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1 一般描述
W25Q16BV(16M-bit) 是为有限的空间、引脚和功耗的系统提供一个存储解决方案。 25Q 系
列比普通的串行 Flash 存储器更灵活，性能更优越。基于双倍 /四倍的 SPI ，它们能够可以
立即完成提供数据给 RAM ，包括存储声音、文本和数据。芯片支持的工作电压 2.7V 到
3.6V ，正常工作时电流小于 4mA ，掉电时低于 1uA 。工作温度为 -40 到 85。所有芯片
提供标准的封装。
 W25Q16BV 由 8192 个编程页组成，每个编程页 256-bytes 。每页的 256 字节用一次
页编程指令即可完成。每次擦除 16 页（扇区擦除）、 128 页（ 32KB 块擦除）、 256 页
（64KB 块擦除）和全片擦除。 W25Q16BV 有 512 个可擦除扇区或 32 个可擦除块。最小
4KB 扇区允许更灵活的应用去要求数据和参数保存（见图 2）。
 W25Q16BV 支持标准串行外围接口（ SPI ），和高速的双倍 /四倍输出，双倍 /四倍用
的引脚：串行时钟、片选端、串行数据 I/O0(DI) 、I/O1(DO) 、I/O2(WP) 和 I/O3(HOLD) 。
SPI 最高支持 104MHz ，双倍速是 208MHz ，四倍速是 416MHz 。这个传输速率比得上 8
位和 16 位的并行 Flash 存储器。连续读模式允许利用少至 8-clocks 指令去读取 24-bit 地
址来实现高效的存储访问，允许真正的 XIP(execute in place) 操作。
HOLD 引脚和写保护引脚可编程写保护。此外，芯片支持 JEDEC 标准，具有唯一的 64 位
识别序列号。

2 特性
l SPI 串行存储器系列 灵活的 4KB 扇区结构
-W25Q80:8M 位 /1M 字节 (1,048,576) - 统一的扇区擦除（ 4K 字
节）
-W25Q16:16M 位/2M 字节 (2,097,152) - 块擦除（ 32K 和 64K 字
节）
-W25Q32:32M 位/4M 字节 (4,194,304) - 一次编程 256 字节
-每 256 字节可编程页 - 至少 100,000 写/擦除
周期
 - 数据保存 20 年
标准、双倍和四倍 SPI
-标准 SPI:CLK 、CS、 DI、DO、WP 、HOLD 高级的安全特点
-双倍 SPI:CLK 、CS、 IO0、 IO1 、WP 、HOLD - 软件和硬件写保护
-四倍 SPI:CLK 、CS、 IO0、 IO1 、IO2 、 IO3 - 选择扇区和块保护
 - 一次性编程保护
(1)
高性能串行 Flash 存储器 - 每个设备具有唯一的
64 位 ID(1)
-比普通串行 Flash 性能高 8 倍 注 1：
-104MHz 时钟频率 这些特点在特殊订单
中。
-双倍 SPI 相当于 208MHz 请联系 Winbond 获
得更详细资料。
-四倍 SPI 相当于 416MHz 封装
-40MB/S 连续传输数据 -8-pinSOIC 208-mil
-50MB/S 随机存取（每 32 字节） -8-padWSON
高效 ”持续读模式 ”
 -短指令
 -少至 8 个时钟到达 1 个地址内存
 -允许真正 XIP 操作
 -强过并行 Flash 强 16 倍
5 8 个脚的引脚图类似如下。
6 引脚描述
7 16 个脚的引脚图类似如下， N/C 表示 not connect
8.1 封装类型
 W25Q16BV 提供了 8-pin 塑料 150-mil 或者 208-mil 宽度 SOIC( 封装代号 SN&& SS)
和 6x5-mm WSON( 封装代号 ZP) 。分别如图 1a 和 1b。300-mil 8-pin 的 PDIP 是另外一种
