NOR Flash读写原理及驱动

　　本文主要是关于NOR Flash的相关介绍，并着重对NOR Flash读写原理及驱动进行了详尽的阐述。

　　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。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。

　　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。

　　容量成本编辑

　　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读写原理及驱动

　　一。原理

　　

　　从原理图中我们能看到NOR FLASH有地址线，有数据线，能向内存一样读，不能向内存一样写（要发出某些命令）。这也使得NOR的数据非常可靠，所以一般用来存储bootloader。当然现在手机上都只有nand flash了，节约成本嘛。下节我会带大家去分析nand flash驱动，并进行总结。

　　二。驱动程序

　　/*

　　* 参考 drivers\mtd\maps\physmap.c

　　*/

　　#include 《linux/module.h》

　　#include 《linux/types.h》

　　#include 《linux/kernel.h》

　　#include 《linux/init.h》

　　#include 《linux/slab.h》

　　#include 《linux/device.h》

　　#include 《linux/platform_device.h》

　　#include 《linux/mtd/mtd.h》

　　#include 《linux/mtd/map.h》

　　#include 《linux/mtd/partitions.h》

　　#include 《asm/io.h》

　　static struct map_info *s3c_nor_map;

　　static struct mtd_info *s3c_nor_mtd;

　　/*分区数组*/

　　static struct mtd_partition s3c_nor_parts［］ = {

　　［0］ = {

　　.name = “bootloader_nor”，

　　.size = 0x00040000，

　　.offset = 0，

　　}，

　　［1］ = {

　　.name = “root_nor”，

　　.offset = MTDPART_OFS_APPEND， //紧接着上一个

　　.size = MTDPART_SIZ_FULL， //到最后

　　}

　　};

　　static int s3c_nor_init（void） //入口函数

　　{

　　/* 1. 分配map_info结构体 */

　　s3c_nor_map = kzalloc（sizeof（struct map_info）， GFP_KERNEL）;;

　　/* 2. 设置： 物理基地址（phys）， 大小（size）， 位宽（bankwidth）， 虚拟基地址（virt） */

　　s3c_nor_map-》name = “s3c_nor”;

　　s3c_nor_map-》phys = 0; //物理地址

　　s3c_nor_map-》size = 0x1000000; /* 》= NOR的真正大小 */

　　s3c_nor_map-》bankwidth = 2; //位宽

　　s3c_nor_map-》virt = ioremap（s3c_nor_map-》phys， s3c_nor_map-》size）; //虚拟地址

　　simple_map_init（s3c_nor_map）; //简单初始化

　　/* 3. 使用： 调用NOR FLASH协议层提供的函数来识别 */

　　printk（“use cfi_probe\n”）;

　　s3c_nor_mtd = do_map_probe（“cfi_probe”， s3c_nor_map）;

　　/*如果没识别就用jedec*/

　　if （！s3c_nor_mtd）

　　{

　　printk（“use jedec_probe\n”）;

　　s3c_nor_mtd = do_map_probe（“jedec_probe”， s3c_nor_map）;

　　}

　　/*如果仍然没事别就释放掉，返回错误*/

　　if （！s3c_nor_mtd）

　　{

　　iounmap（s3c_nor_map-》virt）;

　　kfree（s3c_nor_map）;

　　return -EIO;

　　}

　　/* 4. add_mtd_partitions （添加分区）*/

　　add_mtd_partitions（s3c_nor_mtd， s3c_nor_parts， 2）;

　　return 0;

　　}

　　static void s3c_nor_exit（void） //出口函数

　　{

　　del_mtd_partitions（s3c_nor_mtd）;

　　iounmap（s3c_nor_map-》virt）;

　　kfree（s3c_nor_map）;

　　}

　　module_init（s3c_nor_init）;

　　module_exit（s3c_nor_exit）;

　　MODULE_LICENSE（“GPL”）;

　　三。驱动分析

　　1. 分配map_info结构体

　　2. 设置： 物理基地址（phys）， 大小（size）， 位宽（bankwidth）， 虚拟基地址（virt）

　　3. 使用： 调用NOR FLASH协议层提供的函数来识别

　　4. add_mtd_partitions （添加分区）

　　其实我们的这个驱动，主要把硬件上的差异性写出来就可以了，大部分的工作内核已经帮我们做了。现在我主要来分析第三步。cfi和jedec，这里主要分析cfi

　　/*NOR FLASH识别过程*/

　　do_map_probe（“cfi_probe”， s3c_nor_map）;

　　drv = get_mtd_chip_driver（name）

　　ret = drv-》probe（map）; // cfi_probe.c

　　cfi_probe

　　mtd_do_chip_probe（map， &cfi_chip_probe）;

　　cfi = genprobe_ident_chips（map， cp）;

　　genprobe_new_chip（map， cp， &cfi）

　　cp-》probe_chip（map， 0， NULL， cfi）

　　cfi_probe_chip

　　// 进入CFI模式

　　cfi_send_gen_cmd（0x98， 0x55， base， map， cfi， cfi-》device_type， NULL）;

　　// 看是否能读出“QRY”

　　qry_present（map，base，cfi）

　　我们进行的操作其实在协议层已经帮我们写好了，我们需要提供的其实就是硬件上的差异。因为所有的nor都是支持这套协议的。

　　结语

　　关于NOR Flash的相关介绍就到这了，如有不足之处欢迎指正。

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