SPI FLASH与NOR FLASH的区别详解SPI FLASH与NOR FLASH的不一样

杨桂花 2018-09-18 54324

电子常识

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描述

　　本文主要是关于SPI FLASH与NOR FLASH的相关介绍，并着重对SPI FLASH与NOR FLASH的区别进行了详细的区分。

　　SPI FLASH

　　首先它是个Flash，Flash是什么东西就不多说了（非易失性存储介质），分为NOR和NAND两种（NOR和NAND的区别本篇不做介绍）。SPI一种通信接口。那么严格的来说SPI Flash是一种使用SPI通信的Flash，即，可能指NOR也可能是NAND。但现在大部分情况默认下人们说的SPI Flash指的是SPI NorFlash。早期Norflash的接口是parallel的形式，即把数据线和地址线并排与IC的管脚连接。但是后来发现不同容量的Norflash不能硬件上兼容（数据线和地址线的数量不一样），并且封装比较大，占用了较大的PCB板位置，所以后来逐渐被SPI（串行接口）Norflash所取代。同时不同容量的SPI Norflash管脚也兼容封装也更小。，至于现在很多人说起NOR flash直接都以SPI flash来代称。

　　NorFlash根据数据传输的位数可以分为并行（Parallel，即地址线和数据线直接和处理器相连）NorFlash和串行（SPI，即通过SPI接口和处理器相连）NorFlash；区别主要就是：1、SPI NorFlash每次传输一bit位的数据，parallel连接的NorFlash每次传输多个bit位的数据（有x8和x16bit两种）； 2、SPI NorFlash比parallel便宜，接口简单点，但速度慢。

　　NandFlash是地址数据线复用的方式，接口标准统一（x8bit和x16bit），所以不同容量再兼容性上基本没什么问题。但是目前对产品的需求越来越小型化以及成本要求也越来越高，所以SPI NandFlash渐渐成为主流，并且采用SPI NANDFlash方案，主控也可以不需要传统NAND控制器，只需要有SPI接口接口操作访问，从而降低成本。另外SPI NandFlash封装比传统的封装也小很多，故节省了PCB板的空间。

　　今天主要说下SPI NorFlash。

　　二、有毛用啊

　　节省成本，减小封装，存储数据。

　　三、怎么用啊

　　怎么用说白了对于Flash就是读写擦，也就是实现flash的驱动。先简单了解下spi flash的物理连接。

　　之前介绍SPI的时候说过，SPI接口目前的使用是多种方式（具体指的是物理连线有几种方式），Dual SPI、Qual SPI和标准的SPI接口（这种方式肯定不会出现在连接外设是SPI Flash上，这玩意没必要全双工），对于SPI Flash来说，主要就是Dual和Qual这两种方式。具体项目具体看了，理论上在CLK一定的情况下，线数越多访问速度也越快。我们项目采用的Dual SPI方式，即两线。

　　当前涉及到具体的SPI flash芯片类型了，所以必须也得参考flash的datasheet手册了。我们以W25Q64JVSSIQ为例。

　　这是基本信息的介绍，然后看下具体IO的定义

　　这个是WSON封装的管脚定义，其他详细信息参考datasheet。

　　硬件驱动的话也是和芯片强相关的，因为读写擦都是和硬件时序相关的，所以必须得参考硬件datasheet手册。

　　上面的datasheet都详细说明了每个操作的时序周期发送的命令。上图中，第一列是指令名称，第二列是指令编码，第三列及以后的指令功能与对应的指令有关。带括号的字节内容为flash向主机返回的字节数据，不带括号则是主机向flash发送字节数据。

　　A0~A23：flash内部存储器地址；MID0~MID7：制造商ID；ID0~ID15：flash芯片ID；D0~D7：flash内部存储的数据；dummy：指任意数据。

　　比如获取deviceID：

　　表示该命令由这四个字节组成，其中dummy意为任意编码，即这三个字节必须得发数据，但这些数据是任意的，上图命令列表中带括号的字节数据表示由FLASH返回给主机的响应，可以看到deviceID命令的第5个字节为从机返回的响应，（ID7~ID0），即返回设备的ID号。

　　代码如下：

　　uint32_t Get_Flash_DeviceID（void）

　　{

　　uint8_t deviceID= 0x00;

　　spiflashReset（）;

　　spi_write（ 0xAB）;

　　spi_write（ Dummy）;

　　deviceID = spi_write（ Dummy）;

　　spi_write（ Dummy）;

　　spiflashSet（） ;

　　return deviceID;