封装选择。 (图 1c)。 W25Q16BV 也提供 16-pin 塑料 300-mil 宽度 SOIC( 封装代号 SF) ，如
图 1d。封封装图和尺寸规格在数据手册的末尾。
8.2 片选 (ChipSelect -----/CS)
 SPI 片选引脚决定设备操作是否可用。当为高电平时，芯片未被选择，串行数据输出
（DO 、IO0 、IO1 、IO2 和 IO3 ）引脚为高阻态。未被选择时，芯片处于待机状态下的低功
耗，除非芯片内部在擦除、编程。当 /CS 变成低电平，芯片功耗将增长到正常工作，能够
从芯片读写数据。上电后，在接收新的指令前，必须由高变为低电平。上电后，必须上升
到 VCC （见 “写保护 ”和图 30 ）。在接上拉电阻可以完成这个。
8.3 串行数据输入、输出和 IOs(DI 、DO 和 IO0 、IO1 、IO2 、IO3)
W25Q16BV 支持标准 SPI 、双倍 SPI 和四倍 SPI 。标准的 SPI 传输用单向的 DI（输入）
引脚连续的写命令、地址或者数据在串行时钟（ CLK ）的上升沿时写入到芯片内。标准的
SPI 用单向的 DO （输出）在 CLK 的下降沿从芯片内读出数据或状态。
双倍和四倍 SPI 指令用双向的 IO 引脚在 CLK 的上升沿来连续的写指令、地址或者数据到
芯片内，在 CLK 的下降沿从芯片内读出数据或者状态。四倍 SPI 指令操作时要求在状态寄
存器 2 中的四倍使能位（ QE ）一直是置位状态。当 QE=1 时/WP 引脚变为 IO2 ，/HOLD
引脚变为 IO3 。
8.4 写保护 (WriteProtect --- )
写保护引脚用来阻止状态寄存器被更改。状态寄存器保护位 (SEC 、TB、BP2 、BP1
和 BP0) 和状态寄存器保护位 (SRP) 结合起来对存储器进行一部分或者全部的硬件保护。低
电平有效。当状态寄存器 2 中的 QE 位置成四倍速 I/O，则引脚 (硬件保护功能 )无效。因为
这个脚被用作 IO2 。四倍速 I/O 操作时该脚配置请见图 1a，1b， 1c 和 1d。
8.5 HOLD(/HOLD)
引脚有效时，设备将暂停。当 DO 引脚将为高阻态， DI 和 CLK 引脚上的信号将被忽略。
当脚为高电平时，设备恢复工作。功能常用在多个设备共享同一个 SPI 信号。脚低电平有
效。当状态寄存器 2 中的 QE 位置成四倍速 I/O ，则引脚无效。因为这个脚被用作 IO3 。四
倍速 I/O 操作时该脚配置请见图 1a，1b，1c 和 1d。
8.6 串行时钟 (CLK)
串行时钟输入引脚为串行输入和输出操作提供时序。（见 SPI 操作）
9 结构框图
10.功能描述
10.1 SPI 总线操作
10.1.1 标准 SPI 指令
该 w25q16bv 是通过一个 SPI 兼容总线组成的四访问：串行时钟信号（ CLK ），芯片选择
（/ CS ），串行数据输入（ DI）和串行数据输出（ DO ）。标准的 SPI 指令使用 DI 引脚输
入串行写入指令，地址或数据到设备上的上升沿时钟。 DO 输出引脚是用来读取数据或状
态的装置，在下降沿时钟。 SPI 总线操作模式 0（0,0）和 3（1,1 ）的支持。模式 0 和之间
的主要差异模式 3 是时钟信号的正常状态时， SPI 总线主备用数据没有被转移到串行闪存。
对于模式 0，时钟信号在的下降沿和上升沿，通常是低电平。对于模式 3，时钟信号在的
下降沿和上升沿，通常是高电平。
10.1.2 双倍 SPI 指令
 W25Q16BV 使用 ”Fast Read Dual Output and Dual I/O(3B 和 BBhex)”指令支持双倍速
SPI 操作。这些指令允许数据以正常速度的两到三倍的在设备间传输。双倍读指令适用于
上电时快速加载代码到 RAM 或者 直接从 SPI 总线上执行代码 (XIP) 的情形。当使用双倍
速 SPI 指令时， DI 和 DO 引脚将充当 IO 0 和 IO 1.
