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SPI简介
SPI, Serial Perripheral Interface, 串行外围设备接口, 是 Motorola 公司推出的一种同步串行接口技术. SPI 总线在物理上是通过接在外围设备微控制器(PICmicro) 上面的微处理控制单元 (MCU) 上叫作同步串行端口(Synchronous Serial Port) 的模块(Module)来实现的, 它允许 MCU 以全双工的同步串行方式, 与各种外围设备进行高速数据通信。
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SPI 主要应用在 EEPROM, Flash, 实时时钟(RTC), 数模转换器(ADC), 数字信号处理器(DSP) 以及数字信号解码器之间. 它在芯片中只占用四根管脚 (Pin) 用来控制以及数据传输, 节约了芯片的 pin 数目, 同时为 PCB 在布局上节省了空间. 正是出于这种简单易用的特性, 现在越来越多的芯片上都集成了 SPI技术。
SPI就是串行外围设备接口，它是一种高速的，全双工，同步的通信总线，并且在芯片的管脚上只占用四根线，这四根线的定义分别是：
?MISO：（master input slave output）主设备数据输入，从设备数据输出；
?MOSI：（master output slave input）主设备数据输出，从设备数据输入；
?SCLK：（时钟是master给的）时钟信号，由主设备产生；（所以只有mater可以通信ru）
?CS? ：从设备片选信号，由主设备控制。
?如上图，可以挂很多个slave，但是一个时刻，只有一个slave跟master进行通信
SPI4种模式：
第一个沿接收数据CPHA(clock phase)=0
第二个沿接收数据CPHA(clock phase)=1
空闲时钟为高CPOL(clock polarity)=1
空闲时钟为低CPOL=0
一般使用0模式：时钟空闲为低，第一个时钟沿接收数据
SPI时序
SPI总线处于空闲状态时，片选信号CS要维持高电平，CLK信号为低电平；
当SPI总想开始工作时，首先是片选CS拉低，然后是CLK时钟按照规定的时钟频率输出，传输的数据通过DI数据进行发送；当数据发送完成后，片选CS要拉高代表结束，同时CLK信号输出为低电平。
一个时钟只发送一个bit，一般先发送高位，再发送低位。
使用SPI总线实现对flash的控制
主要实现了对W25Q64FV-Flash芯片的控制功能，该芯片的主要功能有Wr_ebnable(写使能操作)、page_program(页写操作)、erase(擦除操作)、read_status(读状态操作)、read_data(读数据操作)。
flash芯片管脚：
包括片选信号，数据输入输出信号，时钟和地，输入保持信号，写保护信号
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?flash芯片存储
W25Q64FV-Flash芯片有128个块，每个块里面有16个扇区，每个扇区有16页，一页256个字节
所以总的存储空间为：一共的字节（128*16*168*256）÷1024（K）÷1024（M）=8MB=64Mbit
写使能模块
写使能时序图：
当片选线拉低了，开始向总线输出DI（06h/04h），输出clk采集数据
?读状态模块
读取状态寄存器指令允许读取 8 位状态寄存器。
通过将 /CS 驱动为低电平并将状态寄存器 1 的指令代码“05h”或状态寄存器 2 的指令代码“35h”在 CLK 的上升沿移入 DI 引脚来输入指令。 然后，状态寄存器位在 CLK 的下降沿在 DO 引脚上移出，最高有效位 (MSB) 在前，如图所示。
读状态发送指令05h或者35h，发送完成后总线向读状态发送8位读状态寄存器数据，由此可以知道总线的状态。状态寄存器可以连续读取，如图所示。指令通过驱动/CS为高电平完成。
状态寄存器位如图 ：
读取状态寄存器指令可随时使用，即使在编程、擦除或写入状态寄存器周期正在进行时。 这允许检查 BUSY 状态位以确定循环何时完成以及设备是否可以接受另一条指令。
擦除模块
擦除分为扇区擦除；32KB擦除；64KB擦除；整片擦除
（1）扇区擦除（20h）
除 Sector Erase 指令将指定扇区（4K 字节）内的所有内存设置为全 1（FFh）擦除状态。 在器件接受扇区擦除指令（状态寄存器位 WEL 必须等于 1）之前，必须执行写使能指令。 该指令通过将 /CS 引脚驱动为低电平并将指令代码“20h”移位到 24 位扇区地址 (A23-A0) 来启动（见图 2）。 扇区擦除指令序列如图 21a 和 21b 所示。
