W25Q64-FLASH

前言：
1.理解flash的组织结构，block块, sector扇区，page页，之间的结构怎么组织安排划分的。
2.理解flash的特性，只能从1写为0，不能从0写为1，这就是为什么写之前要先擦除操作。(这个特性一直困扰我很久，直到最近学到)
3.理解flash常用指令，读，写，擦除，基本的操作指令都是有使用范围的，读没有范围，写只能写一个page等。
4.理解引脚定义和SPI总线联系起来，特别是SPI的模式确认。
5.理解JEDEC标准制造商和设备ID的使用，可以大致在线得到这块flash的信息。
6.flash的其他安全功能，块的锁之类的，目前接触到的工作，基本没用到，初学或者目前没用到就先放着，需要的时候再研究。

背景知识：
‌Flash存储器不能直接进行块编程的原因主要是由于其物理构造和工作原理的限制。‌
Flash存储单元（也称为闪存单元或者浮栅晶体管）的基本结构中包含一个电荷阱层，这个电荷阱层可以存储电荷。当Flash单元被编程（写入数据）时，会在电荷阱层注入电荷，这会导致单元的阈值电压升高。在读取过程中，通过比较阈值电压来判断存储单元的状态是“1”还是“0”‌1。
具体来说，Flash存储器只能将1（默认为1）写为0，而不能将0写成1。这是因为擦除的过程是将所有位都写为1，而编程是将相应位写0的过程。闪存的这种特性决定了其只能从1写成0，不能从0写成1‌1。因此，在进行数据写入之前，必须先进行擦除操作，将所有位恢复为1，然后再进行编程操作‌1。

FLASH存储器是一种非易失性存储器，广泛应用于各种电子设备中。它具有可擦写和可编程的特性，使其成为存储数据的理想选择。在FLASH存储器技术中，常见的两种类型是NOR Flash和NAND Flash。本文将详细解释这两种存储器的擦写和编程技术，并阐述它们的工作原理。
首先，我们来了解NOR Flash的擦写和编程技术。NOR Flash是一种并行存储器，它的存储单元被组织成一个个的字节，每个字节都有一个对应的地址。擦除操作是将整个块（通常是64KB或256KB）的数据擦除为逻辑1，这个过程需要将擦除块内的所有字节同时擦除。编程操作是将逻辑0写入存储单元，可以对单个字节进行编程。NOR Flash使用了一种称为"高速并行编程"的技术，通过并行操作来实现快速的编程速度。它还具有随机访问的能力，允许直接读取和写入指定的地址。
接下来，我们来了解NAND Flash的擦写和编程技术。NAND Flash是一种串行存储器，它的存储单元被组织成一系列的块，每个块包含多个页。擦除操作是将整个块的数据擦除为逻辑1，和NOR Flash不同的是，NAND Flash只能以块为单位进行擦除操作。编程操作也是以页为单位进行，将逻辑0写入存储单元。NAND Flash使用了一种称为"页编程"的技术，通过逐页编程来实现较快的编程速度。由于它是串行存储器，连续访问速度较快，但不能直接随机访问指定的地址。
NOR Flash和NAND Flash的工作原理也有所不同。NOR Flash使用了一对反相器和一个位线选择器（Word Line），通过对Word Line施加高电压来激活一个存储单元的读取或编程操作。擦除操作通过向擦除块的所有Word Line施加高电压来实现。NAND Flash通过使用一对多路选择器（Multiplexer）和一个位线选择器（Word Line）来实现存储单元的读取和编程操作。擦除操作通过向整个块的Word Line和擦除线施加高电压来实现。
总结起来，NOR Flash和NAND Flash是两种常见的FLASH存储器技术。NOR Flash适用于需要随机访问和较高速度的应用，而NAND Flash适用于需要大容量存储和较低成本的应用。它们的擦写和编程技术也有所不同，NOR Flash支持逐字节编程和整块擦除，而NAND Flash支持逐页编程和整块擦除。了解它们的原理和特性有助于我们在设计和选择FLASH存储器时做出更好的决策。

