略。当HOLD引脚为高电平时，设备可以恢复运行。当多个设备共享相同的SPI信号时，Hold功能就发挥出来了。当状态寄存器2中的QE位被设置成Quad I/O时，HOLD引脚功能是不可以用的，因为这个引脚是被用于IO3。
还有就是这个引脚还有一个名字RESET，复位是低电平有效。当QE=0，IO3引脚可以通过状态寄存器配置为HOLD或者reset。
（8） VCC电源供应
当我们使用标准的SPI总线时，数据线只是第2脚和第5脚，四线的SPI使用/WP作IO2，使用/HOLD或者/RESET作IO3。

4.了解W25Q的内存结构框架

  首先W25Q引出一个SPI接口实现通讯基础，具备几个控制和状态寄存器，在写保护逻辑和内存编码上的内存分配大致都是分成64KB的块，4KB的扇区，256Byte的页，例如W25Q128，内存为16MByte（128Mbits/8bit）,它有256个块，每个块有16个扇区，每个扇区有16页。

5.了解相关寄存器

  仅仅3个状态/配置寄存器
  状态寄存器：
  读状态寄存器1、2、3指令可以用来提取闪存阵列可用性状态、设备是否是写使能、写保护状态、Quad SPI设置、保密寄存器上锁状态、擦除/编程挂起状态、输出驱动力、上电和当前地址模式。写状态寄存器指令可以用于配置写保护、Quad SPI设置、保密寄存器OTP锁、HOLD/RESET功能切换、输出驱动力、上电地址模式。对状态寄存器的写访问是由非易失性状态寄存器保护位(SRPO, SRP1)的状态控制的。
  状态寄存器1：

每个位的介绍：
（1） Erase/Write In Progress(BUSY)(只读)
  当设备正在执行页编程、Quad页编程、扇区擦除、块擦除、芯片擦除、写状态寄存器或者执行擦除、编程保密寄存器指令的时候，硬件置1。在此期间设备忽视其他指令。当完成上述操作之后有自动恢复为0表示不繁忙。
（2） Write Enable Latch(WEL)(只读)
  当接收到写使能指令之后该位置为1；当设备写失能之后该位清0。
（3） Block Protect Bits(BP2,BP1,BP0)(读写)
  这3个位提供写保护控制和状态。一般情况下用不着，除非怕别人抄板读取信息。
（4） TB(可写)
  非易失性的上/下位(TB)控制块保护位(BP2, BP1, BPO)是否保护数组的上(TB=0)或下(TB=1)，如状态寄存器内存保护表所示。出厂默认设置为TB-0。TB位可以根据SRPO、SRP1和WEL位的状态通过写状态寄存器指令来设置。
该位配合BP2,BP1,BP0控制着着保护哪一块区域的内存，具体可以看看手册上的状态寄存器内存保护表（Status Register Memory Protection Table）。
（5） SEC(可写)
  该位为1表示保护的是4KB扇区，为0表示保护的是64KB扇区。同样可以参考状态寄存器的内存保护表。
（6） SRP0(可写)
  配合SRP1和WP引脚来决定写保护的方式。有软件保护、硬件保护、电源供应上锁、一次性可编程保护。
  状态寄存器2：

（1） Erase/Program Suspend Status(SUS)(只读)
  当执行擦除/编程挂起(75H)指令时，该位置1。当执行擦除/编程恢复指令(7AH)，或者断电上电时该位为0。
（2） Security Register Lock Bits(LB3,LB2,LB1)(一次性可编程)
  出厂时这3个位为0，此时保密寄存器不上锁。LB3-1是一次性编程的，如果置位1之后就不能修改了，同时相应的256字节保密寄存器将永久的变为只读，不可修改。
（3） Quad Enable(QE)(可写)
  用于切换标准SPI或者是Quad SPI，当该位为0，WP引脚和HOLD引脚使能。当该位为1，WP引脚变为IQ2功能，HOLD变为IO3功能。该位置位1之后，可以发送38H（Enter QPI）指令切换到QSPI模式。如果没有置1就发送Enter QPI指令是没用的。在QSPI模式下，写状态寄存器命令是无法改变QE的。
  状态寄存器3：

（1） Write Protect Selection(WPS)(可写)
  该位用于选择写保护方案。为0使用的方案是CMP，SEC，TB，BP[2:0]位保护指定内存。为1使用的方案是个人块锁存。
（2） Output Driver Strength(DRV1,DRV0)(可写)
  用于读操作期间，默认为11，强度最低，最大的话就设置成00。这个应该是跟SPI驱动力有关的，了解下即可。
（3） /HOLD or /RESET Pin Function(HOLD/RST)(可写)
  用于选择对应硬件引脚的功能是HOLD还是RESET。当QE为1，该位不起作用。该位如果是1，对应引脚是复位的功能，否则是HOLD的功能。

6.了解指令

  上面的两个表上的指令可以使用标准/Dual/Quad SPI操作。
  而下面的这个表指令仅仅适用于QSPI：

7.了解标准SPI的SPI模式

  可以从发送指令06H的波形得知标准SPI的模式是0，即时钟的空闲电平是低电平，第一个时钟上升沿采集数据。高位在前。

8.了解SPI的dual模式

  通过发送0x3B(fast read dual output)的波形分析了解，主机正常通过DI数据线发送指令和24bits的地址给从机，随后主机发出8个虚时钟，最后从机的DI和DO数据线回传数据，四个时钟周期一个字节，比标准的快了一倍。

9.了解SPI的QPI模式

  通过发送0x0B(fast read)的波形分析了解，有四根数据线，并且都是双向的，主机先发送指令和地址，接着发送虚时钟，然后在提供时钟去读从机数据。由波形可以看出两个时钟就能传递一个字节，速度加快了很多。

10.常用的指令

  我们使用内存就是想来存放数据的，涉及到读写，所以我们的需求有：读内存和写内存。写内存的时候都需要注意Flash的一个通病，那就是Flash编程只能将1写为0，而不能将0写成1。所以我们需要在写内存的时候将内存擦除，使用内存擦除指令擦除内存，内存变为0xFF，然后再写内存。有时候我们可能要格式化内存，那么就还需要整片擦除指令。最后值得考虑的是，任何一款芯片都会有状态寄存器，我们在操作芯片的时候都需要先了解芯片的状态如何。那么针对使用标准SPI通信，梳理一下我们大致用到的指令有：
Write Enable（0x06）
Write Disable（0x04）
Read Status Register-1（0x05）
Write Status Register-1（0x01）
Read Status Register-2（0x35）
Write Status Register-2（0x31）
Read Status Register-3（0x15）
Write Status Register-3（0x11）
Chip Erase（0xC7/0x60）
Manufacturer/Device ID（0x90）
JEDEC ID（0x9F）
Read Unique ID（0x4B）
Page Program（0x02）
Sector Erase(4KB)（0x20）
Block Erase(32KB)（0x52）
Block Erase(64KB)（0xD8）
Read Data（0x03）
Fast Read（0x0B）