【STM8】外挂存储器W25Q16 |
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【STM8】外挂存储器W25Q16
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好像有几张图片被强制缩小了？看到这篇博客的人先对你们说声抱歉，我不知道怎么设置 文字就可以很长（文章宽度的全部），图片就只有文章宽度的2/3宽度 开新分页应该就是原始尺寸了，这点还是和大家说抱歉。。。
文章里面提到的页编程，就是写数据了，因为这是英文直译的结果（PageProgram）
为了测试这个外挂Flash存储器，我在淘宝买了一个小板，3元不到 其实也可以直接买芯片回来自己接，反正没几个元件 这个芯片是用SPI通讯的 我找不到没水印的图片，暂时先用W25Q128的 不过他俩板子长得一模一样，元件也一样。除了芯片型号
板子上的LED和电阻串联，上电后LED就亮，没别的意思 电容是滤波用的，它紧靠芯片的VCC引脚
另外附上两个链接，这是我之前写的博客，是关于『STM8开发环境』和『STM8 - SPI通讯』，这篇博客的测试基础，是建立在STM8上的 关于如何接线，SPI通讯这篇博客有提到，如果有需要可以观看 STM8开发环境：https://www.cnblogs.com/PureHeart/p/10824556.html STM8 - SPI通讯：https://www.cnblogs.com/PureHeart/p/10749264.html
SPI相关知识有了，就可以开始了 开始之前，还是先介绍一下大纲 【W25Q16芯片介绍】：芯片命名规则、芯片引脚图、引脚功能介绍 【W25Q16指令】：官方定义的指令，还有时序图介绍 【W25Q16初步测试】：执行其中一个指令（读取芯片ID），看看执行的效果，以此确认步骤是否正确，如果这一步都不正确，就不用谈最主要的读和写吧？ 【W25Q16状态寄存器】：寄存器的一些状态，例如芯片是不是在忙、是不是处于保护状态、保护的区域、是否可写状态。。。等等 【W25Q16读、写、擦除】：读、写、擦除相关代码
【W25Q16芯片介绍】 应该很好理解，像W25Q02系列，就是2G的Flash，下方的红字也提醒了，这是2G bit，像我们下载的电影、音乐，这些都是byte为单位的，设计的时候要考虑一下 另外这是华邦的官网，选型方面，或是datasheet，都可以在这里找到：https://www.winbond.com/hq/product/code-storage-flash-memory/serial-nor-flash/?__locale=zh
不在官网找的话，我也有上传到我的度盘：https://pan.baidu.com/s/1bHmk4o1C3I5JweayWsFGqw 提取码：iq4j
W25Q16的引脚如下
统一说明：前方有斜线的/，例如/CS，这个斜线代表低电平使能 【/CS】：片选引脚，低电平呢芯片工作，高电平芯片就罢工，当然，别想着一劳永逸这种事，直接把它接GND，我就吃到苦头了，这引脚请务必接GPIO 【DO】：数据输出 【/WP】：写保护，低电平呢只能读，高电平就随你读写 【GND】：接地 【DI】：数据输入（接收外来的指令） 【CLK】：时钟 【/HOLD】：数据暂停控制，低电平代表暂停，高电平工作，通常用于多个设备共享一个SPI，如果只有一主一从，可以把这引脚接VCC 【VCC】：2.7～3.6V
另外，这个芯片可以支持『双输出』和『四输出』，可以提升读数据的速度 具体的方法是把其他引脚的功能都改为输出（IO1、2、3、4） 就好比大家的车速都一样，道路有两条的情况下，一定比只有一条道路，处理车流量来的快
在引脚图的上方，有芯片的介绍，其中会看到104MHz、208MHz、416MHz 分别是SPI单输出、双输出和四输出 遗憾的是STM8的SPI，最快也只有10MHz左右，想要处理双输出和四输出，是不可能的 不过对于我的项目来说，这已经足够了
【W25Q16指令】
下面介绍写使能的时序图，但是在『W25Q16初步测试』的环节中，会读取JEDEC ID（指令发送0x9F），最终看看W25Q16有没有反馈『生产商ID』和『芯片ID』给我
给下降沿的原因，在介绍引脚图时，片选引脚/CS已经说明了，下达每个指令之前，必须给下降沿 DI，也就是W25Q16接收的数据，0x06，文章往上拉找到指令的图片，找对应的位置，0x06就是写使能 DO，因为这个指令不需要反馈数据给主机，所以是高阻态
