W25Q64简介

• W25Qxx系列是一种低成本、小型化、使用简单的非易失性存储器，常应用于数据存储、字库存储、固件程序存储等场景。
  数据存储比如STM32有一些参数或者采集的数据想要掉电不丢失的保存，那就可以写入这个芯片里面。
  字库存储，这个可以应用到一些显示屏上，比如OLED显示屏或者LCD液晶屏，如果想要在屏幕上显示汉字，就需要把汉字的点阵数据存起来，所以可以利用这个芯片来存储汉字字库的点阵数据。在显示某个汉字前，先读取芯片查询字库，再在显示屏上显示对应的点阵数据，这样就可以让显示屏任意显示中文。
  固件程序存储，这个就相当于直接把程序文件下载到外挂芯片里面，需要执行程序的时候，直接读取外挂芯片的程序文件来执行。
• 存储介质：Nor Flash（闪存）
• 时钟频率：80MHz / 160MHz (Dual SPI) / 320MHz (Quad SPI)
• 存储容量（24位地址）：
  W25Q40： 4Mbit / 512KByte
  W25Q80： 8Mbit / 1MByte
  W25Q16： 16Mbit / 2MByte
  W25Q32： 32Mbit / 4MByte
  W25Q64： 64Mbit / 8MByte
  W25Q128： 128Mbit / 16MByte
  W25Q256： 256Mbit / 32MByte
  

  硬件电路

WP是写保护，可以实现硬件的写保护，低电平有效，WP低电平就保护住不让写了。
HOLD是数据保持，低电平有效，就是如果在在正常的读写的时候突然产生中断然后想用SPI通信线去操控其他的器件的时候，这个时候可以用HOLD引脚置低电平，芯片时序会记住当前的状态不会终止，当操作完其他的器件时，回过来继续HOLD之前的时序。
这两个功能都是低电平有效，都接VCC就是这两个功能都不用。
C1这个电容直接接的VCC和GND是一个电源滤波，可以改善电源的质量，使电源输出稳定，这个灯也接的VCC和GND ，上电后就亮了。

W25Q64框图

首先，右上角的这一大块描述的是存储器的规划示意图，我们这个W25Q64容量是8MB，如果不进行划分而按照一整块来使用的话，那么这一整块的容量就太大了，不利于管理，而且后续涉及到Flash擦除或者写入的时候都会有一个基本单元，我们需要以基本单元为单位进行，所以这一整块8MB的存储空间就需要进行一些合理的划分。
存储器以字节为单位，每个字节都有唯一的地址，W25Q64的地址宽度是24位3个字节，所以是从000000h到7FFFFFh，h代表16进制，24位地址最大寻址范围是16MB，2^24次方=16777216/（1024*1024）=16MB，我们的这个芯片只有8MB所以地址空间只用了一半，整个空间以64KB位单元划分成128块，8MB/64KB=128块，
接着对块进行更细的划分，分为多个扇区Sector，以4KB为一个单元进行划分成16个扇区，16KB/4KB=16份，最后再将扇区划分为页Page，页的大小是256个字节，4KB/256字节=16页。
简单来说，就是把8MB的存储器先分成128块（Block），再把每一块分成16扇（Sector），再把每一扇分成大小为256Byte的16页（Page）。
左下角这是SPI控制逻辑，也就是芯片内部进行地址锁存、数据读写等操作，都可以由控制逻辑来自动完成、控制逻辑的左边就是SPI的通信引脚，这些引脚就和我们的主控芯片相连，主控芯片通过SPI协议把指令和数据发给控制逻辑，控制逻辑就会自动操作内部电路来完成我们想要的功能。
控制逻辑上面有一个状态寄存器，比如芯片是否处于忙状态、是否写使能、是否写保护都可以在这个状态寄存器里体现，再上面是写控制寄存器和外部的WP引脚相连，配合WP引脚实现硬件写保护，右边第一个是一个高电压生成器，配合Flash进行编程的， 第二个是页地址锁存/计数器，然后下面还有字节地址锁存/计数器，这两个地址锁存和计数器是用来指定地址的，我们通过SPI总共发来3个字节的地址，一页内的字节地址取决于发来的最低一个字节，而高位的两个字节就对应的是页地址，所以这里我们发的3个字节地址，前两个字节会进到这个页地址锁存/计数器里面，最后一个字节会进入到字节地址锁存/计数器里，然后页地址通过这个写保护和行编码来确定具体操作哪一页，字节地址通过这个列编码和256字节页缓存来指定字节的读写操作。因为地址锁存都是有一个计数器的，所以这个地址指针在读写之后就可以自动加1，这样就可以实现从指定地址开始连续读写多个地址的目的了。256字节页缓存区是一个256字节的RAM存储器，写入数据会先放到缓存区里面，然后在时序结束后，芯片再将缓存区里的数据复制到对应的Flash里，进行永久保存。

• 状态寄存器
  BUSY位，当设备正在执行页面编程（写数据）、扇区擦除、块擦除、芯片擦除或写入状态寄存器指令时，该位会被设置为1状态。在这段时间内，设备将忽略其他指令，除了读取状态寄存器和擦除暂停指令（参见AC特性中的tW、tPP、tSE、tBE和tCE）。当编程、擦除或写入状态寄存器指令完成后，BUSY位将被清除为0状态，表示设备已准备好接收进一步的指令。
  WEL写使能锁存位，在执行写使能指令后被设置为1。当设备被写失能时，WEL状态位会被清除为0。写失能状态会在上电或执行写失能、页编程、扇区擦除、块擦除、芯片擦除和写状态寄存器指令后发生。这表明在进行任何写操作前都得进行一遍写使能，因为在进行完写操作会自动失能。

Flash操作注意事项

写入操作时：

• 写入操作前，必须先进行写使能
• 每个数据位只能由1改写为0，不能由0改写为1
• 写入数据前必须先擦除，擦除后，所有数据位变为1
• 擦除必须按最小擦除单元进行
• 连续写入多字节时，最多写入一页的数据，超过页尾位置的数据，会回到页首覆盖写入
• 写入操作结束后，芯片进入忙状态，不响应新的读写操作
  读取操作时：
• 直接调用读取时序，无需使能，无需额外操作，没有页的限制，读取操作结束后不会进入忙状态，但不能在忙状态时读取

指令集

• Write Enable，写使能，指令码0x06；
• Write Disable，写失能，指令码0x04；
• Read Status Register-1，读状态寄存器1，指令码0x05，这个指令是读指令，后面有数据，我们要继续交换字节，这条指令主要是用来查看忙状态的。
• Page Program，页编程，指令码0x02，这个页编程就是写数据，操作流程：起始，交换字节发送指令0x02，然后继续交换发送地址的23-16位,15-8位,7-0位，这三个字节是用来指定地址的，再后面我们就可以写入数据了，这个数据写入到刚才指定的地址下，如果继续写入的话后续的数据就会从起始地址依次存储了，但是要注意页的范围限制。
• Sector Erase (4KB)，扇区擦除，指令码0x20。
• JEDEC ID，读取ID号，指令码0x9F。
• Read Data，读取数据，指令码0x03，操作流程：起始，交换字节发送指令0x03，然后继续交换发送地址的23-16位,15-8位,7-0位，这三个字节是用来指定地址的，再后面我们就可以读取数据了，这个数据读取的就是刚才指定的地址下的数据，如果继续读取的话后续的数据就会从起始地址依次读取了，没有页的范围限制。