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STM32入门开发: 介绍SPI总线、读写W25Q64(FLASH)(硬件+模拟时序)

时间：11-20来源：作者：点击数：

一、环境介绍

编程软件: keil5

操作系统: win10

MCU型号: STM32F103ZET6

STM32编程方式: 寄存器开发 (方便程序移植到其他单片机)

SPI总线: STM32本身支持SPI硬件时序，本文示例代码里同时采用模拟时序和硬件时序两种方式读写W25Q64。

模拟时序更加方便移植到其他单片机，更加方便学习理解SPI时序，通用性更高，不分MCU；

硬件时序效率更高，每个MCU配置方法不同，依赖MCU硬件本身支持。

存储器件： 采用华邦W25Q64 flash存储芯片。

W25Q64这类似的Flash存储芯片在单片机里、嵌入式系统里还是比较常见，可以用来存储图片数据、字库数据、音频数据、保存设备运行日志文件等。

二、华邦W25Q64介绍(FLASH存储类型)

2.1 W25Q64芯片功能介绍

W25Q64是为系统提供一个最小空间、最少引脚，最低功耗的串行Flash存储器，25Q系列比普通的串行Flash存储器更灵活，性能更优越。

W25Q64支持双倍/四倍的SPI，可以储存包括声音、文本、图片和其他数据；芯片支持的工作电压 2.7V 到 3.6V，正常工作时电流小于5mA，掉电时低于1uA，所有芯片提供标准的封装。

W25Q64的内存空间结构: 一页256字节，4K(4096 字节)为一个扇区，16个扇区为1块，容量为8M字节，共有128个块，2048 个扇区。

W25Q64每页大小由256字节组成，每页的256字节用一次页编程指令即可完成。

擦除指令分别支持: 16页（1个扇区）、128页、256页、全片擦除。

W25Q64支持标准串行外围接口（SPI），和高速的双倍/四倍输出，双倍/四倍用的引脚：串行时钟、片选端、串行数据 I/O0(DI)、I/O1(DO)、I/O2(WP)和 I/O3(HOLD)。

SPI 最高支持 80MHz，当用快读双倍/四倍指令时，相当于双倍输出时最高速率160MHz，四倍输出时最高速率 320MHz。这个传输速率比得上8位和16位的并行Flash存储器。

W25Q64支持 JEDEC 标准，具有唯一的 64 位识别序列号，方便区别芯片型号。

2.2 W25Q64芯片特性详细介绍

●SPI串行存储器系列

-W25Q64:64M 位/8M 字节

-W25Q16:16M 位/2M 字节

-W25Q32:32M 位/4M 字节

-每 256 字节可编程页

●灵活的4KB扇区结构

-统一的扇区擦除（4K 字节）

-块擦除（32K 和 64K 字节）

-一次编程 256 字节

-至少 100,000 写/擦除周期

-数据保存 20 年

●标准、双倍和四倍SPI

-标准 SPI:CLK、CS、DI、DO、WP、HOLD

-双倍 SPI:CLK、CS、IO0、IO1、WP、HOLD

-四倍 SPI:CLK、CS、IO0、IO1、IO2、IO3

●高级的安全特点

-软件和硬件写保护

-选择扇区和块保护

-一次性编程保护(1)

-每个设备具有唯一的64位ID(1)

●高性能串行Flash存储器

-比普通串行Flash性能高6倍

-80MHz时钟频率

-双倍SPI相当于160MHz

-四倍SPI相当于320MHz

-40MB/S连续传输数据

-30MB/S随机存取（每32字节）

-比得上16位并行存储器

●低功耗、宽温度范围

-单电源 2.7V-3.6V

-工作电流 4mA，掉电<1μA（典型值）

-40℃～+85℃工作

2.3 引脚介绍

下面只介绍W25Q64标准SPI接口，因为目前开发板上的封装使用的就是标准SPI接口。

引脚编号	引脚名称	I/O	功能
1	/CS	I	片选端输入
2	DO(IO1)	I/O	*数据输出（数据输入输出 1）1**
3	/WP(IO2)	I/O	*写保护输入（数据输入输出 2）2**
4	GND		地
5	DI(IO0)	I/O	*数据输入（数据输入输出 0）1**