1. GENERAL DESCRIPTIONS

The W25Q64JV (64M-bit) Serial Flash memory provides a storage solution for systems with limited space, pins and power. The 25Q series offers flexibility and performance well beyond ordinary Serial Flash devices.
W25Q64JV（64M-bit）串行闪存为空间、引脚和功率有限的系统提供了一个存储解决方案。25Q系列提供的灵活性和性能远远超过了普通的系列闪存设备
They are ideal for code shadowing to RAM, executing code directly from Dual/Quad SPI (XIP) and storing voice, text and data. The device operates on 2.7V to 3.6V power supply with current consumption as low as 1µA for power-down. All devices are offered in space-saving packages.
它们是理想的代码映射到RAM，直接通过双/四SPI（XIP）执行代码，并存储语音、文本和数据。该设备在2.7V至3.6V的电源上运行，电流消耗低至1µA，以便断电。所有的设备都有节省空间的包装。
The W25Q64JV array is organized into 32,768 programmable pages of 256-bytes each. Up to 256 bytes can be programmed at a time. Pages can be erased in groups of 16 (4KB sector erase), groups of 128 (32KB block erase), groups of 256 (64KB block erase) or the entire chip (chip erase).
The W25Q64JV has 2,048 erasable sectors and 128 erasable blocks respectively. The small 4KB sectors allow for greater flexibility in applications that require data and parameter storage. (See Figure 2.)
W25Q64JV阵列被组织成32,768个可编程页，每个页有256字节。一次最多可以编程256个字节。页面可分为16组(4KB扇区清除）、128组(32KB块删除）、256组(64KB块删除）(有问题)或整个芯片（芯片清除）进行擦除。
//批注XL:编程页 64M-bit = 8M-byte = 8 * 1024K-byte = 8192K
page = 32768 * 256-byte
sector = 2048 * 4K
block 32 = 256 * 32K
block 64 = 128 * 64K
W25Q64JV分别有2,048（2048 * 4）个可擦除扇区和128个可擦除块。小型的4KB扇区允许在需要数据和参数存储的应用程序中具有更大的灵活性。（请参见图2。）
The W25Q64JV supports the standard Serial Peripheral Interface (SPI), Dual/Quad I/O SPI: Serial Clock, Chip Select, Serial Data I/O0 (DI), I/O1 (DO), I/O2 and I/O3. SPI clock frequencies of W25Q64JV of up to 133MHz are supported allowing equivalent clock rates of 266MHz (133MHz x 2) for Dual I/O and 532MHz (133MHz x 4) for Quad I/O when using the Fast Read Dual/Quad I/O. These transfer rates can outperform standard Asynchronous 8 and 16-bit Parallel Flash memories.
W25Q64JV支持标准串行外设接口（SPI）、双/四 I/O SPI：串行时钟、芯片选择、串行数据I/O0（DI）、I/O1（DO）、I/O2和I/O3。当使用快速读双/四I/O时，支持W25Q64JV的SPI时钟频率高达133MHz，允许266MHz（133MHz x 2），四I/O为532MHz（133MHz x 4）。这些传输速率可以优于标准的异步8位和16位并行闪存。
Additionally, the device supports JEDEC standard manufacturer and device ID, and a 64-bit Unique Serial Number and three 256-bytes Security Registers.
此外，该设备支持JEDEC标准制造商和设备ID，以及一个64位的唯一序列号和3个256字节的安全寄存器。

2. FEATURES

 New Family of SpiFlash Memories
– W25Q64JV: 64M-bit / 8M-byte
– Standard SPI: CLK, /CS, DI, DO
– Dual SPI: CLK, /CS, IO0, IO1
– Quad SPI: CLK, /CS, IO0, IO1, IO2, IO3
– Software & Hardware Reset(1)

 Highest Performance Serial Flash
– 133MHz Single, Dual/Quad SPI clocks
– 266/532MHz equivalent Dual/Quad SPI
– Min. 100K Program-Erase cycles per sector
– More than 20-year data retention

 Low Power, Wide Temperature Range
– Single 2.7 to 3.6V supply
– <1µA Power-down (typ.)
– -40°C to +85°C operating range
– -40°C to +105°C operating range
 Flexible Architecture with 4KB sectors
– Uniform Sector/Block Erase (4K/32K/64K-Byte)
– Program 1 to 256 byte per programmable page
– Erase/Program Suspend & Resume
 4KB扇区的灵活架构
–一制扇区/块擦除（4K/32K/64K字节）
–每个可编程页面编程1到256字节
–擦除/程序暂停和恢复
 Advanced Security Features
– Software and Hardware Write-Protect
– Special OTP protection
– Top/Bottom, Complement array protection
– Individual Block/Sector array protection
– 64-Bit Unique ID for each device
– Discoverable Parameters (SFDP) Register
– 3X256-Bytes Security Registers
– Volatile & Non-volatile Status Register Bits

 Space Efficient Packaging
– 8-pin SOIC 208-mil
– 8-pad WSON 6x5-mm/8x6-mm
– 16-pin SOIC 300-mil
– 8-pad XSON 4x4-mm
– 24-ball TFBGA 8x6-mm (6x4 ball array)
– 24-ball TFBGA 8x6-mm (6x4/5x5 ball array)
– 12-ball WLCSP
– Contact Winbond for KGD and other options