W25Q128中文數(shù)據(jù)手冊(cè)

一、產(chǎn)品概述

1.1 產(chǎn)品簡(jiǎn)介

W25Q128是一款由華邦電子（Winbond）推出的高性能串行NOR閃存芯片，采用SPI（Serial Peripheral Interface）接口協(xié)議。其存儲(chǔ)容量為128兆位（16兆字節(jié)），支持標(biāo)準(zhǔn)SPI、雙線SPI（Dual SPI）和四線SPI（Quad SPI）模式，能夠滿足不同應(yīng)用場(chǎng)景下的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)需求。W25Q128具有低功耗、高可靠性、快速讀寫速度等特點(diǎn)，廣泛應(yīng)用于嵌入式系統(tǒng)、消費(fèi)電子、工業(yè)控制、汽車電子等領(lǐng)域。

1.2 主要特性

• 存儲(chǔ)容量：128兆位（16兆字節(jié)）

• 接口類型：SPI（支持標(biāo)準(zhǔn)SPI、Dual SPI、Quad SPI模式）

• 工作電壓：2.7V至3.6V

• 時(shí)鐘頻率：最高支持104MHz（標(biāo)準(zhǔn)SPI模式），Quad SPI模式下可達(dá)更高頻率

• 頁(yè)大小：256字節(jié)

• 塊大小：64KB（塊擦除）

• 扇區(qū)大小：4KB（扇區(qū)擦除）

• 擦寫周期：約10萬次

• 數(shù)據(jù)保存時(shí)間：20年以上

• 工作溫度范圍：-40℃至+85℃

• 封裝形式：SOIC-8、WSON-8、USON-8等

1.3 應(yīng)用領(lǐng)域

• 嵌入式系統(tǒng)：存儲(chǔ)固件、啟動(dòng)代碼、配置文件等

• 消費(fèi)電子：智能手機(jī)、平板電腦、智能穿戴設(shè)備等

• 工業(yè)控制：PLC、傳感器節(jié)點(diǎn)、工業(yè)儀表等

• 汽車電子：車載儀表盤、行車記錄儀、ECU等

• 物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備：智能家居、智能電表、環(huán)境監(jiān)測(cè)儀等

二、電氣特性

2.1 絕對(duì)最大額定值

• 供電電壓（VCC）：-0.5V至4.0V

• 輸入電壓（VI）：-0.5V至VCC+0.5V

• 輸出電壓（VO）：-0.5V至VCC+0.5V

• 工作溫度范圍：-40℃至+85℃

• 存儲(chǔ)溫度范圍：-65℃至+150℃

2.2 直流特性

• 工作電壓（VCC）：2.7V至3.6V

• 輸入高電平（VIH）：0.7×VCC至VCC+0.5V

• 輸入低電平（VIL）：-0.5V至0.3×VCC

• 輸出高電平（VOH）：0.7×VCC至VCC+0.5V

• 輸出低電平（VOL）：-0.5V至0.3×VCC

• 輸入漏電流（II）：±1μA（最大）

• 輸出漏電流（IO）：±1μA（最大）

2.3 交流特性

• 時(shí)鐘頻率（fCLK）：

• 標(biāo)準(zhǔn)SPI模式：最高104MHz

• Dual SPI模式：最高104MHz

• Quad SPI模式：最高104MHz

• 頁(yè)編程時(shí)間（tPP）：0.7ms（典型值）

• 扇區(qū)擦除時(shí)間（tSE）：400ms（典型值）

• 塊擦除時(shí)間（tBE）：400ms（典型值）

• 芯片擦除時(shí)間（tCE）：40s（典型值）

• 寫使能延遲時(shí)間（tW）：50ms（最大）

• 讀數(shù)據(jù)時(shí)間（tRC）：25ns（最大）

三、功能描述

3.1 存儲(chǔ)器組織

W25Q128的存儲(chǔ)器組織結(jié)構(gòu)如下：

• 總?cè)萘?/span>：128兆位（16兆字節(jié)）

• 塊（Block）：256個(gè)塊，每個(gè)塊64KB

• 扇區(qū)（Sector）：每個(gè)塊包含16個(gè)扇區(qū)，每個(gè)扇區(qū)4KB

• 頁(yè)（Page）：每個(gè)扇區(qū)包含16個(gè)頁(yè)，每個(gè)頁(yè)256字節(jié)

