本文主要是關(guān)于norflash的相關(guān)介紹,并著重對(duì)norflash的特征進(jìn)行了詳盡的闡述。
norflash存儲(chǔ)器常見的8個(gè)特征是什么
NOR Flash
NOR FLASH 是很常見的一種存儲(chǔ)芯片,數(shù)據(jù)掉電不會(huì)丟失.NOR FLASH支持Execute On Chip,即程序可以直接在FLASH片內(nèi)執(zhí)行(這意味著存儲(chǔ)在NOR FLASH上的程序不需要復(fù)制到RAM就可以直接運(yùn)行)。這點(diǎn)和NAND FLASH不一樣。因此,在嵌入式系統(tǒng)中,NOR FLASH很適合作為啟動(dòng)程序的存儲(chǔ)介質(zhì).NOR FLASH的讀取和RAM很類似(只要能夠提供數(shù)據(jù)的地址,數(shù)據(jù)總線就能夠正確的給出數(shù)據(jù)),但不可以直接進(jìn)行寫操作。對(duì)NOR FLASH的寫操作需要遵循特定的命令序列,最終由芯片內(nèi)部的控制單元完成寫操作。
NOR和NAND是現(xiàn)在市場(chǎng)上兩種主要的非易失閃存技術(shù)。Intel于1988年首先開發(fā)出NOR flash技術(shù),徹底改變了原先由EPROM和EEPROM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,更高的性能,并且象磁盤一樣可以通過接口輕松升級(jí)。但是經(jīng)過了十多年之后,仍然有相當(dāng)多的硬件工程師分不清NOR和NAND閃存。
像“flash存儲(chǔ)器”經(jīng)常可以與相“NOR存儲(chǔ)器”互換使用。許多業(yè)內(nèi)人士也搞不清楚NAND閃存技術(shù)相對(duì)于NOR技術(shù)的優(yōu)越之處,因?yàn)榇蠖鄶?shù)情況下閃存只是用來存儲(chǔ)少量的代碼,這時(shí)NOR閃存更適合一些。而NAND則是高數(shù)據(jù)存儲(chǔ)密度的理想解決方案。
NOR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了它的性能。
NAND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。
接口差別
NOR flash帶有SRAM接口,有足夠的地址引腳來尋址,可以很容易地存取其內(nèi)部的每一個(gè)字節(jié)。
NAND器件使用復(fù)雜的I/O口來串行地存取數(shù)據(jù),各個(gè)產(chǎn)品或廠商的方法可能各不相同。8個(gè)引腳用來傳送控制、地址和數(shù)據(jù)信息。
NAND讀和寫操作采用512字節(jié)的塊,這一點(diǎn)有點(diǎn)像硬盤管理此類操作,很自然地,基于NAND的存儲(chǔ)器就可以取代硬盤或其他塊設(shè)備。
容量成本
NAND flash的單元尺寸幾乎是NOR器件的一半,由于生產(chǎn)過程更為簡(jiǎn)單,NAND結(jié)構(gòu)可以在給定的模具尺寸內(nèi)提供更高的容量,也就相應(yīng)地降低了價(jià)格。
NOR flash占據(jù)了容量為1~16MB閃存市場(chǎng)的大部分,而NAND flash只是用在8~128MB的產(chǎn)品當(dāng)中,這也說明NOR主要應(yīng)用在代碼存儲(chǔ)介質(zhì)中,NAND適合于數(shù)據(jù)存儲(chǔ),NAND在CompactFlash、Secure Digital、PC Cards和MMC(多媒體存儲(chǔ)卡Multi Media Card)存儲(chǔ)卡市場(chǎng)上所占份額最大。
可靠耐用
采用flash介質(zhì)時(shí)一個(gè)需要重點(diǎn)考慮的問題是可靠性。對(duì)于需要擴(kuò)展MTBF(平均故障間隔時(shí)間Mean Time Between Failures)的系統(tǒng)來說,F(xiàn)lash是非常合適的存儲(chǔ)方案。可以從壽命(耐用性)、位交換和壞塊處理三個(gè)方面來比較NOR和NAND的可靠性。
壽命(耐用性)
在NAND閃存中每個(gè)塊的最大擦寫次數(shù)是一百萬次,而NOR的擦寫次數(shù)是十萬次。NAND存儲(chǔ)器除了具有10比1的塊擦除周期優(yōu)勢(shì),典型的NAND塊尺寸為NOR器件的八分之一,每個(gè)NAND存儲(chǔ)器塊在給定的時(shí)間內(nèi)的刪除次數(shù)要少一些。
位交換
所有flash器件都受位交換現(xiàn)象的困擾。在某些情況下(很少見,NAND發(fā)生的次數(shù)要比NOR多),一個(gè)比特位會(huì)發(fā)生反轉(zhuǎn)或被報(bào)告反轉(zhuǎn)了。
