SPI_FLASH（W25X16）擦除、读数据以及写数据等操作_spi flash 擦除

SPI_FLASH（W25X16）擦除、读数据以及写数据等操作

串行FLASH_W25X16简介

FLASH的特性

FLSAH 存储器又称闪存，它与 EEPROM 都是掉电后数据不丢失的存储器，但 FLASH存储器容量普遍大于 EEPROM，现在基本取代了它的地位。我们生活中常用的 U盘、SD卡、SSD 固态硬盘以及我们 STM32 芯片内部用于存储程序的设备，都是 FLASH 类型的存储器。在存储控制上，最主要的区别是FLASH 芯片只能一大片一大片地擦写，而EEPROM可以单个字节擦写。

SPI_Flash W25X16简介

W25X16有8192个可编程页，每页256字节。用“页编程指令”每次就可以编程256个字节。用扇区擦除指令每次可以擦除16页，用块擦除指令每次可以擦除256页，用整片擦除指令即可以擦除整个芯片。W25X16有512个可擦除扇区或32个可擦除块。

W25X16硬件连线

CS:片选引脚，低电平有效，连接到STM32-PH2管脚

SO:连接到STM32-PB4管脚（MISO）

SI:连接到STM32-PB5管脚（MOSI）

CLK:连接到STM32-PA5管脚（CLK）

WP:写保护管脚，低电平有效，有效时禁止写入数据。接电源未使用

HOLD: HOLD 引脚可用于暂停通讯，该引脚为低电平时，通讯暂停，未使用

W25X16控制指令

W25X16操作方式

        我们需要了解如何对 FLASH 芯片进行读写。FLASH 芯片自定义了很多指令，我们通过控制 STM32利用 SPI总线向 FLASH 芯片发送指令，FLASH芯片收到后就会执行相应的操作。

        而这些指令，对主机端(STM32)来说，只是它遵守最基本的 SPI通讯协议发送出的数据，但在设备端(FLASH 芯片)把这些数据解释成不同的意义，所以才成为指令。

        注：可查看FLASH 芯片的数据手册《W25X16》，可了解各种它定义的各种指令的功能及指令格式

cubemx配置

w25x16.h文件

#ifndef __W25X16_H
#define __W25X16_H
 
#include "stm32f4xx_hal.h"
 
 
 
#define W25X_ManufactDeviceID  0x90  		/* Read identification */
#define sFLASH_CMD_WREN        0x06			/* Write enable instruction */
#define sFLASH_CMD_RDSR        0x05			/* Read Status Register instruction  */
#define sFLASH_CMD_SE          0x20			/* Sector Erase instruction */
#define sFLASH_CMD_WRITE       0x02  		/* Write to Memory instruction */
#define sFLASH_CMD_READ        0x03			/* Read from Memory instruction */	
 
#define sFLASH_DUMMY_BYTE      0x00
#define sFLASH_BUSY_FLAG        0x01
#define sFLASH_SPI_PAGESIZE       0x100
 
/* 选中芯片： 拉低片选 */
#define sFLASH_CS_LOW()       HAL_GPIO_WritePin(GPIOH,GPIO_PIN_2,GPIO_PIN_RESET)
/* 释放芯片： 拉高片选 */
#define sFLASH_CS_HIGH()      HAL_GPIO_WritePin(GPIOH,GPIO_PIN_2,GPIO_PIN_SET)
 
 
 
uint8_t sFLASH_SendByte(uint8_t byte);
uint16_t sFLASH_ReadID(void);
void sFLASH_EraseSector(uint32_t SectorAddr);
void sFLASH_WriteBuffer(uint8_t* pBuffer, uint32_t WriteAddr, uint32_t NumByteToWrite);
void sFLASH_WritePage(uint8_t* pBuffer, uint32_t WriteAddr, uint32_t NumByteToWrite);
void sFLASH_ReadBuffer(uint8_t* pBuffer, uint32_t ReadAddr, uint32_t NumByteToRead);

 以下函数皆在w25x16.c文件中编写

#include "w25x16.h"
 
extern SPI_HandleTypeDef hspi1;
 