6	CLK	I	串行时钟输入
7	/HOLD(IO3)	I/O	*保持端输入（数据输入输出 3）2**
8	VCC		电源

2.2.1 SPI片选（/CS）引脚用于使能和禁止芯片操作

CS引脚是W25Q64的片选引脚，用于选中芯片；当CS为高电平时，芯片未被选择，串行数据输出（DO、IO0、IO1、IO2 和 IO3）引脚为高阻态。未被选择时，芯片处于待机状态下的低功耗，除非芯片内部在擦除、编程。当/CS 变成低电平，芯片功耗将增长到正常工作，能够从芯片读写数据。上电后，在接收新的指令前，/CS 必须由高变为低电平。上电后，/CS 必须上升到 VCC，在/CS 接上拉电阻可以完成这个操作。

2.2.2 串行数据输入、输出和 IOs（DI、DO 和 IO0、IO1、IO2、IO3）

W25Q64、W25Q16 和 W25Q32 支持标准 SPI、双倍 SPI 和四倍 SPI。

标准的 SPI 传输用单向的 DI（输入）引脚连续的写命令、地址或者数据在串行时钟（CLK）的上升沿时写入到芯片内。

标准的SPI 用单向的 DO（输出）在 CLK 的下降沿从芯片内读出数据或状态。

2.2.3 写保护（/WP）

写保护引脚（/WP）用来保护状态寄存器。和状态寄存器的块保护位（SEC、TB、BP2、BP1 和BP0）和状态寄存器保护位（SRP）对存储器进行一部分或者全部的硬件保护。/WP 引脚低电平有效。当状态寄存器 2 的 QE 位被置位了，/WP 引脚（硬件写保护）的功能不可用。

2.2.4 保持端（/HOLD）

当/HOLD 引脚是有效时，允许芯片暂停工作。在/CS 为低电平时，当/HOLD 变为低电平，DO 引脚将变为高阻态，在 DI 和 CLK 引脚上的信号将无效。当/HOLD 变为高电平，芯片恢复工作。/HOLD 功能用在当有多个设备共享同一 SPI 总线时。/HOLD 引脚低电平有效。当状态寄存器 2 的 QE 位被置位了，/ HOLD 引脚的功能不可用。

2.2.5 串行时钟（CLK）

串行时钟输入引脚为串行输入和输出操作提供时序。（见 SPI 操作）。

设备数据传输是从高位开始，数据传输的格式为 8bit,数据采样从第二个时间边沿开始，空闲状态时，时钟线 clk 为高电平。

2.3 内部结构框架图

2.4 W25Q64的标准SPI操作流程

W25Q64标准SPI总线接口包含四个信号: 串行时钟（CLK）、片选端（/CS）、串行数据输入（DI）和串行数据输出（DO）。

DI输入引脚在CLK的上升沿连续写命令、地址或数据到芯片内。

DO输出引脚在CLK的下降沿从芯片内读出数据或状态。

W25Q64分别支持SPI总线工作模式0和工作模式3。模式0和模式3的主要区别在于常态时的CLK信号不同；对于模式0来说，当SPI主机已准备好数据还没传输到串行Flash中时，CLK信号常态为低；

设备数据传输是从高位开始，数据传输的格式为8bit，数据采样从第二个时间边沿开始，空闲状态时，时钟线clk为高电平。

2.5 部分控制和状态寄存器介绍

2.5.1 W25Q64的指令表

指令名称	字节 1（代码）	字节 2	字节 3	字节 4	字节 5
写使能	06h	write_enabled
禁止写	04h
读状态寄存器 1	05h	(S7-S0)（2）
读状态寄存器 2	35h	(S15-S8)（2）
写状态寄存器	01h	(S7-S0)	(S15-S8)
页编程	02h	A23-A16	A15-A8	A7-A0	(D7-D0)
四倍页编程	32h	A23-A16	A15-A8	A7-A0	(D7-D0,…)(3)
块擦除(64KB)	D8h	A23-A16	A15-A8	A7-A0
块擦除(32KB)	52h	A23-A16	A15-A8	A7-A0
扇区擦除(4KB)	20h	A23-A16	A15-A8	A7-A0
全片擦除	C7h/60h
暂停擦除	75h
恢复擦除	7Ah
掉电模式	B9h
高性能模式	A3h

2.5.2 读状态寄存器1

状态寄存器1的内部结构如下：

状态寄存器1的S0位是当前W25Q64的忙状态；为1的时候表示设备正在执行程序(可能是在擦除芯片)或写状态寄存器指令，这个时候设备将忽略传来的指令，除了读状态寄存器和擦除暂停指令外，其他写指令或写状态指令都无效, 当 S0 为 0 状态时指示设备已经执行完毕，可以进行下一步操作。

