單片機(jī)上搭配的SPI NOR FLASH擴(kuò)容新選擇(SD NAND)
2023-08-08 17:45:28閱讀量:1583
*為便于理解并省去容量單位轉(zhuǎn)換的麻煩,以下容量單位均使用Byte單位(128Mbit=16MByte)
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NOR FLASH 是市場(chǎng)上兩種主要的非易失閃存技術(shù)之一。Intel于1988年首先開發(fā)出NOR Flash 技術(shù)(實(shí)際上是東芝的富士雄率先開發(fā)出來(lái)的),徹底改變了原先由EPROM(Erasable Programmable Read-Only-Memory電可編程序只讀存儲(chǔ)器)和EEPROM(電可擦只讀存儲(chǔ)器Electrically Erasable Programmable Read - Only Memory)一統(tǒng)天下的局面。緊接著,1989年,東芝公司發(fā)表了NAND Flash 結(jié)構(gòu),強(qiáng)調(diào)降低每比特的成本,有更高的性能,并且像磁盤一樣可以通過(guò)接口輕松升級(jí)。NOR Flash 的特點(diǎn)是芯片內(nèi)執(zhí)行(XIP ,eXecute In Place),這樣應(yīng)用程序可以直接在Flash閃存內(nèi)運(yùn)行,不必再把代碼讀到系統(tǒng)RAM中。
NOR 的傳輸效率很高,在1~4MB的小容量時(shí)具有很高的成本效益,但是很低的寫入和擦除速度大大影響到它的性能。NAND的結(jié)構(gòu)能提供極高的單元密度,可以達(dá)到高存儲(chǔ)密度,并且寫入和擦除的速度也很快。應(yīng)用NAND的困難在于Flash的管理需要特殊的系統(tǒng)接口。通常讀取NOR的速度比NAND稍快一些,而NAND的寫入速度比NOR快很多,在設(shè)計(jì)中應(yīng)該考慮這些情況。
隨著物聯(lián)網(wǎng)的興起,MCU的應(yīng)用也越來(lái)越廣泛了,以前基本上用內(nèi)置的EEPROM或者外置小容量NOR Flash就可以滿足大部分需求,隨著技術(shù)發(fā)展和應(yīng)用要求的提高,逐漸的MCU需要實(shí)現(xiàn)的功能也越來(lái)越多,實(shí)現(xiàn)更多功能的同時(shí)需要存儲(chǔ)的數(shù)據(jù)量也在增大,比如系統(tǒng)增大、存儲(chǔ)音頻、圖片(GUI)、視頻緩存、協(xié)議棧等等…
一般情況下NOR FLASH的用戶在容量不夠用時(shí)直接升級(jí)為更高一級(jí)容量的NOR FLASH 就可以了,不過(guò)也有二般情況,由于NOR的單元結(jié)構(gòu)相對(duì)較大的原因,當(dāng)容量達(dá)到一定程度時(shí)性價(jià)比會(huì)異常的低,結(jié)合生產(chǎn)工藝和目前的市場(chǎng)情況來(lái)看,16MB是一個(gè)分水嶺,比16MB NOR Flash大一級(jí)的32MB NOR Flash 的價(jià)格相對(duì)于16MB NOR Flash 高出一大截,甚至比128MB的NAND Flash還要貴,雪上加霜的是這貨供應(yīng)狀況還不佳,即使能接受32MB NOR Flash的價(jià)格并且把方案也開發(fā)好了,前期調(diào)試和試產(chǎn)都通過(guò)了,等到正式量產(chǎn)的時(shí)候買不到貨… 就可能會(huì)錯(cuò)過(guò)整機(jī)產(chǎn)品銷售的最佳時(shí)機(jī)。
這個(gè)時(shí)候有人會(huì)說(shuō):這些我都知道??!我也想用NAND Flash?。〔贿^(guò)我的MCU不!支!持!NAND Flash?。‰y不成我還要換平臺(tái)從頭再開發(fā)?
