SPI读取外部flash时序图

使用STM32的SPI控制器,对外部的W25X16 FLASH(2M字节)芯片进行操作。本文中的波形为逻辑分析仪抓取的时序图。

以下是该FLASH芯片的命令表。

一、读取器件ID

先拉低片选信号CS,再发送命令0XAB,再发送三个字节的dummy。读取第四个字节数据,数据就是device ID。最后拉高CS,结束一次操作。

以下是发送命令0XAB放大的图。可以看出CLK空闲状态是高电平(CPOL = 1),偶数边沿为采样时刻(CPHA = 1)。

二、读取jedec标准ID

先拉低片选信号CS,再发送命令0X9f,读取三个数据。最后拉高CS,结束一次操作。

第一个数据:生产厂商

第二个数据:存储器类型

第三个数据:容量

三、写使能

Flash在写数据,擦除,写状态寄存器之前,首先要打开写使能。打开写使能的方法也很简单,发送命令0x06即可。

四、写数据

拉低片选,发送命令0x02,表示写操作。发送3个字节的地址。因为选用的flash芯片大小为2M,地址范围为0x00_0000 – 0x1f_ffff。所以需要24位表示地址。因此要发送3个字节来表征写入的地址。

三个地址发送完毕后,就开始发送要写入的数据。

数据写完毕后,拉高片选即可。

在写数据完成后,要读取flash芯片的状态寄存器,判断器件状态。

读取状态寄存器,所用命令为0x05,第二个SPI周期即为读取的状态寄存器值,可以一直读取该状态寄存器的值。

当读到状态寄存器的值为0x00后,表示器件完成写操作。

五、扇区擦除

使用命令0x20对扇区进行擦除。

擦除是从写入扇区地址开始到扇区结束地址之间的内容擦除。即如果写入擦除的地址是0x00_0010,那么就会将0x00_0010 – 0x00_0FFF(一个扇区大小是4k)之间的内存区域擦除为0xff。

六、块擦除

和扇区擦除一样,只是发的命令为0xd8,擦除的最大大小是64KB。

七、芯片擦除

擦除整个芯片,发送命令0xc7。

八、读数据

FLASH的读数据有三种方式:

1、普通读方式

先拉低片选信号CS,再发送命令0X03,发送读取数据的地址,3个字节。后面每个SPI周期,就是读取的数据。

2、快速读方式(fast read)

先拉低片选信号CS,再发送命令0X0b,发送读取数据的地址,3个字节。发送一个dummy的SPI周期,后面每个SPI周期,就是读取的数据。

快速读方式,要等待5个SPI周期后,才开始读取有效信息。而普通读模式下,只需等待4个SPI周期后,就可以读取有效信息了。

3、快速双通道读方式(fast read dual output)

拉低片选CS,发送命令0x3b,发送读取数据的地址,3个字节。发送一个dummy的SPI周期,后面每个SPI周期,就是读取的数据。

从时序图。看出这种读方式下,MOSI和MISO都参与了读数据的传输。所以在这种模式下,一个SPI可以读取两个字节。

                               第一个字节                             第二个字节

    MISO           (1D7, 1D5, 1D3, 1D2)             (2D7, 2D5, 2D3, 2D2)

    MOSI           (1D6, 1D4, 1D2, 1D0)            (2D6, 2D4, 2D2, 2D0)

下面通过波形图比较一下三种读取数据方式:

普通read读取的波形图。第一个有效数据在第5个SPI处,值为0x69, 第二个有效数据在第6个SPI处,值为0x20。

fast read读取的波形图。第一个有效数据在第6个SPI处,值为0x69,第二个有效数据在第7个SPI处,值为0x20。

fast read dual读取的波形图。MOSI和MISO同时参与数据的读取。第一个有效数据和第二个有效数据在第6个SPI处。

     MISO           0 1 1 0 0 1 0 0                   ( 1D7, 1D5, 1D3, 1D1)                  ( 2D7, 2D5, 2D3, 2D1)

     MOSI           1 0 0 1 0 0 0 0                   (1D6, 1D4, 1D2, 1D0)                    (2D6, 2D4, 2D2, 2D0)

组合得到第一个数据 01 10 10 01 0x69

组合得到第二个数据 00 10 00 00 0x20

利用逻辑分析仪抓取波形图,来学习SPI驱动外部的FLASH,是可以很直观的看到数据传输的过程,从而对SPI协议及外部的FLASH驱动有更深的了解。

文中的图片,不清晰,可以下载pdf版本,查看高清图片。

spi读取外部flash时序.pdf

 

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