Arduino与Flash芯片

发布于 2021-1-22 10:35
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W25Q80BV是台湾华邦电子(Winbond)生产的8M-bit串行flash芯片。主要特性有:

工作电压:2.5 ~ 3.6 V
功耗:读写(active)时4mA,低功耗(power-down)时<1μA
容量:8M-bit/1M-byte,包含4096个页(每页大小256字节)
接口:Standard/Dual/Quad SPI,支持时钟频率最高104MHz
支持以4/32/64k-bytes为单位进行Sector/Block擦除
一次写入最多256字节
软件/硬件写保护功能
大于10万次擦除/编程寿命
大于20年的数据保存时间
封装:SOIC/USON/WSON/PDIP

管脚定义Arduino与Flash芯片-开源基础软件社区

Arduino与Flash芯片-开源基础软件社区

与Arduino的连接

采用工作于3.3V的Pro Mini版本进行简单调试,接法如下。

Arduino与Flash芯片-开源基础软件社区

其中HOLD脚须上拉接到3.3V,否则器件无法正常工作;WP脚可以浮空。

W25Q80BV Pro Mini (3.3V/8MHz)

VCC <------> 3.3V

GND <------> GND

/CS  <------> SS (D10)

DI    <------> MOSI (D11)

DO   <------> MISO (D12)

CLK  <------> SCK  (D13)

 

功能调试


1. 与I2C不同,利用SPI库操作时,读和写都用同一个函数SPI.transfer()实现。

2. 读取时,可以任意地址、任意长度进行读取。

3. 与EEPROM不同,SPI Flash写入前,需要对写入的存储空间进行擦除(Erase)操作,否则写入不成功。芯片支持Chip Erase(整片擦除)、Block Erase(32K bytes/64K bytes块擦除)和Sector Erase(4K bytes扇区擦除)。

4. 当写操作对应的地址空间到达page的边界,再继续写入时目的地址会自动roll over到本页的起始位置。

 

测试代码:

/*
    communication with W25Q80BV (1 MBYTE SPI FLASH) using Arduino Pro Mini 3.3V/8MHz
    Reference: http://www.instructables.com/id/How-to-Design-with-Discrete-SPI-Flash-Memory/?ALLSTEPS
*/

// the SPI bus uses pins 10 (SS), 11 (MOSI), 12 (MISO), and 13 (SCK)

#include <SPI.h>

#define READ_JEDEC_ID 0x9F
#define READ_STATUS_1 0x05
#define READ_DATA 0x03
#define WRITE_ENABLE 0x06
#define PAGE_PROGRAM 0x02
#define CHIP_ERASE 0xC7

byte pageBuffer[256];
char str[] = "An apple a day keeps the doctor away."; //short than 256

void setup()
{
    SPI.begin();
    SPI.setDataMode(SPI_MODE0);
    SPI.setBitOrder(MSBFIRST);
    Serial.begin(9600);

    ReadID();
    EraseChip();
    WritePage(0x1234, str, sizeof(str));
}

void loop()
{
    ReadPage(0x1234, pageBuffer, sizeof(str));

    for(int i = 0; i < sizeof(str); i++)
    {
        Serial.print(char(pageBuffer[i]));
    }
    Serial.println();

    delay(2000);
}

void CheckBusy()
{
    digitalWrite(SS, HIGH);
    digitalWrite(SS, LOW);
    SPI.transfer(READ_STATUS_1);
    while(SPI.transfer(0) & 0x01);
    digitalWrite(SS, HIGH);
}

void ReadID()
{
    digitalWrite(SS, HIGH);
    digitalWrite(SS, LOW);
    SPI.transfer(READ_JEDEC_ID);
    byte manuID = SPI.transfer(0);
    byte memoType = SPI.transfer(0);
    byte capa = SPI.transfer(0);
    digitalWrite(SS, HIGH);

    Serial.print("Manufacturer ID: "); Serial.println(manuID, HEX);
    Serial.print("Memory Type: "); Serial.println(memoType, HEX);
    Serial.print("Capacity : "); Serial.println(capa, HEX);

    CheckBusy();
}

void ReadPage(word pageNumber, byte pageBuffer[], int length)
{
    // pageNumber: 16-bit data
    digitalWrite(SS, HIGH);
    digitalWrite(SS, LOW);
    SPI.transfer(READ_DATA);
    SPI.transfer((pageNumber >> 8) & 0xFF);
    SPI.transfer(pageNumber & 0xFF);
    SPI.transfer(0);
    for(int i = 0; i < length; i++)
    {
        pageBuffer[i] = SPI.transfer(0);
    }
    digitalWrite(SS, HIGH);
    CheckBusy();
}

void WritePage(word pageNumber, char pageBuffer[], int length)
{
    digitalWrite(SS, HIGH);
    digitalWrite(SS, LOW);
    SPI.transfer(WRITE_ENABLE);
    digitalWrite(SS, HIGH);
    digitalWrite(SS, LOW);
    SPI.transfer(PAGE_PROGRAM);
    SPI.transfer((pageNumber >>  8) & 0xFF);
    SPI.transfer(pageNumber & 0xFF);
    SPI.transfer(0);
    for(int i = 0; i < length; i++)
    {
        SPI.transfer(byte(pageBuffer[i]));
    }
    digitalWrite(SS, HIGH);
    CheckBusy();
}

void EraseChip()
{
    digitalWrite(SS, HIGH);
    digitalWrite(SS, LOW);
    SPI.transfer(WRITE_ENABLE);
    digitalWrite(SS, HIGH);
    digitalWrite(SS, LOW);
    SPI.transfer(CHIP_ERASE);
    digitalWrite(SS, HIGH);
    CheckBusy();
}

 

读取芯片的ID信息,向W25Q80BV写入一段字符串,再将写入的信息反复读出:Arduino与Flash芯片-开源基础软件社区

参考资料


W25Q80BV datasheet - Winbond
Arduino - SPI
Designing with Discrete SPI Flash Memory - Instructables
Flash芯片硬件特性

已于2021-1-22 10:35:27修改
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