單片機里Flash和EEPROM的作用

單片機運行時的數(shù)據(jù)都存在于RAM（隨機存儲器）中，在掉電后RAM中的數(shù)據(jù)是無法保留的，那么怎樣使數(shù)據(jù)在掉電后不丟失呢？這就需要使用EEPROM或FLASHROM等存儲器來實現(xiàn)。

插播一段：ROM最初不能編程，出廠什么內(nèi)容就永遠什么內(nèi)容，不靈活。后來出現(xiàn)了PROM，可以自己寫入一次，要是寫錯了，只能換一片。隨著不斷改進，終于出現(xiàn)了可多次擦除寫入的EPROM，每次擦除要把芯片拿到紫外線上照一下，想一下你往單片機上下了一個程序之后發(fā)現(xiàn)有個地方需要加一句話，為此你要把單片機放紫外燈下照半小時，然后才能再下一次，這么折騰一天也改不了幾次。歷史的車輪不斷前進，偉大的EEPROM出現(xiàn)了，拯救了一大批程序員，終于可以隨意的修改ROM中的內(nèi)容了。

EEPROM的全稱是“電可擦除可編程只讀存儲器”，即ElectricallyErasableProgrammableRead-OnlyMemory。是相對于紫外擦除的rom來講的。但是今天已經(jīng)存在多種EEPROM的變種，變成了一類存儲器的統(tǒng)稱。

狹義的EEPROM：

這種rom的特點是可以隨機訪問和修改任何一個字節(jié)，可以往每個bit中寫入0或者1。這是最傳統(tǒng)的一種EEPROM，掉電后數(shù)據(jù)不丟失，可以保存100年，可以擦寫100w次。具有較高的可靠性，但是電路復雜/成本也高。因此目前的EEPROM都是幾十千字節(jié)到幾百千字節(jié)的，絕少有超過512K的。

Flash：

Flash屬于廣義的EEPROM，因為它也是電擦除的ROM。但是為了區(qū)別于一般的按字節(jié)為單位的擦寫的EEPROM，我們都叫它Flash。

既然兩者差不多，為什么單片機中還要既有Flash又有EEPROM呢？

通常，單片機里的Flash都用于存放運行代碼，在運行過程中不能改；EEPROM是用來保存用戶數(shù)據(jù)，運行過程中可以改變，比如一個時鐘的鬧鈴時間初始化設定為12：00，后來在運行中改為6：00，這是保存在EEPROM里，不怕掉電，就算重新上電也不需要重新調(diào)整到6：00。

但最大區(qū)別是其實是：FLASH按扇區(qū)操作，EEPROM則按字節(jié)操作，二者尋址方法不同，存儲單元的結構也不同，F(xiàn)LASH的電路結構較簡單，同樣容量占芯片面積較小，成本自然比EEPROM低，因而適合用作程序存儲器，EEPROM則更多的用作非易失的數(shù)據(jù)存儲器。當然用FLASH做數(shù)據(jù)存儲器也行，但操作比EEPROM麻煩的多，所以更“人性化”的MCU設計會集成FLASH和EEPROM兩種非易失性存儲器，而廉價型設計往往只有FLASH，早期可電擦寫型MCU則都是EEPRM結構，現(xiàn)在已基本上停產(chǎn)了。

在芯片的內(nèi)電路中，F(xiàn)LASH和EEPROM不僅電路不同，地址空間也不同，操作方法和指令自然也不同，不論馮諾伊曼結構還是哈佛結構都是這樣。技術上，程序存儲器和非易失數(shù)據(jù)存儲器都可以只用FALSH結構或EEPROM結構，甚至可以用“變通”的技術手段在程序存儲區(qū)模擬“數(shù)據(jù)存儲區(qū)”，但就算如此，概念上二者依然不同，這是基本常識問題。

EEPROM：電可擦除可編程只讀存儲器，F(xiàn)lash的操作特性完全符合EEPROM的定義，屬EEPROM無疑，首款Flash推出時其數(shù)據(jù)手冊上也清楚的標明是EEPROM，現(xiàn)在的多數(shù)Flash手冊上也是這么標明的，二者的關系是“白馬”和“馬”。至于為什么業(yè)界要區(qū)分二者，主要的原因是FlashEEPROM的操作方法和傳統(tǒng)EEPROM截然不同，次要的原因是為了語言的簡練，非正式文件和口語中FlashEEPROM就簡稱為Flash，這里要強調(diào)的是白馬的“白”屬性而非其“馬”屬性以區(qū)別Flash和傳統(tǒng)EEPROM。

Flash的特點是結構簡單，同樣工藝和同樣晶元面積下可以得到更高容量且大數(shù)據(jù)量下的操作速度更快，但缺點是操作過程麻煩，特別是在小數(shù)據(jù)量反復重寫時，所以在MCU中Flash結構適于不需頻繁改寫的程序存儲器。

很多應用中，需要頻繁的改寫某些小量數(shù)據(jù)且需掉電非易失，傳統(tǒng)結構的EEPROM在此非常適合，所以很多MCU內(nèi)部設計了兩種EEPROM結構，F(xiàn)LASH的和傳統(tǒng)的，以期獲得成本和功能的均衡，這極大的方便了使用者。隨著ISP、IAP的流行，特別是在程序存儲地址空間和數(shù)據(jù)存儲地址空間重疊的MCU系中，現(xiàn)在越來越多的MCU生產(chǎn)商用支持IAP的程序存儲器來模擬EEPROM對應的數(shù)據(jù)存儲器，這是低成本下實現(xiàn)非易失數(shù)據(jù)存儲器的一種變通方法。為在商業(yè)宣傳上取得和雙EEPROM工藝的“等效”性，不少采用Flash程序存儲器“模擬”（注意，技術概念上并非真正的模擬）EEPROM數(shù)據(jù)存儲器的廠家紛紛宣稱其產(chǎn)品是帶EEPROM的，嚴格說，這是非常不嚴謹?shù)?，但商人有商人的目的和方法，用Flash“模擬”EEPROM可以獲取更大商業(yè)利益，所以在事實上，技術概念混淆的始作俑者正是他們。

從成本上講，用Flash“模擬”EEPROM是合算的，反之不會有人干，用EEPROM模擬Flash是怎么回事呢？這可能出在某些程序存儲空間和數(shù)據(jù)存儲空間連續(xù)的MCU上。這類MCU中特別是存儲容量不大的低端MCU依然采用EEPROM作為非易失存儲器，這在成本上反而比采用Flash和傳統(tǒng)EEPROM雙工藝的設計更低，但這種現(xiàn)象僅僅限于小容量前提下。因Flash工藝的流行，現(xiàn)在很多商人和不夠嚴謹?shù)募夹g人員將程序存儲器稱為Flash，對于那些僅采用傳統(tǒng)EEPROM工藝的MCU而言，他們不求甚解，故而錯誤的將EEPROM程序存儲器稱為“模擬Flash”，根本的原因是他們未理解Flash只是一種存儲器結構而非存儲器的用途，錯誤的前提自然導致錯誤的結論。商業(yè)上講，用EEPROM模擬Flash是不會有人真去做的愚蠢行為，這違背商業(yè)追求最大利益的原則，技術上也不可行，而對于技術人員而言。本質(zhì)的問題是Flash是一種存儲器類型而非MCU中的程序存儲器，即使MCU的程序存儲器用的是Flash，但其逆命題不成立。
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