一位的變化可能不很明顯,但是如果發(fā)生在一個(gè)關(guān)鍵文件上,這個(gè)小小的故障可能導(dǎo)致系統(tǒng)停機(jī)。如果只是報(bào)告有問題,多讀幾次就可能解決了。
當(dāng)然,如果這個(gè)位真的改變了,就必須采用錯(cuò)誤探測(cè)/錯(cuò)誤更正(EDC/ECC)算法。位反轉(zhuǎn)的問題更多見于NAND閃存,NAND的供應(yīng)商建議使用NAND閃存的時(shí)候,同時(shí)使用EDC/ECC算法。
這個(gè)問題對(duì)于用NAND存儲(chǔ)多媒體信息時(shí)倒不是致命的。當(dāng)然,如果用本地存儲(chǔ)設(shè)備來存儲(chǔ)操作系統(tǒng)、配置文件或其他敏感信息時(shí),必須使用EDC/ECC系統(tǒng)以確保可靠性。
壞塊處理
NAND器件中的壞塊是隨機(jī)分布的。以前也曾有過消除壞塊的努力,但發(fā)現(xiàn)成品率太低,代價(jià)太高,根本不劃算。
NAND器件需要對(duì)介質(zhì)進(jìn)行初始化掃描以發(fā)現(xiàn)壞塊,并將壞塊標(biāo)記為不可用。在已制成的器件中,如果通過可靠的方法不能進(jìn)行這項(xiàng)處理,將導(dǎo)致高故障率。
易于使用
可以非常直接地使用基于NOR的閃存,可以像其他存儲(chǔ)器那樣連接,并可以在上面直接運(yùn)行代碼。
由于需要I/O接口,NAND要復(fù)雜得多。各種NAND器件的存取方法因廠家而異。
在使用NAND器件時(shí),必須先寫入驅(qū)動(dòng)程序,才能繼續(xù)執(zhí)行其他操作。向NAND器件寫入信息需要相當(dāng)?shù)募记桑驗(yàn)樵O(shè)計(jì)師絕不能向壞塊寫入,這就意味著在NAND器件上自始至終都必須進(jìn)行虛擬映射。
軟件支持
當(dāng)討論軟件支持的時(shí)候,應(yīng)該區(qū)別基本的讀/寫/擦操作和高一級(jí)的用于磁盤仿真和閃存管理算法的軟件,包括性能優(yōu)化。
在NOR器件上運(yùn)行代碼不需要任何的軟件支持,在NAND器件上進(jìn)行同樣操作時(shí),通常需要驅(qū)動(dòng)程序,也就是內(nèi)存技術(shù)驅(qū)動(dòng)程序(MTD),NAND和NOR器件在進(jìn)行寫入和擦除操作時(shí)都需要MTD(Memory Technology Devices)。
使用NOR器件時(shí)所需要的MTD要相對(duì)少一些,許多廠商都提供用于NOR器件的更高級(jí)軟件,這其中包括M-System的TrueFFS驅(qū)動(dòng),該驅(qū)動(dòng)被Wind River System、Microsoft、QNX Software System、Symbian和Intel等廠商所采用。
驅(qū)動(dòng)還用于對(duì)DiskOnChip產(chǎn)品進(jìn)行仿真和NAND閃存的管理,包括糾錯(cuò)、壞塊處理和損耗平衡。
NOR Flash擦寫及原理
NOR FLASH的讀取和RAM很類似(只要能夠提供數(shù)據(jù)的地址,數(shù)據(jù)總線就能夠正確的給出數(shù)據(jù)),但不可以直接進(jìn)行寫操作。對(duì)NOR FLASH的寫操作需要遵循特定的命令序列,最終由芯片內(nèi)部的控制單元完成寫操作。
從支持的最小訪問單元來看,NOR FLASH一般分為 8 位的和16位的(當(dāng)然,也有很多NOR FLASH芯片同時(shí)支持8位模式和是16 位模式,具體的工作模式通過特定的管腳進(jìn)行選擇)。
對(duì)8位的 NOR FLASH芯片,或是工作在8-BIT模式的芯片來說,一個(gè)地址對(duì)應(yīng)一個(gè)BYTE(8-BIT)的數(shù)據(jù)。例如一塊8-BIT的NOR FLASH,假設(shè)容量為4個(gè)BYTE.那芯片應(yīng)該有8個(gè)數(shù)據(jù)信號(hào)D7-D0 和2個(gè)地址信號(hào),A1-A0.地址0x0對(duì)應(yīng)第0個(gè) BYTE,地址0x1對(duì)應(yīng)于1BYTE,地址0x2對(duì)應(yīng)于第2個(gè)BYTE,而地址0x3則對(duì)應(yīng)于第3 個(gè)BYTE.對(duì)16位的 NOR FLASH芯片,或是工作在16-BIT模式的芯片來說,一個(gè)地址對(duì)應(yīng)于一個(gè)HALF-WORD(16-BIT)的數(shù)據(jù)。例如,一塊16-BIT的 NOR FLASH,假設(shè)其容量為4個(gè)BYTE.那芯片應(yīng)該有16 個(gè)數(shù)據(jù)信號(hào)線D15-D0 和1個(gè)地址信號(hào)A0.地址 0x0對(duì)應(yīng)于芯片內(nèi)部的第0個(gè)HALF-WORD,地址0x1對(duì)應(yīng)于芯片內(nèi)部的第1個(gè) HALF-WORD