读状态寄存器1的时序如下：

读取状态寄存器的指令是 8 位的指令。发送指令之前，先将/CS 拉低，再发送指令码“05 h” 或者“35h”。设备收到读取状态寄存器的指令后，将状态信息(高位)依次移位发送出去，读出的状态信息，最低位为 1 代表忙，最低位为 0 代表可以操作，状态信息读取完毕，将片选线拉高。

读状态寄存器指令可以使用在任何时候，即使程序在擦除的过程中或者写状态寄存器周期正在进行中。这可以检测忙碌状态来确定周期是否完成，以确定设备是否可以接受另一个指令。

2.5.3 读制造商ID和芯片ID

时序图如下：

读取制造商/设备 ID 指令可以读取制造商 ID 和特定的设备 ID。读取之前，拉低 CS 片选信号，接着发送指令代码“90h” ，紧随其后的是一个 24 位地址(A23-A0)000000h。设备收到指令之后，会发出华邦电子制造商 ID(EFh) 和设备ID(w25q64 为 16h)。如果 24 位地址设置为 000001h ，设备 ID 会先发出，然后跟着制造商 ID。制造商和设备ID可以连续读取。完成指令后，片选信号/ CS 拉高。

2.5.4 全片擦除（C7h/60h）

全芯片擦除指令，可以将整个芯片的所有内存数据擦除，恢复到 0XFF 状态。写入全芯片擦除指令之前必须执行设备写使能(发送设备写使能指令 0x06)，并判断状态寄存器(状态寄存器位最低位必须等于 0 才能操作)。发送全芯片擦除指令前，先拉低/ CS，接着发送擦除指令码”C7h”或者是”60h”，指令码发送完毕后，拉高片选线 CS/,，并判断状态位，等待擦除结束。全片擦除指令尽量少用，擦除会缩短设备的寿命。

2.5.5 读数据（03h）

读取数据指令允许按顺序读取一个字节的内存数据。当片选 CS/拉低之后，紧随其后是一个 24 位的地址(A23-A0)(需要发送 3 次，每次 8 个字节，先发高位)。芯片收到地址后，将要读的数据按字节大小转移出去，数据是先转移高位，对于单片机，时钟下降沿发送数据，上升沿接收数据。读数据时，地址会自动增加，允许连续的读取数据。这意味着读取整个内存的数据,只要用一个指令就可以读完。数据读取完成之后，片选信号/ CS 拉高。

读取数据的指令序列,如上图所示。如果一个读数据指令而发出的时候，设备正在擦除扇区,或者(忙= 1)，该读指令将被忽略,也不会对当前周期有什么影响。

三、SPI时序介绍

SPI是串行外设接口（Serial Peripheral Interface）的缩写，是一种高速的，全双工，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。

SPI是一种高速、高效率的串行接口技术，一共有4根线。通常由一个主模块和一个或多个从模块组成，主模块选择一个从模块进行同步通信，从而完成数据的交换。SPI是一个环形结构，通信时需要至少4根线（在单向传输时3根线也可以）。分别是MISO（主设备数据输入）、MOSI（主设备数据输出）、SCLK（时钟）、CS（片选）。

（1）MISO– Master Input Slave Output,主设备数据输入，从设备数据输出；

（2）MOSI– Master Output Slave Input，主设备数据输出，从设备数据输入；

（3）SCLK – Serial Clock，时钟信号，由主设备产生；

（4）CS – Chip Select，从设备使能信号，由主设备控制。

其中，CS是从芯片是否被主芯片选中的控制信号，也就是说只有片选信号为预先规定的使能信号时（高电位或低电位），主芯片对此从芯片的操作才有效。这就使在同一条总线上连接多个SPI设备成为可能。接下来就负责通讯的3根线了。通讯是通过数据交换完成的，这里先要知道SPI是串行通讯协议，也就是说数据是一位一位的传输的。这就是SCLK时钟线存在的原因，由SCLK提供时钟脉冲，SDI，SDO则基于此脉冲完成数据传输。数据输出通过 SDO线，数据在时钟上升沿或下降沿时改变，在紧接着的下降沿或上升沿被读取。完成一位数据传输，输入也使用同样原理。因此，至少需要8次时钟信号的改变（上沿和下沿为一次），才能完成8位数据的传输。

