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【原创】【RISC-V MCU CH32V103测评】spi flash读写测评

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caizhiwei|  楼主 | 2020-11-29 22:19 | 显示全部楼层 |阅读模式


1. W25Q16 介绍:
      认识W25X16/ W25Q16
      这里以W25X16介绍为主,W25Q16兼容W25X16,并且性能更佳,W25Q16保持了与W25X系列功能与管脚的完全兼容,并增加了双/四输入输出等高效功能。W25Q的时钟频率达到了80MHz,等效读取(连续)速率为每秒320兆位(40兆字节), 这是标准50MHz串行闪存传输速率的六倍以上。与此同时,W25Q将每个读指令需要的时钟数目从40个减少到12个,进一步减少了70%的“随机读取”的指令负荷。W25Q16零售价3.5元。它们属与NOR型闪,用量较多的还是贴片封装,这样可以减小印制板面积。

W25X16有16Mbit存储位,
      因为1024bit就是1K, 16Mbit =1610241024=16 777 216 bit,从手册存储器结构图可以看出W25X16的最大地址值是1FFFFFH,24位地址高3位固定为0(W25X64才需用到最高3位),只有21位有效地址,2的21次方=2097152字节,2097152个字节正好存储16 777 216bit,这里的地址都是以字节为最小单位的。
W25X16分为8192页,每页256字节,用“页编程指令”每次就可以编程256字节,用“扇区擦除指令”每次可擦除16页,用“块擦除指令”每次可擦除256页,用“整片擦除指令”可一次擦除整个芯片,W25X16有512个可擦除扇区或32个可擦除块。对于W25X16,1页=256字节,归纳一下,
1页=256字节
1扇区=16页=16256字节=4096字节 (W25X16有512个扇区)。
1块=256页=256256字节=65536字节 (W25X16有32块)。


2,板子注意点(R11电阻用锡桥搭上)
205544juwbu4cx1uwiyccw.png.thumb.jpg
3. flash引脚定义如下:
引脚号引脚名称输入输出类型(I/O)功能
1/CSI片选,低电平工作,高电平时DO脚高阻
2DOO数据输出,下降沿输出
3/WPI写保护,低电平保护状态寄存器不被改写
4GND地
5DIOI/O数据输入/输出
6CLKI时钟
7/HOLDI保持,低电平保持
8VCC电源,2.7-3.6V

说明:
5脚(DIO):在普通方式下,这个引脚是串行输入引脚(DI),数据、地址和命令通过此引脚送到芯片内部,在CLK引脚的上升沿捕获。当使用了“快读双输出指令”时,这个引脚就变成了DO引脚,这种情况下,芯片就有了2个DO引脚,所以叫做双输出,这时芯片的通信速度相当于翻了一倍,所以传输速度更快。
7脚(/HOLD):保持引脚,当/CS片选为低电平,且HOLD为低电平时,DO引脚处于高阻态,而且会忽略DIO和CLK引脚上的信号,把HOLD拉高,器件恢复正常工作,当芯片与多个其它芯片共享单片机上的同一个SPI接口时,此引脚就显得非常有用,通常此引脚接高电平保证芯片正常工作。
什么都不用做,直接连接就是了。w25的端口兼容5伏的。用个1117–3.3V的就能共用5V,或5V的用两个二级管降压后得3.6V也和3.3V很接近可以用。
W25X16内部状态寄存器(上电复位时,各位都被清零)

[color=rgba(0, 0, 0, 0.75)]bit7bit6bit5bit4bit3bit2bit1bit0
SPR保留位(0)TBBP2BP1BP0WELBUSY

[color=rgba(0, 0, 0, 0.75)]
BUSY忙位:

只读位,在芯片执行“页编程”,“扇区擦除” 、“块擦除”、 “芯片擦除”、 “写状态寄存器”指令时,该位自动置1,此时除了“读状态寄存器”指令,其它指令都无效,当编程、擦除和写状态寄存器指令执行完毕后,该为自动变0,表示芯片可以接收其它指令了。