【W25Q16初步测试】 我是透过Uart来打印数据的，图片左上有示意图 用示意图上的1234来表示流程，就是『1 234 234 234 234 234 234 234 234 234 234』 234出现了十次，因为在『SPI接收中断』里面，判断count < 10 除了第一个『2』是指令（0x9F）以外，后面所有的『2』全部都是伪字节（0xFE），这是为了制造时钟给从机，在我另一篇博客有提到 下面贴上完整代码，另外附上链接，需要代码的朋友也可以下载 地址：https://pan.baidu.com/s/1Or5cWBaKLYl2-F-4qikSrA 提取码：4pbw #include"iostm8s103F3.h" #include "W25Qxx.h" typedef unsigned char u8; typedef unsigned short int u16; typedef unsigned int u32; void UART1_sendchar(unsigned char c); void SPI_sendchar(unsigned char c); u8 count = 0; /* ====================================== */ /* ============ 【Uart】init ============ */ /* ====================================== */ void Init_UART1(void) { UART1_CR1 = 0x00; UART1_CR2 = 0x00; UART1_CR3 = 0x00; // 设置波特率，必须注意以下几点： // (1) 必须先写BRR2 // (2) BRR1存放的是分频系数的第11位到第4位， // (3) BRR2存放的是分频系数的第15位到第12位，和第3位 // 到第0位 // 例如对于波特率位9600时，分频系数=2000000/9600=208 // 对应的十六进制数为00D0，BBR1=0D,BBR2=00 UART1_BRR2 = 0x00; UART1_BRR1 = 0x0d; UART1_CR2 = 0x2c; // 允许接收，发送，开接收中断 } /* ====================================== */ /* =========== 【Uart】发送函数 ========= */ /* ====================================== */ void UART1_sendchar(unsigned char c) { while((UART1_SR & 0x80) == 0x00); // 等待发送缓冲区为空 UART1_DR = c; } /* ====================================== */ /* =========== 【Uart】接收中断 ========= */ /* ====================================== */ #pragma vector= UART1_R_OR_vector//0x19 __interrupt void UART1_R_OR_IRQHandler(void) { PC_ODR_ODR4 = 0; // 串口收到数据后进入中断，先给W25Qxx下降沿，等等透过SPI发送指令 SPI_sendchar(UART1_DR); // 发送SPI数据（UART接收到什么就发什么），然后等待SPI中断，实现自发自收 } /* ====================================== */ /* ============ 【SPI】init ============= */ /* ====================================== */ void Init_SPI(void) { CLK_PCKENR1 |= 0x02; //打开SPI时钟 /*PC6、PC5设置为输出，最大10MHz*/ //PC_DDR = 0x60; // 用下方比较详细的写法 //PC_CR1 = 0xe0; // 用下方比较详细的写法 //PC_CR2 = 0x60; // 用下方比较详细的写法 PC_DDR_DDR4 = 1; // 配置PC4（/CS）端口为输出模式 PC_CR1_C14 = 1; // 配置PC4（/CS）端口为推挽输出模式 PC_CR2_C24 = 1; // 配置PC4（/CS）端口为高速率输出 PC_DDR_DDR5 = 1; // 配置PC5（SCK）端口为输出模式 PC_CR1_C15 = 1; // 配置PC5（SCK）端口为推挽输出模式 PC_CR2_C25 = 1; // 配置PC5（SCK）端口为高速率输出 PC_DDR_DDR6 = 1; // 配置PC6（MOSI）端口为输出模式 PC_CR1_C16 = 1; // 配置PC6（MOSI）端口为推挽输出模式 PC_CR2_C26 = 1; // 配置PC6（MOSI）端口为高速率输出 PC_DDR_DDR7 = 0; // 配置PC7（MISO）端口为输入模式 