时钟信号线SCLK只能由主设备控制，从设备不能控制。这样的传输方式有一个优点，在数据位的传输过程中可以暂停，也就是时钟的周期可以为不等宽，因为时钟线由主设备控制，当没有时钟跳变时，从设备不采集或传送数据。SPI还是一个数据交换协议：因为SPI的数据输入和输出线独立，所以允许同时完成数据的输入和输出。芯片集成的SPI串行同步时钟极性和相位可以通过寄存器配置，IO模拟的SPI串行同步时钟需要根据从设备支持的时钟极性和相位来通讯。SPI通信原理比I2C要简单，IIC有应答机制，可以确保数据都全部发送成。SPI接口没有指定的流控制，没有应答机制确认是否接收到数据，速度上更加快。

SPI总线通过时钟极性和相位可以配置成4种时序：

STM32F103参考手册，SPI章节介绍的时序图：

SPI时序比较简单，CPU如果没有硬件支持，可以直接写代码采用IO口模拟，下面是模拟时序的示例的代码：

SPI的模式1:
u8 SPI_ReadWriteOneByte(u8 tx_data)
{
	u8 i,rx_data=0;
	SCK=0; //空闲电平(默认初始化情况)
	for(i=0;i<8;i++)
	{
		/*1. 主机发送一位数据*/
		SCK=0;//告诉从机,主机将要发送数据
		if(tx_data&0x80)MOSI=1; //发送数据
		else MOSI=0;
		SCK=1; //告诉从机，主机数据发送完毕
		tx_data<<=1; //继续发送下一位
		
		/*2. 主机接收一位数据*/
		rx_data<<=1; //默认认为接收到0
		if(MISO)rx_data|=0x01;
	}
	SCK=0; //恢复空闲电平
	return rx_data;
}

SPI的模式2:
u8 SPI_ReadWriteOneByte(u8 tx_data)
{
	u8 i,rx_data=0;
	SCK=0; //空闲电平(默认初始化情况)
	for(i=0;i<8;i++)
	{
		/*1. 主机发送一位数据*/
		SCK=1;//告诉从机,主机将要发送数据
		if(tx_data&0x80)MOSI=1; //发送数据
		else MOSI=0;
		SCK=0; //告诉从机，主机数据发送完毕
		tx_data<<=1; //继续发送下一位
		
		/*2. 主机接收一位数据*/
		rx_data<<=1; //默认认为接收到0
		if(MISO)rx_data|=0x01;
	}
	SCK=0; //恢复空闲电平
	return rx_data;
}


SPI的模式3:
u8 SPI_ReadWriteOneByte(u8 tx_data)
{
	u8 i,rx_data=0;
	SCK=1; //空闲电平(默认初始化情况)
	for(i=0;i<8;i++)
	{
		/*1. 主机发送一位数据*/
		SCK=1;//告诉从机,主机将要发送数据
		if(tx_data&0x80)MOSI=1; //发送数据
		else MOSI=0;
		SCK=0; //告诉从机，主机数据发送完毕
		tx_data<<=1; //继续发送下一位
		
		/*2. 主机接收一位数据*/
		rx_data<<=1; //默认认为接收到0
		if(MISO)rx_data|=0x01;
	}
	SCK=1; //恢复空闲电平
	return rx_data;
}

SPI的模式4:
u8 SPI_ReadWriteOneByte(u8 tx_data)
{
	u8 i,rx_data=0;
	SCK=1; //空闲电平(默认初始化情况)
	for(i=0;i<8;i++)
	{
		/*1. 主机发送一位数据*/
		SCK=0;//告诉从机,主机将要发送数据
		if(tx_data&0x80)MOSI=1; //发送数据
		else MOSI=0;
		SCK=1; //告诉从机，主机数据发送完毕
		tx_data<<=1; //继续发送下一位
		
		/*2. 主机接收一位数据*/
		rx_data<<=1; //默认认为接收到0
		if(MISO)rx_data|=0x01;
	}
	SCK=1; //恢复空闲电平
	return rx_data;
}

