宏旺半导体解答什么是SPI Flash 运用于哪些领域

有关注宏旺半导体的小伙伴都知道，宏旺半导体是一家专注于存储芯片Design、研发、封装、测试、销售服务于一体的高科技企业。在之前宏旺半导体给大家带来了很多关于存储方面的文章，主要介绍了eMMC、UFS等Flash，但很少提到SPI闪存，作为闪存家族的重要一员，今天就和大家聊聊ICMAX SPI。

什么是SPI Flash

SPI Flash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，节约了芯片的管脚，同时为PCB的布局上节省空间，提供方便，一般智能电视、老式机顶盒、智能后视镜、投影仪、物联网、监控摄像机等产品会用到。由于体积小，它可以减少ASIC控制器引脚数，降低封装成本，缩小电路板空间，并降低系统成本。与并行闪存相比，SPI串行闪存功耗更低、连线更少，它是一种理想的高成本效益的数据传输解决方案。

如果采用SPI NAND Flash的方案，主控（MCU）内可以不需要带有传统NAND的控制器，只需要有SPI的接口，这样可以减少主控的成本。另外SPI NAND Flash的封装形式多采用 WSON的封装，尺寸比传统的NAND Flash TSOP的封装要小很多，充分节省了PCB板的空间，已经管脚的数量，从而可以减小PCB的尺寸及层数，既满足了小型化的需求也降低了产品的成本。

随着5G网络即将带来的数据狂潮，万物互联对存储芯片有了更高的需求，目前SPI SLC NAND在PON、网通模块、监控等领域也逐步普及。SPI NAND有更快的写入速度，且对于频繁擦写有着更高的稳定性。从上面我们了解到了 SPI NAND Flash的这么多优点，那么他的性能相比于传统的NAND Flash是否有打折扣呢？

我们以国产本土品牌ICMAX的2Gb SPI NAND Flash 型号为IMS2G083J1H2S-WN 为例来进行说明。SPI NAND Flash本质上是一个NAND Flash+ SPI controller，ICMAX为了提供给客户稳定可靠的ICMAX Flash，保证用户的程序代码的一致性，将NAND Flash和 SPI controller做了独特别设计，从而保证了所有ICMAX出厂的SPI NAND Flash都拥有一致的controller，客户在对于SPI 编程时也不会出现因为不同的controller导致驱动程序需要调整的问题。

另外ICMAX拥有完全自主的NAND Flash设计能力，在SPI NAND Flash中采用的 NAND 晶圆均为SLC规格的，擦写次数达到10万次，存储时间高达10年以上，硬件的ECC校验，更好的帮助客户管理好Flash。宏旺半导体ICMAX的SPI NAND具备体积小、集成度高等优势，从严格的封装、测试、认证等一步到位，大大缩短生产周期，为客户提供高性能到高性价比的解决方案，帮助客户抢占市场先机。

STM32F030 Nucleo-多样的SPI通信之Master标准模式-SPIFlash（一）

我个人认为，学习单片机，在硬件上和驱动上，我们无非学习这么几个东西：

1.能灵活的操作GPIO端口

2.理解单片机各个引脚的功能和作用和外围小系统的设计

3.各种通信协议比如：并口协议(LCD1602等)，UART/USART协议，IIC协议，485通信协议，SPI通信协议，IIS音频流传输协议，CAN通信协议，单总线通信协议(DS18B20等)，三总线协议(DS1302等)等等通信协议。

4.ADC/DAC 模数/数模转换

5.单片机内部提供的一些运输协议或者特殊功能，比如DMA，RTC,定时器Timer等，这些功能的操作有单片机本身确定，经过协议相同目标相同，但是操作等可能各家单片机不尽相同;咱只需要理解它完成的是什么功能/任务就好。

通过学习各种协议、一些基本的操作和所使用的这款单片机的内核功能或者特殊功能(与内核和厂商设计相关)，就基本上能利用单片机与外设或者其他MCU或CPU实现通信交流了，都交流上了!那自然就是有关系了!哈哈哈!那至于想搞什么关系(男女关系还是朋友关系<开玩笑>)那就自己想喽!哈哈哈哈!

关系都搞通了!那么借钱(读取)或者还钱(写入)就有机会啦!!!