[color=rgba(0, 0, 0, 0.75)]
WEL写保护位:

只读位,写操作允许标志位,当执行完写使能指令后,该位为1表示允许写操作,为0表示禁止写,当芯片掉电后或执行写禁止、页编程、扇区擦除、块擦除、芯片擦除和写状态寄存器命令后自动进入写保护状态。

[color=rgba(0, 0, 0, 0.75)]
BP2、BP1、BP0块保护位:

可读写位,用于块区保护,可用写状态寄存器命令修改这几位,为这3位为0时,块区无保护,当SPR位为1或/WP脚为低时,这3位无法更改。

[color=rgba(0, 0, 0, 0.75)]
TB 底部顶部块保护位:

可读写位,用于底部顶部块保护,可用写状态寄存器命令修改这1位,当这1位为0时,底部顶部块区无保护,当SPR位为1或/WP脚为低时,这1位无法更改。

[color=rgba(0, 0, 0, 0.75)]
SPR状态寄存器保护位:

可读写位,意义如下表

[color=rgba(0, 0, 0, 0.75)]SPR/WP状态寄存器
00可读写
01可读写
10无法读写
11可读写

W25X16包括15个基本指令,通过这15个基本指令与SPI总线就完全可以控制芯片,指令在/CS拉低后开始传送,DIO引脚上数据的第一个字节就是指令码,在CLK引脚的上升沿采集DIO数据,高位在前。
指令的长度从1个字节到多个字节,有时还会跟随地址字节、数据字节、伪字节,有时候还会是它们的组合,在/CS引脚的上升沿完成指令的传输,所有的读指令都可以在任意时钟位完成,而所有的写、编程和擦除指令在一个字节的边界后才能完成,否则,指令将不起作用,这个特征可以保护芯片不被意外写入,当芯片正在被编程、擦除或写状态寄存器的时候,除“读状态寄存器”指令,其它所有指令都将被忽略直到擦写周期结束。

[color=rgba(0, 0, 0, 0.75)]指令名称字节1字节2字节3字节4字节5字节6下一个字节
写使能06H
写禁止04H
读状态寄存器05H(S7~S0)
写状态寄存器01HS7~S0
读数据03HA23~A16A15~A8A7~A0(D7~D0)下一个字节继续
快读0BHA23~A16A15~A8A7~A0伪字节D7~D0下一个字节
快读双输出3BHA23~A16A15~A8A7~A0伪字节I/O=(D6,D4,D2,D0) O=(D7,D5,D3,D1)每4个时钟1个字节
页编程02HA23~A16A15~A8A7~A0(D7~D0)下个字节直到256个字节
块擦除(64K)D8HA23~A16A15~A8A7~A0
扇区擦除(4K)20HA23~A16A15~A8A7~A0
芯片擦除C7H
掉电B9H
释放掉电/器件IDABH伪字节伪字节伪字节(ID7~ID0)
制造器件ID90H伪字节伪字节00H(M7~M0)(ID7~ID0)
JEDEC ID9FH(M7~M0)(ID15~ID8)(ID7~ID0)

说明:数据高位在前,带括号的数据表示数据从DO引脚读出。
写使能06H:
写使能指令将会使状态寄存器WEL位置位,在执行每个“页编程”、“扇区擦除”、“块擦除”、“芯片擦除”和“写状态寄存器”命令之前,都要先置位WEL,/CS脚先拉低之后,“写使能”指令码06H从DIO引脚输入,在CLK上升沿采集,然后再拉高/CS引脚。

写禁止04H:
时序与写使能相同,执行完“页编程”、“扇区擦除”、“块擦除”、“芯片擦除”和 “写状态寄存器”命令之后WEL位会自动变0,即自动进入写禁止状态。
读状态寄存器05H
当/CS拉低之后,开始把05H从DIO引脚送入芯片,在CLK的上升沿数据被芯片采集,当芯片认出采集到的数据是05H时,芯片就会把“状态寄存器”的值从DO引脚输出,数据在CLK的下降沿输出,高位在前。
读状态寄存器指令在任何时候都可以用,甚至在编程、擦除、写状态寄存器的过程中也可以用,这样就可从状态寄存器的BUSY位判断编程、擦除、写状态寄存器周期是否结束,从而让我们知道芯片是否可以接收下一指令,如果/CS不被拉高,状态寄存器的值将一直从DO脚输出,当/CS拉高后,该指令结束。读状态寄存器时序如下图所示。

