SPI Flash,NOR Flash,NAND Flash,eMMC对比

SPIFlash和NORFlash是两种非易失性存储器,SPIFlash是使用SPI接口的NORFlash,常用于数据存储和设备间数据交换。NORFlash允许芯片内执行,适合代码存储,而NANDFlash有更高的存储密度和更快的写入速度,适用于大量数据存储。SPIFlash比NORFlash接口简单、成本低,但速度较慢。NANDFlash的擦除单元小,擦除速度快,但需要额外的主控接口。在选择时,需根据读写速度、成本和数据量需求来决定。

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快闪存储器(英语:Flash Memory),是一种电子式可清除程序化只读存储器的形式,允许在操作中被多次擦或写的存储器。这种科技主要用于一般性数据存储,以及在电脑与其他数字产品间交换传输数据,如储存卡与U盘。闪存是非易失性的存储器,所以单就保存数据而言, 它是不需要消耗电力的。

与硬盘相比,闪存也有更佳的动态抗震性。这些特性正是闪存被移动设备广泛采用的原因。闪存还有一项特性:当它被制成储存卡时非常可靠,即使浸在水中也足以抵抗高压与极端的温度。闪存的写入速度往往明显慢于读取速度。

SPI FLASH

首先它是个Flash,Flash是什么东西就不多说了(非易失性存储介质),分为NOR和NAND两种(NOR和NAND的区别本篇不做介绍)。SPI一种通信接口。那么严格的来说SPI Flash是一种使用SPI通信的Flash,即,可能指NOR也可能是NAND。但现在大部分情况默认下人们说的SPI Flash指的是SPI NorFlash。早期Norflash的接口是parallel的形式,即把数据线和地址线并排与IC的管脚连接。但是后来发现不同容量的Norflash不能硬件上兼容(数据线和地址线的数量不一样),并且封装比较大,占用了较大的PCB板位置,所以后来逐渐被SPI(串行接口)Norflash所取代。同时不同容量的SPI Norflash管脚也兼容封装也更小。,至于现在很多人说起NOR flash直接都以SPI flash来代称。

SPI FLASH与NOR FLASH的区别 详解SPI FLASH与NOR FLASH的不一样

NorFlash根据数据传输的位数可以分为并行(Parallel,即地址线和数据线直接和处理器相连)NorFlash和串行(SPI,即通过SPI接口和处理器相连)NorFlash;区别主要就是:1、SPI NorFlash每次传输一bit位的数据,parallel连接的NorFlash每次传输多个bit位的数据(有x8和x16bit两种); 2、SPI NorFlash比parallel便宜,接口简单点,但速度慢。

NandFlash是地址数据线复用的方式,接口标准统一(x8bit和x16bit),所以不同容量再兼容性上基本没什么问题。但是目前对产品的需求越来越小型化以及成本要求也越来越高,所以SPI NandFlash渐渐成为主流,并且采用SPI NANDFlash方案,主控也可以不需要传统NAND控制器,只需要有SPI接口接口操作访问,从而降低成本。另外SPI NandFlash封装比传统的封装也小很多,故节省了PCB板的空间。

今天主要说下SPI NorFlash。

二、有毛用啊

节省成本,减小封装,存储数据。

三、怎么用啊

怎么用说白了对于Flash就是读写擦,也就是实现flash的驱动。先简单了解下spi flash的物理连接。

之前介绍SPI的时候说过,SPI接口目前的使用是多种方式(具体指的是物理连线有几种方式),Dual SPI、Qual SPI和标准的SPI接口(这种方式肯定不会出现在连接外设是SPI Flash上,这玩意没必要全双工),对于SPI Flash来说,主要就是Dual和Qual这两种方式。具体项目具体看了,理论上在CLK一定的情况下, 线数越多访问速度也越快。我们项目采用的Dual SPI方式,即两线。

当前涉及到具体的SPI flash芯片类型了,所以必须也得参考flash的datasheet手册了。我们以W25Q64JVSSIQ为例。

这是基本信息的介绍,然后看下具体IO的定义

这个是WSON封装的管脚定义,其他详细信息参考datasheet。

硬件驱动的话也是和芯片强相关的,因为读写擦都是和硬件时序相关的,所以必须得参考硬件datasheet手册。

上面的datasheet都详细说明了每个操作的时序周期发送的命令。上图中,第一列是指令名称,第二列是指令编码,第三列及以后的指令功能与对应的指令有关。带括号的字节内容为flash向主机返回的字节数据,不带括号则是主机向flash发送字节数据。