10.1.3 四倍速 SPI 指令
 W25Q16BV 使用 ”Fast Read Quad Output 、”” Fast Read Quad I/O 、” ”Word Read
Quad I/O ” 和 “Octal Word Quad I/O 指令” (6B 、EB 、E7 、E3) 支持四倍速 SPI 操作。这些
指令允许数据以正常速度的四到六倍的在设备间传输。四倍读指令显著提升连续和随机访
问传输速度，这速度满足将代码快速加载到 RAM 或者直接在 SPI 总线上执行 (XIP) 。使用
四倍速 SPI 指令时， DI 和 DO 引脚将充当 IO 0 和 IO 1 ， WP 和 HOLD 充当 IO 2 和 IO 3 。
四倍速 SPI 指令要求状态寄存器 2 中的 QE 功能位打开。
10.1.4 HOLD 功能
指令允许 W25Q16BV 在选中激活状态下暂停。在与其他设备共享 SPI 数据和时钟信
号时，这个功能很有用。例如，在已经写了一部分页 Buffer 后， SPI 总线上产生一个优先
终端请求。在这种情形，指令可以保存指令的状态和 Buffer 中的数据，一旦总线再次可用
时，程序可以从离开的地方恢复。功能只适用于标准 SPI 和双倍 SPI 操作，不实用四倍速
SPI 操作。
设备在选中 (低电平 )时，初始化状态。如果 CLK 信号已经处于低电平时，状态在信
号的下降沿时激活。如果当时 CLK 不是低电平，状态将在 CLK 的下个下降沿后激活。如
果 CLK 信号已经处于低电平时，状态在信号的上升沿时终止。否则，将在下一个 CLK 的
下降沿后终止。在状态期间， DO 脚是高阻态， DI 和 CLK 信号将忽略。在整个操作过程中，
信号应该保持低电平来避免重置设备内部逻辑状态。
10.2 写保护 (Writeprotection)
使用非易失性存储器的应用程序必须考虑到噪声等的可能性和不利的系统条件可能会
影响数据的完整性。为了解决这个问题的 W25Q16BV 提供了多种方式来保护数据免受意
外写入。
10.2.1 写保护功能情形
l VCC 地狱阈值时，设备重置。
l 上电后延时写入禁止。
l 在编程和擦除后写使能或写入禁止指令和自动写入禁止
l 用状态寄存器软件或硬件写保护
l 锁定写保护直到下次上电 P
l 一次性编程写保护 P
Note ： P 标记这些功能可用基于特别订购信息，请参考订购信息。
上电或掉电即 VCC 低于阈值电压 ()时， W25Q16BV 重置该功能。在重置时，操作不可用，
指令不识别。在上电到 VCC 达到期间，所有的编程和擦除相关指令因为延时期间不可用。
片选信号必须监听上电时 VCC 供应等级达到 VCC-min 等级 和时间延时结束。在上产生一
个上拉电平可以实现。
上电后，设备自动将状态寄存器写使能锁置成 0，此时状态为写入禁止状态。在接收页编
程，扇区擦除，盘擦除或者写状态寄存器指令前，需要设置一个写使能指令。在完成这些
指令后，写使能锁自动清成写入禁止状态 (值 0)。
软件写保护通过写状态寄存器指令设置状态寄存器保护 (SRP0 、SRP1) 和块保护 (SEC 、
TB 、BP2 、BP1 和 BP0) 位。这些设置使一部分内存区域只读。通过 写保护引脚 (/WP) 和
改变状态寄存器 相结合，在硬件控制下启用或者禁用。此外，下电指令提供了额外的写保
护--- 所有指令都忽略。
11.1 状态寄存器
11.1.1 忙(Busy)
忙在状态寄存器 S0 中是个只读位。当设备在执行页编程、扇区擦除、块擦除、芯片擦除