/*读写一个字节函数*/
uint8_t sFLASH_SendByte(uint8_t byte)
{
	uint8_t TX_DATA = byte;
	uint8_t RX_DATA = 0;
	
	HAL_SPI_TransmitReceive(&hspi1, &TX_DATA ,&RX_DATA , 1, 1000);
	
	return RX_DATA;
}

读制造商/设备ID（90）

        该指令通常在调试程序的时候用到，判断SPI通信是否正常。该指令通过主器件拉低/CS片选使能器件开始传输，首先通过DI线传输“90H”指令，接着传输000000H的24位地址（A23-A0），之后从器件会通过DO线返回制造商ID（EFH）和设备ID。

（注：SPI为数据交换通信，主器件在发送“90H”指令时也会接收到一个字节FFH，但此数据为无效数据）

/*读取设备ID*/
uint16_t sFLASH_ReadID(void)
{
	uint16_t FLASH_ID;
	uint8_t temp0,temp1;
	
	
	sFLASH_CS_LOW();
	
	sFLASH_SendByte(W25X_ManufactDeviceID);
	
	sFLASH_SendByte(sFLASH_DUMMY_BYTE);
	sFLASH_SendByte(sFLASH_DUMMY_BYTE);
	sFLASH_SendByte(sFLASH_DUMMY_BYTE);
	
	temp0 = sFLASH_SendByte(sFLASH_DUMMY_BYTE);
	temp1 = sFLASH_SendByte(sFLASH_DUMMY_BYTE);
	
	sFLASH_CS_HIGH();
	
	FLASH_ID = (temp0 << 8) | temp1;
 
	return FLASH_ID;
}

写使能命令（06H）

在向 FLASH 芯片存储矩阵写入数据前，首先要使能写操作，通过“WriteEnable”命令即可写使能

/*写使能*/
void sFLASH_WriteEnable(void)
{
	sFLASH_CS_LOW();
	
	sFLASH_SendByte(sFLASH_CMD_WREN);
	
	sFLASH_CS_HIGH();
}

扇区擦除（20H）

        由于 FLASH 存储器的特性决定了它只能把原来为“1”的数据位改写成“0”，而原来为“0”的数据位不能直接改写为“1”。所以这里涉及到数据“擦除”的概念。

        在写入前，必须要对目标存储矩阵进行擦除操作，把矩阵中的数据位擦除为“1”，在数据写入的时候，如果要存储数据“1”，那就不修改存储矩阵，在要存储数据“0”时，才更改该位。

/*擦除扇区*/
void sFLASH_EraseSector(uint32_t SectorAddr)
{
	sFLASH_WriteEnable();  //开启写使能
	
	sFLASH_CS_LOW();
	
	sFLASH_SendByte(sFLASH_CMD_SE);
	sFLASH_SendByte( (SectorAddr>>16) & 0xff);   //传送高8位
	sFLASH_SendByte( (SectorAddr>>8) & 0xff);     //传送中8位
	sFLASH_SendByte( (SectorAddr>>0) & 0xff);      //传送低8位
	 
	sFLASH_CS_HIGH();
	
	/*等待擦除完成*/
	sFLASH_WaitForEnd();
	
}

读状态寄存器(05H)

        FLASH 芯片向内部存储矩阵写入数据需要消耗一定的时间，并不是在总线通讯结束的一瞬间完成的，所以在写操作后需要确认FLASH 芯片“空闲”。我们只需要读取状态寄存器SRP的S0即可（当这个位为“1”时，表明FLASH芯片处于忙碌状态，它可能正在对内部的存储矩阵进行“擦除”或“数据写入”的操作）

/*等待擦除或者写数据完成*/
void sFLASH_WaitForEnd(void)
{
	uint8_t sr_value = 0;
	
	sFLASH_CS_LOW();
	
	sFLASH_SendByte(sFLASH_CMD_RDSR);
	
	do{
		
		sr_value = sFLASH_SendByte(sFLASH_DUMMY_BYTE);
		