PC_CR1_C17 = 1; // 配置PC7（MISO）端口为弱上拉输入模式 PC_CR2_C27 = 0; // 禁止PC7（MISO）端口外部中断 SPI_ICR_RXIE = 1; // 开启SPI中断接收 // [7]先发MSB // [6]禁止SPI // [5][4][3]f_Master / 2 // [2]主设备 // [1]空闲时SCK保持低电平 // [0]数据采样从第一个时钟沿开始 SPI_CR1 = 0x04; /*MSB、1MHz、主设备、CPOL空闲为低、CPHA第一个时钟开始*/ // [7]双线单向模式 // [6]输入使能（只接收模式） // [5]CRC计算禁止 // [4]下个发送数据来自Tx缓冲 // [3]保留 // [2]全双工（同时收发） // [1]使能软件从设备管理（不需要判断硬件CS位，节省一个引脚） // [0]主模式 SPI_CR2 = 0x03; /*双线单向视距传输、CRC计算禁止、软件NSS、主模式*/ SPI_CR1_SPE = 1; // 打开SPI } /* ====================================== */ /* =========== 【SPI】发送函数 ========== */ /* ====================================== */ void SPI_sendchar(unsigned char c) { while(!(SPI_SR & 0x02)); // 等待发送缓冲区为空 SPI_DR = c; // 将发送的数据写到数据寄存器 //while(!(SPI_SR & 0x01)); // 等待接收缓冲区非空，这是轮询的方式，但是我想在中断来处理 //UART1_sendchar(SPI_DR); } /* ====================================== */ /* =========== 【SPI】接收中断 ========== */ /* ====================================== */ #pragma vector=SPI_RXNE_vector __interrupt void SPI_RXNE_IRQHandler(void) { //RxBuf[cnt++]=SPI_DR; while(!(SPI_SR & 0x01)); UART1_sendchar(SPI_DR); // 把SPI接收到的数据，透过UART，传回给USB转TTL小板 count++; if(count < 10) SPI_sendchar(0xfe); // 发送伪字节 else { count = 0; PC_ODR_ODR4 = 1; // 重新置为高电平，等待下一次的指令 } } /* ====================================== */ /* ============== 【Main】 ============== */ /* ====================================== */ main() { Init_UART1(); Init_SPI(); PC_ODR_ODR4 = 1; // 初始上电给高电平，后续W25Qxx在执行指令前，再给下降沿 asm("rim"); // 开中断，sim为关中断 while (1); }
【W25Q16状态寄存器】 文章有点长，再说明一个寄存器就好了 先上一张图，这是状态寄存器里的内容
下面是寄存器内各个『位』的说明，另外『R』代表『只可读』，『W』代表『只可写』，『RW』代表『可读可写』 【BUSY】（R）：芯片在忙的时候，状态=1，不忙时=0，什么时候在忙呢？执行『页编程』『任何一种擦除』『写状态』都是，芯片忙完这些事会自动清0 【WEL】（R）：『写保护』位，执行写使能后，由芯片自动置1，芯片处于『写保护』时该位=0，写禁用状态发生在『通电时』『写禁止』『页编程』『任何一种擦除』和『写状态寄存器』 【BP0、1、2】（RW）：这三位决定了需要保护的区域，例如一些固件，你不想后续被修改的东西，都可以保护。默认为0，另外，它和TB、SEC位有关。这里不做过多介绍，我的项目没有用到，还没研究，未来有时间再看看。 【TB】（RW）：默认为0，可以决定是『顶部』或是『底部』需要保护，例如有100个保险柜，你要保护前10个，或是保护最后20个，具体位置请参考上面的图片。这里不做过多介绍，我的项目没有用到，还没研究，未来有时间再看看。 【SEC】：非易失性扇区保护位。这里不做过多介绍，我的项目没有用到，还没研究，未来有时间再看看。 【SRP0、1】（RW）：状态寄存器保护位，默认为0。 ❶ SPR=0：不能控制状态寄存器的『禁止写』 ❷ SPR=1、引脚/WP=低电平：『写状态寄存器』的指令失效 ❸ SPR=1、引脚/WP=高电平：可以执行『写状态寄存器』的指令 【SUS】（R）：挂起状态位是状态寄存器，在执行擦除挂起（75h）指令后设置为1。SUS状态位通过擦除恢复（7ah）指令以及断电、通电循环清除为0。 【QE】（RW）：四输出使能位是状态寄存器。当qebit设置为0状态（出厂默认值）时，/wp pinand/hold被启用。当qebit设置为1时，将启用四个io2和io3引脚，并禁用/wp和/hold功能。
