SPIFlash-W25QXX使用总结

W25QXX简介

W25QXX，后面的XX指的是Mbit

常见的型号有：

W25Q80

W25Q16

W25Q32

W25Q64

W25Q128

注意80是表示8而不是80

所以，换算成字节数，从上到下为：

1MB

2MB

4MB

8MB

16MB

整个flash分成多个块，一个块分成多个扇区，一个扇区分成多个页。

以W25Q64为例，8MB，共分为128个块（block），即每个块64KB，每个块又分为16个扇区（sector），那么每个扇区就是4KB

各型号分成的块和扇区大小是一样的，只是不同大小的flash分成块的数量不一样。

比如W25Q64分成了128个块，W25Q128系列就分成了256个块。

一个扇区4K，有多大呢？4K，也就是4096个字节，已知每个中文占两个字节，也就是一个扇区能存储一篇2048字的作文。

其实每个扇区下面，还分了16个页，也就是每页4*1024/16 = 256字节。

接下来讲解常用操作。

擦除扇区

通常：扇区是擦除的最小单位，也可以一次性全片擦除。

注意几个地方

发送24位地址，因为一次只能发送1个字节，所以需要发3次，如果配置的是MSB优先，则先发最高8位，再发中间8位，再发低8位。

这里难以理解的是“扇区地址”乘以4096

事实上，这里传入的不是扇区地址，而是扇区的id号，所以需要再乘以4096（每个扇区4Kbyte字节），得出该扇区的起始地址。

128个块，每块16个扇区，则一共有2048个扇区，则扇区id从0到2047。

怎么知道一个地址落在哪个扇区内呢？

通常，给一个地址，比如0x0000FF（255），用这个地址除以4096，得到整数结果，就是所在的扇区号。因为一个扇区4096个字节，类似于进制每4096进1，所以除以进制后取整就能得到扇区号。再把扇区号乘以4096，就能得到扇区的首地址。

比如地址0x7FFFFF（8,388,607），除以4096，结果为2,047.999755859375…，取整为2047，刚好是最后一个扇区id，再把2047乘以4096，就能得到最后一个扇区的起始地址8,384,512，也就是0x7FF000，经验证是正确的。

其实很好理解，如果一个扇区是10单位的大小，那么0~9就会落入第一个扇区，10~19就会落入第二个扇区……类比理解。

地址/4096可以得到扇区号；地址%4096可以得到在该扇区中的偏移量。

全片擦除

读数据

W25Q128 支持以任意地址（但是不能超过 W25Q128 的地址范围）开始读取数据。循环读数据时， 其地址会自动增加的，要注意不能超过了 W25Q128 的地址范围，否则读出来的数据就不是你想要的数据了。

理论上，只要能读，可以一直从头读到尾。

写数据

写操作要注意

写之前，一定要判断待写入区域是否没被写过，即是否全为0xFF，为什么要做这个判断呢？这是因为flash的特性：FLASH未写入时里面的数据为全1，即0xFF，重要的是，写入时，只支持把1写成0，不能把0写成1，如果要把0变成1，只能擦除后再整体写入。

如果之前已经写过，并且没有被擦除，那么，我写入数据时，因为之前的0不能变成1，所以会导致存储的数据是不准确的。

一开始，我还在想，如果一个地方有数据，我为了写入新的数据，不就把原来的数据给覆盖了？如果判断某个地方有被写入过，那就找个别的空闲地方写入不就行了？就像内存一样，一个地址在某时刻被某个数据用了，就不应该再分配给其他数据用了。否则会引起不可预知的错误。

后来我想，Flash的应用场景应该是这样的：对于每一个应用程序，Flash会划分一块区域给它使用，这样，各应用数据的存储区域各不相干。这种情况下，写数据其实就是为了更改特定应用的数据，此时，就是用新数据覆盖旧数据，是合理的。比如，用JLINK下载程序时，就是会下载到指定起始地址的一段Flash中，每次程序更改重新下载时，会先擦除原来的数据，然后再写入新的数据。

那么，写数据时，是否可以直接擦除目标区域，然后再写入新的数据呢？

之所以提出这种疑问，是因为在看正点原子的视频时，他们的做法是这样的：写入一段数据时，会先去判断要写入数据的地址部分是否被擦除，如果已经处于擦除状态，那么就直接写入，如果没有擦除，就先将这个扇区的内容读出来放到缓存里，然后将目标区域擦除，再将要写的数据合并到缓存中，再写入刚才的目标扇区。