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非也,今時(shí)不同往日,有個(gè)叫SD NAND的東東可供選擇,NAND 架構(gòu)、SD協(xié)議,只要是支持SD2.0 協(xié)議的MCU均可以使用。正常情況下使用SPI 模式,如果需要更快的速度并且IO口夠用時(shí)可以使用SD模式。內(nèi)置ECC、壞塊管理、均衡擦寫等等功能,這意味著用戶不需要額外寫驅(qū)動(dòng)來(lái)管理NAND ,當(dāng)然性能弱的MCU也做不到^^
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由于SD NAND存儲(chǔ)單元使用的是NAND 架構(gòu),所以NAND 持有的基礎(chǔ)特性也繼承了下來(lái),SD NAND在這個(gè)基礎(chǔ)上進(jìn)一步做了優(yōu)化,使得易用性和應(yīng)用兼容性上大大提升。
我們先看一看NOR 與 NAND的區(qū)別都有哪些。
1.NOR Flash支持隨機(jī)訪問,所以支持XIP(execute In Place),NAND Flash需要按塊進(jìn)行讀取,所以不支持XIP 。
2.NAND FLASH理論讀取速度與NOR Flash相近,實(shí)際情況會(huì)根據(jù)接口不同有些差異。
3.NOR 與 NAND 寫入前都需要先擦除,NOR在擦除時(shí)以64~128KB的塊進(jìn)行,執(zhí)行一個(gè)寫入/擦除操作的時(shí)間約5s,NAND在擦除時(shí)以8~32KB的塊進(jìn)行,執(zhí)行一個(gè)寫入/擦除操作的時(shí)間約4ms。
4.NAND 理論最大擦除次數(shù)比NOR多
5.NOR 驅(qū)動(dòng)比NAND簡(jiǎn)單,NAND FLASH需要通過(guò)專門的NFI(NAND FLASH Interface)與Host端進(jìn)行通信,驅(qū)動(dòng)相對(duì)復(fù)雜。
6.所有Flash 都會(huì)有位反轉(zhuǎn)的問題,NAND 位反轉(zhuǎn)概率要比NOR高,NAND Flash 必須要使用ECC。
7.NAND的單元尺寸幾乎是NOR器件的一半,所以NAND成本更低。
總結(jié): NOR 與 NAND 各有特點(diǎn),應(yīng)用場(chǎng)景與應(yīng)用難度也不同,SD NAND 在保留了NAND架構(gòu)優(yōu)質(zhì)特性的同時(shí)改進(jìn)了不足之處,內(nèi)置的控制器能自行管理NAND Flash,用戶無(wú)需在外部處理ECC和進(jìn)行壞塊管理,免去了MTD層,用戶不需要寫繁瑣的驅(qū)動(dòng)代碼。這些特性也使得NOR用戶升級(jí)NAND 成為可能。
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PS. 除了SD NAND 之外還有一種次選升級(jí)方案,那就是使用TF卡,不過(guò)這種解決方案需要看具體應(yīng)用環(huán)境。SD NAND 與TF卡對(duì)比資料可以參考下列文章,希望大家能找到適合自己的產(chǎn)品。
退路. 如果因?yàn)槟承┰驎簳r(shí)無(wú)法升級(jí)SD NAND 時(shí),也可以考慮下列高性價(jià)比 NOR FLASH,目前有8MB(64Mbit)、16MB(128Mbit)容量可供選擇,有興趣的朋友可以跳轉(zhuǎn)到產(chǎn)品詳情頁(yè)查看。

LM1117IMPX-3.3/NOPB/線性穩(wěn)壓器(LDO) | 0.7147 | |
DRV8874PWPR/有刷直流電機(jī)驅(qū)動(dòng)芯片 | 3.45 | |
LM358BIDR/運(yùn)算放大器 | 0.35 | |
LMR33630ADDAR/DC-DC電源芯片 | 2.01 | |
LM5164DDAR/DC-DC電源芯片 | 3.19 | |
ADS1299IPAGR/模擬前端(AFE) | 222.43 | |
TPS82130SILR/DC-DC電源模塊 | 6.13 | |
TPL5010DDCR/定時(shí)器/計(jì)時(shí)器 | 1.0884 | |
LM27762DSSR/電荷泵 | 3.11 | |
TLV9062IDR/運(yùn)算放大器 | 0.3242 |
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