W25QXX系列串行Flash存储器技术详解

W25QXX系列串行Flash存储器技术详解

引用

CSDN

1.

https://blog.csdn.net/weixin_42306014/article/details/142134599

串行Flash存储器在嵌入式系统中扮演着重要角色，特别是在FPGA和微控制器（如STM32）的程序存储方面。本文将详细介绍华邦（Winbond）W25QXX系列串行Flash的相关知识，包括其功能特性、存储结构、SPI通信方式以及SFDP参数等内容。

1. 芯片外观

华邦W25QXX系列芯片采用SOIC封装，以下是其外观示意图：

2. 功能和特性

华邦W25QXX系列包括W25Q32、W25Q64、W25Q128等型号，分别对应不同的存储容量。该系列支持SPI的三种模式：

• 标准SPI：CLK, /CS, DI, DO
• 双线SPI：CLK, /CS, IO0, IO1
• 四线SPI：CLK, /CS, IO0, IO1, IO2, IO3

其主要性能参数如下：

• 133MHz单线、双线/四线SPI时钟
• 266/532MHz等效双线/四线SPI
• 66MB/S连续数据传输速率

3. 存储结构

不同容量的Flash存储结构如下：

• W25Q32JV：1024个可擦除扇区（sectors），或64个可擦除块（blocks）。关系为1 Block = 16 sectors，1 sector = 4KB，总容量为4M-byte。
• W25Q64JV：2048个可擦除扇区（sectors），或128个可擦除块（blocks）。关系为1 Block = 16 sectors，1 sector = 4KB，总容量为8M-byte。

编程写数据时，由于Flash的特性，只能从1编程0，因此写数据前需要先擦除，将数据恢复为0xFF。

上电后设备自动处于写禁用状态（Write Enable Latch, WEL为0）。在进行Page Program、Sector Erase、Block Erase、Chip Erase或Write Status Register指令前，必须先进行写使能指令。指令完成后，WEL会自动变为0。

BUSY位是状态寄存器0的第0位，当执行页编程、区擦除、块擦除、芯片擦除、写状态寄存器、擦除/编程安全寄存器指令时，其值为1，期间不再接收新的指令，但可以接收读状态寄存器指令和擦除编程挂起指令。

4. SPI通信

常用标准SPI模式进行数据读写。SPI通信包含四根数据线：片选CS、时钟CLK、数据输入DI、数据输出DO。

5. 器件信息

华邦品牌系列的代号为EFh。不同容量的Flash对应不同的容量代号：

• W25Q32：15h
• W25Q64：16h
• W25Q128：17h
• W25Q256：18h

6. 寄存器

该Flash包含多个状态寄存器，提供了有关闪存阵列可用性、设备可写状态、写保护状态、Quad SPI设置、安全寄存器锁定状态、擦除/编程挂起状态、输出驱动强度和上电状态的信息。

7. 指令解析

该Flash支持的指令长度不是固定的，可以是单独一个指令，也可以是指令+数据的形式。具体格式需要根据指令类型决定。例如，读取制造商/设备ID（90h）指令后需要接24bit值为0的地址，最后返回两个字节的数据。

8. 读取SFDP

Serial Flash Discoverable Parameter（SFDP）包含有关设备配置、可用指令和其他功能的信息。读取SFDP的指令是5Ah，需要接24bit地址和一个dummy byte，使用0填充即可，返回数据共256byte。

SFDP标准（JESD216）自2011年发布以来，已经迭代了多个版本，目前的版本号是V1.0。开发人员可通过发送操作指令0x5A来读取当前Flash的SFDP相关内容，这有利于开发人员了解Flash之间的差异，提高开发效率，缩短整个开发周期。

总结

本文详细介绍了华邦W25QXX系列串行Flash的主要特性和使用方法，包括其存储结构、SPI通信方式、指令集以及SFDP参数等内容。对于从事嵌入式系统开发、FPGA设计或者相关硬件开发的工程师来说，这些知识具有很高的参考价值。