FLASH一般都分為很多個(gè)SECTOR,每個(gè)SECTOR包括一定數(shù)量的存儲(chǔ)單元。對(duì)有些大容量的FLASH,還分為不同的BANK,每個(gè)BANK包括一定數(shù)目的SECTOR.FLASH的擦除操作一般都是以SECTOR,BANK或是整片F(xiàn)LASH為單位的。
在對(duì)FLASH進(jìn)行寫操作的時(shí)候,每個(gè)BIT可以通過編程由1變?yōu)?,但不可以有0修改為1.為了保證寫操作的正確性,在執(zhí)行寫操作前,都要執(zhí)行擦除操作。擦除操作會(huì)把FLASH的一個(gè)SECTOR,一個(gè)BANK或是整片F(xiàn)LASH的值全修改為0xFF.這樣,寫操作就可以正確完成了。
由于NOR FLASH沒有本地壞區(qū)管理,所以一旦存儲(chǔ)區(qū)塊發(fā)生毀損,軟件或驅(qū)動(dòng)程序必須接手這個(gè)問題,否則可能會(huì)導(dǎo)致設(shè)備發(fā)生異常。 在解鎖、抹除或?qū)懭隢OR FLASH區(qū)塊時(shí),特殊的指令會(huì)先寫入已繪測(cè)的記憶區(qū)的第一頁(Page)。接著快閃記憶芯片會(huì)提供可用的指令清單給實(shí)體驅(qū)動(dòng)程序,而這些指令是由一般性閃存接口(CommON FLASH memory Interface, CFI)所界定的。 與用于隨機(jī)存取的ROM不同,NOR FLASH也可以用在存儲(chǔ)設(shè)備上;不過與NAND FLASH相比,NOR FLASH的寫入速度一般來說會(huì)慢很多。
2. NOR Flash的燒寫方式
以下內(nèi)容,如無特別說明,處理器指的是 ARM 處理器,F(xiàn)LASH 指的都是 NOR FLASH.另外,BYTE指的是8-BIT的數(shù)據(jù)單元,HALF-WORD代表的是16-BIT的數(shù)據(jù)單元,而WORD 則代表了32-BIT的數(shù)據(jù)單元。
2.1 處理器尋址
ARM 可以說是目前最流行的32位嵌進(jìn)式處理器。在這里只提一下ARM處理器的尋址,為后面做個(gè)展墊。從處理器的角度來看,系統(tǒng)中每個(gè)地址對(duì)應(yīng)的是一個(gè)BYTE的數(shù)據(jù)單元。這和很多別的處理器都是一樣的。
2.2 處理器和NOR FLASH的硬件連接
從前面的先容,我們知道從處理器的角度來看,每個(gè)地址對(duì)應(yīng)的是一個(gè) BYTE 的數(shù)據(jù)單元。而,NOR FLASH 的每個(gè)地址有可能對(duì)應(yīng)的是一個(gè)BYTE的數(shù)據(jù)單元,也有可能對(duì)應(yīng)的是一個(gè)HALF-WORD的數(shù)據(jù)單元。所以在硬件設(shè)計(jì)中,連接ARM處理器和 NOR FLASH時(shí),必須根據(jù)實(shí)際情況對(duì)地址信號(hào)做特別的處理。
假如ARM處理器外部擴(kuò)展的是8-BIT的NOR FLASH, 數(shù)據(jù)線和地址線的連接應(yīng)該如圖1所示。 從圖中我們可以看到,處理器的數(shù)據(jù)信號(hào)D0-D7和 FLASH的數(shù)據(jù)信號(hào)D0-D7是逐一對(duì)應(yīng)連接的,處理器的地址信號(hào)A0-An和NOR FLASH的地址信號(hào)A0-An 也是逐一對(duì)應(yīng)連接的。
假如ARM處理器外部擴(kuò)展的是16-BIT的NOR FLASH, 地址線必須要錯(cuò)位連接。 圖2給了一個(gè)ARM處理器和16-BIT NOR FLASH的連接示意圖。如圖2所示,ARM處理器的數(shù)據(jù)信號(hào)D0-D15和FLASH 的數(shù)據(jù)信號(hào)D0-D15是逐一對(duì)應(yīng)的。而ARM處理器的地址信號(hào)和NOR FLASH 的地址信號(hào)是錯(cuò)位連接的,ARM的A0懸空,ARM 的A1 連接FLASH 的A0,ARM 的A2連接FLASH的A1,依次類推。需要錯(cuò)位連接的原因是:ARM處理器的每個(gè)地址對(duì)應(yīng)的是一個(gè)BYTE 的數(shù)據(jù)單元,而 16-BIT 的 FLASH 的每個(gè)地址對(duì)應(yīng)的是一個(gè)HALF-WORD(16-BIT)的數(shù)據(jù)單元。為了保持匹配,所以必須錯(cuò)位連接。這樣,從ARM處理器發(fā)送出來的地址信號(hào)的最低位A0對(duì)16-BIT FLASH來說就被屏蔽掉了。
