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關(guān)于NOR Flash擦寫和原理分析

ss ? 作者:工程師譚軍 ? 2018-10-07 15:37 ? 次閱讀
NOR Flash
NOR Flash是現(xiàn)在市場(chǎng)上兩種主要的非易失閃存技術(shù)之一。Intel于1988年首先開發(fā)出NOR Flash 技術(shù),徹底改變了原先由EPROM(Erasable Programmable Read-Only-Memory電可編程序只讀存儲(chǔ)器)和EEPROM(電可擦只讀存儲(chǔ)器Electrically Erasable Programmable Read - Only Memory)一統(tǒng)天下的局面。緊接著,1989年,東芝公司發(fā)表了NAND Flash 結(jié)構(gòu),強(qiáng)調(diào)降低每比特的成本,有更高的性能,并且像磁盤一樣可以通過接口輕松升級(jí)。NOR Flash 的特點(diǎn)是芯片內(nèi)執(zhí)行(XIP ,eXecute In Place),這樣應(yīng)用程序可以直接在Flash閃存內(nèi)運(yùn)行,不必再把代碼讀到系統(tǒng)RAM中。NOR 的傳輸效率很高,在1~4MB的小容量時(shí)具有很高的成本效益,但是很低的寫入和擦除速度大大影響到它的性能。NAND的結(jié)構(gòu)能提供極高的單元密度,可以達(dá)到高存儲(chǔ)密度,并且寫入和擦除的速度也很快。應(yīng)用NAND的困難在于Flash的管理需要特殊的系統(tǒng)接口。
性能比較
flash閃存是非易失存儲(chǔ)器,可以對(duì)稱為塊的存儲(chǔ)器單元塊進(jìn)行擦寫和再編程。任何flash器件的寫入操作只能在空或已擦除的單元內(nèi)進(jìn)行,所以大多數(shù)情況下,在進(jìn)行寫入操作之前必須先執(zhí)行擦除。NAND器件執(zhí)行擦除操作是十分簡(jiǎn)單的,而NOR則要求在進(jìn)行擦除前先要將目標(biāo)塊內(nèi)所有的位都寫為0。
由于擦除NOR器件時(shí)是以64~128KB的塊進(jìn)行的,執(zhí)行一個(gè)寫入/擦除操作的時(shí)間為5s,與此相反,擦除NAND器件是以8~32KB的塊進(jìn)行的,執(zhí)行相同的操作最多只需要4ms。
執(zhí)行擦除時(shí)塊尺寸的不同進(jìn)一步拉大了NOR和NAND之間的性能差距,統(tǒng)計(jì)表明,對(duì)于給定的一套寫入操作(尤其是更新小文件時(shí)),更多的擦除操作必須在基于NOR的單元中進(jìn)行。這樣,當(dāng)選擇存儲(chǔ)解決方案時(shí),設(shè)計(jì)師必須權(quán)衡以下的各項(xiàng)因素。
l 、NOR的讀速度比NAND稍快一些。
2、 NAND的寫入速度比NOR快很多。
3 、NAND的4ms擦除速度遠(yuǎn)比NOR的5s快。
4 、大多數(shù)寫入操作需要先進(jìn)行擦除操作。
5 、NAND的擦除單元更小,相應(yīng)的擦除電路更少。
此外,NAND的實(shí)際應(yīng)用方式要比NOR復(fù)雜的多。NOR可以直接使用,并可在上面直接運(yùn)行代碼;而NAND需要I/O接口,因此使用時(shí)需要驅(qū)動(dòng)程序。不過當(dāng)今流行的操作系統(tǒng)對(duì)NAND結(jié)構(gòu)的Flash都有支持。此外,Linux內(nèi)核也提供了對(duì)NAND結(jié)構(gòu)的Flash的支持。
詳解