3.2 操作模式

W25Q128支持以下操作模式：

• 標(biāo)準(zhǔn)SPI模式：?jiǎn)尉€數(shù)據(jù)傳輸，時(shí)鐘頻率最高104MHz

• Dual SPI模式：雙線數(shù)據(jù)傳輸，時(shí)鐘頻率最高104MHz

• Quad SPI模式：四線數(shù)據(jù)傳輸，時(shí)鐘頻率最高104MHz

3.3 指令集

W25Q128支持豐富的指令集，以下為常用指令：

3.4 狀態(tài)寄存器

W25Q128包含三個(gè)狀態(tài)寄存器（SR1、SR2、SR3），用于監(jiān)控和控制芯片狀態(tài)。以下為狀態(tài)寄存器1的主要位定義：

四、操作流程

4.1 寫操作流程

1. 寫使能：發(fā)送寫使能指令（06H），使能寫操作。

2. 頁(yè)編程：發(fā)送頁(yè)編程指令（02H），指定目標(biāo)地址和數(shù)據(jù)。

3. 等待寫入完成：通過輪詢狀態(tài)寄存器的BUSY位，確認(rèn)寫入完成。

4.2 讀操作流程

1. 發(fā)送讀指令：發(fā)送讀數(shù)據(jù)指令（03H）或快速讀數(shù)據(jù)指令（0BH），指定目標(biāo)地址。

2. 讀取數(shù)據(jù)：通過MISO引腳讀取數(shù)據(jù)。

4.3 擦除操作流程

1. 寫使能：發(fā)送寫使能指令（06H），使能寫操作。

2. 擦除指令：發(fā)送扇區(qū)擦除（20H）、塊擦除（D8H）或芯片擦除（C7H）指令，指定目標(biāo)地址。

3. 等待擦除完成：通過輪詢狀態(tài)寄存器的BUSY位，確認(rèn)擦除完成。

五、硬件連接示例

5.1 與STM32的連接

以下為W25Q128與STM32微控制器的典型連接方式：

5.2 硬件設(shè)計(jì)注意事項(xiàng)

• 電源濾波：在VCC引腳附近添加去耦電容（如0.1μF），以減少電源噪聲。

• 信號(hào)完整性：SPI信號(hào)線（CLK、MOSI、MISO、/CS）應(yīng)盡量短，避免信號(hào)干擾。

• 上拉電阻：/WP和/HOLD引腳可通過上拉電阻（如10kΩ）接至VCC，以確保默認(rèn)狀態(tài)。

六、軟件編程示例

6.1 初始化SPI接口

以下為基于STM32 HAL庫(kù)的SPI初始化代碼示例：

#include "stm32f1xx_hal.h"



SPI_HandleTypeDef hspi1;



void SPI1_Init(void) {

hspi1.Instance = SPI1;

hspi1.Init.Mode = SPI_MODE_MASTER;

hspi1.Init.Direction = SPI_DIRECTION_2LINES;

hspi1.Init.DataSize = SPI_DATASIZE_8BIT;

hspi1.Init.CLKPolarity = SPI_POLARITY_LOW;

hspi1.Init.CLKPhase = SPI_PHASE_1EDGE;

hspi1.Init.NSS = SPI_NSS_SOFT;

hspi1.Init.BaudRatePrescaler = SPI_BAUDRATEPRESCALER_256;

hspi1.Init.FirstBit = SPI_FIRSTBIT_MSB;

hspi1.Init.TIMode = SPI_TIMODE_DISABLE;

hspi1.Init.CRCCalculation = SPI_CRCCALCULATION_DISABLE;

hspi1.Init.CRCPolynomial = 7;

if (HAL_SPI_Init(&hspi1) != HAL_OK) {

// 初始化錯(cuò)誤處理

Error_Handler();