NOR Flash的燒寫方式 - 懵懂者 - 懵懂者的隨便寫
補(bǔ)充說明:
一般來說,ARM處理器內(nèi)部要設(shè)置相應(yīng)的寄存器,告訴處理器外部擴(kuò)展的FLASH的位寬(8-BIT/16-BIT/32-BIT) 。這樣,處理器才知道在訪問的時(shí)候如何從FLASH正確的讀取數(shù)據(jù);
有些ARM處理器內(nèi)部可以設(shè)置地址的錯(cuò)位。對(duì)于支持軟件選擇地址錯(cuò)位的處理器,在連接16-BIT FLASH的時(shí)候,硬件上可以不需要把地址線錯(cuò)位。讀者設(shè)計(jì)的時(shí)候,請(qǐng)參考MCU的數(shù)據(jù)手冊(cè),以手冊(cè)為準(zhǔn),以免造成不必要的麻煩;
假如處理器支持內(nèi)部設(shè)置地址錯(cuò)位,在實(shí)際訪問的時(shí)候,送出的地址實(shí)際上是在MCU內(nèi)部做了錯(cuò)位處理,其作用是等效于硬件連接上的錯(cuò)位的。
上面的描述可能比較抽象,下面讓我們來看2個(gè)ARM處理器訪問16-BIT FLASH的例子:
例子 1:ARM處理器需要從地址0x0讀取一個(gè)BYTE
ARM處理器在地址線An-A0上送出信號(hào)0x0;
16-BIT FLASH在自己的地址信號(hào)An-A0上看到的地址是0x0,然后將地址0x0對(duì)應(yīng)的16-BIT數(shù)據(jù)單元輸出到D15-D0上;
ARM處理器知道訪問的是16-BIT的FLASH,從D7-D0上讀取所需要的一個(gè)BYTE的數(shù)據(jù)。
例子 2:ARM處理器需要從地址0x1讀取一個(gè)BYTE
ARM處理器在地址線An-A0上送出信號(hào)0x1;
16-BIT FLASH在自己的地址信號(hào)An-A0上看到的地址依然是0x0, 然后將地址0x0對(duì)應(yīng)的16-BIT數(shù)據(jù)單元輸出到D15-D0上;
ARM處理器知道訪問的是16-BIT的FLASH,從D15-D8 上讀取所需要的一個(gè)BYTE 的數(shù)據(jù)。
2.3 從軟件角度來看 ARM 處理器和 NOR FLASH 的連接
從軟件的角度來理解ARM處理器和 FLASH的連接。對(duì)于8-BIT的FLASH的連接,很好理解,由于ARM處理器和8-BIT FLASH的每個(gè)地址對(duì)應(yīng)的都是一個(gè) BYTE 的數(shù)據(jù)單元。所以地址連接毫無疑問是逐一對(duì)應(yīng)的。假如 ARM 處理器連接的是 16-BIT 的處理器,由于 ARM 處理器的每個(gè)地址對(duì)應(yīng)的是一個(gè) BYTE 的數(shù)據(jù)單元,而 16-BIT FLASH 的每個(gè)地址對(duì)應(yīng)的是一個(gè) HALF-WORD 的16-BIT的數(shù)據(jù)單元。所以,也毫無疑問,ARM處理器訪問16-BIT處理器的時(shí)候,地址肯定是要錯(cuò)開一位的。在寫FLASH驅(qū)動(dòng)的時(shí)候,我們不需要知道地址錯(cuò)位是由硬件實(shí)現(xiàn)的,還是是通過設(shè)置ARM處理器內(nèi)部的寄存器來實(shí)現(xiàn)的,只需要記住2點(diǎn):
ARM處理器訪問8-BIT FLASH的時(shí)候,地址是逐一對(duì)應(yīng)的;
ARM處理器訪問16-BIT FLASH的時(shí)候,地址肯定是錯(cuò)位的。
2.4 8-BIT FLASH 燒寫驅(qū)動(dòng)實(shí)例 - HY29F040
HY29F040是現(xiàn)代公司的一款8-BIT的NOR FLASH.在這個(gè)小節(jié)里,我們以這個(gè)芯片為例子,講述如何對(duì)8-BIT NOR FLASH進(jìn)行操作。
HY29F040的容量為512K-BYTE,總共包括8 個(gè)SECTOR,每個(gè)SECTOR 的容量是64K-BYTE.該芯片支持SECTOR擦除,整片擦除和以BYTE 為基本單位的寫操縱.HY29F040的命令定義如表-1所示。
下面,我們來看看如何實(shí)現(xiàn)基本的擦除和編程操作。在本節(jié)后面的描述中,我們使用了下面的2 個(gè)定義:
