NOR Flash简介
NOR FLASH
是INTEL
在1988
年推出的一款商业性闪存芯片,它需要很长的时间进行抹写,大半生它能够提供完整的寻址与数据总线,并允许随机存取存储器上的任何区域,而且它可以忍受一万次到一百万次抹写循环,是早期的可移除式闪存储媒体的基础. NOR Flash的原理
从物理层面解释,NOR闸闪存的每个存储单元类似一个标准MOSFET,除了晶体管有两个而不是一个闸极.在顶部的是控制闸(CONTROL
Gate,CG),它的徐阿奴阿布是土匪以氧化物层与周遭绝缘的浮闸(Floathing Gate,FG).由于这个FG在电气程度上是出于绝缘层独立的,所以湖边人员的毒啊班组会被困在里面,在一般的条件下,电荷经过很长时间都不会产生逃逸的情况.将FG放在CG与MOSFET通道之间.当FG抓到电荷时,它部分屏蔽掉来自CG的电场,并改变这个单元的阀电压(VT).在读出期间.利用向CG的电压,MOSFET通道会变的导电或保 持绝缘.这视乎该单元的VT而定(而该单元的VT受到FG上的电荷控制).这股电流流过MOSFET通道,并以二进制码的方式读出、再现存储的数据.在每单元存储1位以上的数据的MLC设备中,为了能够更精确的测定FG中的电荷位准,则是以感应电流的量(而非单纯的有或无)达成的.
逻辑上,单层NOR FLASH单元在默认状态代表二进制码中的"1"值,因为在以特定的电压值控制闸极时,电流会流经通道.经由以下流程,NOR FLASH 单元可以被设置为二进制码中的"0"值.
1. 对CG施加高电压(通常大于5V).
2. 现在通道是开的,所以电子可以从源极流入汲极(想像它是NMOS晶体管).
3. 源-汲电流够高了,足以导致某些高能电子越过绝缘层,并进入绝缘层上的FG,这种过程称为热电子注入.
由于汲极与CG间有一个大的、相反的极性电压,借由量子穿隧效应可以将电子拉出FG,所以能够地用这个特性抹除NOR FLASH单元(将其重设为"1"状态).现代的NOR FLASH芯片
被分为若干抹除片段(常称为区扇(Blocks or sectors)),抹除操作只能以这些区块为基础进行;所有区块内的记忆单元都会被一起抹除.不过一般而言,写入NOR FLASH
单元的动作却可以单一字节的方式进行. 虽然抹写都需要高电压才能进行,不过实际上现今所有闪存芯片是借由芯片内的电荷帮浦产生足够的电压,所以只需要一个单一的电压供应即可.
NOR Flash的访问方式
在NOR FLASH的读取数据的方式来看,它与RAM的方式是相近的,只要能够提供数据的地址,数据总线就能够正确的挥出数据.考虑到以上的种种原因,多数微处理器将NOR FLASH当做原地运行(Execute in place,XIP)存储器使用,这其实以为着存储在NOR FLASH上的程序不需要复制到RAM就可以直接运行.由于NOR FLASH没有本地坏区管理,所以一旦存储区块发生毁损,软件或驱动程序必须接手这个问题,否则可能会导致设备发生异常. 在解锁、抹除或写入NOR FLASH区块时,特殊的指令会先写入已绘测的记忆区的第一页(Page).接着快
闪记忆芯片会提供可用的指令清单给实体驱动程序,而这些指令是由一般性闪存接口(Common FLASH memory Interface, CFI)所界定的. 与用于随机存取的ROM不同,NOR FLASH也可以用在存储设备上;不过与NAND FLASH相比,NOR FLASH的写入速度一般来说会慢很多.
NOR Flash 和 NAND Flash
ups检测
由1988
年INTEL
公司首先开发出NOR FLASH
技术,彻底颠覆了原先EPROM和EEPROM一统天下的局面;紧接1989年东芝公司发表了NAND FLASH
结构,强调以成本为主,降低每bit的成本,具有更高的性能,并且能像硬盘一样可以通过接口轻松升级.NOR FLASH
和NAND FLASH
是目前市面上两种主要的非易失闪存技术.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
的管理和需要特殊的系统 接口.通常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.
NOR Flash与NAND Flash的比较
虽然NOR和NAND两种技术在现在的市场上都占有主流的地位,而且经过十几年的历史,但是现在仍然有相当多的硬件工程师分布清楚NOR和NAND闪存.相"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的管理和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.锌铝镁任何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NADN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.
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.
便携式示波器
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.
容量和成本
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存储卡市场上所占份额最大.
可靠性和耐用性
采用flahs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的系统来说,FLASH是非常合适的存储方案.可以从寿命(耐用性万向车)、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块尺寸要比NOR器件小8倍,每个NAN
D存储器块在给定的时间内的删除次数要少一些.
NOR Flash的烧写方式
相对于硬件工程师和嵌入式软件工程师一般在完成设计之后常常需要验证FLASH是否在工作.在应用当中,也有很多时候需要对FLASH进行写操作.该文章简单介绍了基于ARM芯片的NOR FLASH烧写,并提供了2个具体的实例和源代码,希望对有需要的朋友有点帮助.静止轮毂在开始之前,先声明一下,这篇文章只是介绍了如何写 NOR FLASH 的烧写驱动,和H-JTAG/H-FLASHER没有直接的联系.
在后面的介绍里,如无特别说明,处理器指的是 ARM 处理器,FLASH 指的都是 NOR FLASH.另外,BYTE 指的是8-BIT的数据单元,HALF-WORD代表的是16-BIT的数据单元,而WORD 则代表了32-BIT的数据单元.
1. NOR FLASH 的简单介绍
NOR FLASH 是很常见的一种存储芯片,数据掉电不会丢失.NOR FLASH支持Execute On Chip,即程序可以直接在FLASH片内执行.这点和NAND FLASH不一样.因此,在嵌入是系统中,NOR FLASH很适合作为启动程序的存储介质.
NOR FLASH的读取和RAM很类似,但不可以直接进行写操作.对NOR FLASH的写操作需要遵循特定的命令序列,最终由芯片内部的控制单元完成写操作.从支持的最小访问单元来看,NOR FLASH一般分为 8 位的和16位的(当然三足式离心机,也有很多NOR FLASH芯片同时支持8位模式和是16 位模式,具体的工作模式通过特定的管脚进行选择) . 对8位的 NOR FLASH芯片,或是工作在8-BIT模式的芯片来说,一个地址对应一个BYTE(8-BIT)的数据.例如一块8-BIT的NOR FLASH,假设容量为4个 BYTE.那芯片应该有8个数据信号D7-D0 和2个地址信号,A1-A0.地址0x0对应第0个 BYTE,地址0x1对应于第1BYTE,地址0x2对应于第2个 BYTE,而地址0x3则对应于第3 个BYTE对16位的 NOR FLASH芯片,或是工作在16-BIT模式的芯片来说,一个地址对应于一个HALF-WORD(16-BIT)的数据.例如,一块16-BIT的 NOR FLASH,假设其容量为4个BYTE.那芯片应该有16 个数据信号线D15-D0 和1个地址信号A0.地址 0x0对应于芯片内部的第0个 HALF-WORD,地址0x1对应于芯片内部的第1个 HALF-WORD. FLASH一般都分为很多个SECTOR,每个SECTOR包括一定数量的存储单元.对有些大容量的FLASH,
还分为不同的BANK,每个BANK包括一定数目的SECTOR.FLASH的擦除操作一般都是以SECTOR,BANK或是整片FLASH为单位的.
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