|
Flash存儲器，簡稱Flash，它結(jié)合了ROM和RAM的長處，不僅具備電子可擦除可編程的性能，還不會因斷電而丟失數(shù)據(jù)，具有快速讀取數(shù)據(jù)的特點(diǎn)；在現(xiàn)在琳瑯滿目的電子市場上，F(xiàn)lash總類可謂繁多，功能各異，而你對它了解有多少呢？ 為了讓大家更深入了解Flash，今天將主要根據(jù)芯片的通信協(xié)議并且結(jié)合Flash的特點(diǎn)，給大家一個(gè)全新認(rèn)識。 一、IIC EEPROM IIC EEPROM，采用的是IIC通信協(xié)議；IIC通信協(xié)議具有的特點(diǎn)：簡單的兩條總線線路，一條串行數(shù)據(jù)線（SDA），一條串行時(shí)鐘線（SCL）；串行半雙工通信模式的8位雙向數(shù)據(jù)傳輸，位速率標(biāo)準(zhǔn)模式下可達(dá)100Kbit/s；一種電可擦除可編程只讀存儲器，掉電后數(shù)據(jù)不丟失，由于芯片能夠支持單字節(jié)擦寫，且支持擦除的次數(shù)非常之多，一個(gè)地址位可重復(fù)擦寫的理論值為100萬次，在實(shí)際應(yīng)用中具有著不可替代的作用。日常我們常接觸芯片型號有AT24C02、FM24C02、CAT24C02等，其常見的封裝多為DIP8，SOP8，TSSOP8等。 二、SPI NorFlash SPI NorFlash，采用的是SPI 通信協(xié)議，有4線（時(shí)鐘，兩個(gè)數(shù)據(jù)線，片選線）或者3線（時(shí)鐘，兩個(gè)數(shù)據(jù)線）通信接口，由于它有兩個(gè)數(shù)據(jù)線能實(shí)現(xiàn)全雙工通信，因此比IIC通信協(xié)議的IIC EEPROM的讀寫速度上要快很多。SPI NorFlash具有NOR技術(shù)Flash Memory的特點(diǎn)，即程序和數(shù)據(jù)可存放在同一芯片上，擁有獨(dú)立的數(shù)據(jù)總線和地址總線，能快速隨機(jī)讀取，允許系統(tǒng)直接從Flash中讀取代碼執(zhí)行；可以單字節(jié)或單字編程，但不能單字節(jié)擦除，必須以Sector為單位或?qū)φ瑘?zhí)行擦除操作，在對存儲器進(jìn)行重新編程之前需要對Sector或整片進(jìn)行預(yù)編程和擦除操作。 NorFlash在擦寫次數(shù)上遠(yuǎn)遠(yuǎn)達(dá)不到IIC EEPROM，并且由于NOR技術(shù)Flash Memory的擦除和編程速度較慢，塊尺寸又較大，因此擦除和編程操作所花費(fèi)的時(shí)間會很長；但SPI NorFlash接口簡單，使用的引腳少，易于連接，操作方便，并且可以在芯片上直接運(yùn)行代碼，其穩(wěn)定性出色，傳輸速率高，在小容量時(shí)具有很高的性價(jià)比，這使其很適合應(yīng)于嵌入式系統(tǒng)中作為 FLASH ROM，所以在市場的占用率非常高。 我們通常見到的S25FL128、MX25L1605、W25Q64等型號都是SPI NorFlash，其常見的封裝多為SOP8，SOP16，WSON8，US0N8，QFN8、BGA24等。 三、Parallel NorFalsh Parallel NorFalsh,也叫做并行NorFlash,采用的Parallel接口通信協(xié)議，擁有獨(dú)立的數(shù)據(jù)線和地址總線，它同樣繼承了NOR技術(shù)Flash Memory的所有特點(diǎn)；由于采用了Parallel接口。Parallel NorFalsh相對于SPI NorFlash,支持的容量更大，讀寫的速度更快，但是由于占用的地址線和數(shù)據(jù)線太多，在電路電子設(shè)計(jì)上會占用很多資源。Parallel NorFalsh讀寫時(shí)序類似于SRAM，只是寫的次數(shù)較少，速度也慢，由于其讀時(shí)序類似于SRAM，讀地址也是線性結(jié)構(gòu)，所以多用于不需要經(jīng)常更改程序代碼的數(shù)據(jù)存儲。 我們通常見到的S29GL128、MX29GL512、SST39VF020等型號都是Parallel NorFlash，其常見的封裝多為TSSOP32、TSOP48、BGA64，PLCC32等。 四、Parallel NandFlash Parallel NandFlash同樣采用了Parallel接口通信協(xié)議，NandFlash在工藝制程方面分有三種類型：SLC、MLC、TLC。NandFlash技術(shù)Flash Memory具有以下特點(diǎn)：以頁為單位進(jìn)行讀和編程操作，以塊為單位進(jìn)行擦除操作；具有快編程和快擦除的功能，其塊擦除時(shí)間是2ms，而NOR技術(shù)的塊擦除時(shí)間達(dá)到幾百ms；芯片尺寸小，引腳少，是位成本(bit cost)最低的固態(tài)存儲器；芯片包含有壞塊，其數(shù)目取決于存儲器密度。