NOR和NAND是現(xiàn)在市場(chǎng)上兩種主要的非易失閃存技術(shù)。Intel于1988年首先開發(fā)出NOR flash技術(shù),徹底改變了原先由EPROM和EEPROM一統(tǒng)天下的局面。緊接著,1989年,東芝公司發(fā)表了NAND flash結(jié)構(gòu),強(qiáng)調(diào)降低每比特的成本,更高的性能,并且象磁盤一樣可以通過接口輕松升級(jí)。但是經(jīng)過了十多年之后,仍然有相當(dāng)多的硬件工程師分不清NOR和NAND閃存。
像“flash存儲(chǔ)器”經(jīng)常可以與相“NOR存儲(chǔ)器”互換使用。許多業(yè)內(nèi)人士也搞不清楚NAND閃存技術(shù)相對(duì)于NOR技術(shù)的優(yōu)越之處,因?yàn)榇蠖鄶?shù)情況下閃存只是用來存儲(chǔ)少量的代碼,這時(shí)NOR閃存更適合一些。而NAND則是高數(shù)據(jù)存儲(chǔ)密度的理想解決方案。
NOR的特點(diǎn)是芯片內(nèi)執(zhí)行(XIP, eXecute In Place),這樣應(yīng)用程序可以直接在flash閃存內(nèi)運(yùn)行,不必再把代碼讀到系統(tǒng)RAM中。NOR的傳輸效率很高,在1~4MB的小容量時(shí)具有很高的成本效益,但是很低的寫入和擦除速度大大影響了它的性能。
NAND結(jié)構(gòu)能提供極高的單元密度,可以達(dá)到高存儲(chǔ)密度,并且寫入和擦除的速度也很快。應(yīng)用NAND的困難在于flash的管理需要特殊的系統(tǒng)接口。
接口差別
NOR flash帶有SRAM接口,有足夠的地址引腳來尋址,可以很容易地存取其內(nèi)部的每一個(gè)字節(jié)。
NAND器件使用復(fù)雜的I/O口來串行地存取數(shù)據(jù),各個(gè)產(chǎn)品廠商的方法可能各不相同。8個(gè)引腳用來傳送控制、地址和數(shù)據(jù)信息。
NAND讀和寫操作采用512字節(jié)的塊,這一點(diǎn)有點(diǎn)像硬盤管理此類操作,很自然地,基于NAND的存儲(chǔ)器就可以取代硬盤或其他塊設(shè)備。
容量成本
NAND flash的單元尺寸幾乎是NOR器件的一半,由于生產(chǎn)過程更為簡(jiǎn)單,NAND結(jié)構(gòu)可以在給定的模具尺寸內(nèi)提供更高的容量,也就相應(yīng)地降低了價(jià)格。
NOR flash占據(jù)了容量為1~16MB閃存市場(chǎng)的大部分,而NAND flash只是用在8~128MB的產(chǎn)品當(dāng)中,這也說明NOR主要應(yīng)用在代碼存儲(chǔ)介質(zhì)中,NAND適合于數(shù)據(jù)存儲(chǔ),NAND在CompactFlash、Secure Digital、PC Cards和MMC(多媒體存儲(chǔ)卡Multi Media Card)存儲(chǔ)卡市場(chǎng)上所占份額最大。
可靠耐用
采用flash介質(zhì)時(shí)一個(gè)需要重點(diǎn)考慮的問題是可靠性。對(duì)于需要擴(kuò)展MTBF(平均故障間隔時(shí)間Mean Time Between Failures)的系統(tǒng)來說,F(xiàn)lash是非常合適的存儲(chǔ)方案??梢詮膲勖陀眯裕⑽唤粨Q和壞塊處理三個(gè)方面來比較NOR和NAND的可靠性。
壽命(耐用性)
在NAND閃存中每個(gè)塊的最大擦寫次數(shù)是一百萬次,而NOR的擦寫次數(shù)是十萬次。NAND存儲(chǔ)器除了具有10比1的塊擦除周期優(yōu)勢(shì),典型的NAND塊尺寸為NOR器件的八分之一,每個(gè)NAND存儲(chǔ)器塊在給定的時(shí)間內(nèi)的刪除次數(shù)要少一些。

