FLASH器件读写时序分析
上一篇 / 下一篇 2008-05-05 16:41:58 / 个人分类：学习笔记
因为需要做一个NAND FLASH控制器，所以对该类器件有了一些了解，下面就把一些和代码关联紧密的部分贴在这里，以后再用到就好找了。顺便说一句，不同容量的FLASH的控制时序上会有差别，写控制器代码要注意！！
NAND FLASH存储器件有非易失、容量大、功耗低、易擦除等特点，这里就涉及到FLASH的种类问题，顺便提一下NORFLASH和NANDFLASH区别在于：NOR的特点是芯片内执行，即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。但是工艺复杂，价格比较贵。NAND结构能提供极高的单元密度，可以达到高存储密度，大存储容量，而且便宜。缺点，就是无法寻址直接运行程序，只能存储数据。另外NAND FLASH 非常容易出现坏区，所以需要有校验的算法。在NAND闪存中每个块的最大擦写次数是一百万次，而NOR的擦写次数是十万次。NAND存储器除了具有10比1的块擦除周期优势，典型的NAND块尺寸要比NOR器件小8倍。本文以下提到的均为NAND FLASH。
FLASH内存有8位和16位两种组织形式，其I/O接口可用于控制命令和地址的输入，也可用于数据的输入输出。其有如下特性：出厂时或者使用过程中容易出现坏块；操作方式按页写按块擦除；写操作只能在空或者已擦除的单元进行；快的擦除寿命有次数限制；块擦除时间与页读时间相比十分长。
以此型号芯片为例：
管教功能：
内部结构框图及地址输入方式：
这里做个比较：看看上面的和下面的地址输入的差别，我当时用下面型号的FLASH控制器直接去驱动上面的，总是说我写不进去东西，当然区别不止于此。写这个就是提醒大家要避免我的愚蠢错误哦！呵呵，其实是我马大哈，刚开始没注意板上的FLASH型号不同：）
a.命令锁存周期
b.地址锁存周期
c.数据锁存周期
d.串行读周期：
e.状态读周期：
对FLASH的操作主要通过以上指令组合来完成。
f.块擦除操作：
在对FLASH单元进行写操作时，必须对该单元所在块擦除掉。FLASH的擦除是以块为单位的。时序和流程如下：
FLASH的读操作也有自己的特点，所有的读操作要以页（扇区）为单位。读操作的时序图和流程图：
时序：
流程：
时序：
流程：
时序：
这是对FLASH器件直接进行操作需要了解的，那么目前市场上的存储卡种类繁多，其基本结构都是一个控制器加上FLASH构成的。当时买了一个多种接口的读卡器，看着不同针脚的接口，一时兴起查了下面的资料拿来和大家共享：
SM卡：
SM（Smart Media）卡是由东芝公司在1995年11月发布的Flash Memory存贮卡，三星公司在1996年购买了生产和销售许可，这两家公司成为主要的SM卡厂商。SmartMedia卡也是市场上常见的微存贮卡，一度在MP3播放器上非常的流行。
SmartMedia采用了东芝NAND型Flash Memory，因此体积做得很小：45mm x 37mm x 0.76mm，非常薄，仅重1.8克，具有比较高的擦写性能。
SmartMedia为了节省自身的成本，存贮卡上只有Flash Memory模块和接口，而并没有包括控制芯片，使用SmartMedia的设备必须自己装置控制机构，因此兼容性就相对较差。SmartMedia采用了22针的接口，使用了物理格式和逻辑格式，其中物理格式确保不同设备模型之间的兼容性，是系统和控制厂商所必须遵从的。物理格式基于ATA和DOS文件的FAT标准，以使得不同的系统间交换数据容易一些，但物理格式的配置会在页面大小上有所不同，这取决于内存的类型和存贮卡的容量。至于逻辑格式则采用了DOS-FAT格式，就是柱面磁头扇区参数、主扇区和分区等。SmartMedia也具有3.3伏和5伏两种工作电压，但不可以同时支持两种电压。
目前新推出的数码相机中都已经没有采用SM存储卡的产品了。
XD卡：
XD卡全称为XD-PICTURE CARD，XD取自于“Extreme Digital”，是“极限数字”的意思。XD卡是较为新型的闪存卡，相比于其它闪存卡，它拥有众多的优势特点。xD卡是一种新型存储卡，有极其紧凑的外形，只有一张邮票那么大。外形尺寸为20mm×25mm×1.7mm，总体积只有0.85立方厘米，约为2克重，是目前世界上最为轻便、体积最小的数字闪存卡。优秀的兼容性，配合各式的读卡器，可以方便的与个人电脑连接。超大的存储容量，XD卡的理论最大容量可达8GB，具有很大的扩展空间。目前市场上见到的XD卡有16MB、32MB、64MB、128MB、256MB等不同的容量规格。
xD卡采用单面18针接口，理论上图像存储容量最高可达8GB，2004年富士与奥林巴斯联合推出了存储容量最高达1GB的 xD 卡。而且其读写速度也更高，（读取速率为5MB/S，写入速率为3MB/S左右）可以满足大数据量写入，功耗也更低，xD-Picture存储卡不仅可以同时用于个人电脑适配卡和USB读卡机，使之非常容易与个人电脑连接，而且其还可配合Compact Flash转接适配器，并允许在数码相机里做为Compact Flash卡存储介质使用。虽然xD卡目前的价格有些昂贵，不过由于随着闪存芯片及其它存储卡价格的不断下滑，xD卡的价格将有较大的降价空间。
