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nand基础知识 我们熟知的NAND闪存,还有个“双胞胎兄弟”
发布时间 : 2024-11-24
作者 : 小编
访问数量 : 23
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我们熟知的NAND闪存,还有个“双胞胎兄弟”

【IT168 评论】无论消费者还是企业机构,大多数人在谈到闪存时,首先想到的就是NAND闪存。从一定的现实意义上来讲,NAND闪存可以说已经成为固态硬盘的代名词。基于块寻址结构和高密度,使其成为磁盘的完美替代品。

  NOR闪存是另一种与NAND不同的闪存类型,它具有不同的设计拓扑结构,某些特定的应用场景下更为适合。在比较NAND和NOR闪存在不同应用中的相对优势和适用性之前,检查其结构差异是很重要的。

  NAND闪存产品是当今已经达到高水准的存储芯片,是当前市面上嵌入式以及独立式SSD的主要原材料。多层单元(MLC)技术和3D制造工艺的结合,将NAND存储单元垂直蚀刻到硅衬底上,使存储密度和NAND芯片容量呈几何级增长。

  

NAND与NOR电路基础

  尽管NAND闪存是这两种非易失性内存技术中相对流行的一种,但NAND和NOR都是由同一名东芝公司的工程师在上世纪80年代中期发明的。要理解这两个种类的区别和命名,需要简要回顾一下逻辑门的基础知识。

  NAND和NOR分别涉及到布尔逻辑函数中的逻辑“和”(and)以及“或”(or)。如下所示,NAND和NOR都生成响应两个二进制输入的输出。

响应两个二进制输入的NAND和NOR输出

  NAND和NOR逻辑门仅仅为它们各自的功能实现了上面这个真值表。

  NAND门在概念上是作为AND门实现的——当两个输入都是1时输出1——后面跟着一个NOT门,这是一个逻辑反转。相应的,NOR门在概念上是一个OR门——有任何一个输入是1时输出1,然后是NOT门,这是一个逻辑倒装。

  布尔逻辑的背景对于理解NAND和NOR闪存至关重要,因为闪存单元被连接到一个行和列的数组中。在NAND闪存中,一组中的所有单元(通常是一个字节的倍数,取决于芯片的大小)共享一条位线,并以串行方式连接每个单元,每个单元连接到一个单独的字行。同一字行连接一个内存块中的多个字节,通常为4 KB到16 KB。因此,只有当所有的字线都是高或单状态时,位线才会降低或变为零状态,这实际上将内存组转换为一个多输入NAND门。

  与此相反,NOR闪存并行组织位线的方式是,当位线和字线都处于低或零状态时,内存单元只保持高或单状态。

  NAND单元的串联结构使得它们可以通过导电层(或掺杂层)连接在衬底上,而不需要外部接触,从而显著减少了其横截面积。

  NAND闪存单元的串联连接意味着它们不需要单元之间通过金属层进行外部接触——而这正是NOR拓扑结构所需的。使用导电层连接硅衬底上的单元意味着NAND闪存的密度通常比NOR高两个数量级,或100倍。此外,组内单元的串联连接使它们可以垂直地堆积在3D数组中,位线类似于垂直管道。

  相反,由于NOR闪存单元不能单独寻址,因此它们对于随机访问应用程序更快。

  

NAND与NOR产品类型

  这两种类型的闪存具有明显的特性和性能差异,它们有各自最适合的应用程序类型。除了容量外,NAND和NOR闪存还具有不同的运行、性能和成本特性,如下图所示。

  这两种闪存中也有几种不同的产品类型,它们在I/O接口、写入持久性、可靠性和嵌入式控制功能方面有所不同。

  NAND闪存产品类型

  NAND闪存以单层(SLC)、多层(MLC)、三层(TLC)或四层(QLC)的形式在每个单元(cell)中存储bit,分别为1 bit/cell、2 bit/cell、3 bit/cell、4 bit/cell。要确定哪种类型的NAND最适合于工作负载,简单来说,每个单元的位数越高,其容量就越大——当然,是以数据持久性和稳定性为代价的。

  NAND设备只是没有任何外围电路的存储芯片,这些外围电路使NAND闪存可以在SSD、U盘或其他存储设备中使用。相比之下,托管型NAND产品嵌入了一个内存控制器来处理必要的功能,比如磨损调平、坏块管理(从使用中消除非功能性内存块)和数据冗余。

  NOR闪存产品类型

  串行设备通过只暴露少量(通常是1到8个)I/O信号来减少包的pin数。对于需要快速连续读取的应用程序来说,这是理想的选择。NOR闪存通常用于瘦客户机、机顶盒、打印机和驱动器控制器。

