浅析Nor Flash的一些通用设置

　　NOR Flash

 

　　NOR Flash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。

 

　　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。

 

　　接口差别

 

　　NOR flash带有SRAM接口，有足够的地址引脚来寻址，可以很容易地存取其内部的每一个字节。

 

　　NAND器件使用复杂的I/O口来串行地存取数据，各个产品或厂商的方法可能各不相同。8个引脚用来传送控制、地址和数据信息。

 

　　NAND读和写操作采用512字节的块，这一点有点像硬盘管理此类操作，很自然地，基于NAND的存储器就可以取代硬盘或其他块设备。

 

　　容量成本

 

　　NAND flash的单元尺寸几乎是NOR器件的一半，由于生产过程更为简单，NAND结构可以在给定的模具尺寸内提供更高的容量，也就相应地降低了价格。

 

　　NOR flash占据了容量为1～16MB闪存市场的大部分，而NAND flash只是用在8～128MB的产品当中，这也说明NOR主要应用在代码存储介质中，NAND适合于数据存储，NAND在CompactFlash、Secure Digital、PC Cards和MMC（多媒体存储卡Multi Media Card）存储卡市场上所占份额最大。

 

　　可靠耐用

 

　　采用flash介质时一个需要重点考虑的问题是可靠性。对于需要扩展MTBF（平均故障间隔时间Mean Time Between Failures）的系统来说，Flash是非常合适的存储方案。可以从寿命（耐用性）、位交换和坏块处理三个方面来比较NOR和NAND的可靠性。

 

　　寿命（耐用性）

 

　　在NAND闪存中每个块的最大擦写次数是一百万次，而NOR的擦写次数是十万次。NAND存储器除了具有10比1的块擦除周期优势，典型的NAND块尺寸为NOR器件的八分之一，每个NAND存储器块在给定的时间内的删除次数要少一些。

　　Nor Flash具有其独特的数据保护机制，它可以像内存一样读，但是它不可以像内存一样写，这就会导致我们在向Nor Flash中写数据时会稍显麻烦。这篇文章介绍Nor Flash 的一般操作，适合大多数的Nor Flash芯片，笔者使用的芯片是MX29LV160D T/B，容量为2MB。

　　拿到一款Nor Flash芯片，我们首先简明扼要的浏览数据手册上芯片的特性（FEATURES），做到一个大概的了解，接着看相关操作的命令介绍及文字说明，一般来说，芯片手册上的 NOTE内容很重要。至于相关操作的时序，如果你使用的微控制器内部集成有内存控制器，那么你在操作之前，必须严格遵守相关时序来配置内存控制器的寄存器；如果你使用的微控制器内部没有集成内存控制器，那么相关操作中，严格按照时序来编程。

　　图1 相关操作指令

　　从图1中可以看出，像Nor Flash芯片发送数据或者是读取数据有两种方式，一种是2字节方式（发送的数据和读取的数据都是2字节，short），一种是1字节方式（发送的数据和读取的数据都是1字节，char）。这个特点在编程的时候一定注意，即数据的类型不要搞错了。

　　举个例子，进入CFI（COMMON FLASH MEMORY INTERFACE）模式，我们首先向地址为55H的地方写入数据98H即可。

　　对于芯片的读写操作，一般都是先编写基本读、写函数。

　　/*写一个字，微控制器的A1-》nor的A0，故需要左移一位*/

　　#define NOR_FLASH_BASE 0X0

　　void write_word_nor_flash（unsigned int base，unsigned int offset，unsigned int word）

　　{

　　Volatile unsigned short * p=（volatile unsigned short *）（base+（offset《《1））;

　　*p=word;

　　}

　　/*写命令*/

　　void nor_command（unsigned int offset，unsigned int command）

　　{

　　write_word_nor_flash（NOR_FLASH_BASE，offset，command）;

　　}

　　/* 读数据 */

　　unsigned int read_data_nor_flash（unsigned int base，unsigned int offset）

　　{

　　volatile unsigned short * p=（volatile unsigned short *）（base+（offset《《1））;

　　return *p;

　　}

　　unsigned int nor_dat（unsigned int offset）

　　{

　　return read_data_nor_flash（NOR_FLASH_BASE， offset）;

　　}

　　想要进入某种模式，输入对应的命令即可。注意，像芯片写数据时，所对应的扇区的初始值一定要是0XFFFF，否则，写无效 。擦除操作或者是写操作时，一定要结合状态位来判断芯片是否擦除或者是写完成。