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SPI NOR Flash 的命令码详解

news 2025/9/15 6:03:37

我们来对 SPI NOR Flash 的命令码进行一次非常详细和系统的解析。这将帮助您彻底理解其通信协议和工作原理。

命令码概述

SPI NOR Flash 通过一套标准化的命令集进行控制。主机（如 MCU）通过 MOSI 线发送命令码（通常为 1 字节），后跟地址、数据或空时钟（Dummy Clock），从而触发芯片内部相应的操作。

重要前提：

大多数修改阵列的操作（编程/擦除）和写寄存器操作都必须先发送 WREN (06h) 命令来使能写操作，否则操作会被忽略。
操作完成后，应通过读取状态寄存器来检查操作是否完成。

命令码详解表

下表列出了最常见和关键的 SPI NOR Flash 命令码。请注意，不同制造商或容量的芯片可能会有细微差异，请务必以您使用的具体型号的官方数据手册 (Datasheet) 为准。

命令名称	命令码 (Hex)	功能描述	命令序列格式 (在 /CS 拉低后开始)	说明与注意事项
基本读写操作
WREN (Write Enable)	06h	写使能。允许后续执行编程或擦除操作。	`06h`	任何写操作前必须发送。成功执行后状态寄存器的 WEL 位置 1。
WRDI (Write Disable)	04h	写禁止。禁止后续编程或擦除操作。	`04h`	操作完成后或发生错误时使用，会使 WEL 位清零。
READ (Read Data)	03h	读取数据。从指定地址开始读取数据。	`03h` + A23-A0 (3B Addr) + (读数据...)	最基础、最兼容的读命令，速度较慢。
FAST_READ (Fast Read)	0Bh	快速读取。更高的时钟频率读取数据。	`0Bh` + A23-A0 (3B Addr) + Dummy Byte + (读数据...)	比 READ 更快，但需要至少 1 个哑元时钟。
PP (Page Program)	02h	页编程。向指定地址写入数据。	`02h` + A23-A0 (3B Addr) + (写数据 Bytes...)	只能将位从 '1' 改为 '0'。写入前需确保区域已擦除（全为 FFh）。有页边界限制。
SE (Sector Erase)	20h	扇区擦除。擦除一个指定扇区（通常为 4KB）。	`20h` + A23-A0 (3B Addr)	地址必须对齐到扇区起始地址。擦除将整个扇区置为 FFh (全 '1')。
BE (Block Erase)	D8h	块擦除。擦除一个更大的块（通常为 64KB）。	`D8h` + A23-A0 (3B Addr)	地址必须对齐到块起始地址。用于快速擦除大块区域。
CE (Chip Erase)	C7h / 60h	整片擦除。擦除整个芯片存储阵列。	`C7h`	谨慎使用！耗时非常长。需确保整个芯片数据都可丢弃。
RDSR (Read Status Register)	05h	读状态寄存器。获取芯片当前状态。	`05h` + (持续读 SReg...)	最关键的命令。用于检查 BUSY 位和 WEL 位。
WRSR (Write Status Register)	01h	写状态寄存器。配置写保护等功能。	`01h` + (写 Status Byte)	需先 WREN。用于设置块保护（BP）位等。
识别与配置
RDID (Read JDEC ID)	9Fh	读识别ID。读取制造商ID、设备类型和容量。	`9Fh` -> (回送 Manuf.ID, Memory Type, Capacity)	JEDEC 标准命令。用于自动识别 Flash 型号。
RDP (Release from Deep Power-down)	ABh	退出深度省电模式并读取电子签名。	`ABh` + (3 Dummy Bytes) -> (回送 Device ID)	也可用于读取 ID，但非标准方式。
DP (Deep Power-down)	B9h	进入深度省电模式。极大降低功耗。	`B9h`	电流可从 mA 级降至 μA 级。适合电池供电场景。
RCR (Read Configuration Register)	35h	读配置寄存器。	`35h` -> (回送 Config Reg)	读取非易失性配置位，如 QE (Quad Enable) 位。
WCR (Write Configuration Register)	?	写配置寄存器。	`Cmd` + (写 Config Reg)	命令码厂商各异（如 GD25 是 31h）。用于使能四线模式（QE位）等。
高性能模式 (Quad SPI/QPI)
QPP (Quad Page Program)	32h / 38h	四线页编程。使用 4 条数据线写入数据。	`32h` + (3B Addr) + (4线模式写数据...)	需先使能 QE 位。写入速度大幅提升。
QOFR (Quad Output Fast Read)	6Bh	四线输出快速读。	`6Bh` + (3B Addr) + Dummy Byte + (4线模式读数据...)	时钟频率下，数据输出速率是标准 READ 的 4 倍。
QIOR (Quad I/O Fast Read)	EBh	四线输入输出快速读。	`EBh` + (4线模式发送Addr) + Dummy Cycle + (4线模式读数据)	地址也用 4 线传输，极大提升读取效率。
4-Byte Address Mode				针对大于 16Mb (128Mb) 的芯片
EN4B (Enter 4-Byte Mode)	B7h	启用 4 字节地址模式。	`B7h`	将地址线从 3 字节扩展到 4 字节，可寻址更大容量。
EX4B (Exit 4-Byte Mode)	E9h	退出 4 字节地址模式。	`E9h`	恢复为 3 字节地址模式。
READ4B (Read with 4B Addr)	13h	4 字节地址读取。	`13h` + A31-A0 (4B Addr) + ...	在 4 字节模式下的读命令。
PP4B (Page Prog with 4B Addr)	12h	4 字节地址页编程。	`12h` + A31-A0 (4B Addr) + ...	在 4 字节模式下的写命令。

