spi nand接口如何选择嵌入式产品中的存储器类型？

发布时间 : 2024-11-26

作者 : 小编

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如何选择嵌入式产品中的存储器类型？

摘要：Flash存储器是一种非易失性内存，其作为数据、系统存储的关键介质，在嵌入式系统中扮演着重要角色。常见的Flash有NAND Flash 、Nor Flash、eMMC等，本文将简单介绍不同Flash的区别及应用场景。

图1 HD6Q-CORE ARM核心板板载Flash

1. NAND Flash

按照接口区分，NAND Flash分为串行和并行两种，串行就是每次传输1 bit，并行就是每次传输多位。下图的并行Flash采用8bit的数据位宽，并配合RE/WE等读写信号进行数据的读写。串行Flash管脚较少，多采用SPI或者QSPI接口进行通信。一般来讲，并行Flash的容量要高于串行Flash。

图2 并行NAND Flash接口

图3 串行NAND Flash接口

按照颗粒密度区分，并行NAND Flash可以分为SLC、MLC、TLC、QLC等，其中SLC、MLC颗粒较为常用。

图4 SLC、MLC、TLC、QLC

第一代SLC（Single-Level Cell）每单元可存储1比特数据(1bit/cell)，性能好、寿命长，可经受10万次编程/擦写循环，但容量低、成本高，市场上用的比较少；第二代MLC（Multi-Level Cell）每单元可存储2比特数据(2bits/cell)，性能、寿命、容量、成各方面比较均衡，可经受1万次编程/擦写循环，目前主流的核心板厂商大都配置该类型的存储；第三代TLC（Trinary-Level Cell）每单元可存储3比特数据(3bits/cell)，性能、寿命变差，只能经受3千次编程/擦写循环，但是容量可以做得更大，成本也可以更低，大多数固态硬盘的选择；第四代QLC（Quad-Level Cell）每单元可存储4比特数据(4bits/cell)，性能、寿命进一步变差，只能经受1000次编程/擦写循环，但是容量更容易提升，成本也继续降低。

2.Nor Flash

NOR Flash是一种非易失闪存技术，是Intel在1988年创建。是市场上两种主要的非易失闪存技术之一。按照接口区分, Nor Flash也可以分为并行和串行两种。由于并行Nor Flash易存在兼容性问题，现已逐渐淘汰，目前常用的Nor Flash通常指串行Flash，即SPI Flash，其接口定义和图3一致。

与NAND Flash相比，Nor Flash容量较低，且读写速度和擦写速度较慢。不同于NAND Flash的是，NOR Flash支持Execute ON Chip，程序可以直接在Flash片内执行，因此很适合作为嵌入式系统中的程序启动介质。

表1 NAND Flash &Nor Flash 存储介质对比表

eMMC

eMMC 本质上还是Nand flash ，数据接口支持1bit、4bit和8bit三种。eMMC=Nand flash +闪存控制芯片+标准接口封装，其内部集成的闪存控制器具有读写协议、擦写均衡、坏块管理、ECC校验、电源管理、时钟管理、数据存取等功能，极大降低了Nand-flash的使用难度。

图5 eMMC架构

在嵌入式系统中，Flash除了用来存放数据，还有一个重要的功能就是存放uboot启动程序。一般来讲，系统可以直接从Nor Flash启动，而不能直接从NAND Flash启动。系统要从NAND Flash启动，则需要先将NAND Flash低4K的代码拷贝到CPU内部的SRAM中，然后从SRAM中驱动。再将FLASH剩下的代码拷贝到SDRAM中，从SDRAM开始执行main函数，启动流程如下图所示。

图6 NAND Flash启动方式

一般来讲，当主控制所需搭配的存储容量较低时（如256M、512M），通常选择Nand flash。当主控制所需搭配的存储容量较高时（如4GB、8GB甚至32GB），选择eMMC将更具性价比。

CS创世 SD NAND与SPI NAND的对比分析

　　之前我们写过文章说明了CS创世 SD NAND与eMMC，TF卡，Raw nand等产品的对比。今天给大家聊聊CS创世 SD NAND 与SPI NAND的对比。

　　这两个产品外观看起来类似孪生兄弟：感兴趣的朋友们可以找雷龙发展申请免费样品测试哦~~~

CS创世 SD NAND 与SPI NAND的对比

　　都是6*8mm大小，SD NAND是LGA-8封装，SPI NAND是WSON-8封装。它们有哪些异同点呢？

　　一，相同点：

　　1.1 内部材质

　　主流基本都使用的是SLC NAND Flash晶圆，擦写寿命5~10W次

　　1.2 封装大小

　　主流尺寸都是6*8mm，8pin脚

　　二，不同点：

　　2.1接口不同

　　SD NAND正常接CPU的SDIO使用，有些平台也支持SD NAND接SPI接口（但读写速度可能会变慢）； SPI NAND接SPI接口, 接SDIO则无法正常使用。

　　2.2驱动程序

　　基本上主流CPU平台都自带SDIO的驱动，因此SD NAND不需要用户额外写驱动;另外SD NAND内置了针对NAND Flash的EDC/ECC，坏块管理，平均读写，垃圾回收等算法。针对NAND Flash的管理完全做好了；而SPI NAND主要是做协议的转换，从并口转为SPI接口，有部分厂商产品内置了EDC/ECC算法，但其他管理机制未包含在内。从而导致了用户在使用SPI NAND时还是要写驱动程序。

　　2.3读写速度

　　由于接口和协议的差异，两者的速度差异比较大。SD NAND走的是4-bit传输带宽，读写速度相比SPI NAND要快很多，最高写入速度可以达到Class 10级别；而SPI NAND 主流还是1-bit传输模式，读写速度要慢很多。

　　2.4稳定度

　　SD NAND由于内置了全套管理算法，在稳定度方面会好很多。特别是针对掉电保护这块。例如CS创世 SD NAND二代通过了客户10K次的随机掉电测试。而SPI NAND跟Raw NAND 都“继承”了NAND Flash先擦后写机制带来的弊端，在写入数据的时候突然掉电很容易丢失数据。

　　整体来看SD NAND是一个集成了完整NAND Flash算法的Total Solution，而SPI NAND主要是完成协议的转换，内置的算法并不完整。

　　亲爱的卡友们，如果看完文章之后还是有疑惑或不懂的地方，请联系我们，自己去理解或猜答案是件很累的事，请把最麻烦的事情交给我们来处理，术业有专攻，闻道有先后，雷龙发展专注存储行业13年，专业提供小容量闪存解决方案。

SD NAND应用领域

如何选择嵌入式产品中的存储器类型？

1. NAND Flash

2.Nor Flash

CS创世 SD NAND与SPI NAND的对比分析

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