1. NOR FLASH 的簡(jiǎn)單介紹

NOR FLASH 是很常見的一種存儲(chǔ)芯片,數(shù)據(jù)掉電不會(huì)丟失.NOR FLASH支持Execute On Chip,即程序可以直接在FLASH片內(nèi)執(zhí)行(這意味著存儲(chǔ)在NOR FLASH上的程序不需要復(fù)制到RAM就可以直接運(yùn)行)。這點(diǎn)和NAND FLASH不一樣。因此,在嵌入式系統(tǒng)中,NOR FLASH很適合作為啟動(dòng)程序的存儲(chǔ)介質(zhì).NOR FLASH的讀取和RAM很類似(只要能夠提供數(shù)據(jù)的地址,數(shù)據(jù)總線就能夠正確的給出數(shù)據(jù)),但不可以直接進(jìn)行寫操作。對(duì)NOR FLASH的寫操作需要遵循特定的命令序列,最終由芯片內(nèi)部的控制單元完成寫操作。

從支持的最小訪問單元來看,NOR FLASH一般分為 8 位的和16位的(當(dāng)然,也有很多NOR FLASH芯片同時(shí)支持8位模式和是16 位模式,具體的工作模式通過特定的管腳進(jìn)行選擇)。

對(duì)8位的 NOR FLASH芯片,或是工作在8-BIT模式的芯片來說,一個(gè)地址對(duì)應(yīng)一個(gè)BYTE(8-BIT)的數(shù)據(jù)。例如一塊8-BIT的NOR FLASH,假設(shè)容量為4個(gè)BYTE.那芯片應(yīng)該有8個(gè)數(shù)據(jù)信號(hào)D7-D0 和2個(gè)地址信號(hào),A1-A0.地址0x0對(duì)應(yīng)第0個(gè) BYTE,地址0x1對(duì)應(yīng)于1BYTE,地址0x2對(duì)應(yīng)于第2個(gè)BYTE,而地址0x3則對(duì)應(yīng)于第3 個(gè)BYTE.對(duì)16位的 NOR FLASH芯片,或是工作在16-BIT模式的芯片來說,一個(gè)地址對(duì)應(yīng)于一個(gè)HALF-WORD(16-BIT)的數(shù)據(jù)。例如,一塊16-BIT的 NOR FLASH,假設(shè)其容量為4個(gè)BYTE.那芯片應(yīng)該有16 個(gè)數(shù)據(jù)信號(hào)線D15-D0 和1個(gè)地址信號(hào)A0.地址 0x0對(duì)應(yīng)于芯片內(nèi)部的第0個(gè)HALF-WORD,地址0x1對(duì)應(yīng)于芯片內(nèi)部的第1個(gè) HALF-WORD

FLASH一般都分為很多個(gè)SECTOR,每個(gè)SECTOR包括一定數(shù)量的存儲(chǔ)單元。對(duì)有些大容量的FLASH,還分為不同的BANK,每個(gè)BANK包括一定數(shù)目的SECTOR.FLASH的擦除操作一般都是以SECTOR,BANK或是整片F(xiàn)LASH為單位的。

在對(duì)FLASH進(jìn)行寫操作的時(shí)候,每個(gè)BIT可以通過編程由1變?yōu)?,但不可以有0修改為1.為了保證寫操作的正確性,在執(zhí)行寫操作前,都要執(zhí)行擦除操作。擦除操作會(huì)把FLASH的一個(gè)SECTOR,一個(gè)BANK或是整片F(xiàn)LASH的值全修改為0xFF.這樣,寫操作就可以正確完成了。

由于NOR FLASH沒有本地壞區(qū)管理,所以一旦存儲(chǔ)區(qū)塊發(fā)生毀損,軟件或驅(qū)動(dòng)程序必須接手這個(gè)問題,否則可能會(huì)導(dǎo)致設(shè)備發(fā)生異常。 在解鎖、抹除或?qū)懭隢OR FLASH區(qū)塊時(shí),特殊的指令會(huì)先寫入已繪測(cè)的記憶區(qū)的第一頁(Page)。接著快閃記憶芯片會(huì)提供可用的指令清單給實(shí)體驅(qū)動(dòng)程序,而這些指令是由一般性閃存接口(CommON FLASH memory Interface, CFI)所界定的。 與用于隨機(jī)存取的ROM不同,NOR FLASH也可以用在存儲(chǔ)設(shè)備上;不過與NAND FLASH相比,NOR FLASH的寫入速度一般來說會(huì)慢很多。

2. NOR Flash的燒寫方式

以下內(nèi)容,如無特別說明,處理器指的是 ARM 處理器,F(xiàn)LASH 指的都是 NOR FLASH.另外,BYTE指的是8-BIT的數(shù)據(jù)單元,HALF-WORD代表的是16-BIT的數(shù)據(jù)單元,而WORD 則代表了32-BIT的數(shù)據(jù)單元。

2.1 處理器尋址

ARM 可以說是目前最流行的32位嵌進(jìn)式處理器。在這里只提一下ARM處理器的尋址,為后面做個(gè)展墊。從處理器的角度來看,系統(tǒng)中每個(gè)地址對(duì)應(yīng)的是一個(gè)BYTE的數(shù)據(jù)單元。這和很多別的處理器都是一樣的。

2.2 處理器和NOR FLASH的硬件連接

從前面的先容,我們知道從處理器的角度來看,每個(gè)地址對(duì)應(yīng)的是一個(gè) BYTE 的數(shù)據(jù)單元。而,NOR FLASH 的每個(gè)地址有可能對(duì)應(yīng)的是一個(gè)BYTE的數(shù)據(jù)單元,也有可能對(duì)應(yīng)的是一個(gè)HALF-WORD的數(shù)據(jù)單元。所以在硬件設(shè)計(jì)中,連接ARM處理器和 NOR FLASH時(shí),必須根據(jù)實(shí)際情況對(duì)地址信號(hào)做特別的處理。

假如ARM處理器外部擴(kuò)展的是8-BIT的NOR FLASH, 數(shù)據(jù)線和地址線的連接應(yīng)該如圖1所示。 從圖中我們可以看到,處理器的數(shù)據(jù)信號(hào)D0-D7和 FLASH的數(shù)據(jù)信號(hào)D0-D7是逐一對(duì)應(yīng)連接的,處理器的地址信號(hào)A0-An和NOR FLASH的地址信號(hào)A0-An 也是逐一對(duì)應(yīng)連接的。