?? 在最后一个字节的第八位被锁存后，/CS 引脚必须被驱动为高电平。 如果不这样做，将不会执行扇区擦除指令。 在 /CS 被驱动为高电平后，自定时扇区擦除指令将在 tSE 的持续时间内开始（参见交流特性）。 在扇区擦除周期进行时，仍可访问读取状态寄存器指令以检查 BUSY 位的状态。? BUSY 位在扇区擦除周期中为 1，当周期结束且器件准备好再次接受其他指令时变为 0。 扇区擦除周期完成后，状态寄存器中的写使能锁存 (WEL) 位被清除为 0。如果寻址页面受块保护（CMP、SEC、TB、BP2? 、BP1 和 BP0) 位（参见状态寄存器存储器保护表）
（2）擦除32KB（52h）
块擦除指令将指定块（32K 字节）内的所有存储器设置为全 1 (FFh) 的擦除状态。 在器件接受块擦除指令（状态寄存器位 WEL 必须等于 1）之前，必须执行写使能指令。 该指令通过将 /CS 引脚驱动为低电平并将指令代码“52h”移位到 24 位块地址 (A23-A0) 来启动。 块擦除指令序列如图 22a 和 22b 所示。
?? 在最后一个字节的第八位被锁存后，/CS 引脚必须被驱动为高电平。 如果不这样做，将不会执行块擦除指令。 在 /CS 被驱动为高电平后，自定时块擦除指令将在 tBE1 的持续时间内开始（参见交流特性）。 在块擦除周期进行时，仍可访问读取状态寄存器指令以检查 BUSY 位的状态。? BUSY 位在块擦除周期中为 1，当周期结束且器件准备好再次接受其他指令时变为 0。 在块擦除周期完成后，状态寄存器中的写使能锁存 (WEL) 位被清除为 0。
（3）擦除64KB（D8h）
块擦除指令将指定块（64K 字节）内的所有存储器设置为全 1 (FFh) 的擦除状态。 在器件接受块擦除指令（状态寄存器位 WEL 必须等于 1）之前，必须执行写使能指令。 该指令通过将 /CS 引脚驱动为低电平并将指令代码“D8h”移位到 24 位块地址 (A23-A0) 来启动。 块擦除指令序列如图 23a 和 23b 所示。
?? 在最后一个字节的第八位被锁存后，/CS 引脚必须被驱动为高电平。 如果不这样做，将不会执行块擦除指令。 ?
（4）擦除整片（C7h或者06h）
Chip Erase 指令将器件内的所有存储器设置为全 1 (FFh) 的擦除状态。 在器件接受芯片擦除指令（状态寄存器位 WEL 必须等于 1）之前，必须执行写使能指令。 该指令通过将 /CS 引脚驱动为低电平并移位指令代码“C7h”或“60h”来启动。 芯片擦除指令序列如图所示。
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页读模块
页读指令（03h）
Read Data 指令允许从存储器中顺序读取一个或多个数据字节。 该指令通过将 /CS 引脚驱动为低电平，然后将指令代码“03h”后跟一个 24 位地址（A23-A0）移入 DI 引脚来启动。 代码和地址位在 CLK 引脚的上升沿被锁存。 接收到地址后，寻址存储器位置的数据字节将在 CLK 的下降沿以最高有效位 (MSB) 为先在 DO 引脚上移出。 在每个数据字节移出后，地址会自动递增到下一个更高的地址，从而允许连续的数据流。 这意味着只要时钟继续，就可以通过一条指令访问整个存储器。 该指令通过将 /CS 驱动为高电平来完成。
?? 读取数据指令序列如图 10 所示。如果在擦除、编程或写入周期进行中 (BUSY=1) 时发出读取数据指令，则该指令将被忽略，并且不会对当前周期产生任何影响。 读取数据指令允许从直流到最大 fR 的时钟速率（参见交流电气特性）。
?? 读取数据 (03h) 指令仅在标准 SPI 模式下受支持。
页写模块
首先发送02H的指令，后面是24位数据首地址，后面至多可以跟256个字节（256*8位）的数据
页写指令只能从一个字节到 256个字节（一页）的数据。如果这一页已经被写了，虽然没写满也不能再写这页了。
?在器件接受页写指令（状态寄存器位 WEL=1）之前，必须执行写使能指令。 该指令通过将 /CS 引脚驱动为低电平，然后将指令代码“02h”后跟一个 24 位地址 (A23-A0) 和至少一个数据字节移入 DI 引脚来启动。 当数据被发送到设备时，/CS 引脚必须在指令的整个长度内保持低电平。Page Program 指令序列如图下所示。
?? 如果要对整个 256 字节页面进行编程，则最后一个地址字节（8个最低有效地址位）应设置为 0。如果最后一个地址字节不为零，并且时钟数超过剩余页面长度，则寻址将换行到页面的开头。 在某些情况下，可以编程少于 256个字节（部分页面），而不会对同一页面内的其他字节产生任何影响。?如果发送到设备的字节数超过 256 字节，则寻址将返回到页面的开头并覆盖先前发送的数据。
?? 与写入和擦除指令一样，/CS 引脚必须在最后一个字节的第 8 位被锁存后驱动为高电平。 如果不这样做，将不会执行页面编程指令。在页面编程周期进行时，仍可访问读取状态寄存器指令以检查 BUSY 位的状态。? BUSY 位在页写周期中为 1，当周期结束且器件准备好再次接受其他指令时变为 0。 页写周期完成后，状态寄存器中的写使能锁存 (WEL) 位被清除为 0。
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