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jhChun
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# W25Q32RV 외장 Flash 초기화 가이드
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## 개요
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W25Q32RV는 4MB SPI NOR Flash입니다. nRF52 내장 FDS와 달리 **자동 초기화가 없으므로** 드라이버에서 직접 처리해야 합니다.
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## 내장 FDS vs 외장 W25Q32RV 비교
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| 항목 | 내장 FDS | 외장 W25Q32RV |
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|------|----------|---------------|
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| 용량 | ~8KB (설정에 따라) | 4MB |
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| 인터페이스 | SoftDevice API | SPI |
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| 자동 초기화 | ✅ `fds_init()` | ❌ 수동 |
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| Wear Leveling | ✅ FDS 내장 | ❌ 직접 구현 |
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| 포맷 필요 | 자동 처리 | Sector Erase 필수 |
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| 쓰기 단위 | 4 bytes (word) | 256 bytes (page) |
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| 지우기 단위 | 자동 GC | 4KB (sector) |
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## 하드웨어 연결 (nRF52840)
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```
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nRF52840 W25Q32RV
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───────── ────────
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P0.xx (SCK) ───► CLK (Pin 6)
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P0.xx (MOSI) ───► DI (Pin 5)
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P0.xx (MISO) ◄─── DO (Pin 2)
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P0.xx (CS) ───► /CS (Pin 1)
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3.3V ───► VCC (Pin 8)
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GND ───► VSS (Pin 4)
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3.3V ───► /WP (Pin 3) [또는 GPIO로 제어]
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3.3V ───► /HOLD (Pin 7) [또는 GPIO로 제어]
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## 초기화 순서
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### 1단계: SPI 초기화
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```c
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#include "nrf_drv_spi.h"
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#define SPI_INSTANCE 0
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static const nrf_drv_spi_t spi = NRF_DRV_SPI_INSTANCE(SPI_INSTANCE);
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void w25q32_spi_init(void)
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{
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nrf_drv_spi_config_t spi_config = NRF_DRV_SPI_DEFAULT_CONFIG;
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spi_config.ss_pin = W25Q_CS_PIN;
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spi_config.miso_pin = W25Q_MISO_PIN;
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spi_config.mosi_pin = W25Q_MOSI_PIN;
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spi_config.sck_pin = W25Q_SCK_PIN;
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spi_config.frequency = NRF_DRV_SPI_FREQ_8M; // 최대 8MHz (nRF52 제한)
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spi_config.mode = NRF_DRV_SPI_MODE_0; // CPOL=0, CPHA=0
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APP_ERROR_CHECK(nrf_drv_spi_init(&spi, &spi_config, NULL, NULL));
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}
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```
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### 2단계: 칩 확인 (JEDEC ID 읽기)
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```c
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#define W25Q_CMD_JEDEC_ID 0x9F
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#define W25Q_MANUFACTURER_ID 0xEF // Winbond
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#define W25Q_DEVICE_ID 0x4016 // W25Q32
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bool w25q32_check_id(void)
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{
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uint8_t tx_buf[1] = { W25Q_CMD_JEDEC_ID };
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uint8_t rx_buf[4] = { 0 };
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||||
nrf_gpio_pin_clear(W25Q_CS_PIN);
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||||
nrf_drv_spi_transfer(&spi, tx_buf, 1, rx_buf, 4);
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||||
nrf_gpio_pin_set(W25Q_CS_PIN);
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// rx_buf[1] = Manufacturer ID (0xEF)
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// rx_buf[2] = Memory Type (0x40)
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// rx_buf[3] = Capacity (0x16 = 32Mbit)
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||||
if (rx_buf[1] == 0xEF && rx_buf[2] == 0x40 && rx_buf[3] == 0x16) {
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DBG_PRINTF("W25Q32RV detected!\r\n");
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return true;
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}
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||||
DBG_PRINTF("Flash ID mismatch: %02X %02X %02X\r\n",
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rx_buf[1], rx_buf[2], rx_buf[3]);
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return false;
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}
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```
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### 3단계: 상태 확인 (BUSY 체크)
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```c
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#define W25Q_CMD_READ_STATUS1 0x05
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#define W25Q_STATUS_BUSY 0x01
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||||
bool w25q32_is_busy(void)
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||||
{
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uint8_t tx_buf[1] = { W25Q_CMD_READ_STATUS1 };
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||||
uint8_t rx_buf[2] = { 0 };
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||||
nrf_gpio_pin_clear(W25Q_CS_PIN);
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||||
nrf_drv_spi_transfer(&spi, tx_buf, 1, rx_buf, 2);
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||||
nrf_gpio_pin_set(W25Q_CS_PIN);
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||||
return (rx_buf[1] & W25Q_STATUS_BUSY) != 0;
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}
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||||
void w25q32_wait_busy(void)
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{
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while (w25q32_is_busy()) {
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nrf_delay_us(100);
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}
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||||
}
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```
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||||
### 4단계: Write Enable
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```c
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#define W25Q_CMD_WRITE_ENABLE 0x06
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void w25q32_write_enable(void)
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||||
{
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uint8_t cmd = W25Q_CMD_WRITE_ENABLE;
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||||
nrf_gpio_pin_clear(W25Q_CS_PIN);
|
||||
nrf_drv_spi_transfer(&spi, &cmd, 1, NULL, 0);
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||||
nrf_gpio_pin_set(W25Q_CS_PIN);
|
||||
}
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```
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## 섹터 지우기 (Erase)
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**중요**: Flash는 1→0만 가능합니다. 0→1로 바꾸려면 반드시 Erase가 필요합니다.