假如ARM處理器外部擴(kuò)展的是16-BIT的NOR FLASH, 地址線必須要錯(cuò)位連接。 圖2給了一個(gè)ARM處理器和16-BIT NOR FLASH的連接示意圖。如圖2所示,ARM處理器的數(shù)據(jù)信號(hào)D0-D15和FLASH 的數(shù)據(jù)信號(hào)D0-D15是逐一對(duì)應(yīng)的。而ARM處理器的地址信號(hào)和NOR FLASH 的地址信號(hào)是錯(cuò)位連接的,ARM的A0懸空,ARM 的A1 連接FLASH 的A0,ARM 的A2連接FLASH的A1,依次類推。需要錯(cuò)位連接的原因是:ARM處理器的每個(gè)地址對(duì)應(yīng)的是一個(gè)BYTE 的數(shù)據(jù)單元,而 16-BIT 的 FLASH 的每個(gè)地址對(duì)應(yīng)的是一個(gè)HALF-WORD(16-BIT)的數(shù)據(jù)單元。為了保持匹配,所以必須錯(cuò)位連接。這樣,從ARM處理器發(fā)送出來的地址信號(hào)的最低位A0對(duì)16-BIT FLASH來說就被屏蔽掉了。

補(bǔ)充說明:

一般來說,ARM處理器內(nèi)部要設(shè)置相應(yīng)的寄存器,告訴處理器外部擴(kuò)展的FLASH的位寬(8-BIT/16-BIT/32-BIT) 。這樣,處理器才知道在訪問的時(shí)候如何從FLASH正確的讀取數(shù)據(jù);

有些ARM處理器內(nèi)部可以設(shè)置地址的錯(cuò)位。對(duì)于支持軟件選擇地址錯(cuò)位的處理器,在連接16-BIT FLASH的時(shí)候,硬件上可以不需要把地址線錯(cuò)位。讀者設(shè)計(jì)的時(shí)候,請(qǐng)參考MCU的數(shù)據(jù)手冊(cè),以手冊(cè)為準(zhǔn),以免造成不必要的麻煩;

假如處理器支持內(nèi)部設(shè)置地址錯(cuò)位,在實(shí)際訪問的時(shí)候,送出的地址實(shí)際上是在MCU內(nèi)部做了錯(cuò)位處理,其作用是等效于硬件連接上的錯(cuò)位的。

上面的描述可能比較抽象,下面讓我們來看2個(gè)ARM處理器訪問16-BIT FLASH的例子:

例子 1:ARM處理器需要從地址0x0讀取一個(gè)BYTE

ARM處理器在地址線An-A0上送出信號(hào)0x0;

16-BIT FLASH在自己的地址信號(hào)An-A0上看到的地址是0x0,然后將地址0x0對(duì)應(yīng)的16-BIT數(shù)據(jù)單元輸出到D15-D0上;

ARM處理器知道訪問的是16-BIT的FLASH,從D7-D0上讀取所需要的一個(gè)BYTE的數(shù)據(jù)。

例子 2:ARM處理器需要從地址0x1讀取一個(gè)BYTE

ARM處理器在地址線An-A0上送出信號(hào)0x1;

16-BIT FLASH在自己的地址信號(hào)An-A0上看到的地址依然是0x0, 然后將地址0x0對(duì)應(yīng)的16-BIT數(shù)據(jù)單元輸出到D15-D0上;

ARM處理器知道訪問的是16-BIT的FLASH,從D15-D8 上讀取所需要的一個(gè)BYTE 的數(shù)據(jù)。

2.3 從軟件角度來看 ARM 處理器和 NOR FLASH 的連接

從軟件的角度來理解ARM處理器和 FLASH的連接。對(duì)于8-BIT的FLASH的連接,很好理解,由于ARM處理器和8-BIT FLASH的每個(gè)地址對(duì)應(yīng)的都是一個(gè) BYTE 的數(shù)據(jù)單元。所以地址連接毫無疑問是逐一對(duì)應(yīng)的。假如 ARM 處理器連接的是 16-BIT 的處理器,由于 ARM 處理器的每個(gè)地址對(duì)應(yīng)的是一個(gè) BYTE 的數(shù)據(jù)單元,而 16-BIT FLASH 的每個(gè)地址對(duì)應(yīng)的是一個(gè) HALF-WORD 的16-BIT的數(shù)據(jù)單元。所以,也毫無疑問,ARM處理器訪問16-BIT處理器的時(shí)候,地址肯定是要錯(cuò)開一位的。在寫FLASH驅(qū)動(dòng)的時(shí)候,我們不需要知道地址錯(cuò)位是由硬件實(shí)現(xiàn)的,還是是通過設(shè)置ARM處理器內(nèi)部的寄存器來實(shí)現(xiàn)的,只需要記住2點(diǎn):

