SPI方式讀取外部FLASH抓取時序圖

         使用STM32的SPI控制器，對外部的W25X16 FLASH（2M字節）芯片進行操作。以下為邏輯分析儀抓取的時序。

         以下是該FLASH芯片的命令表。

1、          1、讀取器件ID。

先拉低片選信號CS，再發送命令0XAB，再發送三個字節的dummy。讀取第四個字節數據，數據就是device ID。最后拉高CS，結束一次操作。

         以下是發送命令0XAB放大的圖。可以看出CLK空閑狀態是高電平（CPOL = 1），偶數邊沿為采樣時刻（CPHA = 1）。

2、          2、讀取jedec標準ID

先拉低片選信號CS，再發送命令0X9f，讀取三個數據。最后拉高CS，結束一次操作。

第一個數據：生產廠商

第二個數據：存儲器類型

第三個數據：容量

3、         3、 寫使能

Flash在寫數據，擦除，寫狀態寄存器之前，首先要打開寫使能。打開寫使能的方法也很簡單，發送命令0x06即可。

4、         4、 寫數據

拉低片選，發送命令0x02，表示寫操作。發送3個字節的地址。因為選用的flash芯片大小為2M，地址范圍為0x00_0000 – 0x1f_ffff。所以需要24位表示地址。因此要發送3個字節來表征寫入的地址。

         三個地址發送完畢后，就開始發送要寫入的數據。

         數據寫完畢后，拉高片選即可。

         在寫數據完成后，要讀取flash芯片的狀態寄存器，判斷器件狀態。

         讀取狀態寄存器，所用命令為0x05，第二個SPI周期即為讀取的狀態寄存器值，可以一直讀取該狀態寄存器的值。

當讀到狀態寄存器的值為0x00后，表示器件完成寫操作。

5、          5、扇區擦除

使用命令0x20對扇區進行擦除。

         擦除是從寫入扇區地址開始到扇區結束地址之間的內容擦除。即如果寫入擦除的地址是0x00_0010，那么就會將0x00_0010 – 0x00_0FFF（一個扇區大小是4k）之間的內存區域擦除為0xff。

6、          

                6、塊擦除

和扇區擦除一樣，只是發的命令為0xd8，擦除的最大大小是64KB。

7、          7、芯片擦除

擦除整個芯片，發送命令0xc7。

8、         8、 讀數據

FLASH的讀數據有三種方式：

第一種是普通讀方式：

先拉低片選信號CS，再發送命令0X03，發送讀取數據的地址，3個字節。后面每個SPI周期，就是讀取的數據。

         第二種是快速讀方式（fast read）：

先拉低片選信號CS，再發送命令0X0b，發送讀取數據的地址，3個字節。發送一個dummy的SPI周期，后面每個SPI周期，就是讀取的數據。

         快速讀方式，要等待5個SPI周期后，才開始讀取有效信息。而普通讀模式下，只需等待4個SPI周期后，就可以讀取有效信息了。

         第三種是快速雙通道讀方式（fast read dual output）

拉低片選CS，發送命令0x3b，發送讀取數據的地址，3個字節。發送一個dummy的SPI周期，后面每個SPI周期，就是讀取的數據。

         從時序圖。看出這種讀方式下，MOSI和MISO都參與了讀數據的傳輸。所以在這種模式下，一個SPI可以讀取兩個字節。

                        第一個字節              第二個字節

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

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

         下面通過波形圖比較一下三種讀取數據方式：

普通read讀取的波形圖。第一個有效數據在第5個SPI處，值為0x69， 第二個有效數據在第6個SPI處，值為0x20。

Fast read讀取的波形圖。第一個有效數據在第6個SPI處，值為0x69，第二個有效數據在第7個SPI處，值為0x20。

Fast read dual讀取的波形圖。MOSI和MISO同時參與數據的讀取。第一個有效數據和第二個有效數據在第6個SPI處。

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）

         組合得到第一個數據   01 10 10 01  0x69

組合得到第二個數據   00 10 00 00  0x20

       從抓取的波形圖，來學習SPI驅動外部的FLASH，是可以很直觀的看到數據傳輸的過程，從而對SPI協議及外部的FLASH驅動有更深的了解。

    可以下載pdf，查看清晰波形圖片信息。