一、W25Q32BV芯片简介

        W25X是一系列SPI接口Flash芯片的简称，它采用SPI接口和CPU通信，本文使用的W25Q32BV容量为32M，具体特性如下：

1.1、基本特性

        该芯片最大支持104MHz的时钟，供电电压范围在2.7~3.6V，SPI的片选信号CS低有效，在操作芯片的时候，

需要将/WP和/HOLD管脚接电源。

        发送地址或数据到设备时，MOSI管脚数据采样在CLK的上升沿，从芯片读数据或者状态时，MISO管脚数据采样在CLK

的下降沿，所以在设置SPI的工作模式时，必须设置为MODE0或者MODE3，本文设置为MODE3。

1.2、存储空间简介

        W25Q32BV总共有16384页(page)，每页有256bytes，每次最大可以编程一页。在擦除上，可以一次擦除

4KB、32KB、64KB，或者擦除整个芯片。整个芯片的存储空间如下图：

        W25Q32BV存储空间分为sector和block。一个sector共有4KB，一个block共有32KB。一个sector存储空间如下图：

    

        本文共支持四种擦除方式，分别如下：

        1) cmd = 0x20，sector擦除，一次可以擦除4KB。芯片共有1024个sector。

        2) cmd = 0x52，半个block擦除，一次可以擦除32KB。芯片共有128个半block。

        3) cmd = 0xd8，block擦除，一次可以擦除64KB。芯片共有64个block。

        4) cmd = 0xC7，芯片擦除，擦除整个芯片。

1.3、状态寄存器

        W25Q32BV共有两个字节的状态寄存器，我们需要关心的就是BIT0和BIT1。

        BIT0：busy flag，1：busy，0：free。

        BIT1：write enable latch，1：write enable，0：write disable。

1.4、操作要求

        在操作W25Q32BV时，如果是写数据到芯片，则每写一个字节，都需要读取一个数据。

        在从芯片接收数据时，首先往芯片写一个字节的0xff，然后就是需要读取的数据。

二、设备驱动

2.1、设备注册

        在系统启动的时候，首先会对设备信息进行注册，见《Linux spi驱动分析(一)----总线驱动》中的3.1，所以编写w25q的设备
驱动程序时，首先需要对设备信息进行注册，具体内容如下：

2.2、初始化函数

        首先我们从设备注册开始，程序如下：

        由于W25Q32BV使用SPI接口，所以将其注册为SPI驱动，接下来看下探测函数w25q_probe，程序如下：

        说明：
        1) 首先申请设备驱动结构体。
        2) 调用spi_setup(spi)函数对设备信息初始化。
        3) 初始化设备驱动结构体成员变量。
        4) 创建/dev目录下操作文件，操作函数集为w25q_fops。
        5) 将设备驱动结构体中的链表插入本文件全局链表w25q_device_list中，以便在函数操作集的open函数中找到设备驱动结构体。
        remove函数是探测函数的相反过程，具体程序如下：

2.3、操作函数集w25q_fops

        操作函数集结构体具体内容如下：

        接下来我们一一讲述。
        首先看下open函数w25q_open，具体程序如下：

        说明：
        1) 通过container_of找到在探测函数w25q_probe中定义的设备驱动结构体。
        2) 测试并且设置忙标志，如果测试忙，直接忙退出。
        3) 将找到的设备驱动结构体指针指向file->private_data，在函数操作集的其他函数中就可以使用设备驱动结构体了。
        接下来看下写函数w25q_write()，程序如下：

        说明：
        1) 写函数首先申请两段内存，第一段内存用于存储从应用层复制来的待写数据，最大为4KB。第二段内存用于存储每次
            往W25Q32BV写的数据。由于W25Q32BV每次最大能写256bytes，所以page_num = 256，加上4是由于每次
            传输时，需要在最前面加上一个字节的命令和三个字节的地址。
        2) 获取本次可以传输的最大数据长度。
        3) 设置好传输的cmd和起始地址，然后进入while循环。
        4) 在while循环中，获取本次可以传输的最大长度，最长为256bytes，然后将其拷贝到buf中，加上4的目的是因为buf
            的前四个字节需要放置命令和地址。
        5) 调用w25q_write_date(w25q)函数实现数据传输。
        6) 更新变量，为下一次传输做好准备。
        w25q_write_date(w25q)函数具体内容如下：

        说明：
        1) 在调用w25q_write_date(w25q)函数之前，需要首先设置好w25q->cmd, w25q->len(tx date len)，
            w25q->addr和w25q->buf(date)变量。
        2) 设置芯片状态寄存器，使其可写。
        3) 等待芯片不忙。
        4) 读取芯片状态寄存器，查看其是否可写。
        5) 配置发送buf，调用spi_sync(w25q->spi, &message);函数实现写数据。
        6) 等待芯片不忙，退出。
        接下来看下函数操作集中的ioctl函数，程序如下：

        说明：
        1) 目前共支持5个命令，包括sector擦除，half block擦除，block擦除，芯片擦除和读取芯片ID。
        2) 前三种擦除方式共用一个函数w25q_erase(w25q, get_value, cmd);，程序如下：

        说明：
        1) 首先根据不同的擦除方式，设置命令和地址两个变量。
        2) 调用w25q_write_date(w25q);函数实现数据传输。
        芯片擦除函数w25q_chip_erase()如下：

        读取设备ID函数w25q_read_id()如下：

        说明：
        1) 首先设置好变量，申请内存
        2) 调用w25q_read_data()函数实现读取数据。
        w25q_read_data函数如下：

        说明：
        1) 在从芯片读取数据时的格式为：首先发送一个字节命令+三个字节读取地址，然后就可以接收数据了。
        2) 第一个for循环发送的是命令和地址，第二个for循环是接收数据。
        3) 调用此函数之前，需要设置好w25q->cmd, w25q->len(receive len)，w25q->buf(kzalloc receive)和w25q->addr。
        接下来看下函数操作集中的读数据函数w25q_read()，程序如下：

        说明：
        1) 此函数需要申请两段内存空间，第一段用于存放从W25Q32BV接收到的数据，第二段用于存放每次接收的数据。
        2) 设置好变量后，调用w25q_read_data(w25q)读取数据。
        3) 读取完成后，将读取到的数据拷贝到应用层。

三、应用层测试

        应用层测试程序如下：

        说明：
        1) 首先从终端接收命令内容。
        2) 比较命令，然后进入不同的处理流程。

四、测试演示

4.1、读取芯片ID

4.2、读写芯片

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Linux spi驱动分析(四)----SPI设备驱动(W25Q32BV)