ARM處理器訪問8-BIT FLASH的時(shí)候,地址是逐一對(duì)應(yīng)的;

ARM處理器訪問16-BIT FLASH的時(shí)候,地址肯定是錯(cuò)位的。

2.4 8-BIT FLASH 燒寫驅(qū)動(dòng)實(shí)例 - HY29F040

HY29F040是現(xiàn)代公司的一款8-BIT的NOR FLASH.在這個(gè)小節(jié)里,我們以這個(gè)芯片為例子,講述如何對(duì)8-BIT NOR FLASH進(jìn)行操作。

HY29F040的容量為512K-BYTE,總共包括8 個(gè)SECTOR,每個(gè)SECTOR 的容量是64K-BYTE.該芯片支持SECTOR擦除,整片擦除和以BYTE 為基本單位的寫操縱.HY29F040的命令定義如表-1所示。

下面,我們來看看如何實(shí)現(xiàn)基本的擦除和編程操作。在本節(jié)后面的描述中,我們使用了下面的2 個(gè)定義:

U32 sysbase; //該變量用來表示 FLASH 的起始地址

#define SysAddr8(sysbase, offset) ((volatile U8*)(sysbase)+(offset)) //用來方便對(duì)指定的 FALSH 地址進(jìn)行操作

宏SysAddr8定義了一個(gè) BYTE(8-BIT)指針,其地址為(sysbase + offset)。假設(shè)FLASH的起始地址為0x10000000,假如要將0xAB寫到FLASH的第一個(gè)BYTE中往,可以用下面的代碼:

*SysAddr8(0x10000000, 0x1) = 0xAB;

注意:

在本節(jié)后面的描述中,sysbase代表的是FLASH的起始地址,而SysAddr8中的offset則代表了相對(duì)于FLASH起始地址的BYTE偏移量.offset也是8-BIT FLASH在自己的地址信號(hào)An-A0上看到的地址。

a. 整片擦除操作

整片擦除操縱共需要6個(gè)周期的總線寫操作:

將 0xAA寫到 FLASH 地址 0x5555;

將 0x55 寫到 FLASH 地址 0x2AAA;

將 0x80 寫到 FLASH 地址 0x5555;

將 0xAA寫到 FLASH 地址 0x5555;

將 0x55 寫到 FLASH 地址 0x2AAA;

將 0x10 寫到 FLASH 地址 0x5555.

對(duì)應(yīng)的代碼:

*SysAddr8(sysbase, 0x5555) = 0xAA; //將值 0xAA寫到 FLASH 地址 0x5555

*SysAddr8(sysbase, 0x2AAA) = 0x55; //將值 0x55 寫到 FLASH 地址 0x2AAA

*SysAddr8(sysbase, 0x5555) = 0x80; //將值 0x80 寫到 FLASH 地址 0x5555

*SysAddr8(sysbase, 0x5555) = 0xAA; //將值 0xAA寫到 FLASH 地址 0x5555

*SysAddr8(sysbase, 0x2AAA) = 0x55; //將值 0x55 寫到 FLASH 地址 0x2AAA

*SysAddr8(sysbase, 0x5555) = 0x10; //將值 0x10 寫到 FLASH 地址 0x5555

b. SECTOR擦除操作

SECTOR的擦除操縱共需要6個(gè)周期的總線寫操作:

將 0xAA寫到 FLASH 地址 0x5555;

將 0x55 寫到 FLASH 地址 0x2AAA;

將 0x80 寫到 FLASH 地址 0x5555;

將 0xAA寫到 FLASH 地址 0x5555;

將 0x55 寫到 FLASH 地址 0x2AAA;

將 0x30 寫到要擦除的 SECTOR 對(duì)應(yīng)的地址。

對(duì)應(yīng)的代碼:

*SysAddr8(sysbase, 0x5555) = 0xAA; //將值 0xAA寫到 FLASH 地址 0x5555

*SysAddr8(sysbase, 0x2AAA) = 0x55; //將值 0x55 寫到 FLASH 地址 0x2AAA

*SysAddr8(sysbase, 0x5555) = 0x80; //將值 0x80 寫到 FLASH 地址 0x5555

*SysAddr8(sysbase, 0x5555) = 0xAA; //將值 0xAA寫到 FLASH 地址 0x5555

*SysAddr8(sysbase, 0x2AAA) = 0x55; //將值 0x55 寫到 FLASH 地址 0x2AAA

*SysAddr8(sysbase, addr) = 0x30; //將值 0x30 寫到要擦除的 SECTOR 對(duì)應(yīng)的地址

c. BYTE擦除操作

寫一個(gè)BYTE 的數(shù)據(jù)到FLASH中往,需要 4個(gè)周期的總線寫操作:

將 0xAA寫到 FLASH 地址 0x5555;

將 0x55 寫到 FLASH 地址 0x2AAA;