于是，我产生一个疑问，直接擦除再写入不就行了？为什么还要先读出来，擦除后再写入？

难道是为了实现局部修改？即只让修改的地方被重新写入。考虑一种极端情况，一个扇区中，只需要修改一个字节，一种做法是，我将整个扇区直接擦除，再直接写入整个扇区的新内容。还有一种做法就是，判断这个扇区是不是处于擦除状态，不是的话就先读出数据，在缓存中将这个数据修改，同时擦除原来的区域，再将缓存中的数据写入。。。。。。。发现这里还是要重新把整个扇区的内容写入一遍，也没得到优化呀。。。。。。

有点复杂，不好理解。

原子哥程序的解读，直接参考：

W25Qxx系列FLASH初级使用指南（W25Q64 W25Q128等） - 知乎

拉到最后一节，有详细描述，虽然图片看不太清晰。

有个点需要注意，就是判断再擦除并不是必要的；保护原来的数据也并不是必要的。

有几个理由：一就是各功能数据会分开存放，不会互相干扰，我只会覆盖原来的旧数据，没必要保护；再就是10w次擦除差不多够用了，判断再擦除反而拖慢了存储速度；另外，因为要判断扇区再擦除，导致代码逻辑变得较为复杂。

//SPI在一页(共65536页)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(uint8_t* pBuffer,uint32_t WriteAddr,uint16_t NumByteToWrite)
{
 	uint16_t i;  
    W25QXX_Write_Enable();                  //SET WEL 
	W25QXX_ENABLE_CS;                            //使能器件   
    SPI2_ReadWriteByte(W25X_PageProgram);      //发送写页命令
    SPI2_ReadWriteByte((uint8_t)((WriteAddr)>>16)); //发送24bit地址    
    SPI2_ReadWriteByte((uint8_t)((WriteAddr)>>8));   
    SPI2_ReadWriteByte((uint8_t)WriteAddr);   
    for(i=0; ipageremain
		{
			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)
uint8_t W25QXX_BUFFER[4096];		 
void W25QXX_Write(uint8_t* pBuffer,uint32_t WriteAddr,uint16_t NumByteToWrite)   
{ 
	uint32_t secpos;
	uint16_t secoff;
	uint16_t secremain;	   
 	uint16_t i;    
	uint8_t * 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;i4096)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
		}	 
	};	 
}

换个教程看看。

写操作较为复杂，主要是因为写之前要擦除、最大一次性只能写256 Byte（即一个完整的page，硬件不会自动换page，所以要编程）所以要考虑换页、写操作给的指令中的起始地址再某一页的哪个位置等等。

在W25Q64数据手册中，写入数据是页面编程指令02H

单次指令最多只能写入256个字节

对于页对齐这个概念，我一开始没太明白，一次只能写一页，接着往后写多写几页不就行了？反正地址也是会继续增加。看了文档的说明才明白，如果一次写超过了一页，那么数据会回到页开头，覆盖原来的数据，而不是地址继续增加。

页对齐是说，是否是从页的起始地址写的。

那么，这个写入函数到底按照怎么样的思路去写？

参考：

这里的实现就是基于页对齐去写的，擦除扇区是在main函数中要写入数据之前直接擦除的，并没有做什么判断。

/*
	* @name   SPI_Flash_WritePage
	* @brief  写入页(256Bytes),写入长度不超过256字节
	* @param  pWriteBuffer：待写入数据的指针
  *         WriteAddr   ：写入地址
  *         WriteLength ：写入数据长度，必须小于等于SPI_FLASH_PerWritePageSize(256Bytes)
	* @retval None
*/
static void SPI_Flash_WritePage(uint8_t* pWriteBuffer, uint32_t WriteAddr, uint16_t WriteLength)
{
	//检测flash是否处于忙碌状态
	SPI_Flash_WaitForWriteEnd();
	
	//Flash写使能，允许写入
	SPI_Flash_WriteEnable();
	
	//选择Flash芯片: CS输出低电平
	CLR_SPI_Flash_CS;
	
	//发送命令：页面编程
	SPI_Flash_WriteByte(W25X_PageProgram);	
	//发送地址高字节
	SPI_Flash_WriteByte((WriteAddr & 0xFF0000) >> 16);
	//发送地址中字节
	SPI_Flash_WriteByte((WriteAddr & 0xFF00) >> 8);
	//发送地址低字节
	SPI_Flash_WriteByte(WriteAddr & 0xFF);
	
	if(WriteLength > SPI_FLASH_PageSize)
  {
     WriteLength = SPI_FLASH_PageSize;
		printf("Error: Flash每次写入数据不能超过256字节！\n");
  }
	