}

}

6.2 寫使能函數(shù)

void W25Q128_WriteEnable(void) {

uint8_t cmd = 0x06;

HAL_GPIO_WritePin(GPIOA, GPIO_PIN_4, GPIO_PIN_RESET); // 拉低/CS

HAL_SPI_Transmit(&hspi1, &cmd, 1, HAL_MAX_DELAY);

HAL_GPIO_WritePin(GPIOA, GPIO_PIN_4, GPIO_PIN_SET);   // 拉高/CS

}

6.3 頁(yè)編程函數(shù)

void W25Q128_PageProgram(uint32_t addr, uint8_t *data, uint16_t size) {

uint8_t cmd[4];

cmd[0] = 0x02; // 頁(yè)編程指令

cmd[1] = (addr >> 16) & 0xFF;

cmd[2] = (addr >> 8) & 0xFF;

cmd[3] = addr & 0xFF;



W25Q128_WriteEnable(); // 寫使能

HAL_GPIO_WritePin(GPIOA, GPIO_PIN_4, GPIO_PIN_RESET); // 拉低/CS

HAL_SPI_Transmit(&hspi1, cmd, 4, HAL_MAX_DELAY);

HAL_SPI_Transmit(&hspi1, data, size, HAL_MAX_DELAY);

HAL_GPIO_WritePin(GPIOA, GPIO_PIN_4, GPIO_PIN_SET);   // 拉高/CS



// 等待寫入完成

while (W25Q128_ReadStatusRegister() & 0x01);

}

6.4 讀數(shù)據(jù)函數(shù)

void W25Q128_ReadData(uint32_t addr, uint8_t *data, uint16_t size) {

uint8_t cmd[4];

cmd[0] = 0x03; // 讀數(shù)據(jù)指令

cmd[1] = (addr >> 16) & 0xFF;

cmd[2] = (addr >> 8) & 0xFF;

cmd[3] = addr & 0xFF;



HAL_GPIO_WritePin(GPIOA, GPIO_PIN_4, GPIO_PIN_RESET); // 拉低/CS

HAL_SPI_Transmit(&hspi1, cmd, 4, HAL_MAX_DELAY);

HAL_SPI_Receive(&hspi1, data, size, HAL_MAX_DELAY);

HAL_GPIO_WritePin(GPIOA, GPIO_PIN_4, GPIO_PIN_SET);   // 拉高/CS

}

七、注意事項(xiàng)

1. 寫保護(hù)：在寫入數(shù)據(jù)前，需確保寫保護(hù)引腳（/WP）為高電平，或通過狀態(tài)寄存器禁用寫保護(hù)。

2. 擦除操作：寫入數(shù)據(jù)前需先擦除對(duì)應(yīng)扇區(qū)或塊，直接覆蓋寫入會(huì)導(dǎo)致數(shù)據(jù)錯(cuò)誤。

3. 總線沖突：在多設(shè)備共享SPI總線時(shí)，需合理管理片選信號(hào)（/CS），避免總線沖突。

4. 供電穩(wěn)定性：在寫入或擦除操作過程中，需確保供電穩(wěn)定，避免因斷電導(dǎo)致數(shù)據(jù)損壞。

5. 溫度范圍：W25Q128的工作溫度范圍為-40℃至+85℃，超出此范圍可能導(dǎo)致性能下降或損壞。

W25Q128是一款高性能、低功耗的串行NOR閃存芯片，具有128兆位（16兆字節(jié)）的存儲(chǔ)容量，支持SPI、Dual SPI和Quad SPI模式。其豐富的指令集和靈活的操作模式，使其廣泛應(yīng)用于嵌入式系統(tǒng)、消費(fèi)電子、工業(yè)控制等領(lǐng)域。通過合理的硬件設(shè)計(jì)和軟件編程，可充分發(fā)揮W25Q128的性能優(yōu)勢(shì)，滿足各種數(shù)據(jù)存儲(chǔ)需求。