STM32 Cube IDE HAL库驱动 W25Q128 进行读、写、擦除操作
STM32 Cube IDE HAL库驱动 W25Q128 进行读、写、擦除操作，附上相关代码。
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一、W25Q128相关理论
- W25Q128存储大小为128M-bit=16MB，可编程位（地址）为Flash_Size=16*1024*1024=16777216 B。
- W25Q128包含256个块、每个块（64KB）16个扇区（4096个扇区）、每个扇区（4KB）有16页、每一页有256个字节（Byte）。
- 写数据：一次最多写一页不能跨页写入；擦除：可以选择擦除一个扇区（4KB）、擦除半个块（32KB）、擦除一个块（64KB）、擦除整个芯片。
- Flash 有一个特点，就是可以将 1 写成 0，但是不能将 0 写成 1，要想将 0 写成 1，必须进行擦除操作。如果要改变数据，就需要先擦除后写数据。
- 可以理解为将W25Q128看成一本电子书，这本书有256个章节，每个章节有16个小节，每个小节有16页，每页有256个字。
编程即对这本电子书进行编辑：
读取数据：可以从指定位置开始一直读完这本书。
写入数据：一次最多只能写一页256个字，不能翻页写，需要等待上一页写完才能翻页。写入数据前需要保证写入的位置是擦除状态，才能正确写入数据，因为只能1写成0，不能0写成1。
擦除操作：有几种选择，可以每个小节、半个章节、整个章节、一本书进行擦除。
二、前期准备
1.硬件确定
我用到的是ALIENTEK战舰STM32F1 V3开发板，关于W25Q128硬件连接如下图：
2.STM32 Cube IDE配置
配置好之后生成代码就行了，然后再自己编辑一个驱动测试的c文件。
三、指令解析
1、用到的相关指令
| 指令 | 名称 | 解释 |
| 02h | Page Program | 页编程，在一页上写字 |
| 03h | Read Data | 读取数据 |
| 05h | Read Status Register | 读取寄存器状态 |
| 06h | Write Enable | 将状态寄存器中的写启用闩锁（WEL）位设置为1。 |
| 20h | Sector Erase | 扇区擦除 |
| C7h/60h | Chip Erase | 整个芯片擦除 |
2、读取设备ID（举一个例子，其他指令对照芯片手册看即可）
读取设备ID指令根据数据手册，发送0X90+24位地址之后，就可以接收到0XEF + ID，W25Q128的ID为0X17。read_W25Q128_ID()函数可以通过串口打印ID，或者通过单步调试Debug直接查看读到的ID值。
可以理解为MCU向W25Q128发送命令0x90 0x00 0x00 0x00 ，然后就可以接收到W25Q128的两个字节 0xEF 0x17
// 读取 ID 测试 OK 0xEF 0X17
void read_W25Q128_ID()
{
uint8_t _RxData[2]={0x00};
W25Q128_Enable();
//发送指令
spi2_Transmit_one_byte(0x90);
spi2_Transmit_one_byte(0x00);
spi2_Transmit_one_byte(0x00);
spi2_Transmit_one_byte(0x00);
//接收数据
_RxData[0] = spi2_Receive_one_byte();
_RxData[1] = spi2_Receive_one_byte();
W25Q128_Disable();
printf("%s\r\n",_RxData); //串口打印 ID
}
2、读、写、擦除操作
读、写、擦除操作的24位地址取值范围是0-16777216，因为读可以从指定地址一直读到最后，而写，一次最多写一页，擦除的最小单位为一个扇区4096个字即16页，当然也可以一不做二不休整个芯片擦除，这个擦除时间比较长十几秒，因为是自学，所以总得做点什么。比如：
1、写10个数，卡在第一页和第二页之间，即第一页写5个数第二页写5个数。
2、写10个数，卡在第一个扇区和第二个扇区之间，即第255页写5个数第256页写5个 数。
问题点：第一个问题，就要考虑翻页写的问题，第二个问题就要考虑擦除两个扇区和翻页写的问题。
解决思路：
1、通过地址定位到当页还剩下多少个字可以写，通过要写字的个数，分为几次写，写完当页后再翻页写到下一页，直到写完。相关函数：
Write_Page() Write_Word()
2、因为要先进行擦除，然后再写数据，才能保证写入数据的准确性，可以直接擦除整个芯片，要想时间最快，擦除部分应该是最小的，所以选择擦除扇区。通过地址和要写字的个数，就可以判断，要写的地方在哪几个扇区，然后执行擦除即可。相关函数：
Erase_Write_data_Sector() Erase_one_Sector()
四、驱动代码
W25Q28.c文件
#include "W25Q128.h"
#include "spi.h"
#include "usart.h"
#include <stdio.h>
uint32_t FLASH_SIZE=16*1024*1024; //FLASH 大小为16M字节
uint32_t Data_Address = 4090; //测试地址 250（地址在两页之间） 和 4090 （地址在两扇区并且两页之间）
//要写的数据
uint8_t Write_data[]={0x30,0x31,0x32,0x33,0x34,0x35,0x36,0x37,0x38,0x41};
#define Write_data_SIZE sizeof(Write_data)
//要读的数据
uint8_t Read_data[100] = {0};
#define Read_data_SIZE sizeof(Read_data)
/* Nicky ******************************************************************* */
//器件使能
void W25Q128_Enable()
{
HAL_GPIO_WritePin(SPI_CS_GPIO_Port, SPI_CS_Pin, RESET); // Chip select
}
/* Nicky ******************************************************************* */
//器件失能