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```c
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#define W25Q_CMD_SECTOR_ERASE 0x20 // 4KB 단위
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void w25q32_sector_erase(uint32_t address)
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||||
{
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uint8_t tx_buf[4];
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// 4KB 경계로 정렬
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address &= 0xFFFFF000;
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||||
w25q32_write_enable();
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||||
tx_buf[0] = W25Q_CMD_SECTOR_ERASE;
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||||
tx_buf[1] = (address >> 16) & 0xFF;
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||||
tx_buf[2] = (address >> 8) & 0xFF;
|
||||
tx_buf[3] = address & 0xFF;
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||||
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||||
nrf_gpio_pin_clear(W25Q_CS_PIN);
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||||
nrf_drv_spi_transfer(&spi, tx_buf, 4, NULL, 0);
|
||||
nrf_gpio_pin_set(W25Q_CS_PIN);
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||||
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||||
// Erase 완료 대기 (최대 240ms)
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||||
w25q32_wait_busy();
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}
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```
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### 지우기 시간
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| 명령 | 크기 | 일반 시간 | 최대 시간 |
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|------|------|-----------|-----------|
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| Sector Erase (0x20) | 4KB | 30ms | 240ms |
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| Block Erase (0x52) | 32KB | 80ms | 800ms |
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| Block Erase (0xD8) | 64KB | 120ms | 1200ms |
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| Chip Erase (0xC7) | 4MB | 6s | 40s |
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## 페이지 쓰기 (Page Program)
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```c
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#define W25Q_CMD_PAGE_PROGRAM 0x02
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#define W25Q_PAGE_SIZE 256
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||||
void w25q32_page_write(uint32_t address, const uint8_t *data, uint16_t len)
|
||||
{
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uint8_t tx_buf[4 + W25Q_PAGE_SIZE];
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||||
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||||
if (len > W25Q_PAGE_SIZE) {
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||||
len = W25Q_PAGE_SIZE;
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||||
}
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||||
w25q32_write_enable();
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||||
tx_buf[0] = W25Q_CMD_PAGE_PROGRAM;
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||||
tx_buf[1] = (address >> 16) & 0xFF;
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||||
tx_buf[2] = (address >> 8) & 0xFF;
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||||
tx_buf[3] = address & 0xFF;
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||||
memcpy(&tx_buf[4], data, len);
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||||
nrf_gpio_pin_clear(W25Q_CS_PIN);
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||||
nrf_drv_spi_transfer(&spi, tx_buf, 4 + len, NULL, 0);
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||||
nrf_gpio_pin_set(W25Q_CS_PIN);
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||||
// Write 완료 대기 (최대 2ms)
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||||
w25q32_wait_busy();
|
||||
}
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```
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||||
## 데이터 읽기
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```c
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#define W25Q_CMD_READ_DATA 0x03
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||||
void w25q32_read(uint32_t address, uint8_t *data, uint16_t len)
|
||||
{
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||||
uint8_t tx_buf[4];
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||||
|
||||
tx_buf[0] = W25Q_CMD_READ_DATA;
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||||
tx_buf[1] = (address >> 16) & 0xFF;
|
||||
tx_buf[2] = (address >> 8) & 0xFF;
|
||||
tx_buf[3] = address & 0xFF;
|
||||
|
||||
nrf_gpio_pin_clear(W25Q_CS_PIN);
|
||||
nrf_drv_spi_transfer(&spi, tx_buf, 4, NULL, 0);
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||||
nrf_drv_spi_transfer(&spi, NULL, 0, data, len);
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||||
nrf_gpio_pin_set(W25Q_CS_PIN);
|
||||
}
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```
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## 첫 사용 시 초기화 플로우
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```
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┌─────────────────────────────────────────┐
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│ 1. SPI 초기화 │
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│ w25q32_spi_init() │
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└────────────────┬────────────────────────┘
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||||