A0A23:flash内部存储器地址;MID0MID7:制造商ID;ID0ID15:flash芯片ID;D0D7:flash内部存储的数据;dummy:指任意数据。

比如获取deviceID:

表示该命令由这四个字节组成,其中dummy意为任意编码,即这三个字节必须得发数据,但这些数据是任意的,上图命令列表中带括号的字节数据表示由FLASH返回给主机的响应,可以看到deviceID命令的第5个字节为从机返回的响应,(ID7~ID0),即返回设备的ID号。

代码如下:

uint32_t Get_Flash_DeviceID(void)

{

uint8_t deviceID= 0x00;

spiflashReset();

spi_write( 0xAB);

spi_write( Dummy);

spi_write( Dummy);

spi_write( Dummy);

deviceID = spi_write( Dummy);

spi_write( Dummy);

spiflashSet() ;

return deviceID;

}

NOR FLASH
  NOR Flash是一种非易失闪存技术,是Intel在1988年创建。

是现在市场上两种主要的非易失闪存技术之一。Intel于1988年首先开发出NOR Flash 技术,彻底改变了原先由EPROM(Erasable Programmable Read-Only-Memory电可编程序只读存储器)和EEPROM(电可擦只读存储器Electrically Erasable Programmable Read - Only Memory)一统天下的局面。紧接着,1989年,东芝公司发表了NAND Flash 结构,强调降低每比特的成本,有更高的性能,并且像磁盘一样可以通过接口轻松升级。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的管理需要特殊的系统接口。通常读取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。——《ARM嵌入式Linux系统开发从入门到精通》 李亚峰 欧文盛 等编著 清华大学出版社 P52 注释 API Key

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。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NAND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。

此外,NAND的实际应用方式要比NOR复杂的多。NOR可以直接使用,并可在上面直接运行代码;而NAND需要I/O接口,因此使用时需要驱动程序。不过当今流行的操作系统对NAND结构的Flash都有支持。此外,Linux内核也提供了对NAND结构的Flash的支持。

详解

NOR和NAND是现在市场上两种主要的非易失闪存技术。Intel于1988年首先开发出NOR flash技术,彻底改变了原先由EPROM和EEPROM一统天下的局面。紧接着,1989年,东芝公司发表了NAND flash结构,强调降低每比特的成本,更高的性能,并且象磁盘一样可以通过接口轻松升级。但是经过了十多年之后,仍然有相当多的硬件工程师分不清NOR和NAND闪存。

像“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的管理需要特殊的系统接口。

SPI FLASH与NOR FLASH的区别
  1、SPI Flash (即SPI Nor Flash)是Nor Flash的一种;

2、NOR Flash根据数据传输的位数可以分为并行(Parallel)NOR Flash和串行(SPI)NOR Flash;

3、SPI Nor Flash每次传输一个bit位的数据,parallel Nor Flash每次传输多个bit位的数据(有x8和x16bit两种);

4、SPI Nor Flash比parallel便宜,接口简单点,但速度慢。

SPI FLASH是指外接口符合SPI协议,也就是串口。

NOR FLASH与NAND 是相对的,指的是芯片内部的串型和并行。

SPI FLASH是NOR FLASH的一种。

NOR Flash

NOR Flash需要很长的时间进行抹写,但是它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,这使的它非常适合取代老式的ROM芯片。当时ROM芯片主要用来存储几乎不需更新的代码,例如电脑的BIOS或机上盒(Set-top Box)的固件。NOR Flash可以忍受一万到一百万次抹写循环,它同时也是早期的可移除式快闪存储媒体的基础。CompactFlash本来便是以NOR Flash为基础的,虽然它之后跳槽到成本较低的 NAND Flash。

NAND Flash

NAND Flash式东芝在1989年的国际固态电路研讨会(ISSCC)上发表的, 要在NandFlash上面读写数据,要外部加主控和电路设计。NAND Flash具有较快的抹写时间, 而且每个存储单元的面积也较小,这让NAND Flash相较于NOR Flash具有较高的存储密度与较低的每比特成本。同时它的可抹除次数也高出NOR Flash十倍。然而NAND Flash 的I/O接口并没有随机存取外部地址总线,它必须以区块性的方式进行读取,NAND Flash典型的区块大小是数百至数千比特。