Warning：如果在标准SPI或双SPI操作期间/wp或/hold引脚直接连接到电源或接地，则QE位不应设置为1。
看到这里的朋友，先和你们说声抱歉，读取状态寄存器我真的没有试出来，每次读取都是0x00 0x00 0x00 0x00。。。 我尝试执行『写使能』，然后读取状态寄存器，还是0x00 0x00 0x00 0x00。。。 我再尝试执行『写禁止』，然后读取状态寄存器，还是0x00 0x00 0x00 0x00。。。 照理说，『写使能』和『写禁止』应该会改变『WLE』这一位，结果没有，真是百思不得其解（读JEDEC ID都正常，所以不是我接线，或是SPI通讯的问题）（JEDEC上面说过了，是生产商ID） 唉。。。
【W25Q16读、写、擦除】 在说明读和写之前，先说明一下Flash的物理特性：Flash只能写0，不能写1 上一张图，来解释这个特性 有人说，写的时候不用擦除，那是因为特殊情况 第一天，Flash的值是0xFF（1111 1111），我写入0xF0（1111 0000）【高4位都是1➜1，没有影响】【低4位是1➜0，由于是写0的动作，所以无需擦除】 第二天，Flash的值是0xF0（1111 0000），我写入0x00（0000 0000）【高4位是1➜0，由于是写0的动作，所以无需擦除】【低4位是0➜0，这也是写0动作，无需擦除】 这些情况还不需要擦除，除非到某一天，你想写一个数据，不管这8位的哪一位要变成1，那么就必须擦除了 理解这个特性，能有效的增加Flash的寿命，在这篇博客，引脚图的上方，有芯片介绍，里面有一段英文『More than 100,000 erase/write cycles』 芯片能让你擦除10万次 具体要不要让你的程序复杂些，但是能让芯片寿命增长，就要自行斟酌了
讲了这么多，下面终于可以开始重头戏了 这个读写的代码，基本上和上面的读ID代码类似，只增加了两个变量，和修改两个中断 【1】定义两个变量，testAddress、command 【2】串口接收中断 【3】SPI接收中断 u32 testAddress = 0x000000; u8 command = 0; // 【0：写使能、写禁止、芯片擦除】【1：写】【2：读】 /* ====================================== */ /* =========== 【Uart】接收中断 ========= */ /* ====================================== */ #pragma vector= UART1_R_OR_vector//0x19 __interrupt void UART1_R_OR_IRQHandler(void) { PC_ODR_ODR4 = 0; // 串口收到数据后进入中断，先给W25Qxx下降沿，等等透过SPI发送指令 if (UART1_DR == 0x01) // 页编程 { command = 1; SPI_sendchar(PageProgram); } else if (UART1_DR == 0x02) // 读数据 { command = 2; SPI_sendchar(ReadData); } else if (UART1_DR == 0x03) // 写使能 { command = 0; SPI_sendchar(WriteEnable); } else if (UART1_DR == 0x04) // 写禁止 { command = 0; SPI_sendchar(WriteDisable); } else if (UART1_DR == 0x05) // 芯片擦除 { command = 0; SPI_sendchar(EraseChip); } } /* ====================================== */ /* =========== 【SPI】接收中断 ========== */ /* ====================================== */ #pragma vector=SPI_RXNE_vector __interrupt void SPI_RXNE_IRQHandler(void) { //RxBuf[cnt++]=SPI_DR; while(!