1、概述
根据实际项目需求，设计一个基于SPI总线的Flash驱动控制器，实现FPGA对 Flash存储器（MX25L12833F）的数据写入、数据读取以及块擦除操作，并实际验证。
2、fpga+flash的原理图连接
首先是spi flash的原理图如下，可以看出，该flash芯片是4根线来控制和通信，包含一个cs片选，一个mclk主时钟，两个数据线miso与mosi； 
128M flash图
然后查看四根控制和通信线连接到fpga的bank0上四个pin脚，如下图：
fpga flash引脚图
3、状态机控制
由flash文档可知，一个完整从擦除，写，读操作，都需要按照各自功能中一定的流程来执行，使用状态机实现；在模块内部声明状态机状态变量（state）,定义状态机各状态分别为：初始状态(IDLE)、写使能状态(WR_EN)、两指令间等待状态(DELAY)、块擦除状态(BE)、写数据状态（WR_DATA）,读取数据状态（RD_DATA）；
参考下扇区擦除，绘制的状态波形图如下：
状态机信号波形图
由图中可以看出，要完成一个擦除操作，设计有状态的转变，片选信号状态的由高到低，每个状态的延迟等待时间设计，以及时钟和字节计数器的循环使用，都需要根据文档资料设计好，不谈容易出错；
4、块擦除
块擦除（BE）指令用于将所选块的数据擦除为"1"。该指令用于64K字节的块擦除操作。在发送块擦除（BE）指令之前，必须执行写使能（WREN）指令以设置写使能锁存（WEL）位。块内的任何地址（块表）都是块擦除（BE）指令的有效地址。片选（CS#）必须在字节边界处精确变高（地址字节的最低有效位已锁存）；否则，该指令将被拒绝且不执行。
块表
发出BE指令的顺序为：片选（CS#）变低-发送BE指令代码-串行输入（SI）上的3字节地址-片选（CS#）变高。
该指令可接受SPI（8个时钟）和QPI（2个时钟）命令周期。在SPI模式下，串行输入输出[3:1]（SIO[3:1]）的值无关紧要。
自定时块擦除周期时间（tBE）在片选（CS#）变高时启动。在块擦除周期进行过程中，仍可检查写操作进行（WIP）位。在tBE计时期间，WIP位置位；当块擦除周期完成时，WIP位清零，且写使能锁存（WEL）位复位。如果该块受BP位（WPSEL=0；块锁定（BP）保护模式）或SPB/DPB（WPSEL=1；单独扇区保护模式）保护，则块擦除（BE）指令将不会在该块上执行。
状态机状态跳转流程如下：系统上电后，状态机状态变量state一直处于初始状态(IDLE)；当传入的块擦除触发信号key有效时，表示实验工程开始执行对Flash芯片的块擦除操作，状态机跳转到写使能状态(WR_EN)，同时片选信号拉低，选中要进行块擦除操作的Flash芯片；状态跳转到写使能状态且片 选信号拉低后，要进行tSLCH≥5ns的等待时间，等待时间过后对主输出从输入信号写入写使能指令，指令写入完成后需要进行tCHSH≥5ns的等待时间，等待时间过后拉高片选信号，取消对Flash芯片的选择，同时状态机跳转到两指令间等待状态(DELAY)；在此状态等待时间tSHSL≥ 100ns后，状态机跳转到扇区擦除状态(SE)，同时片选信号拉低，选中已写入写使能指令的Flash芯片；状态机跳转到扇区擦除状态且片选信号拉低后，要进行tSLCH≥5ns的等待时间，等待时间过后对主输出从输入信号写入块擦除指令和3字节的块擦除地址，地址写入完成后需要进行tCHSH≥5ns的等待时间，等待时间过后拉高片选信号，取消对Flash芯片的选择，同时状态机跳回初始状态(IDLE)，一次完整的扇区擦除操作完成。
后续有关代码和读写数据在下章分享；