為什么單片機(jī)語(yǔ)音芯片既有flash又有EEPROM？

單片機(jī)語(yǔ)音芯片運(yùn)行時(shí)的數(shù)據(jù)存在于RAM (隨機(jī)存儲(chǔ)器)中，停電后無(wú)法保留RAM的數(shù)據(jù)時(shí)，如何在停電后不丟失數(shù)據(jù)呢？這需要使用EEPROM和FLASHROM等存儲(chǔ)器來(lái)實(shí)現(xiàn)。

EEPROM

EEPROM的全稱是“電可擦除可編程只讀存儲(chǔ)器”，即Electrically Erasable Programmable Read-Only Memory。是相對(duì)于只外擦除的rom來(lái)講的。但是今天已經(jīng)存在多種EEPROM的變種，變成了一類存儲(chǔ)器的統(tǒng)稱。

這類rom的特性是它可以隨機(jī)存取和修改任何字節(jié)，并將0或1寫入每個(gè)位。這是最傳統(tǒng)的EEPROM，也是被稱為狹義EEPROM。斷電后數(shù)據(jù)不會(huì)丟失。它可以儲(chǔ)存100年，擦除100瓦次。具備較高的可靠性，可是電源電路繁雜/成本費(fèi)也高。因而現(xiàn)階段的EEPROM全是一百多千字節(jié)數(shù)到好幾百千字節(jié)數(shù)的，很少有超出512K的。

Flash

Flash歸屬于理論的EEPROM，由于它都是可擦除的ROM。可是以便差別于通常的按字節(jié)數(shù)為企業(yè)的擦寫的EEPROM，我們叫它Flash。

既然兩者差不多，為什么單片機(jī)中還要既有Flash又有EEPROM呢？

通常，單片機(jī)語(yǔ)音芯片里的Flash都用于存放運(yùn)行代碼，在運(yùn)行過(guò)程中不能改；EEPROM是用來(lái)保存用戶數(shù)據(jù)，運(yùn)行過(guò)程中可以改變，比如一個(gè)時(shí)鐘的鬧鈴時(shí)間初始化設(shè)定為12：00，后來(lái)在運(yùn)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(shí)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(chǔ)單元的結(jié)構(gòu)也不同，F(xiàn)LASH的電路結(jié)構(gòu)較簡(jiǎn)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(chǔ)器，EEPROM則更多的用作非易失的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器。當(dāng)然用FLASH做數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器也行，但操作比EEPROM麻煩的多，所以更“人性化”的MCU設(shè)計(jì)會(huì)集成FLASH和EEPROM兩種非易失性存儲(chǔ)器，而廉價(jià)型設(shè)計(jì)往往只有 FLASH，早期可電擦寫型MCU則都是EEPRM結(jié)構(gòu)，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(jié)構(gòu)還是哈佛結(jié)構(gòu)都是這樣。技術(shù)上，程序存儲(chǔ)器和非易失數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器都可以只用FALSH結(jié)構(gòu)或EEPROM結(jié)構(gòu)，甚至可以用“變通”的技術(shù)手段在程序存儲(chǔ)區(qū)模擬“數(shù)據(jù)存儲(chǔ)區(qū)”，但就算如此，概念上二者依然不同，這是基本常識(shí)問(wèn)題。

EEPROM：電可擦除可編程只讀存儲(chǔ)器，F(xiàn)lash的操作特性完全符合EEPROM的定義，屬EEPROM無(wú)疑，首款Flash推出時(shí)其數(shù)據(jù)手冊(cè)上也清楚的標(biāo)明是EEPROM，現(xiàn)在的多數(shù)Flash手冊(cè)上也是這么標(biāo)明的，二者的關(guān)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 Flash EEPROM的操作方法和傳統(tǒng)EEPROM截然不同，次要的原因是為了語(yǔ)言的簡(jiǎn)練，非正式文件和口語(yǔ)中Flash EEPROM就簡(jiǎn)稱為Flash，這里要強(qiáng)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：Flash的特點(diǎn)是結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)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(diǎn)是操作過(guò)程麻煩，特別是在小數(shù)據(jù)量反復(fù)重寫時(shí)，所以在MCU中Flash結(jié)構(gòu)適于不需頻繁改寫的程序存儲(chǔ)器。

在許多應(yīng)用中，一些少量數(shù)據(jù)需要頻繁重寫，并且電源故障是非易失性的。傳統(tǒng)結(jié)構(gòu)的EEPROM非常適合這里。因此，許多單片機(jī)語(yǔ)音芯片設(shè)計(jì)了閃存和傳統(tǒng)兩種EEPROM結(jié)構(gòu)，以達(dá)到成本和功能的平衡，使用非常方便。隨著ISP和IAP的普及，特別是在程序存儲(chǔ)地址空間和數(shù)據(jù)存儲(chǔ)地址空間重疊的單片機(jī)系統(tǒng)中，越來(lái)越多的單片機(jī)語(yǔ)音芯片制造商現(xiàn)在使用IAP支持的程序存儲(chǔ)器來(lái)模擬對(duì)應(yīng)于EEPROM的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器，以低成本實(shí)現(xiàn)非易失性數(shù)據(jù)存儲(chǔ)。為了在商業(yè)宣傳中實(shí)現(xiàn)與雙EEPROM工藝的“等效”，許多使用閃存編程存儲(chǔ)器(Flash program memory)來(lái)“模擬”(注意技術(shù)概念并非真正模擬)EEPROM數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器的制造商都聲稱他們的產(chǎn)品配備了EEPROM，嚴(yán)格來(lái)說(shuō)，這不是很嚴(yán)謹(jǐn)，但是商人有商人的目的和方法，通過(guò)用閃存“模擬”EEPROM可以獲得更大的商業(yè)利益。因此，事實(shí)上，是他們?cè)斐闪思夹g(shù)概念的混亂。

審核編輯：湯梓紅