將 0xA0 寫到 FLASH 地址 0x5555;

將編程數(shù)據(jù)(BYTE)寫到對(duì)應(yīng)的編程地址上。

對(duì)應(yīng)的代碼:

*SysAddr8(sysbase, 0x5555) = 0xAA; //將值 0xAA寫到 FLASH 地址 0x5555

*SysAddr8(sysbase, 0x2AAA) = 0x55; //將值 0x55 寫到 FLASH 地址 0x2AAA

*SysAddr8(sysbase, 0x5555) = 0xA0; //將值 0xA0 寫到 FLASH 地址 0x5555

*SysAddr8(sysbase, addr) = data; //將一個(gè) BYTE的數(shù)據(jù)寫到期看的地址

2.5 16-BIT FLASH 燒寫驅(qū)動(dòng)實(shí)例 - SST39VF160

SST39VF160是SST公司的一款16-BIT的NOR FLASH. 在這個(gè)小節(jié)里, 我們以SST39VF160為例子, 講述如何對(duì)16-BIT NOR FLASH進(jìn)行操作。對(duì)8-BIT FLASH的操作很好理解,但對(duì)16-BIT FLASH的操作理解起來要晦澀很多。我盡力描述得清楚些。

SST39VF160的容量為2M-BYTE , 總共包括512個(gè)SECTOR, 每個(gè)SECTOR 的容量是4K-BYTE. 該芯片支持SECTOR擦除,整片擦除和以 HALF-WORD 為基本單位的寫操縱.SST39VF160 的命令定義如表-2 所示。在表 2 中,由于所有命令都是從FLASH的角度來定義的。 所以, 所有的地址都是HALF-WORD地址, 指的是16-BIT FLASH在自己的地址信號(hào)An-A0上看到的地址。

在本節(jié)后面的描述中,我們使用了下面的2個(gè)定義:

U32 sysbase; //該變量用來表示 FLASH 的起始地址

#define SysAddr16(sysbase, offset) ((volatile U16*)(sysbase)+(offset)) //用來方便對(duì)指定的 FALSH 地址進(jìn)行操作

SysAddr16(sysbase, offset)首先定義了一個(gè)16-BIT HALF-WORD的指針,指針的地址為sysbase,然后根據(jù)offset做個(gè)偏移操縱。 由于HALF-WORD指針的地址是2個(gè)BYTE對(duì)齊的, 所以每個(gè)偏移操縱會(huì)使得地址加2. 終極, SysAddr16 (sysbase, offset)相當(dāng)于定義了一個(gè)HALF-WORD的指針,其終極地址為(sysbase + 2offset) 。在使用SysAddr16的時(shí)候,將sysbase設(shè)置成 FLASH 的起始地址,offset 則可以理解為相對(duì)于 FLASH 起始地址的HALF-WORD 偏移量或是偏移地址。假設(shè)FLASH 的起始地址為 0x10000000,SysAddr16(0x10000000, 0)指向 16-BIT FLASH 的第 0 個(gè)HALF-WORD, SysAddr16(0x10000000, 1指向16-BIT FLASH的第1個(gè)HALF-WORD.依次類推。假如要將0xABCD分別寫到FLASH 的第0個(gè)和第 1個(gè)HALF-WORD 中往,可以用下面的代碼:

*SysAddr16(0x10000000, 0x0) = 0xABCD;

*SysAddr16(0x10000000, 0x1) = 0xABCD;

接下來,我們分別從ARM處理器的角度和FLASH的角度來具體分析一下。

從 ARM 的角度來看:

假設(shè) FLASH 的起始地址為 0x10000000,由于 ARM 處理器知道 FLASH 的地址空間為 0x10000000 ~ (0x10000000 +FLASH容量 – 1),所以在對(duì)這個(gè)地址空間進(jìn)行訪問的時(shí)候,會(huì)設(shè)置好FLASH的片選信號(hào),并將低位的地址輸出到 地址信號(hào)上。以*SysAddr16(0x10000000, 0x1) = 0xABCD 為例。從ARM 處理器的角度來看,該操縱是把0xABCD寫到地址0x10000002上往。所以ARM處理器終極會(huì)在它的地址信號(hào)An-A0輸出地址0x2,同時(shí)會(huì)在D15-D0 上輸出0xABCD.

從 FLASH 的角度來看:

還是以 *SysAddr16(0x10000000, 0x1) = 0xABCD 為例,F(xiàn)LASH看到的地址是多少呢?接著分析.ARM 處理器在執(zhí)行操縱的時(shí)候,會(huì)設(shè)置好相應(yīng)的FLASH片選使能信號(hào),并在ARM的地址信號(hào)An-A0上輸出 0x2.由于 ARM和 16-BIT FLASH的地址信號(hào)的連接是錯(cuò)開一位的, 所以, FLASH終極在自己的地址An-A0上看到的信號(hào)是0x1, 相當(dāng)于將ARM處理器輸出的地址往右做了一個(gè)移位操縱,恰好對(duì)應(yīng)的是FLASH的第1 個(gè)HALF-WORD.同時(shí),F(xiàn)LASH會(huì)在自己的D15-D0上看到數(shù)據(jù)0xABCD.