　　}

　　NOR FLASH

　　NOR Flash是一种非易失闪存技术，是Intel在1988年创建。

　　是现在市场上两种主要的非易失闪存技术之一。Intel于1988年首先开发出NOR Flash 技术，彻底改变了原先由EPROM（Erasable Programmable Read-Only-Memory电可编程序只读存储器）和EEPROM（电可擦只读存储器Electrically Erasable Programmable Read - Only Memory）一统天下的局面。紧接着，1989年，东芝公司发表了NAND Flash 结构，强调降低每比特的成本，有更高的性能，并且像磁盘一样可以通过接口轻松升级。NOR Flash 的特点是芯片内执行（XIP ，eXecute In Place），这样应用程序可以直接在Flash闪存内运行，不必再把代码读到系统RAM中。NOR 的传输效率很高，在1~4MB的小容量时具有很高的成本效益，但是很低的写入和擦除速度大大影响到它的性能。NAND的结构能提供极高的单元密度，可以达到高存储密度，并且写入和擦除的速度也很快。应用NAND的困难在于Flash的管理需要特殊的系统接口。通常读取NOR的速度比NAND稍快一些，而NAND的写入速度比NOR快很多，在设计中应该考虑这些情况。——《ARM嵌入式Linux系统开发从入门到精通》李亚峰欧文盛等编著清华大学出版社 P52 注释 API Key

　　性能比较

　　flash闪存是非易失存储器，可以对称为块的存储器单元块进行擦写和再编程。任何flash器件的写入操作只能在空或已擦除的单元内进行，所以大多数情况下，在进行写入操作之前必须先执行擦除。NAND器件执行擦除操作是十分简单的，而NOR则要求在进行擦除前先要将目标块内所有的位都写为0。

　　由于擦除NOR器件时是以64～128KB的块进行的，执行一个写入/擦除操作的时间为5s，与此相反，擦除NAND器件是以8～32KB的块进行的，执行相同的操作最多只需要4ms。

　　执行擦除时块尺寸的不同进一步拉大了NOR和NAND之间的性能差距，统计表明，对于给定的一套写入操作（尤其是更新小文件时），更多的擦除操作必须在基于NOR的单元中进行。这样，当选择存储解决方案时，设计师必须权衡以下的各项因素。

　　l 、NOR的读速度比NAND稍快一些。

　　2、 NAND的写入速度比NOR快很多。

　　3 、NAND的4ms擦除速度远比NOR的5s快。

　　4 、大多数写入操作需要先进行擦除操作。

　　5 、NAND的擦除单元更小，相应的擦除电路更少。

　　此外，NAND的实际应用方式要比NOR复杂的多。NOR可以直接使用，并可在上面直接运行代码；而NAND需要I/O接口，因此使用时需要驱动程序。不过当今流行的操作系统对NAND结构的Flash都有支持。此外，Linux内核也提供了对NAND结构的Flash的支持。

　　详解

　　NOR和NAND是现在市场上两种主要的非易失闪存技术。Intel于1988年首先开发出NOR flash技术，彻底改变了原先由EPROM和EEPROM一统天下的局面。紧接着，1989年，东芝公司发表了NAND flash结构，强调降低每比特的成本，更高的性能，并且象磁盘一样可以通过接口轻松升级。但是经过了十多年之后，仍然有相当多的硬件工程师分不清NOR和NAND闪存。

　　像“flash存储器”经常可以与相“NOR存储器”互换使用。许多业内人士也搞不清楚NAND闪存技术相对于NOR技术的优越之处，因为大多数情况下闪存只是用来存储少量的代码，这时NOR闪存更适合一些。而NAND则是高数据存储密度的理想解决方案。

　　NOR的特点是芯片内执行（XIP， eXecute In Place），这样应用程序可以直接在flash闪存内运行，不必再把代码读到系统RAM中。NOR的传输效率很高，在1～4MB的小容量时具有很高的成本效益，但是很低的写入和擦除速度大大影响了它的性能。

　　NAND结构能提供极高的单元密度，可以达到高存储密度，并且写入和擦除的速度也很快。应用NAND的困难在于flash的管理需要特殊的系统接口。