1. 基于HAL库配置SPI1总线

使用STM32CubeMX生成SPI1配置代码，HAL库会自动初始化该函数，因为本来存在虚函数。如下代码所示：

//SPI5底层驱动，时钟使能，引脚配置
//此函数会被HAL_SPI_Init()调用
//hspi:SPI句柄
void HAL_SPI_MspInit(SPI_HandleTypeDef *hspi)
{GPIO_InitTypeDef GPIO_Initure;__HAL_RCC_GPIOA_CLK_ENABLE();       //使能GPIOA时钟__HAL_RCC_SPI1_CLK_ENABLE();        //使能SPI1时钟//PA5,6,7GPIO_Initure.Pin=GPIO_PIN_5|GPIO_PIN_6|GPIO_PIN_7;GPIO_Initure.Mode=GPIO_MODE_AF_PP;              //复用推挽输出GPIO_Initure.Pull=GPIO_PULLUP;                  //上拉GPIO_Initure.Speed=GPIO_SPEED_HIGH;             //快速GPIO_Initure.Alternate=GPIO_AF5_SPI1;           //复用为SPI1HAL_GPIO_Init(GPIOA,&GPIO_Initure);
}

2. W25Q64芯片

W25Q64 (64M-bit)， W25Q16(16M-bit)和W25Q32(32M-bit)是为系统提供一个最小的空间、引脚和功耗的存储器解决方案的串行 Flash 存储器。 25Q系列比普通的串行 Flash 存储器更灵活，性能更优越。基于双倍/四倍的 SPI，它们能够可以立即完成提供数据给 RAM，包括存储声音、文本和数据。芯片支持的工作电压 2.7V 到 3.6V，正常工作时电流小于 5mA，掉电时低于1uA。所有芯片提供标准的封装。
W25Q64/16/32 由每页 256 字节组成。每页的 256 字节用一次页编程指令即可完成。每次可以擦除 16 页（1个扇区）、 128 页（32KB 块）、 256 页（64KB 块）和全片擦除。
W25Q64 的内存空间结构：一页 256 字节，4K(4096 字节)为一个扇区， 16 个扇区为 1 块，容量为 8M 字节,共有 128 个块,2048 个扇区。
W25Q64/16/32 支持标准串行外围接口（SPI），和高速的双倍/四倍输出，双倍/四倍用的引脚：串行时钟、片选端、串行数据I/O0(DI)、 I/O1(DO)、 I/O2(WP)和 I/O3(HOLD)。 SPI 最高支持80MHz，当用快读双倍/四倍指令时，相当于双倍输出时最高速率 160MHz，四倍输出时最高速率 320MHz。这个传输速率比得上 8位和 16 位的并行 Flash 存储器。
结构框图如下图所示：

3. 控制和状态寄存器

3.1 状态寄存器

忙是只读的状态寄存器(S0)被设置为1状态时,表示设备正在执行程序(可能是在擦除芯片)或写状态寄存器指令。这个时候设备将忽略传来的指令，除了读状态寄存器和擦除暂停指令,写指令或写状态指令无效, 当 S0 为 0 状态时指示设备已经执行完毕，可以进行下一步操作。

3.2 指令表

3.3 W25Q64工作原理

3.3.1 读状态寄存器（05hor35h）

读取状态寄存器的指令是 8 位的指令。发送指令之前，先将/ CS 拉低，再发送指令码“05 h”或者“35h”。设备收到读取状态寄存器的指令后，将状态信息(高位)依次移位发送出去，上图 6 示。读出的状态信息，最低位为 1 代表忙，最低位为 0 代表可以操作，状态信息读取完毕，将片选线拉高。

/******************************************************
函数功能：读状态寄存器1 -05h
形参：无
返回值：rt_uint8_t status -- 返回从器件的状态（忙或空闲）
说明：发送 05H 读取状态寄存器的值之后， W25Q64 就会一直
返回状态寄存器的值，直到片选被拉高。
*******************************************************/
rt_uint8_t w25qxx_read_status(void)
{rt_uint8_t status = 0;SPI_FLASH_CS_LOW();                         //拉低片选spi1_read_write_byte(W25X_ReadStatusReg1);  //发送指令 0x05status = spi1_read_write_byte(0xff);        //status = 读数据SPI_FLASH_CS_HIGH();return status;
}