U32 sysbase; //該變量用來表示 FLASH 的起始地址
#define SysAddr8(sysbase, offset) ((volatile U8*)(sysbase)+(offset)) //用來方便對(duì)指定的 FALSH 地址進(jìn)行操作
宏SysAddr8定義了一個(gè) BYTE(8-BIT)指針,其地址為(sysbase + offset)。假設(shè)FLASH的起始地址為0x10000000,假如要將
0xAB寫到FLASH的第一個(gè)BYTE中往,可以用下面的代碼:
*SysAddr8(0x10000000, 0x1) = 0xAB;
注意:
在本節(jié)后面的描述中,sysbase代表的是FLASH的起始地址,而SysAddr8中的offset則代表了相對(duì)于FLASH起始地址的BYTE偏移量.offset也是8-BIT FLASH在自己的地址信號(hào)An-A0上看到的地址。
a. 整片擦除操作
整片擦除操縱共需要6個(gè)周期的總線寫操作:
將 0xAA寫到 FLASH 地址 0x5555;
將 0x55 寫到 FLASH 地址 0x2AAA;
將 0x80 寫到 FLASH 地址 0x5555;
將 0xAA寫到 FLASH 地址 0x5555;
將 0x55 寫到 FLASH 地址 0x2AAA;
將 0x10 寫到 FLASH 地址 0x5555.
對(duì)應(yīng)的代碼:
*SysAddr8(sysbase, 0x5555) = 0xAA; //將值 0xAA寫到 FLASH 地址 0x5555
*SysAddr8(sysbase, 0x2AAA) = 0x55; //將值 0x55 寫到 FLASH 地址 0x2AAA
*SysAddr8(sysbase, 0x5555) = 0x80; //將值 0x80 寫到 FLASH 地址 0x5555
*SysAddr8(sysbase, 0x5555) = 0xAA; //將值 0xAA寫到 FLASH 地址 0x5555
*SysAddr8(sysbase, 0x2AAA) = 0x55; //將值 0x55 寫到 FLASH 地址 0x2AAA
*SysAddr8(sysbase, 0x5555) = 0x10; //將值 0x10 寫到 FLASH 地址 0x5555
b. SECTOR擦除操作
SECTOR的擦除操縱共需要6個(gè)周期的總線寫操作:
將 0xAA寫到 FLASH 地址 0x5555;
將 0x55 寫到 FLASH 地址 0x2AAA;
將 0x80 寫到 FLASH 地址 0x5555;
將 0xAA寫到 FLASH 地址 0x5555;
將 0x55 寫到 FLASH 地址 0x2AAA;
將 0x30 寫到要擦除的 SECTOR 對(duì)應(yīng)的地址。
對(duì)應(yīng)的代碼:
*SysAddr8(sysbase, 0x5555) = 0xAA; //將值 0xAA寫到 FLASH 地址 0x5555
*SysAddr8(sysbase, 0x2AAA) = 0x55; //將值 0x55 寫到 FLASH 地址 0x2AAA
*SysAddr8(sysbase, 0x5555) = 0x80; //將值 0x80 寫到 FLASH 地址 0x5555
*SysAddr8(sysbase, 0x5555) = 0xAA; //將值 0xAA寫到 FLASH 地址 0x5555
*SysAddr8(sysbase, 0x2AAA) = 0x55; //將值 0x55 寫到 FLASH 地址 0x2AAA
*SysAddr8(sysbase, addr) = 0x30; //將值 0x30 寫到要擦除的 SECTOR 對(duì)應(yīng)的地址
c. BYTE擦除操作
寫一個(gè)BYTE 的數(shù)據(jù)到FLASH中往,需要 4個(gè)周期的總線寫操作:
將 0xAA寫到 FLASH 地址 0x5555;
將 0x55 寫到 FLASH 地址 0x2AAA;
將 0xA0 寫到 FLASH 地址 0x5555;
將編程數(shù)據(jù)(BYTE)寫到對(duì)應(yīng)的編程地址上。
對(duì)應(yīng)的代碼:
*SysAddr8(sysbase, 0x5555) = 0xAA; //將值 0xAA寫到 FLASH 地址 0x5555
*SysAddr8(sysbase, 0x2AAA) = 0x55; //將值 0x55 寫到 FLASH 地址 0x2AAA
*SysAddr8(sysbase, 0x5555) = 0xA0; //將值 0xA0 寫到 FLASH 地址 0x5555