	//开始写入数据
	while (WriteLength--)
  {
     /* 读取一个字节*/
    SPI_Flash_WriteByte(*pWriteBuffer);
    /* 指向下一个字节缓冲区 */
    pWriteBuffer++;
  }
	
	//禁用Flash芯片: CS输出高电平
	SET_SPI_Flash_CS;
	
	//等待写入完毕
	SPI_Flash_WaitForWriteEnd();
}

/*
	* @name   SPI_Flash_WriteUnfixed
	* @brief  写入不固定长度数据
	* @param  pWriteBuffer：待写入数据的缓存指针
  *         WriteAddr   ：写入地址
  *         WriteLength ：写入数据长度
	* @retval None
*/
static void SPI_Flash_WriteUnfixed(uint8_t* pWriteBuffer, uint32_t WriteAddr, uint32_t WriteLength)
{
	uint32_t PageNumofWirteLength     = WriteLength / SPI_FLASH_PageSize;            //待写入页数
	uint8_t  NotEnoughNumofPage       = WriteLength % SPI_FLASH_PageSize;            //不足一页的数量
	uint8_t  WriteAddrPageAlignment   = WriteAddr % SPI_FLASH_PageSize;              //如果取余为0，则地址页对齐，可以写连续写入256字节
	uint8_t  NotAlignmentNumofPage    = SPI_FLASH_PageSize - WriteAddrPageAlignment; //地址不对齐部分，最多可以写入的字节数
	
	//写入地址页对齐
	if(WriteAddrPageAlignment == 0)
	{
		//待写入数据不足一页
		if(PageNumofWirteLength == 0)
		{
			SPI_Flash_WritePage(pWriteBuffer,WriteAddr,WriteLength);
		}
		//待写入数据超过一页
		else
		{
			//先写入整页
			while(PageNumofWirteLength--)
			{
				SPI_Flash_WritePage(pWriteBuffer,WriteAddr,SPI_FLASH_PageSize);
				pWriteBuffer += SPI_FLASH_PageSize;
				WriteAddr    += SPI_FLASH_PageSize;
			}
			//再写入不足一页的数据
			if(NotEnoughNumofPage > 0)
			{
				SPI_Flash_WritePage(pWriteBuffer,WriteAddr,NotEnoughNumofPage);
			}
		}
	}
	//写入地址与页不对齐
	else
	{
		//待写入数据不足一页
		if(PageNumofWirteLength == 0)
		{
			//不足一页的数据 <= 地址不对齐部分
			if(NotEnoughNumofPage <= NotAlignmentNumofPage)
			{
				SPI_Flash_WritePage(pWriteBuffer,WriteAddr,WriteLength);
			}
			//不足一页的数据 > 地址不对齐部分
			else
			{
				//先写地址不对齐部分允许写入的最大长度
				SPI_Flash_WritePage(pWriteBuffer,WriteAddr,NotAlignmentNumofPage);				
				pWriteBuffer += NotAlignmentNumofPage;
				WriteAddr    += NotAlignmentNumofPage;
				
				//再写没写完的数据
				SPI_Flash_WritePage(pWriteBuffer,WriteAddr,NotEnoughNumofPage-NotAlignmentNumofPage);
			}
		}
		//待写入数据超过一页
		else
		{
			//先写地址不对齐部分允许写入的最大长度，地址此时对齐了
		  SPI_Flash_WritePage(pWriteBuffer,WriteAddr,NotAlignmentNumofPage);				
			pWriteBuffer += NotAlignmentNumofPage;
			WriteAddr    += NotAlignmentNumofPage;
			
			//地址对其后，重新计算写入页数与不足一页的数量
			WriteLength           -= NotAlignmentNumofPage;
			PageNumofWirteLength   = WriteLength / SPI_FLASH_PageSize;            //待写入页数
	    NotEnoughNumofPage     = WriteLength % SPI_FLASH_PageSize; 
			
			//先写入整页
			while(PageNumofWirteLength--)
			{
				SPI_Flash_WritePage(pWriteBuffer,WriteAddr,SPI_FLASH_PageSize);
				pWriteBuffer += SPI_FLASH_PageSize;
				WriteAddr    += SPI_FLASH_PageSize;
			}
			//再写入不足一页的数据
			if(NotEnoughNumofPage > 0)
			{
				SPI_Flash_WritePage(pWriteBuffer,WriteAddr,NotEnoughNumofPage);
			}
		}
	}
}