SPI Flash芯片W25Q32如何编写程序？

一、序言

序言对这篇文章进行一个总体的说明：
1、这部分是根据手册写程序，因此采用手册截图+程序截图的形式，对图片不进行标号，而且对重点部分进行颜色标注。
2、考虑到很多读者（包括我），使用手机看文章方便，因此程序部分我采用截图的形式，需要完整的全部程序私信我。
3、这是我自己根据手册写的程序，力求程序的规范和可读性，但是难免有错误之处，不敢完全保证程序都是正确的，因此请读者批评指正，找到问题及时和我交流。而且针对芯片比较偏的应用没有给出程序，只是具备基础的函数模块，方便对芯片进行扩展应用时调用。其中芯片模式这块，受已有电路的限制，不给出Quad SPI的模式有关的程序。
4、此程序适用于STC单片机模拟SPI的情况，对于硬件SPI的程序，以及其他单片机，可参考编写思路，后续可能会针对STM32或者DSP进行硬件SPI的研究。
5、针对一些程序编写的技巧和优化，有机会会给出相关总结的文章，这里程序有关读写的部分，大部分写成单字节的操作，多字节的扩展程序没有给出的，读者可自行编写。
6、这里对芯片的电气特性不做考虑，只对实际电路给出参考，后续有机会自制电路板成功以后给出详细的介绍。
二、模拟SPI通信程序

SPI时序很简单，这部分直接给出程序。下面指令相关的程序，涉及到SPI的读写的，只需要调用这部分函数即可。
SPI.h文件






SPI.c文件











三、指令

指令简介

  指令共同的特点是：在 /CS=0后，再开始传输数据，只有当8位的数据都传输完成以后，让 /CS=1，该指令才有效。此外，如果在进行”编程”、“擦除”、 “写状态寄存器”时，除了读状态寄存器指令，其他指令只有当上述操作完成以后才能进行。

指令表

先给出2章指令表，结合表格，根据每一个指令的具体操作给出详细解释和对应的程序编写。










W25Q32.c包含以下指令的函数：

1、 写使能-----Write Enable (06h)

  写使能指令，是控制状态寄存器的WEL位（写使能位）自动置1，必须在“页编程”、“扇区擦除” 、“块擦除”、 “芯片擦除”、 “写状态寄存器”这些指令之前写该指令，该指令在 /CS = 0时开始等待指令的写入，数据在 CLK上升沿锁存，数据传输完成以后， /CS = 1，这样写使能指令写入，允许写。关于 /CS的时序问题，后面指令跟这个一样，就不赘述了。

2、写禁止-----Write Disable (04h)

  写禁止指令，是控制状态寄存器的WEL位（写使能位）复位为0。在“芯片启动”、“页编程”、“扇区擦除” 、“块擦除”、 “芯片擦除”、 “写状态寄存器”这些操作完成后，WEL位自动复位为0，禁止写。因此，下面的程序最开始保险起见都加一个写使能，我没加的地方读者可以自行添加。

3、读状态寄存器 (05h，35h)

  读状态寄存器一次只能读8位，因此有两个指令分别读两个寄存器。当读指令写完之后，数据立马会在DO上输出，在 CLK下降沿的时候输出。该指令，可以在任何时候都可以使用，即使在”编程”、“擦除”、 “写状态寄存器”指令在执行过程中，这样就可以随时读状态寄存器，根据BUSY（忙位）来判断上述指令有没有执行完，可不可以读取下一个指令。而且只要 /CS没有被拉高，DO引脚会一直在下降沿输出数据。
这个地方我个人觉得读状态寄存器应用不是很多，由于我个人写的程序是模块化的，严格按照时序，所以不存在在一个指令写入的时候插入这个指令的情况，唯一能想到应用的地方就是用读写寄存器函数做一个自收发的验证，确保读写程序是正确的。可以编写下面这个语句，在程序的最后等待指令执行完成，或者是排除干扰写入：
while(W25Q32_Read_Status()&0x01)

4、写状态寄存器(01h)

  这个地方需要读者回过头看我系列文章2，有关寄存器的内容，这里我附上链接 SPI Flash芯片W25Q32英文版数据手册解读（二）---------存储器知识，寄存器.
由此不难知道哪几个引脚可以进行写，之前也说了，我买的模块 /WP引脚直接接VCC了，而且状态寄存器保护位也基本用不着，因此，整个状态寄存器的写入这块，只有5位涉及块保护需要配置，分别为SEC、TB、BP2、BP1、BP0，也就是只需要写状态寄存器1的值就行，具体写入什么数值，参考上面链接，有关真值表有详细介绍。
根据手册截图：当给寄存器1写入数值以后，对应块保护的地方，只能读数据，不能写数据。