四、W25Q64的示例代码

4.1 STM32采用硬件SPI读写W25Q64示例代码

/*
函数功能：SPI初始化(模拟SPI)
硬件连接：
MISO--->PB14
MOSI--->PB15
SCLK--->PB13
*/
void SPI_Init(void)
{
	/*开启时钟*/
	RCC->APB1ENR|=1<<14;   //开启SPI2时钟
	RCC->APB2ENR|=1<<3;    //PB
	GPIOB->CRH&=0X000FFFFF; //清除寄存器
	GPIOB->CRH|=0XB8B00000;
	GPIOB->ODR|=0X7<<13;    	//PB13/14/15上拉--输出高电平
	/*SPI2基本配置*/
	SPI2->CR1=0X0; 		//清空寄存器
	SPI2->CR1|=0<<15; //选择“双线双向”模式
	SPI2->CR1|=0<<11; //使用8位数据帧格式进行发送/接收；
	SPI2->CR1|=0<<10; //全双工(发送和接收)；
	SPI2->CR1|=1<<9;  //启用软件从设备管理
	SPI2->CR1|=1<<8;  //NSS
	SPI2->CR1|=0<<7;  //帧格式，先发送高位
	SPI2->CR1|=0x0<<3;//当总线频率为36MHZ时，SPI速度为18MHZ，高速。
	SPI2->CR1|=1<<2;  //配置为主设备
	SPI2->CR1|=1<<1;  //空闲状态时， SCK保持高电平。
	SPI2->CR1|=1<<0;  //数据采样从第二个时钟边沿开始。
	SPI2->CR1|=1<<6;  //开启SPI设备。
}


/*
函数功能：SPI读写一个字节
*/
u8 SPI_ReadWriteOneByte(u8 data_tx)
{
    u16 cnt=0;				 
    while((SPI2->SR&1<<1)==0)		 //等待发送区空--等待发送缓冲为空	
    {
      cnt++;
      if(cnt>=65530)return 0; 	  //超时退出  u16=2个字节
    }	
    SPI2->DR=data_tx;	 	  		      //发送一个byte 
    cnt=0;
    while((SPI2->SR&1<<0)==0) 		//等待接收完一个byte   
    {
      cnt++;
      if(cnt>=65530)return 0;	   //超时退出
    }	  						    
    return SPI2->DR;          		//返回收到的数据	
}


/*
函数功能：W25Q64初始化
硬件连接：
MOSI--->PB15
MISO--->PB14
SCLK--->PB13
CS----->PB12
*/
void W25Q64_Init(void)
{
	/*1. 开时钟*/
	RCC->APB2ENR|=1<<3; //PB
	
	/*2. 配置GPIO口模式*/
	GPIOB->CRH&=0xFFF0FFFF;
	GPIOB->CRH|=0x00030000;
	
	W25Q64_CS=1; //未选中芯片
	SPI_Init();   //SPI初始化
}


/*
函数功能：读取芯片的ID号
*/
u16 W25Q64_ReadID(void)
{
	u16 id;
	/*1. 拉低片选*/
	W25Q64_CS=0;
	
	/*2. 发送读取ID的指令*/
	SPI_ReadWriteOneByte(0x90);
	
	/*3. 发送24位的地址-0*/
	SPI_ReadWriteOneByte(0);
	SPI_ReadWriteOneByte(0);
	SPI_ReadWriteOneByte(0);
	
	/*4. 读取芯片的ID*/
	id=SPI_ReadWriteOneByte(0xFF)<<8;
	id|=SPI_ReadWriteOneByte(0xFF);

	/*5. 拉高片选*/
	W25Q64_CS=1;
	return id;
}

/*
函数功能：检测W25Q64状态
*/
void W25Q64_CheckStat(void)
{
	u8 stat=1;
	while(stat&1<<0)
	{
		W25Q64_CS=0; //选中芯片
		SPI_ReadWriteOneByte(0x05);      //发送读状态寄存器1指令
		stat=SPI_ReadWriteOneByte(0xFF); //读取状态
		W25Q64_CS=1; //取消选中芯片
	}
}


/*
函数功能：页编程
说    明：一页最多写256个字节。 写数据之前，必须保证空间是0xFF
函数参数：
u32 addr:页编程起始地址
u8 *buff:写入的数据缓冲区
u16 len :写入的字节长度
*/
void W25Q64_PageWrite(u32 addr,u8 *buff,u16 len)
{
	u16 i;
	W25Q64_Enabled();  						//写使能
	W25Q64_CS=0; //选中芯片
	SPI_ReadWriteOneByte(0x02); //页编程指令
	SPI_ReadWriteOneByte(addr>>16); //24~16地址
	SPI_ReadWriteOneByte(addr>>8);  //16~8地址
	SPI_ReadWriteOneByte(addr);     //8~0地址

	for(i=0;i<len;i++)
	{
		SPI_ReadWriteOneByte(buff[i]);     //8~0地址	
	}
	W25Q64_CS=1; //取消选中芯片
	W25Q64_CheckStat();  //检测芯片忙状态
}