因为多数微处理器与微控制器要求字节等级的随机存取,所以NAND Flash不适合取代那些用以装载程序的ROM。从这样的角度看来,NAND Flash比较像光盘、硬盘这类的次级存储设备。NAND Flash非常适合用于储存卡之类的大量存储设备。第一款创建在NAND Flash基础上的可移除式存储媒体是SmartMedia,此后许多存储媒体也跟着采用NAND Flash,包括MultiMediaCard、Secure Digital、Memory Stick与xD卡。

EMMC

emmc存储器eMMC (Embedded Multi Media Card) 为MMC协会所订立的,eMMC 相当于 NandFlash+主控IC ,对外的接口协议与SD、TF卡一样,主要是针对手机或平板电脑等产品的内嵌式存储器标准规格。eMMC的一个明显优势是在封装中集成了一个控制器,它提供标准接口并管理闪存,使得手机厂商就能专注于产品开发的其它部分,并缩短向市场推出产品的时间。这些特点对于希望通过缩小光刻尺寸和降低成本的NAND供应商来说,同样的重要。

eMMC由一个嵌入式存储解决方案组成,带有MMC(多媒体卡)接口、快闪存储器设备(Nand Flash)及主控制器,所有都在一个小型的BGA 封装。接口速度高达每秒52MBytes,eMMC具有快速、可升级的性能。同时其接口电压可以是 1.8V或者是 3.3V。

参考:
https://www.jdwx.info/article-991-1.html
http://m.elecfans.com/article/778203.html

