SPI 的初识

SPI 介绍

Q: SPI 是什么？

A: SPI是串行外设接口（Serial Peripheral Interface）的缩写，是一种高速的（比IIC快），全双工（IIC是半双工），同步的通信总线，并且在芯片的管脚上只占用四根线，节约了芯片的管脚，同时为PCB的布局上节省空间，提供方便，正是出于这种简单易用的特性，越来越多的芯片集成了这种通信协议

SPI 物理架构

SPI 包含 4 条总线，分别为SS、SCK、MOSI、MISO。它们的作用介绍如下 ：

• MISO – Master Input Slave Output，主设备数据输入，从设备数据输出
• MOSI – Master Output Slave Input，主设备数据输出，从设备数据输入
• SCK – Serial Clock，时钟信号，由主设备产生
• CS – Chip Select，片选信号，由主设备控制

SPI 工作原理

SPI工作模式

时钟极性（CPOL）：

没有数据传输时 时钟线的空闲状态电平

• 0：SCK (CLK) 在空闲状态保持低电平
• 1：SCK (CLK) 在空闲状态保持高电平

时钟相位（CPHA）：

时钟线在第几个时钟边沿采样数据

• 0：SCK (CLK) 的第一（奇数）边沿进行数据位采样，数据在第一个时钟边沿被锁存
• 1：SCK (CLK) 的第二（偶数）边沿进行数据位采样，数据在第二个时钟边沿被锁存

 根据CPOL和CPHA的取值组合，共有4种工作模式：

其中：模式 0 和 模式 3 最常用

模式 0 时序图：

 模式3 时序图：

W25Q128

W25Q128 是华邦公司推出的一款 SPI 接口的 NOR Flash 芯片，其存储空间为 128 Mbit，相当于 16M 字节: 

Flash 是常用的用于储存数据的半导体器件，它具有容量大，可重复擦写、按“扇区/块”擦除、掉 电后数据可继续保存的特性。 Flash 的物理特性：只能写 0 ，不能写 1 ，写 1 靠擦除。

W25Q128 存储架构（地址24位）

上图从左到右分别是：块 --> 扇区 --> 页 --> 字节

一般按扇区（4k）进行擦除； 可以按 XX章 XX节 XX页 XX字 进行理解 

W25Q128 常用指令

W25Q128 全部指令非常多，但常用的如下几个指令：

写使能 (06H)

执行页写，扇区擦除，块擦除，片擦除，写状态寄存器等指令前，需要写使能。

拉低CS片选 → 发送06H → 拉高CS片选

读状态寄存器（05H）

拉低CS片选 → 发送05H→ 返回SR1的值 → 拉高CS片选

读时序（03H）

拉低CS片选 → 发送03H→ 发送24位地址 → 读取数据（1~n） → 拉高CS片选 

页写时序 (02H)

页写命令最多可以向FLASH传输256个字节的数据。

拉低CS片选 → 发送02H→ 发送24位地址 → 发送数据（1~n） → 拉高CS片选 

扇区擦除时序（20H）

写入数据前，检查内存空间是否全部都是 0XFF ，不满足需擦除。

拉低CS片选 → 发送20H→ 发送24位地址 → 拉高CS片选

W25Q128 状态寄存器 

W25Q128 一共有 3 个状态寄存器，它们的作用是跟踪芯片的状态。

其中，状态寄存器 1 较为常用:

• BUSY：指示当前的状态，0 表示空闲，1 表示忙碌
• WEL：写使能锁定，为 1 时，可以操作页/扇 区/块。为 0 时，写禁止。 

W25Q128 常见操作流程

以下流程省略了拉低/拉高片选信号CS!

读操作：

写操作：

擦除扇区： 

使用 SPI 读写 W25Q128

由于我的W25Q128还没到，所以这部分的实现之后再补上，现继续学习下去了^^