/*
函数功能：连续读数据
函数参数：
u32 addr:读取数据的起始地址
u8 *buff:读取数据存放的缓冲区
u32 len :读取字节的长度
*/
void W25Q64_ReadByteData(u32 addr,u8 *buff,u32 len)
{
	u32 i;
	W25Q64_CS=0; //选中芯片
	SPI_ReadWriteOneByte(0x03);     //读数据指令
	SPI_ReadWriteOneByte(addr>>16); //24~16地址
	SPI_ReadWriteOneByte(addr>>8);  //16~8地址
	SPI_ReadWriteOneByte(addr);     //8~0地址
	for(i=0;i<len;i++)buff[i]=SPI_ReadWriteOneByte(0xFF);
	W25Q64_CS=1; //取消选中芯片
}


/*
函数功能：擦除一个扇区
函数参数：
u32 addr:擦除扇区的地址范围
*/
void W25Q64_ClearSector(u32 addr)
{
	W25Q64_Enabled();  						//写使能
	W25Q64_CS=0; //选中芯片
	SPI_ReadWriteOneByte(0x20);     //扇区擦除指令
	SPI_ReadWriteOneByte(addr>>16); //24~16地址
	SPI_ReadWriteOneByte(addr>>8);  //16~8地址
	SPI_ReadWriteOneByte(addr);     //8~0地址
	W25Q64_CS=1; 				//取消选中芯片
	W25Q64_CheckStat();  //检测芯片忙状态
}

/*
函数功能：写使能
*/
void W25Q64_Enabled(void)
{
	W25Q64_CS=0; //选中芯片
	SPI_ReadWriteOneByte(0x06);     //写使能
	W25Q64_CS=1; //取消选中芯片
}


/*
函数功能：指定位置写入指定个数的数据，不考虑擦除问题
注意事项：W25Q64只能将1写为，不能将0写为1。
函数参数：
u32 addr---写入数据的起始地址
u8 *buff---写入的数据
u32 len---长度
*/
void W25Q64_WriteByteDataNoCheck(u32 addr,u8 *buff,u32 len)
{
	u32 page_remain=256-addr%256; //计算当前页还可以写下多少数据
	if(len<=page_remain) //如果当前写入的字节长度小于剩余的长度
	{
		page_remain=len;
	}
	while(1)
	{
		W25Q64_PageWrite(addr,buff,page_remain);
		if(page_remain==len)break; //表明数据已经写入完毕
		buff+=page_remain; //buff向后偏移地址
		addr+=page_remain; //起始地址向后偏移
		len-=page_remain;  //减去已经写入的字节数
		if(len>256)page_remain=256;  //如果大于一页，每次就直接写256字节
		else page_remain=len;
	}
}


/*
函数功能：指定位置写入指定个数的数据，考虑擦除问题，完善代码
函数参数：
u32 addr---写入数据的起始地址
u8 *buff---写入的数据
u32 len---长度
说明：擦除的最小单位扇区，4096字节
*/
static u8 W25Q64_READ_WRITE_CHECK_BUFF[4096];
void W25Q64_WriteByteData(u32 addr,u8 *buff,u32 len)
{
    u32 i;
    u32 len_w;
    u32 sector_addr; //存放扇区的地址
    u32 sector_move; //扇区向后偏移的地址
    u32 sector_size; //扇区大小。（剩余的空间大小）
    u8 *p=W25Q64_READ_WRITE_CHECK_BUFF;//存放指针
    sector_addr=addr/4096; //传入的地址是处于第几个扇区
    sector_move=addr%4096; //计算传入的地址存于当前的扇区的偏移量位置
    sector_size=4096-sector_move; //得到当前扇区剩余的空间

    if(len<=sector_size)
    {
            sector_size=len; //判断第一种可能性、一次可以写完
    }
    
    while(1)
    {
        W25Q64_ReadByteData(addr,p,sector_size);	 //读取剩余扇区里的数据
        for(i=0;i<sector_size;i++)
        {
            if(p[i]!=0xFF)break;
        }
        if(i!=sector_size)  //判断是否需要擦除
        {
             W25Q64_ClearSector(sector_addr*4096);
        }
//        for(i=0;i<len;i++)
//        {
//             W25Q64_READ_WRITE_CHECK_BUFF[i]=buff[len_w++]; 
        }
//        W25Q64_WriteByteDataNoCheck(addr,W25Q64_READ_WRITE_CHECK_BUFF,sector_size);
        W25Q64_WriteByteDataNoCheck(addr,buff,sector_size);
        if(sector_size==len)break;

        addr+=sector_size; //向后偏移地址
        buff+=sector_size ;//向后偏移
        len-=sector_size;  //减去已经写入的数据
        sector_addr++;     //校验第下个扇区
        if(len>4096)       //表明还可以写一个扇区
        {
                sector_size=4096;//继续写一个扇区
        }
        else
        {
                sector_size=len; //剩余的空间可以写完
        }
    }
}