void W25Q128_Disable()
{
HAL_GPIO_WritePin(SPI_CS_GPIO_Port, SPI_CS_Pin, SET); // Chip disselect
}
/* Nicky ******************************************************************* */
//SPI2 发送 1 个字节数据
void spi2_Transmit_one_byte(uint8_t _dataTx)
{
HAL_SPI_Transmit(&hspi2,(uint8_t*) &_dataTx,1,HAL_MAX_DELAY);
}
/* Nicky ******************************************************************* */
//SPI2 接收 1 个字节数据
uint8_t spi2_Receive_one_byte()
{
uint16_t _dataRx;
HAL_SPI_Receive(&hspi2,(uint8_t*) &_dataRx, 1, HAL_MAX_DELAY);
return _dataRx;
}
/* Nicky ******************************************************************* */
//W25Q128写使能,将WEL置1
void W25Q128_Write_Enable()
{
W25Q128_Enable(); //使能器件
spi2_Transmit_one_byte(0x06);
W25Q128_Disable(); //取消片选
}
/* Nicky ******************************************************************* */
//W25Q128写失能,将WEL置0
void W25Q128_Write_Disable()
{
W25Q128_Enable(); //使能器件
spi2_Transmit_one_byte(0x04);
W25Q128_Disable(); //取消片选
}
/* Nicky ******************************************************************* */
//读取寄存器状态
uint8_t W25Q128_ReadSR(void)
{
uint8_t byte=0;
W25Q128_Enable(); //使能器件
spi2_Transmit_one_byte(0x05); //发送读取状态寄存器命令
byte=spi2_Receive_one_byte(); //读取一个字节
W25Q128_Disable(); //取消片选
return byte;
}
/* Nicky ******************************************************************* */
//等待空闲
void W25Q128_Wait_Busy()
{
while((W25Q128_ReadSR()&0x01)==0x01); // 等待BUSY位清空
}
/* Nicky ******************************************************************* */
//擦除地址所在的一个扇区
void Erase_one_Sector(uint32_t Address)
{
W25Q128_Write_Enable(); //SET WEL
W25Q128_Wait_Busy();
W25Q128_Enable(); //使能器件
spi2_Transmit_one_byte(0x20); //发送扇区擦除指令
spi2_Transmit_one_byte((uint8_t)((Address)>>16)); //发送24bit地址
spi2_Transmit_one_byte((uint8_t)((Address)>>8));
spi2_Transmit_one_byte((uint8_t)Address);
W25Q128_Disable(); //取消片选
W25Q128_Wait_Busy(); //等待擦除完成
}
/* Nicky ******************************************************************* */
//擦除地址所在的扇区
void Erase_Write_data_Sector(uint32_t Address,uint32_t Write_data_NUM)
{
//总共4096个扇区
//计算 写入数据开始的地址 + 要写入数据个数的最后地址 所处的扇区
uint16_t Star_Sector,End_Sector,Num_Sector;
Star_Sector = Address / 4096; //数据写入开始的扇区
End_Sector = (Address + Write_data_NUM) / 4096; //数据写入结束的扇区
Num_Sector = End_Sector - Star_Sector; //数据写入跨几个扇区
//开始擦除扇区
for(uint16_t i=0;i <= Num_Sector;i++)
{
Erase_one_Sector(Address);
Address += 4095;
}
}
/* Nicky ******************************************************************* */
//擦除整个芯片 等待时间超长... 10-20S
void Erase_W25Q128_Chip(void)
{
W25Q128_Write_Enable(); //SET WEL
W25Q128_Wait_Busy();
W25Q128_Enable(); //使能器件
spi2_Transmit_one_byte(0x60); //发送片擦除命令
W25Q128_Disable(); //取消片选
W25Q128_Wait_Busy(); //等待芯片擦除结束
}
/* Nicky ******************************************************************* */
//读取W25Q128数据
void Read_W25Q128_data(uint8_t* pBuffer,uint32_t ReadAddr,uint16_t NumByteToRead)