*SysAddr8(sysbase, addr) = data; //將一個(gè) BYTE的數(shù)據(jù)寫到期看的地址
2.5 16-BIT FLASH 燒寫驅(qū)動(dòng)實(shí)例 - SST39VF160
SST39VF160是SST公司的一款16-BIT的NOR FLASH. 在這個(gè)小節(jié)里, 我們以SST39VF160為例子, 講述如何對(duì)16-BIT NOR FLASH進(jìn)行操作。對(duì)8-BIT FLASH的操作很好理解,但對(duì)16-BIT FLASH的操作理解起來要晦澀很多。我盡力描述得清楚些。
SST39VF160的容量為2M-BYTE , 總共包括512個(gè)SECTOR, 每個(gè)SECTOR 的容量是4K-BYTE. 該芯片支持SECTOR擦除,整片擦除和以 HALF-WORD 為基本單位的寫操縱.SST39VF160 的命令定義如表-2 所示。在表 2 中,由于所有命令都是從FLASH的角度來定義的。 所以, 所有的地址都是HALF-WORD地址, 指的是16-BIT FLASH在自己的地址信號(hào)An-A0上看到的地址。
在本節(jié)后面的描述中,我們使用了下面的2個(gè)定義:
U32 sysbase; //該變量用來表示 FLASH 的起始地址
#define SysAddr16(sysbase, offset) ((volatile U16*)(sysbase)+(offset)) //用來方便對(duì)指定的 FALSH 地址進(jìn)行操作
SysAddr16(sysbase, offset)首先定義了一個(gè)16-BIT HALF-WORD的指針,指針的地址為sysbase,然后根據(jù)offset做個(gè)偏移操縱。 由于HALF-WORD指針的地址是2個(gè)BYTE對(duì)齊的, 所以每個(gè)偏移操縱會(huì)使得地址加2. 終極, SysAddr16 (sysbase, offset)相當(dāng)于定義了一個(gè)HALF-WORD的指針,其終極地址為(sysbase + 2offset) 。在使用SysAddr16的時(shí)候,將sysbase設(shè)置成 FLASH 的起始地址,offset 則可以理解為相對(duì)于 FLASH 起始地址的HALF-WORD 偏移量或是偏移地址。假設(shè)FLASH 的起始地址為 0x10000000,SysAddr16(0x10000000, 0)指向 16-BIT FLASH 的第 0 個(gè)HALF-WORD, SysAddr16(0x10000000, 1指向16-BIT FLASH的第1個(gè)HALF-WORD.依次類推。假如要將0xABCD分別寫到FLASH 的第0個(gè)和第 1個(gè)HALF-WORD 中往,可以用下面的代碼:
*SysAddr16(0x10000000, 0x0) = 0xABCD;
*SysAddr16(0x10000000, 0x1) = 0xABCD;
接下來,我們分別從ARM處理器的角度和FLASH的角度來具體分析一下。
從 ARM 的角度來看:
假設(shè) FLASH 的起始地址為 0x10000000,由于 ARM 處理器知道 FLASH 的地址空間為 0x10000000 ~ (0x10000000 +FLASH容量 – 1),所以在對(duì)這個(gè)地址空間進(jìn)行訪問的時(shí)候,會(huì)設(shè)置好FLASH的片選信號(hào),并將低位的地址輸出到 地址信號(hào)上。以*SysAddr16(0x10000000, 0x1) = 0xABCD 為例。從ARM 處理器的角度來看,該操縱是把0xABCD寫到地址0x10000002上往。所以ARM處理器終極會(huì)在它的地址信號(hào)An-A0輸出地址0x2,同時(shí)會(huì)在D15-D0 上輸出0xABCD.
從 FLASH 的角度來看:
還是以 *SysAddr16(0x10000000, 0x1) = 0xABCD 為例,F(xiàn)LASH看到的地址是多少呢?接著分析.ARM 處理器在執(zhí)行操縱的時(shí)候,會(huì)設(shè)置好相應(yīng)的FLASH片選使能信號(hào),并在ARM的地址信號(hào)An-A0上輸出 0x2.由于 ARM和 16-BIT FLASH的地址信號(hào)的連接是錯(cuò)開一位的, 所以, FLASH終極在自己的地址An-A0上看到的信號(hào)是0x1, 相當(dāng)于將ARM處理器輸出的地址往右做了一個(gè)移位操縱,恰好對(duì)應(yīng)的是FLASH的第1 個(gè)HALF-WORD.同時(shí),F(xiàn)LASH會(huì)在自己的D15-D0上看到數(shù)據(jù)0xABCD.
