NorFlash等写操作时不一定需要手动执行擦除命令(观点错误,需要手打擦除命令)

本文澄清了关于Flash存储设备(如NAND和NOR Flash)的误解,指出写操作并非将0变为1,而是将1变为0。解释了在实际应用中,即使某些设备不需要手动擦除,但在写入数据前仍需确保目标位置为全1状态,以避免数据冲突。强调了全1擦除的重要性,并阐述了如何通过页单位进行擦除操作。

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一直有个概念就是在操作常见的Flash:无论是nandflash/norflash,甚至e2prom等都需要先进行一定的擦除命令操作将0,1全部变为1,再进行写操作。

但实际现在ic发展,发现比如手里的一颗norflash不需要所谓的手动擦除操作,写入一个字节只需要发送一个写命令+地址+内容即可。与网上部分观点有出入,故记录下。


    本文观点出现严重错误。无论是NandFlash还是norflash, 写操作都是将1变为0,而不能将0变为1。故比如擦除后从0xFF->0xAA, 而如果再次直接写入了0x55.本质是将10101010的1变为0,而不会讲1变为0. 故最终存在NorFlash中的变为了0x00. 故需要在写入前还是要擦除的,再从0xFF变为0x55。一般以页的单位进行擦除。抱歉,误导大家了。

<think>嗯,用户问的是外部Flash存储数据,为什么数据前需要先擦除。这个问题看起来挺基础的,但作为刚接触的人可能不太清楚背后的原理。我需要先回忆一下Flash存储的基本结构和工作原理。 首先,Flash存储器分为Nor Flash和Nand Flash,但不管是哪种,它们的存储单元都是基于浮栅晶体管。数据存储是通过电荷保存在浮栅中来实现的,电荷的存在与否决定了存储的位是0还是1。不过这里可能有个误区,通常来说,在Flash中,擦除后的状态是全部为1,而操作是将某些位从1变为0。所以入前需要擦除,可能是因为入只能将位从1变为0,而不能反过来。如果要重新入数据,可能需要先将这些位恢复为1,才能再次0。 接下来要考虑擦除入的粒度。Flash存储器的擦除操作通常是以块(Block)为单位进行的,而入则是以页(Page)为单位。这意味着如果用户要修改某个页中的数据,而该页所在的块已经包含其他有效数据,直接擦除整个块会导致其他数据丢失,因此需要先将有效数据复制到其他地方,擦除块后再重新入。这可能也是为什么需要先擦除的原因之一,因为入只能在已擦除(全1)的页中进行。 另外,Flash的物理特性限制了其入方式。浮栅晶体管通过 Fowler-Nordheim 隧穿或热电子注入来改变电荷,擦除通常需要较高的电压,作用于整个块,而入则是更精细的操作。每个存储单元的寿命有限,擦除次数过多会影响寿命,所以设计上尽量减少擦除次数。 用户可能在实际开发中遇到需要频繁入数据的情况,但如果不了解擦除的必要性,可能会导致数据入失败或存储单元损坏。因此,解释清楚背后的物理机制和操作限制是很重要的。同,可能需要提到一些优化策略,比如磨损均衡、坏块管理等,来帮助用户更好地应用Flash存储。 总结一下,回答需要分几个部分:Flash的基本结构和工作原理,擦除入的操作机制,物理限制和寿命考虑,以及实际应用中的注意事项。确保用简单的中文解释清楚,避免使用过于专业的术语,但必要给出例子,比如块和页的大小差异,以及为什么直接覆盖不可行。</think>外部Flash存储器在入数据前需要先擦除的根本原因与其物理结构和存储机制密切相关。以下从原理到应用逐步解释: 1. **Flash存储单元物理结构** Flash存储单元基于浮栅晶体管(Floating Gate Transistor)。数据存储通过浮栅中是否捕获电荷实现: - 擦除状态:浮栅无电荷 → 存储`1` - 入状态:浮栅注入电荷 → 存储`0` 2. **入与擦除的物理限制** - **操作**:只能将`1`改为`0` 通过热电子注入或Fowler-Nordheim隧穿注入电荷,但无法逆向移除电荷 - **擦除操作**:将`0`恢复为`1` 需要施加高压电场清空浮栅电荷,**以块(Block)为单位操作** 3. **典型操作流程示例** 假设要修改某地址数据`0x1234`(原值`A`→新值`B`): ``` Step 1. 读取整个Block数据到缓存 Step 2. 擦除整个Block(所有位变为`1`) Step 3. 修改缓存中目标地址数据 Step 4. 将整个Block数据重新入 ``` 4. **技术参数对比** | 操作类型 | 粒度 | 间典型值 | 电压需求 | |----------|---------|------------|----------| | 擦除 | Block | 1-3ms | 高压(~20V)| | 入 | Page | 100-300μs | 中压(~10V)| 5. **不擦除直接入的后果** - 若目标位已有`0`,无法通过入变回`1` - 可能导致数据错误(例如原数据`0011`,试图`1100`会得到`0000`) 6. **实际工程优化方案** - **磨损均衡(Wear Leveling)** 动态分配物理块地址,延长使用寿命 - **坏块管理(Bad Block Management)** 标记失效块,避免数据丢失 - **前缓存(Write Buffer)** 累积多个操作后批量执行,减少擦除次数 7. **特殊类型优化** NOR Flash允许按字节读取,但入仍需块擦除 NAND Flash通过页编程(Page Program)优化入效率,但单个页内只能单次编程 理解这一机制有助于设计高效存储策略,例如在嵌入式系统中合理规划数据存储结构,减少不必要的擦除操作,从而延长Flash使用寿命。
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