4.2 STM32采用硬件SPI读写W25Q64示例代码

#include "spi.h"


/*
函数功能：SPI初始化(模拟SPI)
硬件连接：
MISO--->PB14
MOSI--->PB15
SCLK--->PB13
*/
void SPI_Init(void)
{
	/*1. 开时钟*/
	RCC->APB2ENR|=1<<3; //PB

	/*2. 配置GPIO口模式*/
	GPIOB->CRH&=0x000FFFFF;
	GPIOB->CRH|=0x38300000;

	/*3. 上拉*/
	SPI_MOSI=1;
	SPI_MISO=1;
	SPI_SCLK=1;
}

/*
函数功能：SPI读写一个字节
*/
u8 SPI_ReadWriteOneByte(u8 data_tx)
{
	u8 data_rx=0; //存放读取的数据
	u8 i;
	for(i=0;i<8;i++)
	{
		SPI_SCLK=0; //准备发送数据
		if(data_tx&0x80)SPI_MOSI=1;
		else SPI_MOSI=0;
		data_tx<<=1; //依次发送最高位
		SPI_SCLK=1;  //表示主机数据发送完成，表示从机发送完毕
		
		data_rx<<=1; //表示默认接收的是0
		if(SPI_MISO)data_rx|=0x01;
	}
	return data_rx;
}

#include "W25Q64.h"

/*
函数功能：W25Q64初始化
硬件连接：
MOSI--->PB15
MISO--->PB14
SCLK--->PB13
CS----->PB12
*/
void W25Q64_Init(void)
{
	/*1. 开时钟*/
	RCC->APB2ENR|=1<<3; //PB
	
	/*2. 配置GPIO口模式*/
	GPIOB->CRH&=0xFFF0FFFF;
	GPIOB->CRH|=0x00030000;
	
	W25Q64_CS=1; //未选中芯片
	SPI_Init();   //SPI初始化
}


/*
函数功能：读取芯片的ID号
*/
u16 W25Q64_ReadID(void)
{
	u16 id;
	/*1. 拉低片选*/
	W25Q64_CS=0;

	/*2. 发送读取ID的指令*/
	SPI_ReadWriteOneByte(0x90);

	/*3. 发送24位的地址-0*/
	SPI_ReadWriteOneByte(0);
	SPI_ReadWriteOneByte(0);
	SPI_ReadWriteOneByte(0);

	/*4. 读取芯片的ID*/
	id=SPI_ReadWriteOneByte(0xFF)<<8;
	id|=SPI_ReadWriteOneByte(0xFF);

	/*5. 拉高片选*/
	W25Q64_CS=1;
	return id;
}

/*
函数功能：检测W25Q64状态
*/
void W25Q64_CheckStat(void)
{
	u8 stat=1;
	while(stat&1<<0)
	{
		W25Q64_CS=0; //选中芯片
		SPI_ReadWriteOneByte(0x05);      //发送读状态寄存器1指令
		stat=SPI_ReadWriteOneByte(0xFF); //读取状态
		W25Q64_CS=1; //取消选中芯片
	}
}


/*
函数功能：页编程
说    明：一页最多写256个字节。 写数据之前，必须保证空间是0xFF
函数参数：
u32 addr:页编程起始地址
u8 *buff:写入的数据缓冲区
u16 len :写入的字节长度
*/
void W25Q64_PageWrite(u32 addr,u8 *buff,u16 len)
{
	u16 i;
	W25Q64_Enabled();  						//写使能
	W25Q64_CS=0; //选中芯片
	SPI_ReadWriteOneByte(0x02); //页编程指令
	SPI_ReadWriteOneByte(addr>>16); //24~16地址
	SPI_ReadWriteOneByte(addr>>8);  //16~8地址
	SPI_ReadWriteOneByte(addr);     //8~0地址

	for(i=0;i<len;i++)
	{
		SPI_ReadWriteOneByte(buff[i]);     //8~0地址	
	}
	W25Q64_CS=1; //取消选中芯片
	W25Q64_CheckStat();  //检测芯片忙状态
}


