第八章 NAND Flash控制器

8.1 NAND Flash 介绍和NAND Flash 控制器使用

NAND Flash 在嵌入式系统中的地位与PC上的硬盘类似，用于保存系统运行所必需的操作系统、应用程序、用户数据、运行过程中产生的各类数据。与内存掉电后数据丢失不同，NAND Flash中的数据在掉电后仍可以永久保存。

8.1.1 Flash介绍

常用的 Flash 类型有 NOR Flash 和 NAND Flash 两种。NOR Flash 由 Intel 公司在 1988 年发明，以代替当时在市场上占据主要地位的 EPROM （Electrically Programmable Read-Only-Memory,电可编程只读存储器）和 E²PROM (Electrically Erasable Programmable Read-Only-Memory,电可擦可编程只读存储器)。NAND Flash 由 Toshiba 公司在 1989 年发明。两者的主要差别如下表 8.1 所示.

表8.1 NOR/NAND Flash 的差别

-	NOR	NAND
容量	1MB~32MB	16MB~512MB
XIP	Yes	No
擦除	非常慢（5s）	快（3s）
写	慢	快
读	快	快
可靠性	较高，位反转的比例小于 NAND Flash 的10%	较低，位反转比较常见，必须有校验措施，比如TNR必须有坏块管理措施
可擦除次数	10000~100000	100000~1000000
生命周期	低于NAND Flash 的10%	是NOR Flash 的10倍以上
接口	与RAM相同	与I/O接口相同
访问方法	随机访问	顺序访问
易用性	容易	复杂
主要用途	常用于保存代码和关键数据	用于保存数据
价格	高	底

NOR Flash 支持 XIP，即代码可以直接在 NOR Flash 上执行，无需复制到内存中。 这是由于 NOR Flash 的接口与 RAM 完全相同，可以随机访问任意地址的数据。在 NOR Flash 上进行读操作的效率非常高，但擦出和写操作的效率很低；另外，NOR Flash 的容量一般比较小。NAND Flash 进行擦除和写操作的效率更高，并且容量更大。一般而言，NOR Flash 用于存储程序，NAND Flash 用于存储数据。基于 NAND Flash 的设备通常也要搭配 NOR Flash 以存储程序。

Flash 存储器件由擦出单元（也称为块）组成，当要写某个块时，需要确保这个块已经被擦除。NOR Flash 的块大小范围为 64kB ~ 128kB；NAND Flash 的块大小范围为 8kB ~ 64kB，擦/写一个 NOR Flash 块需要 4s，而擦/写一个 NAND Flash 块仅需 2ms。NOR Flash 的块太大，不仅增加了擦写时间，对于给定的写操作，NOR Flash 也需要更多的擦出操作——特别是小文件，比如一个文件只有 1kB，但是为了保存它却需要擦除大小为 64kB~128kB的 NOR Flash 块。