單板硬件設(shè)計(jì)：存儲(chǔ)器（ NAND FLASH)

在單板設(shè)計(jì)中，無(wú)論是涉及到一個(gè)簡(jiǎn)易的CPU、MCU小系統(tǒng)或者是復(fù)雜的單板設(shè)計(jì)，都離不開(kāi)存儲(chǔ)器設(shè)計(jì)：

1、存儲(chǔ)器介紹

存儲(chǔ)器的分類大致可以劃分如下：

ROM和RAM指的都是半導(dǎo)體存儲(chǔ)器，ROM在系統(tǒng)停止供電的時(shí)候仍然可以保持?jǐn)?shù)據(jù)，而RAM通常都是在掉電之后就丟失數(shù)據(jù)，典型的RAM就是計(jì)算機(jī)的內(nèi)存。

1.1 存儲(chǔ)器ROM介紹

rom最初不能編程，出廠什么內(nèi)容就永遠(yuǎn)什么內(nèi)容，不靈活。后來(lái)出現(xiàn)了prom，可以自己寫(xiě)入一次，要是寫(xiě)錯(cuò)了，只能換一片，自認(rèn)倒霉。人類文明不斷進(jìn)步，終于出現(xiàn)了可多次擦除寫(xiě)入的EPROM，每次擦除要把芯片拿到紫外線上照一下，想一下你往單片機(jī)上下了一個(gè)程序之后發(fā)現(xiàn)有個(gè)地方需要加一句話，為此你要把單片機(jī)放紫外燈下照半小時(shí)，然后才能再下一次，這么折騰一天也改不了幾次。歷史的車輪不斷前進(jìn)，偉大的EEPROM出現(xiàn)了，拯救了一大批程序員，終于可以隨意的修改rom中的內(nèi)容了。

EEPROM的全稱是“電可擦除可編程只讀存儲(chǔ)器”，即Electrically Erasable Programmable Read-Only Memory。是相對(duì)于紫外擦除的rom來(lái)講的。但是今天已經(jīng)存在多種EEPROM的變種，變成了一類存儲(chǔ)器的統(tǒng)稱。

狹義的EEPROM：

這種rom的特點(diǎn)是可以隨機(jī)訪問(wèn)和修改任何一個(gè)字節(jié)，可以往每個(gè)bit中寫(xiě)入0或者1。這是最傳統(tǒng)的一種EEPROM，掉電后數(shù)據(jù)不丟失，可以保存100年，可以擦寫(xiě)100w次。具有較高的可靠性，但是電路復(fù)雜/成本也高。因此目前的EEPROM都是幾十千字節(jié)到幾百千字節(jié)的，絕少有超過(guò)512K的。

flash:

flash屬于廣義的EEPROM，因?yàn)樗彩请姴脸膔om。但是為了區(qū)別于一般的按字節(jié)為單位的擦寫(xiě)的EEPROM，我們都叫它flash。

flash做的改進(jìn)就是擦除時(shí)不再以字節(jié)為單位，而是以塊為單位，一次簡(jiǎn)化了電路，數(shù)據(jù)密度更高，降低了成本。

flash 分為 nor flash 和 nand flash：

nor flash 數(shù)據(jù)線和地址線分開(kāi)，可以實(shí)現(xiàn)ram一樣的隨機(jī)尋址功能，可以讀取任何一個(gè)字節(jié)。但是擦除仍要按塊來(lái)擦。NOR FLASH的主要供應(yīng)商是INTEL ,MICRO等廠商。

nand flash 同樣是按塊擦除，但是數(shù)據(jù)線和地址線復(fù)用，不能利用地址線隨機(jī)尋址。讀取只能按頁(yè)來(lái)讀取。（nandflash按塊來(lái)擦除，按頁(yè)來(lái)讀，norflash沒(méi)有頁(yè)），NAND FLASH的主要供應(yīng)商是SAMSUNG和東芝。

由于nandflash引腳上復(fù)用，因此讀取速度比nor flash慢一點(diǎn)，但是擦除和寫(xiě)入速度比nor flash快很多。nand flash內(nèi)部電路更簡(jiǎn)單，因此數(shù)據(jù)密度大，體積小，成本也低。因此大容量的flash都是nand型的。小容量的2～12M的flash多是nor型的。

使用壽命上，nand flash的擦除次數(shù)是nor的數(shù)倍。而且nand flash可以標(biāo)記壞塊，從而使軟件跳過(guò)壞塊。nor flash 一旦損壞便無(wú)法再用。

因?yàn)閚or flash可以進(jìn)行字節(jié)尋址，所以程序可以在nor flash中運(yùn)行。嵌入式系統(tǒng)多用一個(gè)小容量的nor flash存儲(chǔ)引導(dǎo)代碼，用一個(gè)大容量的nand flash存放文件系統(tǒng)和內(nèi)核。