通過上面的分析,我們知道 SysAddr16 中指定的 offset 的值就是 16-BIT FLASH 在自己的地址 An-A0 上看到的值。所以,我們可以很方便的通過 SysAddr16(sysbase, offset) 對(duì) FLASH 進(jìn)行操縱,其中 sysbase 代表 FLASH 起始地址,offset 則代表了FLASH 的第幾個(gè)HALF-WORD(HALF-WORD偏移量或偏移地址)
注意:
在本節(jié)后面的描述中,SysAddr16中的 SYSBASE代表的是FLASH的起始地址,而SysAddr16中的 OFFSET則代表了相對(duì)于FLASH起始地址的 HALF-WORD 偏移量或偏移地址.OFFSET 的值也是16-BIT FLASH在自己的地址信號(hào)An-A0上看到的值;
在SST39VF160的命令定義中,所有的地址都是針對(duì)FLASH的HALF-WORD地址,指的是在FLASH自己的地址信號(hào)An-A0上看到的地址。
整片擦除操作
整片擦除操縱共需要6個(gè)周期的總線寫操作:
將 0x00AA寫到 FLASH HALF-WORD 地址 0x5555;
將 0x0055 寫到 FLASH HALF-WORD地址 0x2AAA;
將 0x0080 寫到 FLASH HALF-WORD地址 0x5555;
將 0x00AA寫到 FLASH HALF-WORD 地址 0x5555;
將 0x0055 寫到 FLASH HALF-WORD地址 0x2AAA;
將 0x0010 寫到 FLASH HALF-WORD地址 0x5555.
對(duì)應(yīng)的代碼:
*SysAddr16(sysbase, 0x5555) = 0x00AA; //將值 0x00AA 寫到 FLASH HALF-WORD地址 0x5555
*SysAddr16(sysbase, 0x2AAA) = 0x0055; //將值 0x0055 寫到 FLASH HALF-WORD地址 0x2AAA
*SysAddr16(sysbase, 0x5555) = 0x0080; //將值 0x0080 寫到 FLASH HALF-WORD地址 0x5555
*SysAddr16(sysbase, 0x5555) = 0x00AA; //將值 0x00AA 寫到 FLASH HALF-WORD地址 0x5555
*SysAddr16(sysbase, 0x2AAA) = 0x0055; //將值 0x0055 寫到 FLASH HALF-WORD地址 0x2AAA
*SysAddr16(sysbase, 0x5555) = 0x0010; //將值 0x0010 寫到 FLASH HALF-WORD地址 0x5555
SECTOR擦除操作
SECTOR的擦除操縱共需要6個(gè)周期的總線寫操作:
將 0x00AA寫到 FLASH HALF-WORD 地址 0x5555;
將 0x0055 寫到 FLASH HALF-WORD地址 0x2AAA;
將 0x0080 寫到 FLASH HALF-WORD地址 0x5555;
將 0x00AA寫到 FLASH HALF-WORD 地址 0x5555;
將 0x0055 寫到 FLASH HALF-WORD地址 0x2AAA;
將 0x0030 寫到要擦除的 SECTOR 對(duì)應(yīng)的 HALF-WORD地址。
對(duì)應(yīng)的代碼:
復(fù)制代碼
*SysAddr16(sysbase, 0x5555) = 0x00AA; //將值 0x00AA 寫到 FLASH HALF-WORD地址 0x5555
*SysAddr16(sysbase, 0x2AAA) = 0x0055; //將值 0x0055 寫到 FLASH HALF-WORD地址 0x2AAA
*SysAddr16(sysbase, 0x5555) = 0x0080; //將值 0x0080 寫到 FLASH HALF-WORD地址 0x5555
*SysAddr16(sysbase, 0x5555) = 0x00AA; //將值 0x00AA 寫到 FLASH HALF-WORD地址 0x5555
*SysAddr16(sysbase, 0x2AAA) = 0x0055; //將值 0x0055 寫到 FLASH HALF-WORD地址 0x2AAA
*SysAddr16(sysbase, addr 》》 1) = 0x0030; //將值 0x0030 寫到要擦除的 SECTOR 對(duì)應(yīng)的HALF-WORD地址
復(fù)制代碼
注意:
上面的代碼中第6個(gè)操縱周期中的ADDR 是從ARM處理器的角度來看的BYTE地址,由于在擦除的時(shí)候,用戶希看指定的是從 ARM 的角度看到的地址,這樣更方便和更直觀。而在 SysAddr16 的宏定義中,OFFSET 表示的是相對(duì)于FLASH起始地址的 HALF-WORD 偏移量,或是FLASH在自己的地址信號(hào)An-A0上看到的地址。所以需要執(zhí)行一個(gè)右移操作,把ADDR轉(zhuǎn)換成 HALF-WORD 地址。
舉例說明,SST39VF160 每個(gè) SECTOR 的大小是 4K-BYTE.從 ARM 處器的角度和用戶的角度來看,SECTOR-0 相對(duì)于FLASH起始地址的BYTE地址是0x0;從FLASH來看SECTOR-0 的HALF-WORD地址是0x0.從ARM處理器的角度和用戶的角度來看, FLASH SECTOR-1相對(duì)于FLASH起始地址的BYTE地址0x1000; 從FLASH來看, SECTOR-1的HALF-WORD地址應(yīng)該是(0x1000 》》 1) = 0x800.