3.3.2 写使能（06h）

写使能指令将状态寄存器中的Write Enable Latch (WEL)位设置为1。 WEL位必须在每个页面程序、扇区擦除、块擦除、芯片擦除和之前设置写入状态寄存器指令。写使能指令通过驱动/CS low输入，将指令码“06h”移至CLK上升沿的数据输入(Data Input, DI)引脚，然后驱动/CS high。

/******************************************************
函数功能：写使能———0x06
形参：无
返回值：无
说明：在执行每一个写操作之前都需要通过写使能指令将状态
寄存器的 WEL 置 1，让芯片进入写使能状态
*******************************************************/
void w25qxx_write_enble(void)
{SPI_FLASH_CS_LOW();                     //拉低片选--选中从器件spi1_read_write_byte(W25X_WriteEnable);   //发送指令 0x06SPI_FLASH_CS_HIGH();                    //拉高片选--释放从器件
}

3.3.3 读数据（03h）

读取数据指令允许按顺序读取一个字节的内存数据。当片选 CS/拉低之后，紧随其后是一个 24 位的地址(A23-A0)(需要发送 3 次，每次 8 个字节，先发高位)。芯片收到地址后，将要读的数据按字节大小转移出去，数据是先转移高位，对于单片机，时钟下降沿发送数据，上升沿接收数据。读数据时，地址会自动增加，允许连续的读取数据。这意味着读取整个内存的数据,只要用一个指令就可以读完。数据读取完成之后，片选信号/ CS 拉高。读取数据的指令序列,如上图所示。如果一个读数据指令而发出的时候，设备正在擦除扇区,或者(忙= 1)，该读指令将被忽略,也不会对当前周期有什么影响。

/******************************************************
函数功能： 读字节数据-0x03
形参：@rt_uint32_t addr : 起始地址@rt_uint16_t size ：读数据长度@rt_uint8_t *buff ：存取读取数据
返回值：无
说明：
********************************************************/
void w25qxx_read_data(rt_uint32_t addr, rt_uint8_t *buff, rt_uint8_t size)
{rt_uint8_t i;SPI_FLASH_CS_LOW();                           //拉低片选spi1_read_write_byte(W25X_ReadData);              //发送指令 0x03spi1_read_write_byte((addr & 0xff0000) >> 16);spi1_read_write_byte((addr & 0x00ff00) >> 8);spi1_read_write_byte((addr & 0x0000ff) >> 0);   //发送 24 位地址，先发送高 8 位for(i = 0; i < size; i++){buff[i] = spi1_read_write_byte(0xff);       //byte = 读数据}SPI_FLASH_CS_HIGH();                          //拉高片选
}

3.3.4 页编程（02h）

页编程指令允许从一个字节到 256 字节的数据编程(一页)(编程之前必须保证内存空间是 0XFF)。允许写入指令之前,必须先发送设备写使能指令。写使能开启后，设备才能接收编程指令。开启页编程先拉底/ CS，然后发送指令代码“02 h”，接着发送一个 24 位地址(A23-A0)(发送 3 次，每次 8 位) 和至少一个数据字节(数据字节不能超过 256字节)。数据字节发送完毕，需要拉高片选线 CS/,，并判断状态位，等待写入结束。

/******************************************************
函数功能： 页写 - 0x02
形参：@rt_uint32_t addr : 起始地址@rt_uint16_t size ：写多数据的长度@rt_uint8_t *buff ：写入的数据
返回值：无
说明：
*******************************************************/
void w25qxx_page_write(rt_uint32_t addr, rt_uint8_t *buff, rt_uint8_t size)
{rt_uint8_t i;w25qxx_write_enble();                         //写使能SPI_FLASH_CS_LOW();                            //拉低片选--选中从器件spi1_read_write_byte(W25X_PageProgram);        //发送指令 0x02spi1_read_write_byte((addr & 0xff0000) >> 16);spi1_read_write_byte((addr & 0x00ff00) >> 8);spi1_read_write_byte((addr & 0x0000ff) >> 0);for(i = 0;i < size; i++){spi1_read_write_byte(buff[i]);}SPI_FLASH_CS_HIGH();while(w25qxx_read_status() & (1 << 0));        //判断状态位,等待可以进行写
}