那么其实问题就来了!有人会疑问，不是还有算法啊!数据结构等等这些吗??其实这是一个显而易见的问题：

建议：

1.在我们写代码的时候，好将我们的代码封装起来，分成与硬件相关的代码(层)和与硬件无关的层。

2.与硬件无关的层可能有继续划分，比如分一些总线层或者书中间调度层等等，这些层和我们的产品功能实现可能没有太大关系，但是却为我们的功能进行调度或者作为基础，是的我们的代码的可移植性更高。

3.当然，万事没有绝对，在RAM和ROM/Flash紧缺的情况下，用上面1和2点的方法显然是不合适的，因为咱的ROM/Flash一不小心就装不了咱的代码了，那就没得玩了，何况还有RAM的情况也是这样，所以这时候咱就尽量的减少代码，优化代码，这样可能就会使得与硬件相关的代码和功能代码混合在一起了，这样的代码的可移植性是非常低的，但是没办法嘛!这是一种解决方案!哈哈!

4.基于上面三点的建议，做一下总结。首先说明一下实际的情况，绝大部分的初学者管你内存多大，他们的代码都采用的是第3种方法，这可以说是一种不好的习惯，建议还是尽量的模仿使用1和2中方法学习，当然也不是那么简单的，这需要一个长久的学习和阅读一些好的开源项目代码，比如一些实时操作系统源码(UCosII、FreeRTOS，小型用于SD卡或者SPIFlash等的文件系统源码等等)，这样理解开源项目的架构，才能自己慢慢学习构建架构的，这是一个比较漫长的过程，需要有心人在学习的过程中慢慢的关注。

OK!废话了半天!言归正传!这里咱要学习的是SPI通信，身边刚好有SPIFlash，咋就用咱的STM32F030 Nucleo板卡作为主机与它通信吧。

首先呢，有必要先介绍一下SPI通信协议。

SPI通信总线协议开始是由Motorola(摩托罗拉)提出或者发明的。她提供了三线制全双工同步串行外围接口，采用主从模式架构。在一同一个通信系统中，支持多从机单一主机。也就是说，每一个SPI总线通信上只存在一个主机。

它的通信方式是：通信时钟CLK有主机控制，数据在时钟脉冲下按位传输，先传高位再传低位。()这一点非常重要!在单片机不支持硬件SPI通信时，与具有SPI通信接口的外设传感器等通信就必须使用MCU的I/O口模拟SPI时序与之进行数据通信，从而实现功能。

还有一个非常好的好处就是，通信速率能达到几M到十几M，哈!好快。

好!基本上几句话就知道SPI的基本信息了!那么，干啥呢??当然是。。。。。。。。分析分析通信过程了哇!哈哈!

硬件通信接口：

CLK-------CLOCK Signal;时钟线

MISO-----Master Input Slave Output;主机输入从机输出数据线

MOSI-----Master Output Slave Input;主机输出从机输入数据线

NSS-------Slave Select pin;从设备使能线

咦!咋觉得不太对呢?上面明明说是三线制啊!咋的这里有四根线呢(CLK时钟线、MISO数据线，MOSI数据线和NSS片选线)?

其实是这样的，前面介绍SPI的时候，说是三线制，主要是说数据通信所需要的线，即CLK、MISO、MOSI这三根线是SPI通信的基础，而NSS片选线有时候在特定情况下是不必要的(这个下一篇文章中我会详细介绍)，所以，问题就这样愉快的解决了。哈哈!这种感觉是不是很爽!!嘿嘿。

当然，这其实只是SPI通信硬件接口的一部分，而且是基础的部分。那么现在就STM32F030的硬件SPI资源进行讲解。打开参考手册《STM32F030x468C and STM32F070x6B advanced ARM®-based 32-bit MCUs.pdf》

打开到SPI通信的讲解章节，如下：

这就是SPI的简介了!哈哈!好!不废话了!继续往下：

这里就说明了这款芯片的SPI的特点和功能，再往下：

注意红线框出的部分，这就是我们这款单片机拥有的SPI外设资源和支持的功能资源。非常重要!!!

讲到资源，那我们还必须要牢记这款芯片的资源对应的单片机引脚。这个要从Datasheet来看了。如下：

哈!看见没!这就是这款芯片的资源了，特别关注红框标注的地方，而且还要注意哪些复用是我们的STM32F030 Nucleo板卡的主控MCU STM32F030R8T8才有的，这一点非常重要!别写半天引脚的配置都不对。这是一件很悲催很丢脸的事。

OK!咱来看看我们的单片机的SPI内脏，如下：

有必要先说明一下：FIFO：First Input First Output，即先进先出队列!哈哈!还记得在学习数据结构是的队列吗??就是这个了!嘿嘿!

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