↓
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┌─────────────────────────────────────────┐
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||||
│ 2. 칩 ID 확인 │
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│ w25q32_check_id() │
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||||
│ → 실패 시 에러 처리 │
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└────────────────┬────────────────────────┘
|
||||
↓
|
||||
┌─────────────────────────────────────────┐
|
||||
│ 3. Magic Number 확인 (주소 0x000000) │
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||||
│ w25q32_read(0, &magic, 4) │
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||||
└────────────────┬────────────────────────┘
|
||||
↓
|
||||
┌───────┴───────┐
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||||
│ magic == 유효? │
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||||
└───────┬───────┘
|
||||
│ │
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||||
Yes No (첫 사용/손상)
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│ │
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↓ ↓
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┌──────────────┐ ┌─────────────────────────┐
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||||
│ 정상 사용 │ │ 4. 첫 섹터 Erase │
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│ │ │ w25q32_sector_erase(0)│
|
||||
└──────────────┘ │ │
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||||
│ 5. Magic Number 쓰기 │
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│ w25q32_page_write(0, │
|
||||
│ &magic, 4) │
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||||
│ │
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||||
│ 6. 기본값 저장 │
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||||
└─────────────────────────┘
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```
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## 메모리 맵 예시
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```
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주소 범위 용도 크기
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─────────────────────────────────────────────
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0x000000 - 0x000FFF Config 영역 4KB (Sector 0)
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||||
0x001000 - 0x001FFF Calibration 1 4KB (Sector 1)
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||||
0x002000 - 0x002FFF Calibration 2 4KB (Sector 2)
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||||
0x003000 - 0x00FFFF Reserved 52KB
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||||
0x010000 - 0x0FFFFF Data Log 1 960KB
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||||
0x100000 - 0x1FFFFF Data Log 2 1MB
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||||
0x200000 - 0x3FFFFF Data Log 3 2MB
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─────────────────────────────────────────────
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Total 4MB
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```
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## Power-down 모드
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저전력 모드가 필요한 경우:
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```c
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#define W25Q_CMD_POWER_DOWN 0xB9
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#define W25Q_CMD_RELEASE_PD 0xAB
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void w25q32_power_down(void)
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{
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||||
uint8_t cmd = W25Q_CMD_POWER_DOWN;
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||||
nrf_gpio_pin_clear(W25Q_CS_PIN);
|
||||
nrf_drv_spi_transfer(&spi, &cmd, 1, NULL, 0);
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||||
nrf_gpio_pin_set(W25Q_CS_PIN);
|
||||
// 전류: 0.1µA (typ)
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||||
}
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||||
void w25q32_wake_up(void)
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{
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||||
uint8_t cmd = W25Q_CMD_RELEASE_PD;
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||||
nrf_gpio_pin_clear(W25Q_CS_PIN);
|
||||
nrf_drv_spi_transfer(&spi, &cmd, 1, NULL, 0);
|
||||
nrf_gpio_pin_set(W25Q_CS_PIN);
|
||||
nrf_delay_us(3); // tRES1: Release from power-down
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||||
}
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```
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## 주의사항
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1. **Erase 전 확인**: 쓰기 전 해당 섹터가 이미 Erase 되어 있는지 확인
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2. **Page 경계**: Page Program은 256바이트 경계를 넘지 않도록 주의
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3. **Wear Leveling**: 같은 섹터 반복 사용 시 수명 단축 (최소 100,000회)
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4. **전원 차단**: Erase/Program 중 전원 차단 시 데이터 손상 가능
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5. **SPI 속도**: nRF52840은 최대 8MHz, W25Q32RV는 133MHz까지 지원
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## 관련 파일
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- [W25Q32RV_FLASH_MEMORY.md](./W25Q32RV_FLASH_MEMORY.md) - 상세 스펙
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- [fstorage.c](../fstorage.c) - 내장 FDS 구현 참조
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*문서 작성일: 2026-02-04*
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Reference in New Issue
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