Arduino SPI + SPI Flash芯片W25Q80BV

W25Q80BV是台湾华邦电子（Winbond）生产的8M-bit串行flash芯片。主要特性有：

• 工作电压：2.5 ~ 3.6 V
• 功耗：读写（active）时4mA，低功耗（power-down）时<1μA
• 容量：8M-bit/1M-byte，包含4096个页（每页大小256字节）
• 接口：Standard/Dual/Quad SPI，支持时钟频率最高104MHz
• 支持以4/32/64k-bytes为单位进行Sector/Block擦除
• 一次写入最多256字节
• 软件/硬件写保护功能
• 大于10万次擦除/编程寿命
• 大于20年的数据保存时间
• 封装：SOIC/USON/WSON/PDIP

管脚定义

与Arduino的连接

采用工作于3.3V的Pro Mini版本进行简单调试，接法如下。

其中HOLD脚须上拉接到3.3V，否则器件无法正常工作；WP脚可以浮空。

W25Q80BV　Pro Mini (3.3V/8MHz)

VCC <------> 3.3V

GND <------> GND

/CS  <------> SS (D10)

DI    <------> MOSI (D11)

DO   <------> MISO (D12)

CLK  <------> SCK  (D13)

功能调试

1. 与I2C不同，利用SPI库操作时，读和写都用同一个函数SPI.transfer()实现。

2. 读取时，可以任意地址、任意长度进行读取。

3. 与EEPROM不同，SPI Flash写入前，需要对写入的存储空间进行擦除（Erase）操作，否则写入不成功。芯片支持Chip Erase（整片擦除）、Block Erase（32K bytes/64K bytes块擦除）和Sector Erase（4K bytes扇区擦除）。

4. 当写操作对应的地址空间到达page的边界，再继续写入时目的地址会自动roll over到本页的起始位置。

测试代码

 /*
     communication with W25Q80BV (1 MBYTE SPI FLASH) using Arduino Pro Mini 3.3V/8MHz
     Reference: http://www.instructables.com/id/How-to-Design-with-Discrete-SPI-Flash-Memory/?ALLSTEPS
 */

 // the SPI bus uses pins 10 (SS), 11 (MOSI), 12 (MISO), and 13 (SCK)

 #include <SPI.h>

 #define READ_JEDEC_ID 0x9F
 #define READ_STATUS_1 0x05
 #define READ_DATA 0x03
 #define WRITE_ENABLE 0x06
 #define PAGE_PROGRAM 0x02
 #define CHIP_ERASE 0xC7

 byte pageBuffer[];
 char str[] = "An apple a day keeps the doctor away."; //short than 256

 void setup()
 {
     SPI.begin();
     SPI.setDataMode(SPI_MODE0);
     SPI.setBitOrder(MSBFIRST);
     Serial.begin();

     ReadID();
     EraseChip();
     WritePage(0x1234, str, sizeof(str));
 }

 void loop()
 {
     ReadPage(0x1234, pageBuffer, sizeof(str));

     for(int i = ; i < sizeof(str); i++)
     {
         Serial.print(char(pageBuffer[i]));
     }
     Serial.println();

     delay();
 }

 void CheckBusy()
 {
     digitalWrite(SS, HIGH);
     digitalWrite(SS, LOW);
     SPI.transfer(READ_STATUS_1);
     while(SPI.transfer() & 0x01);
     digitalWrite(SS, HIGH);
 }

 void ReadID()
 {
     digitalWrite(SS, HIGH);
     digitalWrite(SS, LOW);
     SPI.transfer(READ_JEDEC_ID);
     byte manuID = SPI.transfer();
     byte memoType = SPI.transfer();
     byte capa = SPI.transfer();
     digitalWrite(SS, HIGH);

     Serial.print("Manufacturer ID: "); Serial.println(manuID, HEX);
     Serial.print("Memory Type: "); Serial.println(memoType, HEX);
     Serial.print("Capacity : "); Serial.println(capa, HEX);

     CheckBusy();
 }

 void ReadPage(word pageNumber, byte pageBuffer[], int length)
 {
     // pageNumber: 16-bit data
     digitalWrite(SS, HIGH);
     digitalWrite(SS, LOW);
     SPI.transfer(READ_DATA);
     SPI.transfer((pageNumber >> ) & 0xFF);
     SPI.transfer(pageNumber & 0xFF);
     SPI.transfer();
     for(int i = ; i < length; i++)
     {
         pageBuffer[i] = SPI.transfer();
     }
     digitalWrite(SS, HIGH);
     CheckBusy();
 }

 void WritePage(word pageNumber, char pageBuffer[], int length)
 {
     digitalWrite(SS, HIGH);
     digitalWrite(SS, LOW);
     SPI.transfer(WRITE_ENABLE);
     digitalWrite(SS, HIGH);
     digitalWrite(SS, LOW);
     SPI.transfer(PAGE_PROGRAM);
     SPI.transfer((pageNumber >>  ) & 0xFF);
     SPI.transfer(pageNumber & 0xFF);
     SPI.transfer();
     for(int i = ; i < length; i++)
     {
         SPI.transfer(byte(pageBuffer[i]));
     }
     digitalWrite(SS, HIGH);
     CheckBusy();
 }

 void EraseChip()
 {
     digitalWrite(SS, HIGH);
     digitalWrite(SS, LOW);
     SPI.transfer(WRITE_ENABLE);
     digitalWrite(SS, HIGH);
     digitalWrite(SS, LOW);
     SPI.transfer(CHIP_ERASE);
     digitalWrite(SS, HIGH);
     CheckBusy();
 }

读取芯片的ID信息，向W25Q80BV写入一段字符串，再将写入的信息反复读出：

参考资料

W25Q80BV datasheet - Winbond
Arduino - SPI
Designing with Discrete SPI Flash Memory - InstructablesFlash芯片硬件特性