1.2 存儲(chǔ)器RAM介紹

RAM有兩大類，一種稱為靜態(tài)RAM（Static RAM/SRAM），SRAM速度非?？欤悄壳白x寫(xiě)最快的存儲(chǔ)設(shè)備了，但是它也非常昂貴，所以只在要求很苛刻的地方使用，譬如CPU的一級(jí)緩沖，二級(jí)緩沖。另一種稱為動(dòng)態(tài)RAM（Dynamic RAM/DRAM），DRAM保留數(shù)據(jù)的時(shí)間很短，速度也比SRAM慢，不過(guò)它還是比任何的ROM都要快，但從價(jià)格上來(lái)說(shuō)DRAM相比SRAM要便宜很多，計(jì)算機(jī)內(nèi)存就是DRAM的。

DRAM：

DRAM利用MOS管的柵電容上的電荷來(lái)存儲(chǔ)信息，一旦掉電信息會(huì)全部的丟失，由于柵極會(huì)漏電，所以每隔一定的時(shí)間就需要一個(gè)刷新機(jī)構(gòu)給這些柵電容補(bǔ)充電荷，并且每讀出一次數(shù)據(jù)之后也需要補(bǔ)充電荷，這個(gè)就叫動(dòng)態(tài)刷新，所以稱其為動(dòng)態(tài)隨機(jī)存儲(chǔ)器。由于它只使用一個(gè)MOS管來(lái)存信息，所以集成度可以很高，容量能夠做的很大。SDRAM比它多了一個(gè)與CPU時(shí)鐘同步。

DRAM分為很多種，常見(jiàn)的主要有FPRAM/FastPage、EDORAM、SDRAM、DDR RAM、RDRAM、SGRAM以及WRAM等，這里介紹其中的一種DDR RAM。

DDR RAM（Date-Rate RAM）也稱作DDR SDRAM，這種改進(jìn)型的RAM和SDRAM是基本一樣的，不同之處在于它可以在一個(gè)時(shí)鐘讀寫(xiě)兩次數(shù)據(jù)，這樣就使得數(shù)據(jù)傳輸速度加倍了。這是目前電腦中用得最多的內(nèi)存。在很多高端的顯卡上，也配備了高速DDR RAM來(lái)提高帶寬，這可以大幅度提高3D加速卡的像素渲染能力。

內(nèi)存工作原理：內(nèi)存是用來(lái)存放當(dāng)前正在使用的（即執(zhí)行中）的數(shù)據(jù)和程序，我們平常所提到的計(jì)算機(jī)的內(nèi)存指的是動(dòng)態(tài)內(nèi)存（即DRAM），動(dòng)態(tài)內(nèi)存中所謂的"動(dòng)態(tài)"，指的是當(dāng)我們將數(shù)據(jù)寫(xiě)入DRAM后，經(jīng)過(guò)一段時(shí)間，數(shù)據(jù)會(huì)丟失，因此需要一個(gè)額外設(shè)電路進(jìn)行內(nèi)存刷新操作。具體的工作過(guò)程是這樣的：一個(gè)DRAM的存儲(chǔ)單元存儲(chǔ)的是0還是1取決于電容是否有電荷，有電荷代表1，無(wú)電荷代表0。但時(shí)間一長(zhǎng)，代表1的電容會(huì)放電，代表0的電容會(huì)吸收電荷，這就是數(shù)據(jù)丟失的原因；刷新操作定期對(duì)電容進(jìn)行檢查，若電量大于滿電量的1／2，則認(rèn)為其代表1，并把電容充滿電；若電量小于1／2，則認(rèn)為其代表0，并把電容放電，藉此來(lái)保持?jǐn)?shù)據(jù)的連續(xù)性。

SRAM：

SRAM利用寄存器來(lái)存儲(chǔ)信息，所以一旦掉電，資料就會(huì)全部丟失，只要供電，它的資料就會(huì)一直存在，不需要?jiǎng)討B(tài)刷新，所以叫靜態(tài)隨機(jī)存儲(chǔ)器。

3.產(chǎn)品應(yīng)用

最近有幸獲得了由深圳雷龍?zhí)峁┑膬煽頕LASH產(chǎn)品樣品，目前雷龍已經(jīng)成功量產(chǎn)了如下幾款FLASH產(chǎn)品；

并且提供了方便驗(yàn)證的PCB板提供產(chǎn)品的驗(yàn)證：

這里以雷龍CSNP32GCR01-AOW 4GByte NANDFLASH產(chǎn)品為例，該產(chǎn)品可適用于CPU的外掛使用：

與STM32 參考配套例程如下獲得：

• 【本文轉(zhuǎn)載自CSDN，作者：焊武大帝】