3.3.5 扇区擦除（20h）

扇区擦除指令可以擦除指定一个扇区(4 k 字节)内所有数据，将内存空间恢复到 0xFF 状态。写入扇区擦除指令之前必须执行设备写使能(发送设备写使能指令 0x06)，并判断状态寄存器(状态寄存器位最低位必须等于 0才能操作)。发送的扇区擦除指令前，先拉低/ CS，接着发送扇区擦除指令码”20 h”，和 24 位地址(A23-A0)，地址发送完毕后，拉高片选线 CS/,，并判断状态位，等待擦除结束。擦除一个扇区的最少需要 150ms 时间。

/**********************************************************
函数功能： 扇区擦除-0x20
形参：@rt_uint32_t addr : 起始地址
返回值：无
说明：将指定区域的存储数据全部置为 0xFF，假如传入地址addr，
则被擦除的空间为 addr所在的扇区的整个扇区，而不会偏移到其
他扇区。
***********************************************************/
void w25qxx_sector_erase(rt_uint32_t addr)
{w25qxx_write_enble();//写使能SPI_FLASH_CS_LOW();spi1_read_write_byte(W25X_SectorErase);spi1_read_write_byte((addr & 0xff0000) >> 16);spi1_read_write_byte((addr & 0x00ff00) >> 8);spi1_read_write_byte((addr & 0x0000ff) >> 0);SPI_FLASH_CS_HIGH();while(w25qxx_read_status() & (1 << 0));
}

3.3.6 64KB 块擦除

块擦除指令将指定块(64K-bytes)内的所有内存设置为1(FFh)的擦除状态。在设备接受块擦除之前，必须执行允许写指令 (状态寄存器位WEL必须等于1)。指令由驱动/CS引脚低启动，然后在一个24位的块地址(A23-A0)之后移动指令代码“D8h” 。在最后一个字节的第8位被锁存后，/CS引脚必须被驱动到高电平。如果不这样做块擦除指令将不会被执行。在/CS驱动高后，自动块擦除指令将在tBE的一段时间内开始(见AC特性)。而Block Erase循环时，仍可访问读取状态寄存器指令，以检查忙状态。 BUSY位在块擦除周期中为1，在块擦除周期结束时为0
并且设备已经准备好再次接受其他指令。在块擦除周期完成后状态寄存器中的Write Enable Latch (WEL)位被清除为0。块擦除指令不会被删除如果寻址页面被Block Protect (SEC, TB, BP2, BP1和BP0)位保护，则执行
状态寄存器内存保护表)。

/**********************************************************
函数功能： 块擦除 - 0xD8
形参：@rt_uint32_t addr : 起始地址
返回值：无
说明：将指定区域的存储数据全部置为 0xFF，假如传入地址addr，
则被擦除的空间为 addr所在的块区的整个块区，而不会偏移到其
他块区。
***********************************************************/
void w25qxx_block_erase(rt_uint32_t addr)
{w25qxx_write_enble();//写使能SPI_FLASH_CS_LOW();spi1_read_write_byte(W25X_BlockErase);spi1_read_write_byte((addr & 0xff0000) >> 16);spi1_read_write_byte((addr & 0x00ff00) >> 8);spi1_read_write_byte((addr & 0x0000ff) >> 0);SPI_FLASH_CS_HIGH();while(w25qxx_read_status() & (1 << 0));
}

3.3.7 全片擦除

全芯片擦除指令，可以将整个芯片的所有内存数据擦除，恢复到 0XFF 状态。写入全芯片擦除指令之前必须执行设备写使能(发送设备写使能指令 0x06)，并判断状态寄存器(状态寄存器位最低位必须等于 0 才能操作)。发送全芯片擦除指令前，先拉低/ CS，接着发送擦除指令码”C7h”或者是”60h”，指令码发送完毕后，拉高片选线 CS/,，并判断状态位，等待擦除结束。全片擦除指令尽量少用，擦除会缩短设备的寿命。