通過上面的分析,我們知道 SysAddr16 中指定的 offset 的值就是 16-BIT FLASH 在自己的地址 An-A0 上看到的值。所以,我們可以很方便的通過 SysAddr16(sysbase, offset) 對(duì) FLASH 進(jìn)行操縱,其中 sysbase 代表 FLASH 起始地址,offset 則代表了FLASH 的第幾個(gè)HALF-WORD(HALF-WORD偏移量或偏移地址)

注意:

在本節(jié)后面的描述中,SysAddr16中的 SYSBASE代表的是FLASH的起始地址,而SysAddr16中的 OFFSET則代表了相對(duì)于FLASH起始地址的 HALF-WORD 偏移量或偏移地址.OFFSET 的值也是16-BIT FLASH在自己的地址信號(hào)An-A0上看到的值;

在SST39VF160的命令定義中,所有的地址都是針對(duì)FLASH的HALF-WORD地址,指的是在FLASH自己的地址信號(hào)An-A0上看到的地址。

整片擦除操作

整片擦除操縱共需要6個(gè)周期的總線寫操作:

將 0x00AA寫到 FLASH HALF-WORD 地址 0x5555;

將 0x0055 寫到 FLASH HALF-WORD地址 0x2AAA;

將 0x0080 寫到 FLASH HALF-WORD地址 0x5555;

將 0x00AA寫到 FLASH HALF-WORD 地址 0x5555;

將 0x0055 寫到 FLASH HALF-WORD地址 0x2AAA;

將 0x0010 寫到 FLASH HALF-WORD地址 0x5555.

對(duì)應(yīng)的代碼:

*SysAddr16(sysbase, 0x5555) = 0x00AA; //將值 0x00AA 寫到 FLASH HALF-WORD地址 0x5555

*SysAddr16(sysbase, 0x2AAA) = 0x0055; //將值 0x0055 寫到 FLASH HALF-WORD地址 0x2AAA

*SysAddr16(sysbase, 0x5555) = 0x0080; //將值 0x0080 寫到 FLASH HALF-WORD地址 0x5555

*SysAddr16(sysbase, 0x5555) = 0x00AA; //將值 0x00AA 寫到 FLASH HALF-WORD地址 0x5555

*SysAddr16(sysbase, 0x2AAA) = 0x0055; //將值 0x0055 寫到 FLASH HALF-WORD地址 0x2AAA

*SysAddr16(sysbase, 0x5555) = 0x0010; //將值 0x0010 寫到 FLASH HALF-WORD地址 0x5555

SECTOR擦除操作

SECTOR的擦除操縱共需要6個(gè)周期的總線寫操作:

將 0x00AA寫到 FLASH HALF-WORD 地址 0x5555;

將 0x0055 寫到 FLASH HALF-WORD地址 0x2AAA;

將 0x0080 寫到 FLASH HALF-WORD地址 0x5555;

將 0x00AA寫到 FLASH HALF-WORD 地址 0x5555;

將 0x0055 寫到 FLASH HALF-WORD地址 0x2AAA;

將 0x0030 寫到要擦除的 SECTOR 對(duì)應(yīng)的 HALF-WORD地址。

對(duì)應(yīng)的代碼:

*SysAddr16(sysbase, 0x5555) = 0x00AA; //將值 0x00AA 寫到 FLASH HALF-WORD地址 0x5555

*SysAddr16(sysbase, 0x2AAA) = 0x0055; //將值 0x0055 寫到 FLASH HALF-WORD地址 0x2AAA

*SysAddr16(sysbase, 0x5555) = 0x0080; //將值 0x0080 寫到 FLASH HALF-WORD地址 0x5555

*SysAddr16(sysbase, 0x5555) = 0x00AA; //將值 0x00AA 寫到 FLASH HALF-WORD地址 0x5555

*SysAddr16(sysbase, 0x2AAA) = 0x0055; //將值 0x0055 寫到 FLASH HALF-WORD地址 0x2AAA

*SysAddr16(sysbase, addr 》》 1) = 0x0030; //將值 0x0030 寫到要擦除的 SECTOR 對(duì)應(yīng)的HALF-WORD地址

注意:

上面的代碼中第6個(gè)操縱周期中的ADDR 是從ARM處理器的角度來看的BYTE地址,由于在擦除的時(shí)候,用戶??粗付ǖ氖菑?ARM 的角度看到的地址,這樣更方便和更直觀。而在 SysAddr16 的宏定義中,OFFSET 表示的是相對(duì)于FLASH起始地址的 HALF-WORD 偏移量,或是FLASH在自己的地址信號(hào)An-A0上看到的地址。所以需要執(zhí)行一個(gè)右移操作,把ADDR轉(zhuǎn)換成 HALF-WORD 地址。

