【STM32】SPI 与 Flash 笔记
1️⃣ SPI（Serial Peripheral Interface，串行外设接口）
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英文解释：
- Serial：串行
- Peripheral：外设
- Interface：接口
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用途：MCU 与外部设备（Flash、传感器等）高速数据通信
常见 SPI 类型
| 类型 | 数据线 | 英文全称 | 每时钟传输 | 特点 / 用途 |
|---|---|---|---|---|
| 单线 SPI | 1（MOSI）+1（MISO）+CLK+CS | Standard SPI | 1 bit | 基础 SPI，低速 Flash、外设配置 |
| 双线 SPI | 2 数据线 + CLK + CS | Dual SPI | 2 bit | 双向传输，速度翻倍 |
| 四线 SPI | 4 数据线 + CLK + CS | Quad SPI (QSPI) | 4 bit | 高速读取 NOR Flash，可 XIP（Execute In Place） |
| 八线 SPI | 8 数据线 + CLK + CS | Octo SPI / HyperBus | 8 bit | 高速大容量 Flash，数百 MB/s，工业 / Linux 系统用 |
⚠️ SPI 扩展主要是增加数据线并行传输，最大常见是 8 线。16 线 SPI 不存在，超过 8 线通常改用并行总线或 DDR 接口。
SPI 通信距离
| 条件 | 建议距离 |
|---|---|
| PCB 板上（同板或短线） | 几厘米到几十厘米（稳定） |
| 板间普通导线 | ≤30 cm（高速模式下建议 ≤10~15 cm） |
| 高速 QSPI / Octo SPI | ≤10~15 cm（线长越长，时钟抖动越严重） |
影响因素：
- 时钟频率：高频 → 信号衰减，距离减小
- 线缆类型：双绞线/屏蔽线可稍延长距离
- 电容和阻抗匹配：线太长 → 串扰和反射 → 数据错误
- 信号驱动能力：驱动弱 → 长线更容易出错
💡 总结：SPI 是短距离高速接口，高速模式通常只适合同板或板间短线，米级通信需换 UART/RS485/CAN 等长距离接口。
2️⃣ Flash 类型
2.1 NOR Flash
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英文解释：Not OR Flash
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特点：
- 支持 随机访问，按字节读取
- 读取速度快，适合执行程序代码（XIP）
- 写入/擦除慢，容量相对小
- 擦写次数高 (~10 万次)
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用途：存储 MCU 固件、启动程序、少量数据
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接口：SPI / QSPI / OctoSPI
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例子：W25Q64（8MB QSPI NOR Flash）
2.2 NAND Flash
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英文解释：Not AND Flash
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特点：
- 按页 / 块顺序访问，随机访问慢
- 写入/擦除快，容量大（GB级）
- 擦写次数约 10 万次（小块 NAND）
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用途：存储数据文件、大容量存储（SD 卡、SSD）
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接口：Parallel NAND / SPI NAND
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特点对比：
| 特性 | NOR Flash | NAND Flash |
|---|---|---|
| 访问方式 | 随机访问 | 顺序访问（页/块） |
| 写入速度 | 慢 | 快 |
| 擦写速度 | 慢 | 快 |
| 容量 | 小 | 大 |
| XIP 支持 | 支持 | 不支持 |
| 用途 | 固件 / 代码 | 数据存储 / 文件系统 |
3️⃣ QSPI / Dual / Octo 关键英文单词
| 缩写 | 英文全称 | 含义 |
|---|---|---|
| SPI | Serial Peripheral Interface | 串行外设接口 |
| QSPI | Quad SPI | 四线 SPI，每时钟传 4 bit |
| Dual SPI | Dual SPI | 双线 SPI，每时钟传 2 bit |
| Octo SPI | Octo SPI | 八线 SPI，每时钟传 8 bit |
| XIP | eXecute In Place | 直接从 Flash 执行程序，无需拷贝到 RAM |
| CS | Chip Select | 片选信号，低电平选中芯片 |
| MOSI | Master Out Slave In | 主机输出，从机输入 |
| MISO | Master In Slave Out | 主机输入，从机输出 |
| CLK | Clock | 时钟信号 |
| IO0~IO7 | 数据线 | 数据传输线（Quad/Octo 模式） |
💡 总结要点：
- SPI 接口根据数据线不同有 单线 / 双线 / 四线 / 八线，带宽逐步增加
- SPI 是短距离高速接口，高速模式通常只适合同板或板间短线
- NOR Flash 适合存程序，NAND Flash 适合大容量数据存储
- QSPI / OctoSPI 主要用于 高速读取 + XIP
- MCU 与 Flash 接口模式必须匹配，才能发挥最大带宽