/*
函数功能：连续读数据
函数参数：
u32 addr:读取数据的起始地址
u8 *buff:读取数据存放的缓冲区
u32 len :读取字节的长度
*/
void W25Q64_ReadByteData(u32 addr,u8 *buff,u32 len)
{
	u32 i;
	W25Q64_CS=0; //选中芯片
	SPI_ReadWriteOneByte(0x03);     //读数据指令
	SPI_ReadWriteOneByte(addr>>16); //24~16地址
	SPI_ReadWriteOneByte(addr>>8);  //16~8地址
	SPI_ReadWriteOneByte(addr);     //8~0地址
	for(i=0;i<len;i++)buff[i]=SPI_ReadWriteOneByte(0xFF);
	W25Q64_CS=1; //取消选中芯片
}


/*
函数功能：擦除一个扇区
函数参数：
				u32 addr:擦除扇区的地址范围
*/
void W25Q64_ClearSector(u32 addr)
{
	W25Q64_Enabled();  						//写使能
	W25Q64_CS=0; //选中芯片
	SPI_ReadWriteOneByte(0x20);     //扇区擦除指令
	SPI_ReadWriteOneByte(addr>>16); //24~16地址
	SPI_ReadWriteOneByte(addr>>8);  //16~8地址
	SPI_ReadWriteOneByte(addr);     //8~0地址
	W25Q64_CS=1; 				//取消选中芯片
	W25Q64_CheckStat();  //检测芯片忙状态
}

/*
函数功能：写使能
*/
void W25Q64_Enabled(void)
{
	W25Q64_CS=0; //选中芯片
	SPI_ReadWriteOneByte(0x06);     //写使能
	W25Q64_CS=1; //取消选中芯片
}


/*
函数功能：指定位置写入指定个数的数据，不考虑擦除问题
注意事项：W25Q64只能将1写为，不能将0写为1。
函数参数：
u32 addr---写入数据的起始地址
u8 *buff---写入的数据
u32 len---长度
*/
void W25Q64_WriteByteDataNoCheck(u32 addr,u8 *buff,u32 len)
{
	u32 page_remain=256-addr%256; //计算当前页还可以写下多少数据
	if(len<=page_remain) //如果当前写入的字节长度小于剩余的长度
	{
		page_remain=len;
	}
	while(1)
	{
		W25Q64_PageWrite(addr,buff,page_remain);
		if(page_remain==len)break; //表明数据已经写入完毕
		buff+=page_remain; //buff向后偏移地址
		addr+=page_remain; //起始地址向后偏移
		len-=page_remain;  //减去已经写入的字节数
		if(len>256)page_remain=256;  //如果大于一页，每次就直接写256字节
		else page_remain=len;
	}
}


/*
函数功能：指定位置写入指定个数的数据，考虑擦除问题，完善代码
函数参数：
u32 addr---写入数据的起始地址
u8 *buff---写入的数据
u32 len---长度
说明：擦除的最小单位扇区，4096字节
*/
static u8 W25Q64_READ_WRITE_CHECK_BUFF[4096];
void W25Q64_WriteByteData(u32 addr,u8 *buff,u32 len)
{
	u32 i;
	u32 sector_addr; //存放扇区的地址
	u32 sector_move; //扇区向后偏移的地址
	u32 sector_size; //扇区大小。（剩余的空间大小）
	u8 *p=W25Q64_READ_WRITE_CHECK_BUFF;//存放指针
	sector_addr=addr/4096; //传入的地址是处于第几个扇区
	sector_move=addr%4096; //计算传入的地址存于当前的扇区的偏移量位置
	sector_size=4096-sector_move; //得到当前扇区剩余的空间

	if(len<=sector_size)
	{
		sector_size=len; //判断第一种可能性、一次可以写完
	}

	while(1)
	{
		W25Q64_ReadByteData(addr,p,sector_size);	 //读取剩余扇区里的数据
		for(i=0;i<sector_size;i++)
		{
			if(p[i]!=0xFF)break;
		}
		if(i!=sector_size)  //判断是否需要擦除
		{
			W25Q64_ClearSector(sector_addr*4096);
		}
		W25Q64_WriteByteDataNoCheck(addr,buff,sector_size);
		if(sector_size==len)break;

		addr+=sector_size; //向后偏移地址
		buff+=sector_size ;//向后偏移
		len-=sector_size;  //减去已经写入的数据
		sector_addr++;     //校验第下个扇区
		if(len>4096)       //表明还可以写一个扇区
		{
			sector_size=4096;//继续写一个扇区
		}
		else
		{
			sector_size=len; //剩余的空间可以写完
		}
	}
}

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