{
uint16_t i=0;
W25Q128_Enable(); //使能器件
spi2_Transmit_one_byte(0x03); //发送读取命令
spi2_Transmit_one_byte((uint8_t)((ReadAddr)>>16)); //发送24bit地址
spi2_Transmit_one_byte((uint8_t)((ReadAddr)>>8));
spi2_Transmit_one_byte((uint8_t)ReadAddr);
for(;i<NumByteToRead;i++)
{
pBuffer[i]=spi2_Receive_one_byte(); //循环读数
}
W25Q128_Disable();
}
/* Nicky ******************************************************************* */
//写字，一次最多一页
void Write_Word(uint8_t* pBuffer, uint32_t WriteAddr, uint16_t NumByteToWrite)
{
uint16_t i;
W25Q128_Write_Enable(); //SET WEL
W25Q128_Enable(); //使能器件
spi2_Transmit_one_byte(0x02);
spi2_Transmit_one_byte((uint8_t)((WriteAddr) >> 16)); //写入的目标地址
spi2_Transmit_one_byte((uint8_t)((WriteAddr) >> 8));
spi2_Transmit_one_byte((uint8_t)WriteAddr);
for (i = 0; i < NumByteToWrite; i++)
spi2_Transmit_one_byte(pBuffer[i]);//循环写入字节数据
W25Q128_Disable();
W25Q128_Wait_Busy(); //写完之后需要等待芯片操作完。
}
/* Nicky ******************************************************************* */
//定位到页
void Write_Page(uint8_t* pBuffer,uint32_t WriteAddr,uint16_t NumByteToWrite)
{
uint16_t Word_remain;
Word_remain=256-WriteAddr%256; //定位页剩余的字数
if(NumByteToWrite <= Word_remain)
Word_remain=NumByteToWrite; //定位页能一次写完
while(1)
{
Write_Word(pBuffer,WriteAddr,Word_remain);
if(NumByteToWrite==Word_remain)
{
break; //判断写完就 break
}
else //没写完，翻页了
{
pBuffer += Word_remain; //直针后移当页已写字数
WriteAddr += Word_remain;
NumByteToWrite -= Word_remain; //减去已经写入了的字数
if(NumByteToWrite>256)
Word_remain=256; //一次可以写入256个字
else
Word_remain=NumByteToWrite; //不够256个字了
}
}
}
/* Nicky ******************************************************************* */
// 读取 ID 测试 OK 0xEF 0X17
void read_W25Q128_ID()
{
uint8_t _RxData[2]={0x00};
W25Q128_Enable();
//发送指令
spi2_Transmit_one_byte(0x90);
spi2_Transmit_one_byte(0x00);
spi2_Transmit_one_byte(0x00);
spi2_Transmit_one_byte(0x00);
//接收数据
_RxData[0] = spi2_Receive_one_byte();
_RxData[1] = spi2_Receive_one_byte();
W25Q128_Disable();
printf("%s\r\n",_RxData); //串口打印 ID
}
/* Nicky ******************************************************************* */
//测试程序
void W25Q128_test()
{
//读数据，看原始存在的数据
Read_W25Q128_data(Read_data,Data_Address,Read_data_SIZE);
for(uint8_t i=0;i<Write_data_SIZE;i++)
printf("%c",Read_data[i]);
printf("\r\n");
//擦除需要写数据所在的扇区
Erase_Write_data_Sector(Data_Address,Write_data_SIZE);
Read_W25Q128_data(Read_data,Data_Address,Read_data_SIZE);
for(uint8_t i=0;i<Write_data_SIZE;i++)
printf("%c",Read_data[i]);
printf("\r\n");
//写数据
Write_Page(Write_data,Data_Address,Write_data_SIZE);
Read_W25Q128_data(Read_data,Data_Address,Read_data_SIZE);
//串口打印数据
for(uint8_t i=0;i<Write_data_SIZE;i++)
printf("%c",Read_data[i]);
printf("\r\n");
}
W25Q28.h文件
#include "main.h"
void read_W25Q128_ID();
void W25Q128_test();五、测试结果
中间为擦除后读取的数据。
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