SPI方式读取外部FLASH抓取时序图

使用STM32的SPI控制器，对外部的W25X16 FLASH（2M字节）芯片进行操作。以下为逻辑分析仪抓取的时序。

         以下是该FLASH芯片的命令表。

 

    

 

1、          1、读取器件ID。

先拉低片选信号CS，再发送命令0XAB，再发送三个字节的dummy。读取第四个字节数据，数据就是device ID。最后拉高CS，结束一次操作。

 

    

         以下是发送命令0XAB放大的图。可以看出CLK空闲状态是高电平（CPOL = 1），偶数边沿为采样时刻（CPHA = 1）。

 

    

 

2、          2、读取jedec标准ID

先拉低片选信号CS，再发送命令0X9f，读取三个数据。最后拉高CS，结束一次操作。

第一个数据：生产厂商

第二个数据：存储器类型

第三个数据：容量

 

 

    

 

3、         3、 写使能

Flash在写数据，擦除，写状态寄存器之前，首先要打开写使能。打开写使能的方法也很简单，发送命令0x06即可。

 

    

 

4、         4、 写数据

拉低片选，发送命令0x02，表示写操作。发送3个字节的地址。因为选用的flash芯片大小为2M，地址范围为0x00_0000 – 0x1f_ffff。所以需要24位表示地址。因此要发送3个字节来表征写入的地址。

 

   

         三个地址发送完毕后，就开始发送要写入的数据。

 

         数据写完毕后，拉高片选即可。

 

    

         在写数据完成后，要读取flash芯片的状态寄存器，判断器件状态。

         读取状态寄存器，所用命令为0x05，第二个SPI周期即为读取的状态寄存器值，可以一直读取该状态寄存器的值。

 

当读到状态寄存器的值为0x00后，表示器件完成写操作。

 

    

 

5、          5、扇区擦除

使用命令0x20对扇区进行擦除。

 

         擦除是从写入扇区地址开始到扇区结束地址之间的内容擦除。即如果写入擦除的地址是0x00_0010，那么就会将0x00_0010 – 0x00_0FFF（一个扇区大小是4k）之间的内存区域擦除为0xff。

    

6、          

                6、块擦除

和扇区擦除一样，只是发的命令为0xd8，擦除的最大大小是64KB。

 

7、          7、芯片擦除

擦除整个芯片，发送命令0xc7。

 

 

8、         8、 读数据

FLASH的读数据有三种方式：

 

第一种是普通读方式：

先拉低片选信号CS，再发送命令0X03，发送读取数据的地址，3个字节。后面每个SPI周期，就是读取的数据。

 

 

    

         第二种是快速读方式（fast read）：

先拉低片选信号CS，再发送命令0X0b，发送读取数据的地址，3个字节。发送一个dummy的SPI周期，后面每个SPI周期，就是读取的数据。

 

         快速读方式，要等待5个SPI周期后，才开始读取有效信息。而普通读模式下，只需等待4个SPI周期后，就可以读取有效信息了。

    

         第三种是快速双通道读方式（fast read dual output）

拉低片选CS，发送命令0x3b，发送读取数据的地址，3个字节。发送一个dummy的SPI周期，后面每个SPI周期，就是读取的数据。

 

         从时序图。看出这种读方式下，MOSI和MISO都参与了读数据的传输。所以在这种模式下，一个SPI可以读取两个字节。

                        第一个字节              第二个字节

         MISO    (1D7, 1D5, 1D3, 1D2)    (2D7, 2D5, 2D3, 2D2)

         MOSI        (1D6, 1D4, 1D2, 1D0)    (2D6, 2D4, 2D2, 2D0)

 

         下面通过波形图比较一下三种读取数据方式：

 

普通read读取的波形图。第一个有效数据在第5个SPI处，值为0x69， 第二个有效数据在第6个SPI处，值为0x20。

 

     

Fast read读取的波形图。第一个有效数据在第6个SPI处，值为0x69，第二个有效数据在第7个SPI处，值为0x20。

 

      

Fast read dual读取的波形图。MOSI和MISO同时参与数据的读取。第一个有效数据和第二个有效数据在第6个SPI处。

MISO   0 1 1 0  0 1 0 0         ( 1D7, 1D5, 1D3, 1D1)    ( 2D7, 2D5, 2D3, 2D1) 

         MOSI   1 0 0 1  0 0 0 0   （1D6, 1D4, 1D2, 1D0）  （2D6, 2D4, 2D2, 2D0）

         组合得到第一个数据   01 10 10 01  0x69

组合得到第二个数据   00 10 00 00  0x20

      

       从抓取的波形图，来学习SPI驱动外部的FLASH，是可以很直观的看到数据传输的过程，从而对SPI协议及外部的FLASH驱动有更深的了解。

 

 

    可以下载pdf，查看清晰波形图片信息。