壞塊不會影響有效塊的性能，但設(shè)計(jì)者需要有一套的壞塊管理策略！ 對比Parallel NorFalsh，NandFlash在擦除、讀寫方面，速度快，使用擦寫次數(shù)更多，并且它強(qiáng)調(diào)更高的性能，更低的成本，更小的體積，更大的容量，更長的使用壽命。這使NandFlash很擅于存儲純資料或數(shù)據(jù)等，在嵌入式系統(tǒng)中用來支持文件系統(tǒng)。其主要用來數(shù)據(jù)存儲，大部分的U盤都是使用NandFlash，當(dāng)前NandFlash在嵌入式產(chǎn)品中應(yīng)用仍然極為廣泛，因此壞塊管理、掉電保護(hù)等措施就需要依賴NandFlash使用廠家通軟件進(jìn)行完善。 我們通常見到的S34ML01G100、MX30LF2G18AC、MT29F4G08ABADA等型號都是Parallel NandFlash，其常見的封裝多為TSOP48、BGA63、BGA107，BGA137等。 五、SPI NandFlash SPI NandFlash，采用了SPI NorFlash一樣的SPI的通信協(xié)議，在讀寫的速度上沒什么區(qū)別，但在存儲結(jié)構(gòu)上卻采用了與Parallel NandFlash相同的結(jié)構(gòu)，所以SPI nand相對于SPI norFlash具有擦寫的次數(shù)多，擦寫速度快的優(yōu)勢，但是在使用以及使用過程中會同樣跟Parallel NandFlash一樣會出現(xiàn)壞塊，因此，也需要做特殊壞塊處理才能使用； SPI NandFlash相對比Parallel NandFlash還有一個(gè)重要的特點(diǎn)，那就是芯片自己有內(nèi)部ECC糾錯(cuò)模塊，用戶無需再使用ECC算法計(jì)算糾錯(cuò)，用戶可以在系統(tǒng)應(yīng)用當(dāng)中可以簡化代碼，簡單操作； 我們通常見到的W25N01GVZEIG、GD5F4GQ4UBYIG、F50L1G41A等型號都是SPI NandFlash，其常見的封裝多為QFN8、BGA24等。 六、eMMC Flash eMMC采用統(tǒng)一的MMC標(biāo)準(zhǔn)接口，自身集成MMC Controller，存儲單元與NandFlash相同。針對Flash的特性，eMMC產(chǎn)品內(nèi)部已經(jīng)包含了Flash管理技術(shù)，包括錯(cuò)誤探測和糾正，F(xiàn)lash平均擦寫，壞塊管理，掉電保護(hù)等技術(shù)。MMC接口速度高達(dá)每秒52MBytes，eMMC具有快速、可升級的性能，同時(shí)其接口電壓可以是 1.8v 或者是 3.3v。 eMMC相當(dāng)于NandFlash+主控IC ，對外的接口協(xié)議與SD、TF卡一樣，主要是針對手機(jī)或平板電腦等產(chǎn)品的內(nèi)嵌式存儲器標(biāo)準(zhǔn)規(guī)格。eMMC的一個(gè)明顯優(yōu)勢是在封裝中集成了一個(gè)控制器，它提供標(biāo)準(zhǔn)接口并管理閃存，使得手機(jī)廠商就能專注于產(chǎn)品開發(fā)的其它部分，并縮短向市場推出產(chǎn)品的時(shí)間。這些特點(diǎn)對于希望通過縮小光刻尺寸和降低成本的NAND供應(yīng)商來說，同樣的重要。 eMMC由一個(gè)嵌入式存儲解決方案組成，帶有MMC(多媒體卡)接口、快閃存儲器設(shè)備(Nand Flash)及主控制器，所有都在一個(gè)小型的BGA 封裝,最常見的有BGA153封裝;我們通常見到的KLMAG8DEDD、THGBMAG8B4JBAIM、EMMC04G-S100等型號都是eMMC Flash。eMMCFlash存儲容量大，市場上32GByte容量都常見了，其常見的封裝多為BGA153、BGA169、BGA100等。 七、USF2.0 JEDEC在2013年9月發(fā)布了新一代的通用閃存存儲器標(biāo)準(zhǔn)USF2.0，該標(biāo)準(zhǔn)下得閃存讀寫速度可以高達(dá)每秒1400MB，這相當(dāng)于在兩秒鐘內(nèi)讀寫兩個(gè)CD光盤的數(shù)據(jù)，不僅比eMMC有更巨大的優(yōu)勢，而且它甚至能夠讓電腦上使用的閃存存儲介質(zhì)固態(tài)硬盤也相形見絀。UFS閃存規(guī)格采用了新的標(biāo)準(zhǔn)2.0接口，它使用的是串行界面，很像PATA、SATA的轉(zhuǎn)換，并且它支持全雙工運(yùn)行，可同時(shí)讀寫操作，還支持指令隊(duì)列。相對之下，eMMC是半雙工，讀寫必須分開執(zhí)行，指令也是打包，在速度上就已經(jīng)是略遜一籌了，而且UFS芯片不僅傳輸速度快，功耗也要比eMMC5.0低一半，可以說是日后旗艦手機(jī)閃存的理想搭配。目前僅有少數(shù)的半導(dǎo)體廠商有提供封裝成品，如三星、東芝電子等。 |