/**********************************************************
函数功能： 芯片擦除-0xC7
形参：无
返回值：无
说明：
***********************************************************/
void w25qxx_chip_erase(void)
{w25qxx_write_enble();//写使能SPI_FLASH_CS_LOW();spi1_read_write_byte(W25X_ChipErase);SPI_FLASH_CS_HIGH();while(w25qxx_read_status() & (1 << 0));
}

3.3.8 读取制造商/芯片 ID（90h）

读取制造商/设备 ID 指令可以读取,制造商 ID 和特定的设备 ID。读取之间，拉低 CS 片选信号，接着发送指令代码“90h” ，紧随其后的是一个 24 位地址(A23-A0)000000h。之后，设备发出，华邦电子制造商 ID(EFh) 和设备ID(w25q64 为 16h)。如果 24 位地址设置为 000001 h 的设备 ID 会先发出,然后跟着制造商 ID。制造商和设备 ID 可以连续读取。完成指令后，片选信号/ CS 拉高。

/***********************************************************
函数功能：MCU读取W25Q64的ID函数
函数形参：None
函数返回值：读到ID
备注：90H  厂家0xEF   芯片ID：0x16    正常：0xEF16
************************************************************/
rt_uint16_t w25qxx_read_id(void)
{rt_uint16_t id;SPI_FLASH_CS_LOW();                             //拉低片选--选中从器件spi1_read_write_byte(W25X_ManufactDeviceID);   //发送指令 0x90spi1_read_write_byte(0x00);spi1_read_write_byte(0x00);spi1_read_write_byte(0x00);id = spi1_read_write_byte(0xff);id <<= 8;id |= spi1_read_write_byte(0xff);SPI_FLASH_CS_HIGH();                         //拉高片选--释放从器件return id;
}

3.3.9 跨页写

页编程只能在一页中写入数据，不能写到下一页中，若要想连续的写到下一页中，则可以通过地址的偏移来实现；如下代码所示：

/***********************************************************
函数功能：跨页写@rt_uint32_t addr : 起始地址@rt_uint8_t *buff ：写入的内容@rt_uint16_t size ：写入数据长度
函数返回值：None
备注：
************************************************************/
void w25qxx_auto_write(rt_uint32_t addr, rt_uint8_t *buff, rt_uint8_t size)
{rt_uint16_t sx_bytes = 0; //保存本页剩下的可写字节数sx_bytes = 256 - addr%256;   //得到本页剩下的可写字节数  if(size <= sx_bytes){sx_bytes = size;}while(1){w25qxx_page_write(addr,buff,sx_bytes);if(sx_bytes == size){break;         //写完了}addr += sx_bytes;   //256buff += sx_bytes;    //写完本页，数据地址偏移sx_bytessize -= sx_bytes;if( size <= 255)  //说明再一页可写完{sx_bytes = size;}else{sx_bytes = 256;}}
}

3.4 片选信号CS，并初始化W25QXX

//初始化SPI FLASH的IO口
void w25qxx_init(void)
{GPIO_InitTypeDef GPIO_Initure;__HAL_RCC_GPIOB_CLK_ENABLE();                       //使能GPIOB时钟//PB14GPIO_Initure.Pin=FLASH_CS_PIN;                      //PB14GPIO_Initure.Mode=GPIO_MODE_OUTPUT_PP;              //推挽输出GPIO_Initure.Pull=GPIO_PULLUP;                      //上拉GPIO_Initure.Speed=GPIO_SPEED_HIGH;                 //快速HAL_GPIO_Init(FLASH_CS_GPIO_PORT,&GPIO_Initure);    //初始化SPI_FLASH_CS_HIGH();                                //SPI FLASH不选中spi1_init();                                        //初始化SPIrt_kprintf("w25q64_id = %#X\n",w25qxx_read_id());
}

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