假如要擦除SECTOR-0,上面代碼的第6條指令應(yīng)該是:
*SysAddr16(sysbase, 0x0 》》 1) = 0x0030;
假如要擦除SECTOR-1,上面代碼的第6條指令應(yīng)該是:
*SysAddr16(sysbase, 0x1000 》》 1) = 0x0030;
HALF-WORD 編程操作
寫一個(gè)HALF-WORD的數(shù)據(jù)到FLASH中往,需要4個(gè)周期的總線寫操作:
將 0x00AA寫到 FLASH HALF-WORD 地址 0x5555;
將 0x0055 寫到 FLASH HALF-WORD地址 0x2AAA;
將 0x00A0 寫到 FLASH HALF-WORD 地址 0x5555;
將編程數(shù)據(jù)(HALF-WORD)寫到對(duì)應(yīng)的 HALF-WORD地址。
對(duì)應(yīng)的代碼:
*SysAddr16(sysbase, 0x5555) = 0x00AA; //將值 0x00AA 寫到 FLASH 地址 0x5555
*SysAddr16(sysbase, 0x2AAA) = 0x0055; //將值 0x0055 寫到 FLASH 地址 0x2AAA
*SysAddr16(sysbase, 0x5555) = 0x00A0; //將值 0x00A0 寫到 FLASH 地址 0x5555
*SysAddr16(sysbase, addr 》》 1) = data; //將數(shù)據(jù)寫到對(duì)應(yīng)的 HALF-WORD 地址
注意:
上面的代碼中第4個(gè)操作周期中的ADDR是從ARM處理器的角度來看的BYTE地址, 由于在執(zhí)行寫操作的時(shí)候,用戶希看指定的是從 ARM 的角度看到的地址,這樣會(huì)更方便和更直觀。而在 SysAddr16 的宏定義中,OFFSET表示的是相對(duì)于FLASH起始地址的HALF-WORD偏移量。 所以需要執(zhí)行一個(gè)右移操縱, 把它轉(zhuǎn)換成HALF-WORD地址。
例如要將數(shù)據(jù) 0x0123 寫到地址 0x0處,對(duì)應(yīng)的是 FLASH 的第 0 個(gè) HAFL-WORD,對(duì)應(yīng)的 HALF-WORD 地址應(yīng)該是0x0,上面代碼的第4條指令應(yīng)該是:
*SysAddr16(sysbase, 0x0 》》 1) = 0x0123;
又如要將數(shù)據(jù)0x4567寫到地址0x2處, 對(duì)應(yīng)的是FLASH的第1個(gè) HALF-WORD, 對(duì)應(yīng)的HALF-WORD地址應(yīng)該是0x1, 上面代碼的第4條指令應(yīng)該是:
*SysAddr16(sysbase, 0x2 》》 1) = 0x4567;
再如要將數(shù)據(jù)0x89AB寫到地址0x4處, 對(duì)應(yīng)的是FLASH的第2個(gè)HALF-WORD, 對(duì)應(yīng)的HALF-WORD地址應(yīng)該是0x2,上面代碼的第4條指令應(yīng)該是:
*SysAddr16(sysbase, 0x4 》》 1) = 0x89AB;
還如要將數(shù)據(jù)0xCDEF 寫到地址 0x6處,對(duì)應(yīng)的是 FLASH 的第 3 個(gè) HALF-WORD,對(duì)應(yīng)的 HALF-WORD 地址應(yīng)該是0x3,上面代碼的第4條指令應(yīng)該是:
*SysAddr16(sysbase, 0x6 》》 1) = 0xCDEF;
2.6 小結(jié)
以上簡(jiǎn)單介紹了NOR FLASH原理,以及如何對(duì)NOR FLASH進(jìn)行操作, 但沒有包括狀態(tài)查詢, 保護(hù)等其他操縱。 對(duì)于更復(fù)雜的多片F(xiàn)LASH并聯(lián)的情況也沒有討論,如有需要者,可自行分析。
結(jié)語
關(guān)于norflash的相關(guān)介紹就到這了,如有不足之處歡迎指正。
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存儲(chǔ)器
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