或者写状态寄存器指令时会置成状态 1。忙状态时设备将忽略后续指令，除了读状态寄存
器和擦除暂停指令 (参见 AC 特性中 tw、tPP 、tSE 、tBE 和 tCE). 当编程写、擦除或者写状
态寄存器指令完成时，位忙会清成状态 0--- 标识设备已为后续指令做好准备。
11.1.2 写使能锁 (WriteEnable Latch ---WEL)
WEL 在状态寄存器 S1 中是个只读位。在执行写使能指令时被置成 1。当设备停止写时，
位 WEL 将清成 0。停止写状态发生在加电时或者 在停止写、页编程、扇区擦除、块擦除、
芯片擦除、写状态寄存器之后。
11.1.3 块保护位 (BlockProtect Bit ------BP2 、BP1 、BP0)
块保护位在状态寄存器 S4 、S3 、 S2 中是非易失读写位，它提供写保护控制和状态。
块保护位可以使用写状态寄存器指令设置 (参见 AC 特性里 tw) 。编程写和擦除指令可以保
护整个或部分内存数组，或者没有一个内存数组被保护。块保护位出厂设置为 0--- 即不保
护。
11.1.4 顶端块或者底部块保护 (Top/BottomBlock Protect----TB)
根据 TB 数组 (TB = 0, 顶端 ;TB=1, 底部 )是否出现在状态寄存器保护列表里，非易失
TB 位决定块保护位 (BP2 、BP1 、BP0) 是否受保护。 TB 出厂设置为 0。TB 位可以通过基
于 SRP0 、SRP1 和 WEL 位的写状态寄存器指令设置。
11.1.5 扇区 /块保护 (Sector/BlockProtect----SEC)
非易失性扇区保护位 (SEC) 控制 块保护位 (BP2 、 BP1 、BP0) 是否保护 TB 数组里的 4KB 扇
区(SEC=1) 或者 64KB 块(SEC=0) 。这个 TB(TB=0, 顶端 ;TB=1, 底部 )数组显示在状态寄存器
保护列表中。 SEC 默认设置为 0。
11.1.6 状态寄存器保护 (SRP1,SRP0)
状态寄存器保护位 (SRP1 和 SRP0) 在状态寄存器 (S8 、 S7)中是非易失性读写位。
SRP 控制写保护方式：软件保护、硬件保护、掉电或者一次性可编程保护。
11.1.7 擦除暂停状态 (EraseSuspend Status---SUS)
暂停状态位在状态寄存器 (S15) 中是个只读位。它在执行一次擦除暂停指令 (75h) 后自
动置成 1。在擦除恢复指令 (7Ah) 后自动清 0.如同掉电、上电循环一样。
11.1.8 四倍使能 (QuadEnable---QE)
四倍使能位在状态寄存器 (S9) 中是个非易失性读写位。它允许四倍 SPI 操作。 QE 位
为 0 时(出厂默认值 )，/WP 脚和 /HOLD 启用。 QE 为 1 时，四倍 IO2 和 IO3 启用， /WP 脚
和/HOLD 停用。
WARNING: 如果 /WP 或者 /HOLD 脚在标准 SPI 或者二倍速 SPI 操作中直接连接到电源或
者接地， QE 位将不能设成 1。
11.1.9 状态寄存器内存保护
11.2 指令集
W25Q16BV 指令集包含 30 个基础指令。他们都是通过 SPI 总线受控。指令在片选 (/CS) 下
降沿初始化。 DI 输入上的第一个字节提供指令码。 DI 输入上的数据在时钟的上升沿按照最
重要标志位优先级取样。
指令长度变化单个字节到几个字节不等。可能按照地址字节，数据字节，空字节。或
