【转】SPI FLASH与NOR FLASH的区别 详解SPI FLASH与NOR FLASH的不一样

2019/08/22 11:43
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转自:http://m.elecfans.com/article/778203.html

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。

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

  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);

  spi_write( Dummy);

  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。

  SPI FLASH与NOR FLASH的区别

  1、SPI Flash (即SPI Nor Flash)是Nor Flash的一种;

  2、NOR Flash根据数据传输的位数可以分为并行(Parallel)NOR Flash和串行(SPI)NOR Flash;

  3、SPI Nor Flash每次传输一个bit位的数据,parallel Nor Flash每次传输多个bit位的数据(有x8和x16bit两种);

  4、SPI Nor Flash比parallel便宜,接口简单点,但速度慢。

  SPI FLASH是指外接口符合SPI协议,也就是串口。

  NOR FLASH与NAND 是相对的,指的是芯片内部的串型和并行。

  SPI FLASH是NOR FLASH的一种。

  结语

  关于SPI FLASH与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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