Nand vs Norflash (XIP)

本文深入探讨了XIP(Execute In Place)技术的核心概念,强调了存储设备必须为CPU提供类似于常规内存的接口,包括快速随机读取操作和适当的映射功能。文章还详细解释了程序在XIP环境下运行的条件,如位置独立性和不修改加载图像内的数据。

https://www.embedded.com/flash-101-nand-flash-vs-nor-flash/

https://en.wikipedia.org/wiki/Execute_in_place

XIP:

  • The storage must provide a similar interface to the CPU as regular memory (or an adaptive layer must be present).
  • This interface must provide sufficiently fast read operations with a random access pattern.
  • The file system, if one is used, needs to expose appropriate mapping functions.
  • The program must either be linked to be aware of the address the storage appears at in the system or be position-independent.
  • The program must not modify data within the loaded image.

### NOR Flash XIP 技术原理和应用 #### 什么是 NOR Flash XIP? NOR Flash XIP(eXecute In Place)是一种允许 CPU 直接在 NOR Flash 中执行代码的技术,而不需要将代码复制到 RAM 中。这种技术依赖于 NOR Flash 的随机访问特性,使其可以像 RAM 一样被直接寻址和执行[^1]。 #### 技术原理 NOR Flash 的结构决定了其支持随机访问的能力。与 NAND Flash 不同,NOR Flash 的存储单元采用并行连接方式,使得每个存储单元都可以被直接寻址。这种特性允许 CPU 通过地址总线直接访问 NOR Flash 中的特定指令,从而实现代码的就地执行。 在嵌入式系统中,许多 Cortex-M 系列 MCU 内部集成了 NOR Flash,并通过高性能 AHB 总线直接连接,以支持 XIP 功能。例如,i.MX RT 系列 MCU 可以外接串行 NOR Flash,并通过 FlexSPI 总线实现 XIP 调试功能。FlexSPI 支持缓存访问、预取指令以及多种突发传输模式,这些特性提高了代码执行效率[^4]。 此外,XIP 调试的实现需要 IDE 集成 Flash 下载算法,以便将代码写入 NOR Flash 并在执行时直接从 Flash 读取指令。这种机制简化了调试流程,并减少了对 RAM 的依赖[^3]。 #### 应用场景 NOR Flash XIP 技术广泛应用于资源受限的嵌入式系统中,尤其是在需要高效代码执行和低功耗的场景。例如: - **物联网设备**:XIP 技术减少了对外部 RAM 的依赖,降低了功耗和硬件成本。 - **工业控制系统**:由于 NOR Flash 的高可靠性,XIP 在工业自动化设备中被广泛应用。 - **消费类电子产品**:在需要快速启动和高效执行的小型设备中,XIP 技术可以显著提升性能。 此外,XIP 还支持在外部串行 NOR Flash 上进行调试,使得开发人员可以在不使用内部 Flash 的情况下进行在线调试,提高了开发效率[^3]。 #### XIP 与其他存储技术的比较 在嵌入式系统中,eMMC 和 NAND Flash 通常不支持 XIP,因为它们的访问机制基于块读写,而不是随机访问。这使得 NOR Flash 在代码执行方面具有独特优势,尤其是在需要低延迟和高稳定性的场景中[^2]。 #### 示例:FlexSPI AHB 地址映射 在 i.MX RT1050 中,FlexSPI AHB 地址映射的起始地址为 `0x60000000`,最大支持 504MB 的空间。FlexSPI 支持以下特性: - 缓存访问和非缓存访问 - 指令预取启用/禁用 - 突发传输大小:8/16/32/64 位 - 支持 SINGLE/INCR/WRAP4/INCR4/WRAP8/INCR8/WRAP16/INCR16 等突发类型 ```c // 示例:FlexSPI AHB 地址映射配置 #define FLEXSPI_AHB_BASE 0x60000000 #define FLEXSPI_AHB_SIZE 0x20000000 // 512MB ``` 上述配置确保了 NOR Flash 可以像内存一样被访问,从而实现高效的代码执行。 ---
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