<think>首先,用户的问题是基于之前的系统指令,我的回答必须遵循特定规则:使用$...$格式表示行内数学表达式,使用$$...$$格式表示独立公式并单独成段,确保LaTeX语法正确,使用中文回答,并生成相关问题。用户的直接问题是:“NORFLASHEMMC的主要区别及适用场景”,用户指定要区分NORFlasheMMC。用户提供了参考引用来帮助回答:-引用[1]讨论了emmcspinorspinand的优缺点,强调成本、需求性能权衡。-引用[2]详细比较了EMMCNandflashNorflash区别,包括结构、访问方式、用途、性能等。用户说:“上述引用仅供参考,并不是用户真正的需求,请尽可能多的参考用户上一次的问题你的回答。”这暗示我应该优先考虑用户当前的问题,而不是过度依赖这些引用。用户上一次的问题是:“我想了解NORFLASHEMMC之间的区别”,所以我需要针对这个提问进行回答。我的回答结构需要清晰:-逐步解决问题:先从整体介绍区别,然后分类讨论关键点(如结构、性能、应用等),最后总结适用场景。-回答中引用的段落末尾自然地添加引用标识:[^1]或[^2],根据参考内容。-生成相关问题:在回答末尾添加相关问题列表。关键区别点从引用[2]中提取:-**NorFlash**:结构像并联灯泡,直接访问字节;读取速度快;用于引导代码、固件;容量小、成本高。-**EMMC**:集成NANDFlash控制器;接口类似SD卡;用于移动设备如智能手机;高性能、大容量。从引用[1]:成本方面,eMMC相对较高但适用于需要高性能大容量;NORFlash更注重速度寿命。现在,构建回答:1.**开头**:简要介绍问题,概述主要区别。2.**主体**:分点讨论区别:-**结构访问方式**:NOR的独立访问vseMMC的页/块访问(基于NAND)。-**性能特点**:NOR读取快,但写入慢;eMMC读写较快。-**应用场景**:NOR用于小容量固件;eMMC用于大容量存储如手机。-**成本优缺点**:参考引用中的权衡。3.**结尾**:总结适用场景。4.**相关问题**:生成3-4个相关的问题,延续主题,如“eMMC相比NORFlash的优劣势?”或“如何优化NORFlash嵌入式系统中的使用?”由于是系统级指令,回答中可能不需要数学表达式,因为主题是存储器技术,不涉及数学。但如果涉及速度、容量等数字解释,可以用LaTeX。但为安全起见,避免不必要的LaTeX;如果有表达式,用$...$。例如,速度比较:读取速度为$100\text{ns}$vs$10\text{ns}$。确保中文回答。生成相关问题:-类似示例中的快速排序相关问题。-例如:1.NORFlash在哪些系统中不可或缺?2.eMMC控制器的作用是什么?3.如何选择NORFlasheMMC?参考标识添加:在适当的地方添加[^1]或[^2],例如在提到成本权衡时用[^1],在结构差异时用[^2]。自然地添加到引用来源段落的末尾。最终回答结构:-标题或简述:NORFLASHEMMC的主要区别-正文:分点解释-适用场景-§§相关问题§§</think> ### NOR FLASHEMMC 的主要区别及适用场景 NOR Flash eMMC 都是嵌入式系统中常用的闪存技术,但它们在设计、性能用途上存在显著差异。下面我将基于核心参数逐步分析主要区别,并总结适用场景。主要内容包括结构、访问方式、性能、成本应用等核心方面。回答中参考了引用的信息([^1], [^2]),以确保准确性全面性。 #### 1. **结构与访问方式** - **NOR Flash**:结构类似于并联灯泡,每个存储单元都有独立地址,支持直接字节级访问(即可以直接读取或写入单个字节)。这使其在随机访问场景表现出色,例如快速加载指令代码或固件片段。由于结构简单,NOR Flash 不需要外部控制器,直接连接到系统总线,适合实时性要求高的系统[^2]。 - **eMMC (Embedded Multi-Media Card)**:本质上是 NAND Flash 的集成升级版,包括 NAND Flash 芯片内置控制器。访问方式基于页(Page)块(Block),数据必须批量读写,不支持直接字节访问。控制器管理接口协议、错误校正(ECC)磨损均衡,对外提供标准化的 eMMC 接口(类似 SD 卡),简化了系统设计。这种结构更适合大容量数据流处理[^2]。 #### 2. **性能特点** - **读取速度**: - NOR Flash:随机读取速度快(通常在 $100 \text{ns}$ 以内),适用于需要快速启动执行的任务,如设备引导加载[^2]。 - eMMC:顺序读取速度较快(可达 $200 \text{MB/s}$ 以上),但随机访问延迟较高(约 $1 \text{ms}$)。控制器优化了 NAND 的读写效率,适合大文件处理,如多媒体数据传输[^2]。 - **写入擦除**: - NOR Flash:写入擦除速度慢(擦除操作以块为单位,可能耗时较长),寿命有限(约 $10^4$ 次擦写周期)。不适合频繁更新的数据[^2]。 - eMMC:写入速度较快(得益于控制器优化),寿命更长($10^5$ 次擦写周期),并通过磨损均衡机制延长使用寿命,适合动态数据存储[^1]。 - **功耗可靠性**: - NOR Flash:功耗较低,适合功耗敏感的嵌入式设备。数据可靠性高,不易出错。 - eMMC:功耗相对较高(因控制器集成),但稳定性好(ECC 功能减少数据错误风险),尤其在高负载场景[^1]。 #### 3. **成本容量** - **NOR Flash**:成本较高(单位容量成本约 $\$0.5$ – $\$2$ per GB),容量较小(通常 $1$ MB – $128$ MB)。投资回报取决于对速度可靠性的需求,如工业控制系统中固件存储[^1]。 - **eMMC**:成本适中(约 $\$0.1$ – $\$0.5$ per GB),容量更大($1$ GB – $128$ GB)。系统级优化降低了单位成本,适用于大规模生产设备,如消费电子产品[^1]。 #### 4. **适用场景总结** 基于上述区别,应用场景取决于系统需求: - **NOR Flash**:首选在需要快速启动、随机访问小容量的场景。例如: - 设备引导代码(如 BIOS 或 UEFI)、微控制器固件。 - 物联网(IoT)设备的根文件系统,其中实时性低功耗是关键。 - 汽车电子安全系统,要求高可靠性([^1])。 - **eMMC**:适用于大容量、高性能需求的数据存储,且系统设计需简化时。例如: - 智能手机平板电脑的主存储(处理系统应用数据)。 - 工业自动化媒体播放器,需要频繁读写大数据文件。 - 消费电子产品的嵌入式存储,其中标准化接口降低成本并提升兼容性([^2])。 总体而言,如果系统注重启动速度、小容量实时访问,NOR Flash 是理想选择;反之,对容量、写速度成本敏感的系统,eMMC 更合适[^1]。优化决策时,建议评估具体需求(如读取频率 $\text{f}_{read}$ 与写入频率 $\text{f}_{write}$)以进行性能权衡。
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