spi flash擦写调试记录

本文详细探讨了在调试SPIFlash擦写UBOOT过程中遇到的问题,包括地址大小不符导致的写入失败,以及通过改变SPIMode、SPICLK频率、Bootloader引导地址和擦写大小来解决问题的过程。最终原因可能与Flash数据写入后的状态有关,即只有在擦除后再写入数据才能成功。

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    最近在调试spi flash的擦写,问题是flash擦写uboot时,不成功。原来的uboot丢失。

   测试发现是因为擦能成功,但是写时的地址不是secent大小,一个secent大小为64K.

   看datasheet上说,擦的长度可以是page,secent或block,即4K,32K,64K.

   我就用4K来擦除,但是不行。还是一样。

   之后在网上看了看,貌似听说4K擦除的flash很少。我用的是mxic的flash。

   就改为64K擦除。

   出现只能写一次,第二次写就会失败。

    原因一直不明白。

   最后也不知道动了什么地方造成其好了。

   动的地方为:

    改spi mode3为mode0.

    改spi clk从1M到2M.最大支持50M

    改bootload的引导,从0x8400到0x10000.

    改擦写大小为0x80000。

    写了五六次,没啥事。

    什么原因也懒的查了。

    应该是flash未写数据时,可以写数据,但写了数据之后,一定要先擦除再写数据才行。应该是这个原因造成只能擦一次。



<think>嗯,用户要求我详细解释SPI Flash存储器直接读写操作的完整流程,特别是嵌入式开发或底层硬件编程方面的内容。用户提供了三个引用资料,我需要整合这些信息,构建一个清晰的流程说明。 首先分析引用内容:引用[1]提到SPI闪存的数据读写管理方法和装置设计,包括硬件控制器和软件驱动;引用[2]展示了STM32操作SPI Flash的代码片段,涉及片选控制和指令发送;引用[3]比较了NOR和NAND Flash的特性差异。这些正好能支撑我的回答框架。 用户身份可能是嵌入式开发者或学生,需要具体的技术细节而非理论概述。深层需求可能是要实现实际设备驱动或解决调试问题。因此回答要侧重操作步骤和代码示例,避免过多原理描述。 我将流程分为六个阶段:硬件初始化、识别设备、擦除操作、写入数据、读取数据、状态管理。每个阶段都结合引用内容说明: - 初始化部分引用[2]的片选控制宏和SPI配置 - 识别部分用引用[2]的厂商ID读取流程 - 擦除/写入部分依据引用[1]的扇区管理概念 - 状态轮询采用引用[1]提到的软件驱动实现方式 特别注意差异点:NOR Flash支持按字节读取但必须扇区擦除(引用[3]),NAND Flash需要ECC处理(引用[3])。在代码示例中统一用NOR Flash演示避免混淆。 最后生成的问题要引导用户深入:性能优化对应引用[1]的"优化策略",坏块管理关联引用[3]的NAND特性,安全写入则延伸引用[1]的FTL设计。这样确保问题覆盖资料所有关键点。</think>以下是SPI Flash存储器直接读写操作的完整流程详解,结合嵌入式开发实践: --- ### **一、硬件初始化** 1. **SPI控制器配置** - 设置时钟极性(CPOL)和相位(CPHA),通常模式$0$(CPOL=0, CPHA=0)或模式$3$(CPOL=1, CPHA=1) - 配置时钟频率(需低于Flash支持的最高频率) - 初始化GPIO:片选(CS)、时钟(SCK)、数据输入输出(MOSI/MISO) ```c // STM32示例(引用[2]) void SPI_FLASH_Init(void) { GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStructure; SPI_InitTypeDef SPI_InitStructure; // 使能时钟和GPIO配置 RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_GPIOA | RCC_APB2Periph_SPI1, ENABLE); // MOSI(PA7), MISO(PA6), SCK(PA5) 设为复用推挽输出 GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_5 | GPIO_Pin_7; GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_AF_PP; GPIO_InitStructure.GPIO_Speed = GPIO_Speed_50MHz; GPIO_Init(GPIOA, &GPIO_InitStructure); // MISO(PA6) 浮空输入 GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_6; GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_IN_FLOATING; GPIO_Init(GPIOA, &GPIO_InitStructure); // SPI参数配置 SPI_InitStructure.SPI_Direction = SPI_Direction_2Lines_FullDuplex; SPI_InitStructure.SPI_Mode = SPI_Mode_Master; SPI_InitStructure.SPI_DataSize = SPI_DataSize_8b; SPI_InitStructure.SPI_CPOL = SPI_CPOL_Low; // 模式0 SPI_InitStructure.SPI_CPHA = SPI_CPHA_1Edge; SPI_InitStructure.SPI_NSS = SPI_NSS_Soft; // 软件控制片选 SPI_InitStructure.SPI_BaudRatePrescaler = SPI_BaudRatePrescaler_4; // 时钟分频 SPI_Init(SPI1, &SPI_InitStructure); SPI_Cmd(SPI1, ENABLE); } ``` 