SPI_FLASH（W25X16）擦除、读数据以及写数据等操作
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);
}
}