單片機上搭配的SPI NOR FLASH擴容新選擇(SD NAND)
2023-08-08 17:45:28閱讀量:1556
*為便于理解并省去容量單位轉換的麻煩,以下容量單位均使用Byte單位(128Mbit=16MByte)
NOR FLASH 是市場上兩種主要的非易失閃存技術之一。Intel于1988年首先開發出NOR Flash 技術(實際上是東芝的富士雄率先開發出來的),徹底改變了原先由EPROM(Erasable Programmable Read-Only-Memory電可編程序只讀存儲器)和EEPROM(電可擦只讀存儲器Electrically Erasable Programmable Read - Only Memory)一統天下的局面。緊接著,1989年,東芝公司發表了NAND Flash 結構,強調降低每比特的成本,有更高的性能,并且像磁盤一樣可以通過接口輕松升級。NOR Flash 的特點是芯片內執行(XIP ,eXecute In Place),這樣應用程序可以直接在Flash閃存內運行,不必再把代碼讀到系統RAM中。
NOR 的傳輸效率很高,在1~4MB的小容量時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的結構能提供極高的單元密度,可以達到高存儲密度,并且寫入和擦除的速度也很快。應用NAND的困難在于Flash的管理需要特殊的系統接口。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,在設計中應該考慮這些情況。
隨著物聯網的興起,MCU的應用也越來越廣泛了,以前基本上用內置的EEPROM或者外置小容量NOR Flash就可以滿足大部分需求,隨著技術發展和應用要求的提高,逐漸的MCU需要實現的功能也越來越多,實現更多功能的同時需要存儲的數據量也在增大,比如系統增大、存儲音頻、圖片(GUI)、視頻緩存、協議棧等等…
一般情況下NOR FLASH的用戶在容量不夠用時直接升級為更高一級容量的NOR FLASH 就可以了,不過也有二般情況,由于NOR的單元結構相對較大的原因,當容量達到一定程度時性價比會異常的低,結合生產工藝和目前的市場情況來看,16MB是一個分水嶺,比16MB NOR Flash大一級的32MB NOR Flash 的價格相對于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狀況還不佳,即使能接受32MB NOR Flash的價格并且把方案也開發好了,前期調試和試產都通過了,等到正式量產的時候買不到貨… 就可能會錯過整機產品銷售的最佳時機。
這個時候有人會說:這些我都知道??!我也想用NAND Flash啊!不過我的MCU不!支!持!NAND Flash??!難不成我還要換平臺從頭再開發?
非也,今時不同往日,有個叫SD NAND的東東可供選擇,NAND 架構、SD協議,只要是支持SD2.0 協議的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口夠用時可以使用SD模式。內置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動來管理NAND ,當然性能弱的MCU也做不到^^
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由于SD NAND存儲單元使用的是NAND 架構,所以NAND 持有的基礎特性也繼承了下來,SD NAND在這個基礎上進一步做了優化,使得易用性和應用兼容性上大大提升。
我們先看一看NOR 與 NAND的區別都有哪些。
1.NOR Flash支持隨機訪問,所以支持XIP(execute In Place),NAND Flash需要按塊進行讀取,所以不支持XIP 。
2.NAND FLASH理論讀取速度與NOR Flash相近,實際情況會根據接口不同有些差異。
3.NOR 與 NAND 寫入前都需要先擦除,NOR在擦除時以64~128KB的塊進行,執行一個寫入/擦除操作的時間約5s,NAND在擦除時以8~32KB的塊進行,執行一個寫入/擦除操作的時間約4ms。
4.NAND 理論最大擦除次數比NOR多
5.NOR 驅動比NAND簡單,NAND FLASH需要通過專門的NFI(NAND FLASH Interface)與Host端進行通信,驅動相對復雜。
6.所有Flash 都會有位反轉的問題,NAND 位反轉概率要比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: NOR 與 NAND 各有特點,應用場景與應用難度也不同,SD NAND 在保留了NAND架構優質特性的同時改進了不足之處,內置的控制器能自行管理NAND Flash,用戶無需在外部處理ECC和進行壞塊管理,免去了MTD層,用戶不需要寫繁瑣的驅動代碼。這些特性也使得NOR用戶升級NAND 成為可能。
插播廣告^^:CS創世現提供128MB,512MB,4GB 等容量,同時提供商業級和工業級可選項,用戶根據自身需求選擇即可。
PS. 除了SD NAND 之外還有一種次選升級方案,那就是使用TF卡,不過這種解決方案需要看具體應用環境。SD NAND 與TF卡對比資料可以參考下列文章,希望大家能找到適合自己的產品。
退路. 如果因為某些原因暫時無法升級SD NAND 時,也可以考慮下列高性價比 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到產品詳情頁查看。

L7805CV-DG/線性穩壓器(LDO) | 0.5637 | |
AMS1117-3.3/線性穩壓器(LDO) | 0.1237 | |
BAT54C,215/肖特基二極管 | 0.0334 | |
LM358DR2G/運算放大器 | 0.35 | |
CJ431/電壓基準芯片 | 0.1147 | |
LM393DR2G/比較器 | 0.318 | |
ADUM4160BRWZ-RL/隔離式USB芯片 | 31.6 | |
SS8050/三極管(BJT) | 0.035 | |
8S005/錫膏/錫漿 | 17.67 | |
B0505S-1WR3/隔離電源模塊 | 2.34 |