	}while( sr_value & sFLASH_BUSY_FLAG);
 
	
	sFLASH_CS_HIGH();
}

读数据（03H）

        读数据指令可从存储器依次一个或多个数据字节，该指令通过主器件拉低/CS电平使能设备开始传输，然后传输“03H”指令，接着通过DI管脚传输24位地址，从器件接到地址后，寻址存储器中的数据通过DO引脚输出。每传输一个字节地址自动递增，所以只要时钟继续传输，可以不断读取存储器中的数据。

/*读数据*/
void sFLASH_ReadBuffer(uint8_t* pBuffer, uint32_t ReadAddr, uint32_t NumByteToRead)
{
	sFLASH_CS_LOW();
	
	sFLASH_SendByte(sFLASH_CMD_READ);
	sFLASH_SendByte( (ReadAddr>>16) & 0xff);   //传送高8位
	sFLASH_SendByte( (ReadAddr>>8) & 0xff);     //传送中8位
	sFLASH_SendByte( (ReadAddr>>0) & 0xff);      //传送低8位
	
	while(NumByteToRead--)
	{
		* pBuffer = sFLASH_SendByte(sFLASH_DUMMY_BYTE);
		pBuffer++;
	}
 
	sFLASH_CS_HIGH();
}

写数据—页编程（02H）

        页编程指令可以在已擦除的存储单元中写入256个字节。该指令先拉低/CS引脚电平，接着传输“02H”指令和24位地址。后面接着传输至少一个数据字节，最多256字节。

注:当数据写到一个新的扇区的时候，需要重新发起一个页编程信号才能继续写入数据。

/*页写入，只能在页头开始写且不能超过页大小*/
void sFLASH_WritePage(uint8_t* pBuffer, uint32_t WriteAddr, uint32_t NumByteToWrite)
{
	if(NumByteToWrite > sFLASH_SPI_PAGESIZE )
	{
		NumByteToWrite = sFLASH_SPI_PAGESIZE;
		
		printf("写数据量太大，超过一页的大小\n");
	}
	
	sFLASH_WriteEnable();  //开启写使能
	
	sFLASH_CS_LOW();
	
	sFLASH_SendByte(sFLASH_CMD_WRITE);
	sFLASH_SendByte( (WriteAddr>>16) & 0xff);   //传送高8位
	sFLASH_SendByte( (WriteAddr>>8) & 0xff);     //传送中8位
	sFLASH_SendByte( (WriteAddr>>0) & 0xff);      //传送低8位
	
	while(NumByteToWrite--)
	{
		sFLASH_SendByte(* pBuffer);
		pBuffer++;
	}
	
	sFLASH_CS_HIGH();
	
	/*等待写完成*/
	sFLASH_WaitForEnd();
}

改进后可以任意位置写入任意大小

void sFLASH_WriteBuffer(uint8_t* pBuffer, uint32_t WriteAddr, uint32_t NumByteToWrite)
{
	uint16_t NumOfPage, NumOfBytes, count, offset;
	
	offset = WriteAddr % sFLASH_SPI_PAGESIZE;
	count = sFLASH_SPI_PAGESIZE - offset;
	
	/* 处理页不对齐的情况*/
	if(offset && (NumByteToWrite > count ))
	{
		sFLASH_WritePage(pBuffer,WriteAddr,count);
		
		NumByteToWrite -= count;
		
		pBuffer += count;
		WriteAddr += count;
	}
	
	
	NumOfPage = NumByteToWrite / sFLASH_SPI_PAGESIZE;
	NumOfBytes = NumByteToWrite % sFLASH_SPI_PAGESIZE;
	
	if(NumOfPage)
	{
			while(NumOfPage--)
			{
				sFLASH_WritePage(pBuffer,WriteAddr,sFLASH_SPI_PAGESIZE);
				pBuffer += sFLASH_SPI_PAGESIZE;
				WriteAddr += sFLASH_SPI_PAGESIZE;
			}
	}
	
	if(NumOfBytes)
	{
		sFLASH_WritePage(pBuffer,WriteAddr,NumOfBytes);
	}
}