舉例說明,SST39VF160 每個(gè) SECTOR 的大小是 4K-BYTE.從 ARM 處器的角度和用戶的角度來看,SECTOR-0 相對(duì)于FLASH起始地址的BYTE地址是0x0;從FLASH來看SECTOR-0 的HALF-WORD地址是0x0.從ARM處理器的角度和用戶的角度來看, FLASH SECTOR-1相對(duì)于FLASH起始地址的BYTE地址0x1000; 從FLASH來看, SECTOR-1的HALF-WORD地址應(yīng)該是(0x1000 》》 1) = 0x800.

假如要擦除SECTOR-0,上面代碼的第6條指令應(yīng)該是:

*SysAddr16(sysbase, 0x0 》》 1) = 0x0030;

假如要擦除SECTOR-1,上面代碼的第6條指令應(yīng)該是:

*SysAddr16(sysbase, 0x1000 》》 1) = 0x0030;

HALF-WORD 編程操作

寫一個(gè)HALF-WORD的數(shù)據(jù)到FLASH中往,需要4個(gè)周期的總線寫操作:

將 0x00AA寫到 FLASH HALF-WORD 地址 0x5555;

將 0x0055 寫到 FLASH HALF-WORD地址 0x2AAA;

將 0x00A0 寫到 FLASH HALF-WORD 地址 0x5555;

將編程數(shù)據(jù)(HALF-WORD)寫到對(duì)應(yīng)的 HALF-WORD地址。

對(duì)應(yīng)的代碼:

*SysAddr16(sysbase, 0x5555) = 0x00AA; //將值 0x00AA 寫到 FLASH 地址 0x5555

*SysAddr16(sysbase, 0x2AAA) = 0x0055; //將值 0x0055 寫到 FLASH 地址 0x2AAA

*SysAddr16(sysbase, 0x5555) = 0x00A0; //將值 0x00A0 寫到 FLASH 地址 0x5555

*SysAddr16(sysbase, addr 》》 1) = data; //將數(shù)據(jù)寫到對(duì)應(yīng)的 HALF-WORD 地址

注意:

上面的代碼中第4個(gè)操作周期中的ADDR是從ARM處理器的角度來看的BYTE地址, 由于在執(zhí)行寫操作的時(shí)候,用戶??粗付ǖ氖菑?ARM 的角度看到的地址,這樣會(huì)更方便和更直觀。而在 SysAddr16 的宏定義中,OFFSET表示的是相對(duì)于FLASH起始地址的HALF-WORD偏移量。 所以需要執(zhí)行一個(gè)右移操縱, 把它轉(zhuǎn)換成HALF-WORD地址。

例如要將數(shù)據(jù) 0x0123 寫到地址 0x0處,對(duì)應(yīng)的是 FLASH 的第 0 個(gè) HAFL-WORD,對(duì)應(yīng)的 HALF-WORD 地址應(yīng)該是0x0,上面代碼的第4條指令應(yīng)該是:

*SysAddr16(sysbase, 0x0 》》 1) = 0x0123;

又如要將數(shù)據(jù)0x4567寫到地址0x2處, 對(duì)應(yīng)的是FLASH的第1個(gè) HALF-WORD, 對(duì)應(yīng)的HALF-WORD地址應(yīng)該是0x1, 上面代碼的第4條指令應(yīng)該是:

*SysAddr16(sysbase, 0x2 》》 1) = 0x4567;

再如要將數(shù)據(jù)0x89AB寫到地址0x4處, 對(duì)應(yīng)的是FLASH的第2個(gè)HALF-WORD, 對(duì)應(yīng)的HALF-WORD地址應(yīng)該是0x2,上面代碼的第4條指令應(yīng)該是:

*SysAddr16(sysbase, 0x4 》》 1) = 0x89AB;

還如要將數(shù)據(jù)0xCDEF 寫到地址 0x6處,對(duì)應(yīng)的是 FLASH 的第 3 個(gè) HALF-WORD,對(duì)應(yīng)的 HALF-WORD 地址應(yīng)該是0x3,上面代碼的第4條指令應(yīng)該是:

*SysAddr16(sysbase, 0x6 》》 1) = 0xCDEF;

2.6 結(jié)束語

以上簡(jiǎn)單介紹了NOR FLASH原理,以及如何對(duì)NOR FLASH進(jìn)行操作, 但沒有包括狀態(tài)查詢, 保護(hù)等其他操縱。 對(duì)于更復(fù)雜的多片F(xiàn)LASH并聯(lián)的情況也沒有討論,如有需要者,可自行分析.


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