5、读数据/快速读----- (03h，0Bh)

  读数据指令允许从内存中再按顺序读取一个数据字节。/CS=0,读指令通“03h”写入后，接着写入数据的24位地址（这个地方要对字节执行拆分程序），根据指令表，快速读就是多了一条空指令，接着在时钟下降沿输出数据，如果输出一个数据以后 /CS没有被拉高，会自动读取下一个地址的数据，这意味着可以用一条指令访问整个内存。
读数据指令不是读状态寄存器指令，因此不可以插入进其他指令。

6、页编程（02h）

  页编程，也就是对一页写入数据，在写入之前需要执行擦除操作（擦除程序见下面）并且要在开头执行写使能程序，再写入指令、24位地址，再写入数据。写完一页以后，最后一个地址需要写成0。如果写入字节小于一页的字节，即256，时钟长度不能超过后面剩余页的字节的数量。如果写入字节大于256，会自动跳转到一页的最开头覆盖数据。最后拉高 /CS。
如果写入的页已经受保护了，该页写指令无效。

7、擦除（D8，52，20，C7/60）

  这部分程序跟前面的指令类似，参考指令无非就是先 /CS=0,写入指令和地址 /CS=1,直接给出程序，以指令D8为例。

8、芯片ID读取（AB，90，9F，4B）

  该芯片的ID号和生产号如上图，根据指令表，共有四种读取ID的方式，而且对应读取的ID长度不一样，程序依然跟前面写过的程序一样，先 /CS=0,写入指令，读出数据 /CS=1。这里以指令AB为例，给出程序。其他读者自行编写。

W25Q32.h






测试程序






指令程序总结：

1、对于其他未给出的指令程序，读者可自行根据需要，参考上面的程序思路，编写其他指令，比较关键的点就是多字节的读取。
2、关于测试程序，可以采用LED，数码管显示，串口显示等方法验证程序，比如读取ID，可以采用自写自读的方法测试。
3、如果发现程序没问题但达不到效果，可以考虑删除或添加写使能函数，或者是用while函数对BUSY位进行判断，也可以单步调试。当然还有可能是硬件连接的问题。
4、针对STC的52系列的单片机，使用串口验证读写程序的时候，设定的数据长度不能太大，不然会超过内部RAM的大小。使用指针的时候，最好自己给指针赋地址，最好赋在用户区，避免和一些寄存器混在一起，我赋的地址是30H开头的。
以上是我在测试程序的时候用到的方法和一些问题，可能每个人情况不一样，仅供参考。
四、电路连接

电路连接可以参考该系列第一篇文章的原理图，不过需要注意的是，该芯片电源是3.3V，STC89C52是5V的，中间需要电平转换电路，IO口需要漏极开路，因此我采用的是P0口，常见的是上拉电阻，见下图参考电路及参数。3.3V的电源需要有一个三端稳压器件输出直流3.3V。





五、结尾

这一个系列的文章到这里算是差不多结束了，学习一个新的芯片，经历了很多，收获了很多：
1、如何找相关的有用的文章：首先要掌握这个系列芯片的命名，知道自己用的是哪一个芯片，是W25Q32，还是W25Q16，还是W25Q128；是基于什么处理器的，STC89C52，还是STM32，还是STC8，还是FPGA，还是DSP。因为在索引文章的时候，这些关键字很重要，有的时候就搜W25Q32，基于51单片机，可能就搜不到W25Q16，基于STC8单片机的文章了，导致覆盖面小，找不到那些隐藏的好文章，其实什么型号不重要，重要的是能找到关于这一类的一篇对自己有用的文章。
2、这次基本上完全自主研究了一种芯片，以后学其他芯片，可以直接调用底层的一些函数，结合文档看，学的更快，但需要这一次的经历，来掌握学习的方法，明确更多的东西。如果是需要整个芯片的详细配套程序，最好还是用STM32单片机，淘宝和主流的程序大多是STM32的，程序正确性，规范性，可读性更好，可以快速调用，方便二次开发。
当然在程序编写过程中有些程序没能验证成功，想了很久没有解决，包括给出的程序也不敢保证能完全正确，请有经验的读者给予指导。