状态寄存器 (Status Register - S0) 详解

这是与命令交互最频繁的寄存器，必须熟练掌握。

位 (Bit)	符号	名称	功能描述
0	WIP	Write In Progress	忙状态位。1：芯片正忙（正在编程/擦除）；0：芯片空闲。通过循环读取此位判断操作是否完成。
1	WEL	Write Enable Latch	写使能锁存位。1：写操作被使能（已发送 WREN）；0：写操作被禁止（默认或操作完成）。任何成功的写操作都会自动清除此位。
2	BP0	Block Protect 0	块保护位。这些位（BP0, BP1, BP2, ...）通过 WRSR 命令设置，用于定义受硬件写保护的存储区域范围，防止误擦写。
3	BP1	Block Protect 1
4	BP2	Block Protect 2
5	TB	Top/Bottom Protect	保护区域定位位。决定保护的区块是从底部开始还是从顶部开始。
6	SEC	Sector/Block Protect	保护粒度位。决定保护的单位是扇区（SEC=1）还是块（SEC=0）。
7	SRP0 / SRWD	Status Reg Protect	状态寄存器保护位。常与 /WP 引脚配合，用于禁止写状态寄存器。
8 (S1)	QE	Quad Enable	四线模式使能位。1：使能 Quad SPI 模式；0：禁用（标准 SPI 模式）。此位通常需要通过 WCR 命令来设置。

一个典型的工作流程

向地址 0x1000 写入数据 [0xAA, 0xBB, 0xCC]：

检查并等待就绪：发送 RDSR (05h)，循环读取直到返回值的 WIP位为 0。
使能写操作：发送 WREN (06h)。
(可选)确认WEL置位：发送 RDSR (05h)，检查返回值的 WEL位是否为 1。
发送写命令和数据：发送 PP (02h) + 0x00, 0x10, 0x00 (3字节地址) + 0xAA, 0xBB, 0xCC (数据)。
等待写入完成：再次发送 RDSR (05h)，循环读取直到 WIP位变为 0。
验证数据 (可选)：发送 READ (03h) + 0x00, 0x10, 0x00，读取数据并对比。