本文主要是关于nor flash烧写的相关介绍,并着重对nor flash烧写原理及应用进行了详尽的阐述。
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
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。
位交换
所有flash器件都受位交换现象的困扰。在某些情况下(很少见,NAND发生的次数要比NOR多),一个比特位会发生反转或被报告反转了。
一位的变化可能不很明显,但是如果发生在一个关键文件上,这个小小的故障可能导致系统停机。如果只是报告有问题,多读几次就可能解决了。
当然,如果这个位真的改变了,就必须采用错误探测/错误更正(EDC/ECC)算法。位反转的问题更多见于NAND闪存,NAND的供应商建议使用NAND闪存的时候,同时使用EDC/ECC算法。
这个问题对于用NAND存储多媒体信息时倒不是致命的。当然,如果用本地存储设备来存储操作系统、配置文件或其他敏感信息时,必须使用EDC/ECC系统以确保可靠性。
关于nor flash烧写失败的原因
最近在看国嵌的教学视频,在国嵌体验入门班-2-1(开发板系统安装-Jlink方式)一集中,直接烧写nor flash,不进行任何配置的方法,能够成功纯属偶然!在视频中烧写时也出现了两次错误。
我的开发板是mini2440,如果是其它类型,也可以根据具体情况参考。
一、解决方案一
1、在网上搜索S3C2440 JLink配置文件下载。
2、点击file -》 open project,选中下载好的初始化工程文件。
3、点击option -》 project settings选择Flash,点击select flash device。选中开发板对应的nor flash芯片型号,我的板子采用得是SST39VF1601 ,这里我选择SST39VF1601。具体情况参考用户手册可以查找到Nor Flash芯片型号。
设置好前面这些之后,就可以进行下面的烧写工作了,通过这种方式一次烧写成功。
二、解决方案二
1、选择Options -》 Project Settings -》 CPU -》 ‘Use following init sequence:’中,默认只有一行:
0 reset 0 0ms reset and Halt target
然后选中该行,点击Edit,修改Delay为2ms,确定即可。
三、解决方案三
1、点击options--》project settings--》CPU,选择Use following init sequence 中的Action,把 Reset 改成 Halt 也可以。
但是建议大家最好使用第一种方案。
NOR Flash 烧写原理
在对FLASH进行写操作的时候,每个BIT可以通过编程由1变为0,但不可以有0修改为1。为了保证写操作的正确性,在执行写操作前,都要执行擦除操作。擦除操作会把FLASH的一个SECTOR,一个BANK或是整片FLASH 的值全修改为0xFF。在写的时候要注意每个页、扇区、块的边界问题。
对Flash读写操作流程(W25Q64为例);
1:定义以一个数组(全局变量),大小为最小擦除缓存,用来对将要擦除区域数据的备份:;
u8 SPI_FLASH_BUF[4096]。
2:定义3个变量用来保存扇区编号、扇区偏移地址、扇区剩余地址;
secpos=WriteAddr/4096;
secoff=WriteAddr%4096;
secremain=4096-secoff;//剩余地址
3:判断将要写入Flash的数据容量大小,数据容量小于剩余地址数,表示可以将所有数据写入Flash,而没有扇区边界问题;如果超过地址数则要在数据容量的边界位置做个记号。
if(NumByteToWrite《=secremain)secremain=NumByteToWrite;//判断
4:将数据要写入那个扇区的所有数据读出,放到缓存中。
5:从扇区偏移地址起,检验即将要写入的扇区,存储的旧数据是否都为1,否就将整个扇区擦除,使之全变成1.
6:以扇区边界为限,将要写入的数据从扇区偏移地址起存到缓存区。
7:将缓存区的数据全部写入扇区(写的时候还要判断页边界的问题,思路和写扇区差不多)。
8:判断数据是否全部写入,(如果要写入的数据容量超过剩余地址,则扇区编号加1;偏移地址清零;数据容量减去之前剩余地址数;修改数据容量的地址,把已经写入的数据过滤掉;修改即将要写入存储单元的地址)
9:返回第4步。
结语
关于nor flash烧写的相关介绍就到这了,如有不足之处欢迎指正。
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