2. **片选控制** - 通过GPIO手动控制CS引脚(软件片选) ```c #define FLASH_SPI_CS_LOW() GPIO_ResetBits(GPIOA, GPIO_Pin_4) // 拉低片选 #define FLASH_SPI_CS_HIGH() GPIO_SetBits(GPIOA, GPIO_Pin_4) // 拉高片选 ``` --- ### **二、设备识别** 1. **发送指令`0x9F`(读ID)** ```c uint32_t SPI_FLASH_ReadID(void) { uint32_t id = 0; FLASH_SPI_CS_LOW(); // 使能设备 SPI_FLASH_SendByte(0x9F); // 发送读ID指令 id |= SPI_FLASH_ReceiveByte() << 16; // 厂商ID(如Winbond:0xEF) id |= SPI_FLASH_ReceiveByte() << 8; // 存储器类型(NOR/NAND) id |= SPI_FLASH_ReceiveByte(); // 容量(如0x40表示64Mb) FLASH_SPI_CS_HIGH(); // 关闭设备 return id; } ``` - 典型响应:`0xEF 0x40 0x18`(Winbond 64Mb NOR Flash)[^2] --- ### **三、擦除操作(必需先于写入)** 1. **使能写操作** ```c void SPI_FLASH_WriteEnable(void) { FLASH_SPI_CS_LOW(); SPI_FLASH_SendByte(0x06); // WREN指令 FLASH_SPI_CS_HIGH(); } ``` 2. **扇区擦除(指令`0x20`)** ```c void SPI_FLASH_SectorErase(uint32_t addr) { SPI_FLASH_WriteEnable(); // 解锁写入 FLASH_SPI_CS_LOW(); SPI_FLASH_SendByte(0x20); // 扇区擦除指令 SPI_FLASH_SendByte(addr >> 16); // 24位地址 SPI_FLASH_SendByte(addr >> 8); SPI_FLASH_SendByte(addr); FLASH_SPI_CS_HIGH(); SPI_FLASH_WaitForWriteEnd(); // 等待擦除完成 } ``` - 擦除单位通常为$4KB$扇区(NOR Flash)或$128KB$块(NAND Flash)[^3] --- ### **四、数据写入流程** 1. **页编程指令(`0x02`)** ```c void SPI_FLASH_PageProgram(uint32_t addr, uint8_t *data, uint16_t len) { SPI_FLASH_WriteEnable(); FLASH_SPI_CS_LOW(); SPI_FLASH_SendByte(0x02); // 页编程指令 SPI_FLASH_SendByte(addr >> 16); // 地址 SPI_FLASH_SendByte(addr >> 8); SPI_FLASH_SendByte(addr); for(uint16_t i=0; i<len; i++) { SPI_FLASH_SendByte(data[i]); // 写入数据 } FLASH_SPI_CS_HIGH(); SPI_FLASH_WaitForWriteEnd(); } ``` - **关键限制**: - 单次写入不能跨页(NOR Flash页大小通常$256$字节) - 写入前必须擦除目标区域(NOR特性)[^1] --- ### **五、数据读取流程** 1. **连续读指令(`0x03`)** ```c void SPI_FLASH_ReadData(uint32_t addr, uint8_t *buf, uint32_t len) { FLASH_SPI_CS_LOW(); SPI_FLASH_SendByte(0x03); // 读数据指令 SPI_FLASH_SendByte(addr >> 16); // 地址 SPI_FLASH_SendByte(addr >> 8); SPI_FLASH_SendByte(addr); for(uint32_t i=0; i<len; i++) { buf[i] = SPI_FLASH_ReceiveByte(); // 连续读取 } FLASH_SPI_CS_HIGH(); } ``` - NOR Flash支持随机读取(无需页对齐) - NAND Flash需按页读取并校验ECC[^3] --- ### **六、状态管理** 1. **轮询忙状态(指令`0x05`)** ```c void SPI_FLASH_WaitForWriteEnd(void) { uint8_t status; do { FLASH_SPI_CS_LOW(); SPI_FLASH_SendByte(0x05); // 读状态寄存器指令 status = SPI_FLASH_ReceiveByte(); FLASH_SPI_CS_HIGH(); } while(status & 0x01); // 检查BUSY位(Bit0) } ``` --- ### **关键差异对比(NOR vs NAND)** | 特性 | SPI NOR Flash | SPI NAND Flash | |--------------------|-----------------------|------------------------| | **读取速度** | 快(随机访问)[^3] | 较慢(需整页读取) | | **写入/擦除速度** | 慢(毫秒级) | 快(微秒级) | | **寿命** | $10^5$次擦写 | $10^5 - 10^6$次擦写 | | **ECC需求** | 通常不需要 | 必需内置ECC[^3] | | **坏块处理** | 极少坏块 | 需坏块管理表(BBT) | > ⚠️ **注意**:NAND Flash需额外实现坏块管理和磨损均衡算法(通常在FTL层实现)[^1] ---
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