SD/MMC卡：
SD卡在24mm×32mm×2.1mm的体积内结合了SanDisk快闪记忆卡控制与MLC（Multilevel Cell）技术和Toshiba（东芝）0.16u及0.13u的NAND技术，通过9针的接口界面与专门的驱动器相连接，不需要额外的电源来保持其上记忆的信息。而且它是一体化固体介质，没有任何移动部分，所以不用担心机械运动的损坏。 SD卡的技术建是基于MultiMedia卡（MMC）格式上发展而来，SD接口除了保留MMC的7针外，还在两边加多了2针，作为数据线。采用了NAND型Flash Memory，基本上和SmartMedia的一样，平均数据传输率能达到2MB/s。
SD卡体积小巧，广泛应用在数码相机上，是由日本的松下公司、东芝公司和SanDisk公司共同开发的一种全新的存储卡产品，最大的特点就是通过加密功能，保证数据资料的安全保密。SD卡在外形上同MultiMedia Card卡保持一致，并且兼容MMC卡接口规范。不过注意的是，在某些产品例如手机上，SD卡和MMS卡是不能兼容的。SD 卡在售价方面要高于同容量的MultiMedia Card卡。
SD卡多用于MP3随身听、数码摄象机、数码相机等，其投影面积与MMC卡相同，只是略微厚一点，为2.1mm，但是SD卡的容量大得多，且读写速度也MMC卡快4倍。同时，SD卡的接口与MMC卡是兼容的，支持SD卡的接口大多支持MMC卡。目前SD卡在数码相机中正在迅速普及，大有成为主流之势。SD卡在今年的发展很快，已经开始威胁到CF卡的市场分额了。这是由于SD卡的体积要比CF卡小很多，并且SD卡在容量、性能和价格上和CF卡的差距越来越小，而这两年支持SD卡的手机迅速在市场走热，因此，SD卡的迅速成长绝对不是偶然的。最重要的一点就是MMC卡也能和SD卡相兼容，这也正是SD卡迅速走红的原因之一。
MS/MSPOR卡：
Memory Stick(MS卡)
MS格式：
1.Memory Stick Pro (俗称长棒）
2.Memory Stick Pro Duo （俗称短棒）
索尼一向独来独往的性格造就了记忆棒的诞生。这种口香糖型的存储设备几乎可以在所有的索尼影音产品上通用。记忆棒（Memory Stick）外形轻巧，并拥有全面多元化的功能。它的极高兼容性和前所未有的“通用储存媒体”（Universal Media）概念，为未来高科技个人电脑、电视、电话、数码照相机、摄像机和便携式个人视听器材提供新一代更高速、更大容量的数字信息储存、交换媒体。 记忆棒的缺点一是只能在索尼数码相机中使用，二是容量尚不够大。
为了获取更大的容量和更高的速度，索尼推出了全新的记忆棒PRO，这是由索尼和Sandisk公司共同开发的，外型体积较记忆棒均没有变化，但是可以实现８GB的容量，老式设备将不能使用这种新型的记忆棒PRO，不过现在生产的有记忆棒PRO插槽的数码产品可以向下兼容，使用传统的记忆棒。记忆棒PRO除串行传送之外，还支持并行传送，以实现多种数据的同时传递与接收。在平行传送模式中，数据以大于160Mbps(理论值)的速度传送，使实时记录DVD质量的动态图像成为可能。拥有这种高速，记忆棒PRO同样可以支持即将到来的宽带时代带来的先进解决方案。记忆棒PRO没有蓝条和白条之分，所有的记忆棒PRO都具备版权保护功能。
CF卡：
CF卡（Compact Flash）是1994年由SanDisk最先推出的。CF卡具有PCMCIA-ATA功能，并与之兼容；CF卡重量只有14g，仅纸板火柴般大小（43mm x 36m x m3.3mm），采用闪存（flash）技术，CF卡比传统的磁盘驱动器安全性和保护性都更高；比传统的磁盘驱动器及Ⅲ型PC卡的可靠性高5到10倍，而且CF卡的用电量仅为小型磁盘驱动器的5%。CF卡使用3.3V到5V之间的电压工作（包括3.3V或5V）。这些优异的条件使得大多数数码相机选择CF卡作为其首选存储介质。
虽然最初CF卡是采用Flash Memory的存贮卡，但随着CF卡的发展，各种采用CF卡规格的非Flash Memory卡也开始出现，CFA后来又发展出了CF+的规格，使CF卡的范围扩展到非Flash Memory的其它领域，包括其它I/O设备和磁盘存贮器，以及一个更新物理规格的Type II规格（IBM的Microdrive就是Type II的CF卡），Type II和原来的Type I相比不同之处在于Type II厚5mm。
CF卡的特点:
存储容量大，成本低，兼容性好，这些都是CF卡的优点，缺点则是体积较大。另外，CF卡还有TYPE Ι和TYPE Ⅱ两种接口，目前数码相机上使用较多的是CF TYPE Ι接口。 CF卡用途广泛，那些半专业、专业的单反数码相机几乎都选用CF卡来做为数码相机的存储介质，而且同容量的CF卡价格和其他存储卡相比较是最低的，至少从目前来看，CF卡在相当长的一段时间里是不会被淘汰的。
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