某些情形下的一个组合。指令完成在片选信号 (/CS) 的上升沿。所有的读指令可以在任意时
钟里成。然而，像写指令、编程写、或擦除指令必须在一个字节边界里完成（一个 8bit 计
时后，片选 (/CS) 驱动就会变高。此外，内存在编程写或者擦除时，或者在写状态寄存器时，
除了读状态寄存器以外的指令都被忽略，直到编程写或者擦除循环完成。
11.2.1 制造商和设备识别码
11.2.2 指令集表 1（擦除，编程指令）
Notes:
1.数据字节按照 MSB(MostSignificant Bit first) 顺序提交。字节区域用 “()表示数据从 ” DO 脚
读取
 2. 状态寄存器的内容会不断重复，直到 / CS 终止指令。
 3. 四倍速页编程输入数据：
IO0 = （ D4,D0, …… ..）
IO1 = （ D5,D1, …… ..）
IO2 = （ D6,D2, …… ..）
IO3 = （ D7,D3, …… ..）
 4. 使用双倍速或四倍速 “持续读取模式 ”时，推荐采用 “Continuous Read Mode Reset ”
指令。
11.2.3 指令集表 2（读取指令）
11.2.4 指令集表 3(ID 、安全指令 )
11.2.5 写使能 (06h)
写使能指令会将状态寄存器中的写使能锁 WEL 位置成 1.WEL 位优先级需高于页编程、扇
区擦除、块擦除、芯片擦除以及读状态寄存器指令。写使能指令通过使片选信号 (/CS) 低电
平，在时钟信号（ CLK ）上升沿时提取指令码 “06h”到 DI 引脚时载入，然后在片选信号高
电平时驱动。
11.2.6 禁止写 (04h)
禁止写指令会将状态寄存器中的写使能锁 WEL 位置成 0.禁止写指令通过驱动片选信号低
电平，提取指令码 ”04h到” DI 脚时载入，然后在片选信号高电平时驱动。记住， WEL 位在
加电、写状态寄存器、页编程、块擦除、芯片擦除指令完成后自动重置。
11.2.7 读状态寄存器 1(05h) 和 读状态寄存器 2(35h)
读状态寄存器指令允许读取 8-bit 状态寄存器。这个指令通过驱动片选信号 (/CS) 为低电平
时，然后在时钟信号 (CLK) 上升沿提取指令码 (05h--- 寄存器 1;35h--- 寄存器 2)送入 DI 脚时
载入。状态寄存器位在时钟信号下降沿按照 MSB 顺序取出，送到 DO 引脚。状态寄存器
位参考图标 3a 和 3b。
读状态寄存器指令可以在任何时间使用。这就允许通过检查 BUSY 状态位来判断循环指令
是否完成、设备能否接受其他指令。状态寄存器可以持续读取。该指令在片选信号高电平
时完成。
11.2.8 写状态寄存器 (01h)
写状态指令允许状态寄存器可写。必须先执行写使能指令，从而使设备能够接收到写
状态寄存器指令（状态寄存器 WEL 位必须为 1）。一旦写使能，该指令通过使片选信号低
电平，发送指令码 ”01h，然后写状态寄存器数据字节时载入。 ”
仅非易失性状态寄存器位 SRP0 ，SEC ，TB，BP2 ，BP1 ，BP0 （对应状态寄存器 1
的第 7 位，第 5 位，第 4 位，第 3 位，第 2 位） 以及 QE，SRP1 （状态寄存器 2 的第 9，
第 8 位）是可写的。其他只能的状态寄存器位不受写状态寄存器影响。
在第 8 个或者第 16 个时钟后，必须拉高片选信号。如果不这样操作，将不执行写状
态寄存器指令。如果第 8 个时钟后片选信号被拉高，则 QE 和 SRP1 位将清 0。在片选信
