如何選擇嵌入式產(chǎn)品中的存儲器類(lèi)型 ?

發(fā)布時(shí)間:2022-4-28 11:27    發(fā)布者:武漢萬(wàn)象奧科
關(guān)鍵詞: 存儲器 , NAND Flash , NOR Flash , eMMC
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
  • 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。
2.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

3.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。
武漢萬(wàn)象奧科是國內嵌入式軟硬件技術(shù)積累最全面的方案商之一, 作為Renesas、Microchip、芯馳、NXP、ST等原廠(chǎng)在國內的重要技術(shù)合作伙伴,專(zhuān)注于嵌入式軟硬件產(chǎn)品的研發(fā)、定制、設計、生產(chǎn)。


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