为便于理解并省去容量单位转换的麻烦,以下容量单位均使用 Byte 单位(128Mbit=16MByte)

前言:

NOR FLASH 是市场上两种主要的非易失闪存技术之一。Intel 于 1988 年首先开发出 NOR Flash 技术 (实际上是东芝的富士雄率先开发出来的),彻底改变了原先由 EPROM(Erasable Programmable Read-Only-Memory 电可编程序只读存储器) 和 EEPROM(电可擦只读存储器 Electrically Erasable Programmable Read - Only Memory)一统天下的局面。紧接着,1989 年,东芝公司发表了 NAND Flash 结构,强调降低每比特的成本,有更高的性能,并且像磁盘一样可以通过接口轻松升级。NOR Flash 的特点是芯片内执行(XIP ,eXecute In Place),这样应用程序可以直接在 Flash 闪存内运行,不必再把代码读到系统 RAM 中。NOR 的传输效率很高,在 1~4MB 的小容量时具有很高的成本效益,但是很低的写入和擦除速度大大影响到它的性能。NAND 的结构能提供极高的单元密度,可以达到高存储密度,并且写入和擦除的速度也很快。应用 NAND 的困难在于 Flash 的管理需要特殊的系统接口。通常读取 NOR 的速度比 NAND 稍快一些,而 NAND 的写入速度比 NOR 快很多,在设计中应该考虑这些情况。

单片机上搭配的SPI NOR FLASH容量告急!扩容新选择_Memory

正文:

随着物联网的兴起,MCU 的应用也越来越广泛了,以前基本上用内置的 EEPROM 或者外置小容量 NOR Flash 就可以满足大部分需求,随着技术发展和应用要求的提高,逐渐的 MCU 需要实现的功能也越来越多,实现更多功能的同时需要存储的数据量也在增大,比如系统增大、存储音频、图片(GUI)、视频缓存、协议栈等等…

一般情况下 NOR FLASH 的用户在容量不够用时直接升级为更高一级容量的 NOR FLASH 就可以了,不过也有二般情况,由于 NOR 的单元结构相对较大的原因,当容量达到一定程度时性价比会异常的低,结合生产工艺和目前的市场情况来看,16MB 是一个分水岭,比 16MB NOR Flash 大一级的 32MB NOR Flash 的价格相对于 16MB NOR Flash 高出一大截,甚至比 128MB 的 NAND Flash 还要贵,雪上加霜的是这货供应状况还不佳,即使能接受 32MB NOR Flash 的价格并且把方案也开发好了,前期调试和试产都通过了,等到正式量产的时候买不到货… 就可能会错过整机产品销售的最佳时机。

这个时候有人会说:这些我都知道啊!我也想用 NAND Flash 啊!不过我的 MCU 不!支!持!NAND Flash 啊!难不成我还要换平台从头再开发?

非也,今时不同往日,有个叫 SD NAND 的东东可供选择,NAND 架构、SD 协议,只要是支持 SD2.0 协议的 MCU 均可以使用。正常情况下使用 SPI 模式,如果需要更快的速度并且 IO 口够用时可以使用 SD 模式。内置 ECC、坏块管理、均衡擦写等等功能,这意味着用户不需要额外写驱动来管理 NAND , 当然性能弱的 MCU 也做不到 ^^

单片机上搭配的SPI NOR FLASH容量告急!扩容新选择_单片机_02

SD NAND 的更多信息可以参考下列文章

传送门: 技术问答 - 什么是 SD NAND?

由于 SD NAND 存储单元使用的是 NAND 架构,所以 NAND 持有的基础特性也继承了下来,SD NAND 在这个基础上进一步做了优化,使得易用性和应用兼容性上大大提升。

我们先看一看 NOR 与 NAND 的区别都有哪些。

  1. NOR Flash 支持随机访问,所以支持 XIP(execute In Place),NAND Flash 需要按块进行读取,所以不支持 XIP 。
  2. NAND FLASH 理论读取速度与 NOR Flash 相近,实际情况会根据接口不同有些差异。
  3. NOR 与 NAND 写入前都需要先擦除,NOR 在擦除时以 64 ~ 128KB 的块进行,执行一个写入 / 擦除操作的时间约 5s,NAND 在擦除时以 8 ~ 32KB 的块进行,执行一个写入 / 擦除操作的时间约 4ms。
  4. NAND 理论最大擦除次数比 NOR 多
  5. NOR 驱动比 NAND 简单,NAND FLASH 需要通过专门的 NFI(NAND FLASH Interface)与 Host 端进行通信,驱动相对复杂。
  6. 所有 Flash 都会有位反转的问题,NAND 位反转概率要比 NOR 高,NAND Flash 必须要使用 ECC。
  7. NAND 的单元尺寸几乎是 NOR 器件的一半,所以 NAND 成本更低。

单片机上搭配的SPI NOR FLASH容量告急!扩容新选择_嵌入式硬件_03

总结: NOR 与 NAND 各有特点,应用场景与应用难度也不同,SD NAND 在保留了 NAND 架构优质特性的同时改进了不足之处,内置的控制器能自行管理 NAND Flash,用户无需在外部处理 ECC 和进行坏块管理,免去了 MTD 层,用户不需要写繁琐的驱动代码。这些特性也使得 NOR 用户升级 NAND 成为可能。

插播广告 ^^:CS 创世现提供 128MB,512MB,4GB 等容量,同时提供商业级和工业级可选项,用户根据自身需求选择即可。

128MB 详情页:128MB SD NAND

PS. 除了 SD NAND 之外还有一种次选升级方案,那就是使用 TF 卡,不过这种解决方案需要看具体应用环境。SD NAND 与 TF 卡对比资料可以参考下列文章,希望大家能找到适合自己的产品。

传送门:SD NAND 与 TF 卡的区别 - 技术问答

退路. 如果因为某些原因暂时无法升级 SD NAND 时,也可以考虑下列高性价比 NOR FLASH,目前有 8MB(64Mbit)、16MB(128Mbit)容量可供选择,有兴趣的朋友可以跳转到产品详情页查看。

传送门:

8MB/64Mbit SPI NOR

16MB/128Mbit SPI NOR