号被置为高电平时，自计时写寄存器循环将着手一个 tw( 参见 AC 特性 )的时间间隔。写状
态寄存器循环在执行时，然后可以检查寄存器 BUSY 位。 BUSY 为 1，则表示正在写寄存
器；为 0，表示写循环完成或在准备接收其他指令。写寄存器指令完成后 WEL 位将被清 0。
写状态寄存器指令可以设置块保护位 (SEC ，TB ，BP2 ，BP1 以及 BP0) ，用来保护
擦除和编程写指令时的内存。被保护区变成只读。 它也可以设置状态寄存器保护位 (SRP0 ，
SRP1) 。这些位与写保护引脚 (/WP) 连接，锁起或者一次性编程 (OTP) 特性来禁止写状态寄
存器。所有状态寄存器位的出厂默认设置都为 0。
11.2.9 读数据 (03h)
这个指令可以按顺序从内存中读出一个或多个数据字节。这个指令通过拉低片选信号，
提取指令码 ”03h加上一个 ” 24-bits 地址 (A23-A0) 放到 DI 引脚中来初始化。指令码和地址
位在时钟信号的上升沿载入。当地址接受后，按照 MSB 原则在时钟信号下降沿将指定地
址上的内存数据将被提取到 DO 引脚。当一个字节取出后，地址自增长，从而组成一个连
续数据流。这意味着整个内存读可以通过单一的指令来访问，只要时钟一直继续。片选信
号为高电平时该指令结束。
当正在擦除指令、编程写、或者写循环 (BUSY = 1) 时，读数据指令将被忽略并且在
当前循环中不起作用。读数据指令允许时钟速率从 D.C. 到 fR 的最大值 (参见 AC 电子特性 )
11.2.10 快速读 (0Bh)
快速读类似于 在较高的 FR 频率下执行读数据指令。它通过在 24-bit 地址后面加入 8
个空时钟来实现的。如图 9 所示。空时钟可以让设备内部电路补充时间来设置初始地址。
在这空时钟， DO 引脚上的数据是无用的，可以不关注。
11.2.11 快速读双倍输出 (3Bh)
快速读双倍输出指令类似于 标准快速读指令 (0Bh) ，用 IO0 和 IO 1 两个引脚输出。这样数
据就可以在 W25Q16BV 上以标准 SPI 设备两倍的速率传递。快速读双倍输出指令可以从
Flash 里快速下载代码到 RAM 去执行。
类似于快速读指令，快速读双倍输出指令可以在 Fr 高频率下操作。通过在 24-bit 地
址后面加入 8 个空时钟来实现的。空时钟可以让设备内部电路补充时间来设置初始地址。
空时钟期间， DO 引脚上的数据是无用的，可以不关注。但是， IO 0 引脚在第一个数据输
出时钟的下降沿时必须是高阻抗。
12.2.12 快速读四倍输出 (6Bh)
快速读四倍输出 同快速读双倍输出 (3Bh) 类似，只是通过 IO 0 、IO1 、IO2 、IO3 四
个引脚输出。在接受快速读四倍输出指令前，状态寄存器 2 中的四倍使能必须启用（ QE
=1 ）。
其他同快速读双倍输出 (3Bh) 。
11.2.13 快速读 双倍 I/O (BBh)
快速读 双倍 I/O 指令可以提升随机访问同时维护 2 个 IO 引脚， IO 0 和 IO 1 。它类似于快
速读双倍输出 (3Bh) ，但是每个时钟读入 2 个地址 (A23-0) 。在某些程序中这种减少指令开
销可以直接在双倍 SPI 上执行代码 (XIP) 。
快速读 双倍 I/O 之 持续读模式
快速读 双倍 I/O 指令通过在输入地址位（ A23-0 ）后设置 ”连续读取模式

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