写状态寄存器01H
在执行写状态寄存器指令以前,需要先按“写使能时序”执行完“写使能”指令,然后再次将/CS拉低,把01H从DIO引脚送入芯片,然后再把需要的状态寄存器的值送入芯片,拉高/CS,指令结束,如果此时没把/CS脚拉高,或者是拉得晚了,值将不会被写入,指令无效。

读数据03H
读数据指令允许读取一个或多个字节,先将/CS拉低,把03H从DIO引脚送入芯片,然后再把24位地址送入芯片,这些数据在时钟的上升沿被芯片采集,芯片收到24位在CLK引脚的下降沿从DO引脚输出,高位在前。当读完这个地址的数据后,地址自动增加,然后通过DO引脚把下一个地址的数据输出,也就是说,只要CLK在工作,通过一条指令就可把整个芯片储存区的数据全部读出来,把/CS脚拉高,“读数据”指令结束,当芯片在执行编程、擦除和读状态寄存器指令的周期内,“读数据”指令无效。

页编程02H
在执行页编程指令以前,需要先擦除整个待写入区域,保证待写入区域全为1,然后按“写使能时序”执行完“写使能”指令,再把/CS拉低,将02H从DIO引脚送入芯片,然后再把24位地址送入芯片,然后接着送要写入的字节到芯片,在写完数据后,把/CS拉高。写完一页后必须把地址改为0,不然的话,如果时钟还在继续,地址将自动变为页的开始地址,如果写入的字节不足256个字节的话,其它写入的字节都是无意义的,如果写入的字节大于256字节,多余的字节加上无用的字节覆盖刚刚写入的256字节,所以需要保证写入的字节小于或等于256字节。如果写入的地址处于写保护状态,“页编程”指令无效。

扇区擦除20H
扇区擦除指令将一个扇区(4096字节)擦除,擦除后扇区字节都为FFH,在执行扇区擦除指令以前,需要先按“写使能时序”执行完“写使能”指令,然后再次将/CS拉低,把20H从DIO引脚送入芯片,然后再把24位扇区地址送入芯片,然后拉高/CS,指令结束,如果此时没及时把/CS脚拉高,指令将不起作用。如果擦除的地址处于写保护状态,“扇区擦除”指令无效。

块擦除D8H
块擦除指令将一个块(65536字节)擦除,擦除后扇区字节都为FFH,在执行块擦除指令以前,需要先按“写使能时序”执行完“写使能”指令,然后再次将/CS拉低,把D8H从DIO引脚送入芯片,然后再把24位扇区地址送入芯片,然后拉高/CS,指令结束,如果此时没及时把/CS脚拉高,指令将不起作用。如果擦除的地址处于写保护状态,“块擦除”指令无效。
芯片擦除C7H
芯片擦除指令将整个芯片储存区擦除,擦除后整个芯片储存区字节都为FFH,在执行芯片擦除指令以前,需要先按“写使能时序”执行完“写使能”指令,然后再次将/CS拉低,把C7H从DIO引脚送入芯片,然后拉高/CS,指令结束,如果此时没及时把/CS脚拉高,指令将不起作用。任何一个块处于写保护状态,“块擦除”指令无效。


5.驱动代码编写:
代码已经整理传到gitee,有兴趣的朋友自行下载哦!

6.运行效果图(先擦除全片,read;再写入一个字符串,再raed)
微信图片_20201129221837.png

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caizhiwei|  楼主 | 2020-11-29 22:22 | 显示全部楼层

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caizhiwei|  楼主 | 2020-12-1 08:43 | 显示全部楼层
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