如何選擇嵌入式產(chǎn)品中的存儲器類(lèi)型 ？

摘要：Flash存儲器是一種非易失性?xún)却?，其作為數據、系統存儲的關(guān)鍵介質(zhì)，在嵌入式系統中扮演著(zhù)重要角色。常見(jiàn)的Flash有NAND Flash 、Nor Flash、eMMC等，本文將簡(jiǎn)單介紹不同Flash的區別及應用場(chǎng)景。

圖1 HD6Q-CORE ARM核心板板載Flash

1. NAND Flash

按照接口區分，NAND Flash分為串行和并行兩種，串行就是每次傳輸1 bit，并行就是每次傳輸多位。下圖的并行Flash采用8bit的數據位寬，并配合RE/WE等讀寫(xiě)信號進(jìn)行數據的讀寫(xiě)。串行Flash管腳較少，多采用SPI或者QSPI接口進(jìn)行通信。一般來(lái)講，并行Flash的容量要高于串行Flash。

圖2 并行NAND Flash接口

圖3 串行NAND Flash接口

按照顆粒密度區分，并行NAND Flash可以分為SLC、MLC、TLC、QLC等，其中SLC、MLC顆粒較為常用。

圖4 SLC、MLC、TLC、QLC

• 第一代SLC（Single-Level Cell）每單元可存儲1比特數據(1bit/cell)，性能好、壽命長(cháng)，可經(jīng)受10萬(wàn)次編程/擦寫(xiě)循環(huán)，但容量低、成本高，市場(chǎng)上用的比較少；

• 第二代MLC（Multi-Level Cell）每單元可存儲2比特數據(2bits/cell)，性能、壽命、容量、成各方面比較均衡，可經(jīng)受1萬(wàn)次編程/擦寫(xiě)循環(huán)，目前主流的核心板廠(chǎng)商大都配置該類(lèi)型的存儲；

• 第三代TLC（Trinary-Level Cell）每單元可存儲3比特數據(3bits/cell)，性能、壽命變差，只能經(jīng)受3千次編程/擦寫(xiě)循環(huán)，但是容量可以做得更大，成本也可以更低，大多數固態(tài)硬盤(pán)的選擇；

• 第四代QLC（Quad-Level Cell）每單元可存儲4比特數據(4bits/cell)，性能、壽命進(jìn)一步變差，只能經(jīng)受1000次編程/擦寫(xiě)循環(huán)，但是容量更容易提升，成本也繼續降低。

1. Nor Flash

NOR Flash是一種非易失閃存技術(shù)，是Intel在1988年創(chuàng )建。是市場(chǎng)上兩種主要的非易失閃存技術(shù)之一。按照接口區分, Nor Flash也可以分為并行和串行兩種。由于并行Nor Flash易存在兼容性問(wèn)題，現已逐漸淘汰，目前常用的Nor Flash通常指串行Flash，即SPI Flash，其接口定義和圖3一致。

與NAND Flash相比，Nor Flash容量較低，且讀寫(xiě)速度和擦寫(xiě)速度較慢。不同于NAND Flash的是，NOR Flash支持Execute ON Chip，程序可以直接在Flash片內執行，因此很適合作為嵌入式系統中的程序啟動(dòng)介質(zhì)。

表1 NAND Flash &Nor Flash 存儲介質(zhì)對比表

1. eMMC

eMMC 本質(zhì)上還是Nand flash ，數據接口支持1bit、4bit和8bit三種。eMMC=Nand flash +閃存控制芯片+標準接口封裝，其內部集成的閃存控制器具有讀寫(xiě)協(xié)議、擦寫(xiě)均衡、壞塊管理、ECC校驗、電源管理、時(shí)鐘管理、數據存取等功能，極大降低了Nand-flash的使用難度。

圖5 eMMC架構

在嵌入式系統中，Flash除了用來(lái)存放數據，還有一個(gè)重要的功能就是存放uboot啟動(dòng)程序。一般來(lái)講，系統可以直接從Nor Flash啟動(dòng)，而不能直接從NAND Flash啟動(dòng)。系統要從NAND Flash啟動(dòng)，則需要先將NAND Flash低4K的代碼拷貝到CPU內部的SRAM中，然后從SRAM中驅動(dòng)。再將FLASH剩下的代碼拷貝到SDRAM中，從SDRAM開(kāi)始執行main函數，啟動(dòng)流程如下圖所示。

圖6 NAND Flash啟動(dòng)方式

一般來(lái)講，當主控制所需搭配的存儲容量較低時(shí)（如256M、512M），通常選擇Nand flash。當主控制所需搭配的存儲容量較高時(shí)（如4GB、8GB甚至32GB），選擇eMMC將更具性?xún)r(jià)比。

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