(SPI_SR & 0x01)); UART1_sendchar(SPI_DR); if(count < 7 && command != 0) /* 地址+伪字节 < 7 并且 不是写使能、写禁止、芯片擦除进来的 */ { if (command == 1) /* 执行页编程剩下的动作，先写24bit地址，然后给数据 */ { if (count == 0) SPI_sendchar((testAddress & 0xFF0000) >> 16); // 【写】高位地址 else if(count == 1) SPI_sendchar((testAddress & 0xFF00) >> 8); // 【写】中间地址 else if(count == 2) SPI_sendchar(testAddress); // 【写】低位地址 else SPI_sendchar(0xaa); // 存入的数据 } else if (command == 2) /* 执行读数据剩下的动作，先写24bit地址，然后给数据 */ { if(count == 0) SPI_sendchar((testAddress & 0xFF0000) >> 16); // 【写】高位地址 else if(count == 1) SPI_sendchar((testAddress & 0xF000) >> 8); // 【写】中间地址 else if(count == 2) SPI_sendchar(testAddress); // 【写】低位地址 else SPI_sendchar(0xff); // 发送伪字节，制造时钟以便获得从机的数据 } count++; } else /* count结束，或是写使能、写禁止、芯片擦除的复位 */ { count = 0; PC_ODR_ODR4 = 1; // 【/CS给高电平，等待下次命令给下降沿】 } }循环7次，地址占3个字节，7 - 3 = 4，数据就占4个字节 这里我写入数据0xAA，四个数据就都是一样的了 这些数据保存在地址0x000000，这些东西都是写死的，要用时再根据自己的项目做修改就可以了 另外，一个地址可以理解为一个页面（page） 一样，在引脚图的上方介绍里，有一段英文『256-bytes per programmable page』 一个地址可以写256个字节，但我只用了4个哈 哦对了，上面的代码有用到几个定义的东西，我把它放在头文件了，这些也就是W25Q16相关的命令罢了 #define WriteEnable 0x06 // 写使能 #define WriteDisable 0x04 // 禁止写 #define WriteStatusRegister 0x01 // 写状态寄存器 #define ReadStatusRegister_1 0x05 // 读状态寄存器 #define ReadStatusRegister_2 0x35 // 读状态寄存器2 #define PageProgram 0x02 // 页编程 #define QuadPageProgram 0x32 #define EraseBlock64K 0xd8 // 块擦除(64KB) #define EraseBlock32K 0x52 // 块擦除（32KB） #define EraseSector4K 0x20 // 扇区擦除（4KB） #define EraseChip 0xc7 // 芯片擦除 #define EraseChip2 0x60 // 已经有了一个，为什么还要另一个芯片擦除指令？ #define EraseSuspend 0x75 #define EraseResume 0x7a #define PowerDown 0xb9 // 掉电（可唤醒） #define HighPerformanceMode 0xa3 #define ModeBitReset 0xff #define ReleasePowerDownOrHPM 0xab // 掉电后可以释放掉电，然后器件会返回一个Device ID #define Manufacturer 0x90 // 制造，芯片会返回器件ID #define ReadUniqueID 0x4b #define JEDEC_ID 0x9f #define ReadData 0x03 #define FastRead 0x0b // 快速读取 #define FaseReadDualOutput 0x3b // 快速读取（双输出） #define FastReadDualIO 0xbb #define FastReadQuadOutput 0x6b #define FastReadQuadIO 0xeb最后，这是读和写的代码，需要的可以下载：https://pan.baidu.com/s/1w9EZQNQDTY3SyT-B2D5L8g 提取码：kdsz
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