  并行NOR产品暴露多个字节,而且通常使用内存页而不是单独的字节进行操作,更适用于启动代码和高容量应用程序,包括数码单反相机、存储卡和电话。

  两种闪存都是不可或缺的

  NAND是闪存的主力,广泛用于嵌入式系统和SSD等存储设备的大容量数据存储。不过,NOR 闪存在存储可执行的启动代码和需要频繁随机读取小数据集的应用程序方面起着关键作用。显然,这两种类型的闪存将继续在计算机、网络和存储系统的设计中发挥作用。

  原文作者:Kurt Marko

录音笔拆解和分析

拆之前我们先从研发角度讲一下录音笔的设计需求,虽然我们日常接触的音频格式主要是MP3,但是录音一般按WAV格式来存储。WAV是一种无压缩格式,最大限度地保留了声音特征。

MP3和WAV格式的对比

MP3文件的属性显示比特率128kbps

wav文件的比热率达到了1536kbps,是MP3的10倍

比特率的大小就依靠于MCU的处理速度了,我们准备拆的录音笔是能开机的,屏幕上显示他是WAV格式,有个数据192,如果把它理解为kB单位,那么192*8正好等于1536kbps。

显示的录音格式和采样率

这就要求MCU要以8位AD的精度(0~255),每秒采样192K个点的数据,采样率192KHz,每秒数据量192KB。这个数据量已经超过一般MCU的RAM大小了,所以它需要一边录音就一边写入某个储存设备,比如flash或TF卡。然后再加上咪头,屏幕,按键,电池,喇叭(可以回放),usb(作为充电和与电脑通信)和外壳就可以实现录音笔了

我们来拆一款录音笔的成品,因为现在手机都带录音功能了,独立的录音笔如果音质又一般,那就没有存在意义,被淘汰了。

录音笔正面

录音笔背面

这一款的咪头是用线引出的,还带个夹子,可以夹在衣领上。主要的录音,暂定和停止按钮都安排在正面,不那么重要的其它键都安排在侧面,而且在背板上做了丝印标注,产品信息里只写了是数字录音器,没写型号。

打开外壳

它上下两面是金属材质,中间是塑料,配色是黑配银白。拆开外壳,看到一个3.7V,402030规格的电池,容量没标,看大小的话估计就2,3百maH。剪下来留着用。用了LCD屏和FPC排线,排线直接焊接在PCB上,左边有个咪头,估计是用做背景降噪的,

主板正面

左侧的降噪咪头

中间三个贴片轻触按键,两侧用的是90°的按键。这个设计挺中规中矩的,看着像深圳做出来的。板上有个丝印A35161-V2A,可理解为它的型号。手机拆多了,看这些小家电,结构比较简单,没有太多可分析的地方。但是自己创业做产品的话麻烦的就是这个外壳,找人做设计花不了多少钱,但是外壳的开模,就是十万以上了,会成为做产品的一个成本大头。

主板背面

再看背面,顶部两个音频口,一个接麦克风,一个接耳机,中间夹着一个圆柱体晶振,左右两侧是一排的按键,电源开关和USB口,喇叭是8欧1W。功放与喇叭匹配,一般遵循两个原则:1. 功放的阻抗与喇叭(扬声器)阻抗一致,不能相差太远。2. 功放的功率一 般为扬声器功率的1.5〜2倍。看到它用的功放型号是LN4890,负载和功率都是匹配的,选型正确。

功放规格书

注意到他的锂电池充电电路是5V串联二极管再串联电阻就供电了,非常简陋,但有人分析过,其实还挺好用,注意一下电阻的封装,这里用了0805的3.3R电阻,假如电池3.5V了,(5-0.7-3.5)/3.3=242mA,极限是电池已经过放到2.4V了触发了自带的过放保护,这时充电电流会达到575mA,所以电阻功率要注意,

再看他的两个大IC,MCU是ATJ3315D QFP64 ACTIONS 炬力 多媒体音视频主控IC,也对,其实单片机的从业人员容易有个知识盲区就是用惯了通用MCU而忽视了很多专用MCU,不了解有厂家根据某个特定场景已经做出了一个更高性价比的集成方案。不过这也慢慢地会造成一个问题,就是硬件设计越来越简单化,同质化了,大家用一样的专用IC,然后其它周边不痛不痒的东西变一下,就变成不同产品,这里面的技术含量确实下降很多,更多的是软件的活,而且厂商一般也会提供软件开发包sdk,加上原厂的技术支持,所以软件也不会很难。

我上炬力官网看了,没找到这个型号资料,官网一般都推最新的,旧的要找他们销售才能拿到货。

炬力最新的便携式音频IC

存储器是镁光的MT29F64G08CBAAA, 8G的nandflash,

存储器

讲一下nand和nor flash的区别,大容量的都是nand。

nand和nor flash 参数对比

OK,拆解完毕。我现在也31了,还没到中年危机,但也在考虑相关问题,其实未来的事无法预料,充实自己,不断学习,天道酬勤,未来的路自然会更顺利些。

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