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SPI串行FLASH在数据存储系统中的应用摘要ATMEL公司生产的串行FLASHAT45系列存储器的容量已达到了16MB,常用于数据存储系统。文中以AT45D041为例,详细介绍了该系列FLASH存储器的命令集以及串行SPI接口的应用方法,并给出了相应的模式时序。关键词SPIFLASHBUFFER中断AT45D0411概述在目前所有的非易失性存储器（PROM、EPROM、EEPROM和FLASH）中,唯有FLASH存储器几乎拥有现今讲究个性化的用户所需的所有特点,它具有掉电数据不丢失、快速数据存取速度、电可擦除、容量大、在线可编程、价格低廉以及足够多的擦除、容量大、在线可编程、价格低廉以及足够多的擦写次数（一百万次）和较高的可靠性等诸多优点,因而已为新一代嵌入式应用（如数字相机和MP3播放机）的首选存储器。现在FLASH的成本已低于PROM/EPROM,可以肯定,它将很快占邻PROM/EPROM市场,MASK（掩膜）ROM尽管在大指生产时具备一定的价格优势,但其升级不便的弱点将随着今后FLASH成本的进一步降低,而使得MASKROM的前景并不乐观。ATMEL生产的FLASHAT45系列中的AT45D041为单5V供电的SPI接口器件,其封装形式有PLCC、TSOP和SOIC三种,图1给出了该器件采用SOIC封装形式的管脚排列和说明。AT45D041的内部结构如图2所示。该器件有2048页（每页264字节）内存（FLASHMEMORY,也叫主存MAINMEMORY）和两具BUFFER每个BUFFER为264字节的SRAM组成。数据可以直接写入闪存,也可以选写入BUFFER,然后再将BUFFER的数据整个复制到闪存的某一天,也可以在闪存正处于编程时（页编程时间典型值7MS）将数据写入BUFFER。以下是该器件的一些特点●一页主存传送到BUFFER的典型时间为80ΜS●有效电流的典型值为15MA,空闲电流为20ΜA●最大时钟频率为10MHZ●具有硬件擦、写保护功能,当WP脚为低时,前256页钭禁止编程。●输入输出与CMOS和TTL电平兼容●具有商业和工业两种温度范围●可单周期重编程（包括擦除和编程）●带有串行接口,读写操作时地址会自动增1●复位时将终止正在进行的操作,当复位管脚恢复高电平时,操作也可以恢复●传送数据时,高位（MSB）在前。2操作命令介绍对AT45D041的操作一共有18条命令,表1所列为AT45D041的操作命令集。其中表1AT45D041的操作命令集读主存52HRRRPA10～PA0BA8～BA032个读BUFFER154H11个BFA8～BFA08个读BUFFER256H11个BFA8～BFA08个主存传送到BUFFER153HRRRRPA10～PA09个主存传送到BUFFER255HRRRRPA10～PA09个主存与BUFFER1比较60HRRRRPA10～PA09个主存与BUFFER2比较61HRRRRPA10～PA09个写BUFFER184H11个BFA8～BFA0写BUFFER287H11个BFA8～BFA0带擦除的BUFFER1传送到存83HRRRRPA10～PA09个带擦除的BUFFER2传送到主存86HRRRRPA10～PA09个不带擦除的BUFFER1传送到主存88HRRRRPA10～PA09个不带擦除的BUFFER2传送到主存89HRRRRPA10～PA09个BUFFER1为缓冲对主存编程82HRRRRPA10～PA0BA8～BA0BUFFER2为缓冲对主存编程85HRRRRPA10～PA0BA8～BA0BUFFER1为缓冲自动重编程28HRRRRPA10～PA09个BUFFER2为缓冲自动重编程59HRRRRPA10～PA09个读状态寄存器57HR为保留位,AD45D041用0代替,容量更大的器件一般可能会用到为无关位（0或1均可,为了占时钟位）PA10～PA0用来指定页地址,对AT45D041而言,一共有2048页,占11位BA8～BA0用来指定内字节的起始地址,每页264字节,占9位BFA8～BFA0用来指定缓冲区内字节的起始地址,缓冲区也是264字节52H～61H、82H89H分别是用来区别不同操作的命令字。执行命令时,首先通过SPI串口往FLASH发送一连串的数据,然后以命令字开头,除了“读状态寄存器”外,后面还要跟上页地址和页内的字节地址发及一些无关位。“读主存”时,首先需要往FLASH发送64BIT的命令,即命令字52（8BIT）4个“R”页地址（11BIT）页内字节的起始地址（9BIT）32个无关位,发送完这64BIT（通常是组合成8个字节）命令后,紧跟着从FLASH读数据以可以了（即后面的SCK信号使得数据从SO脚移出）,每读出一个字节,字节地址自动加1,如遇到该页的末尾,只要有SCK信号,系统再加到该页的开关处读数据。在整个操作过程中,CS脚始终为“0”当CS脚回到“1”时,将终止此次操作,SO脚恢复到高阻状态。主存传送到BUFFERX是指将2048页主存中的任何一页（由PA10～PA0决定）的内容复制到缓冲区,发送完32BIT命令后,当CS脚由“0”为“1”后,数据的复制才真正开始。主存与BUFFERX的比较主要是看主存中的某一页与缓冲区是否一样,当CS脚回到“1”后,比较才开始进行,比较的结果（是否一样）记录在状态寄存器的BIT6中。把带擦除的BUFFERX传送到主存就是将缓冲区的内容复制到主存中的某一页,复制前应将缓冲区的内容复制到主存中的某一页,复制前应将主存中的该页数据全部擦掉,所有这些操作只有等到CS脚回到“1”后才能进行。对于不带擦除的BUFFERX传送到主存的操作,在命令执行前,指定的主存页必须已被擦除过。以BUFFERX为缓冲为主存编程就是将“写BUFFERX”与“带擦除的BUFFERX传送到主存”进行组合。在发送完命令后,写入FLASH的数据将被写入到缓冲区内,如果遇到缓冲区末尾,要继续写入的数据又从缓冲区开头写入,直到CS脚由“0”到“1”后,主存中被指定的页的数据被擦除后再将缓冲区的数据整个复制到主存的指定页中。3状态寄存器及操作完成指示一般向FLASH发送57H后以可读出状态寄存器（移出时,高位在前）,状态寄存器的位定义如表2所列。其中BIT7为“0”表示器件忙,为“1”表示可以接收新的命令BIT6是比较结果位,为“0”表示主存与缓冲区的数据一样,为“1”时表示最少有一个BIT不同BIT5～BIT3为该系列器件的容量指示位,一共种8种容量,对于AT45D041来说,该区域为“011”BIT2～BIT0未使用。一共蛾6种操作会使器件处于“忙”状态,这6种操作是●主存传送到BUFFERX●主存与BUFFERX比较●带擦除的BUFFERX传送到主存●不带擦除的BUFFERX传送到主存●BUFFERX为缓冲对主存编程●BUFFERX为缓冲自动重编程。这6种操作均需要监视状态寄存器,以便知道操作是否完成。除了监视状态寄存器外,更好的方法是将芯片管脚RDY/BUSY与CPU的某个中断相连,并将中断设置为升沿触发,操作一完成即可触发中断,这样可能节省大量的CPU时间。4SPI接口及应用41SPI接口串行外围接口一共有4种操作