NOR FLASH的原理及應(yīng)用

VDRF256M16是珠海歐比特公司自主研發(fā)的一種高速、大容量的NOR FLASH，可利用其對大容量數(shù)據(jù)進行高速緩存。文中介紹了該芯片的結(jié)構(gòu)和原理，并同時給出了一個系統(tǒng)中大容量、高速數(shù)據(jù)傳輸要求的設(shè)計方案。
　　1引言
　　NOR FLASH 是很常見的一種存儲芯片，數(shù)據(jù)掉電不會丟失。NOR FLASH 支持Execute On Chip，即程序可以直接在FLASH 片內(nèi)執(zhí)行。這點和NAND FLASH 不一樣。因此，在嵌入是系統(tǒng)中，NOR FLAS H 很適合作為啟動程序的存儲介質(zhì)。NOR FLAS H 的讀取和RAM很類似，但不可以直接進行寫操作。對NOR FLAS H 的寫操作需要遵循特定的命令序列，最終由芯片內(nèi)部的控制單元完成寫操作。所以，NOR FLASH一般是作為用于程序的存儲與運行的工具。
　　NOR的特點是芯片內(nèi)執(zhí)行（XIP， Execute In Place），這樣應(yīng)用程序可以直接在FLASH閃存內(nèi)運行，不必再把代碼讀到系統(tǒng)RAM中。NOR FLASH的傳輸效率很高，在1~4MB的小容量時具有很高的成本效益，但是很低的寫入和擦除速度大大影響了它的性能。
　　2NAND FLASH與NOR FLASH的性能比較
　　FLASH閃存是非易失存儲器，可以對稱為塊的存儲器單元塊進行擦寫和再編程。任何FLASH器件的寫入操作只能在空或已擦除的單元內(nèi)進行，所以大多數(shù)情況下，在進行寫入操作之前必須先執(zhí)行擦除。NAND FLASH器件執(zhí)行擦除操作是十分簡單的，而NOR FLASH則要求在進行擦除前先要將目標塊內(nèi)所有的位都寫為0。
　　由于擦除NOR FLASH器件時是以64～128KB的塊進行的，執(zhí)行一個寫入/擦除操作的時間為5s，與此相反，擦除NAND FLASH器件是以8～32KB的塊進行的，執(zhí)行相同的操作最多只需要4ms。
　　執(zhí)行擦除時塊尺寸的不同進一步拉大了NOR FLASH和NADN FLASH之間的性能差距，統(tǒng)計表明，對于給定的一套寫入操作（尤其是更新小文件時更多的擦除操作必須在基于NOR FLASH的單元中進行。
　　NAND FLASH的單元尺寸幾乎是NOR FLASH器件的一半，由于生產(chǎn)過程更為簡單，NAND FLASH結(jié)構(gòu)可以在給定的模具尺寸內(nèi)提供更高的容量，也就相應(yīng)地降低了價格。
　　NOR FLASH占據(jù)了容量為1～16MB閃存市場的大部分，而NAND FLASH只是用在8～128MB的產(chǎn)品當中，這也說明NOR主要應(yīng)用在代碼存儲介質(zhì)中，NAND FLASH適合于數(shù)據(jù)存儲，NAND FLASH在Compact Flash、Secure Digital、PC Cards和MMC存儲卡市場上所占份額最大
　　3VDRF256M16芯片
　　3.1芯片介紹
　　VDRF256M16是一款高集成度的靜態(tài)隨機存取存儲器，其總含有256M bits。由于此芯片里面包含4個片選，每個片選含有1個Block，具體的內(nèi)部結(jié)構(gòu)見圖1。這種結(jié)構(gòu)不但大大的擴充了存儲器的容量和數(shù)據(jù)位寬，而且還可以在應(yīng)用時大量節(jié)省了PCB板的使用空間。從圖1可以看出，每個片選控制了每一Block的寫保護信號#WP，另外芯片中的每一個Block的其他控制端口、地址線和數(shù)據(jù)線都是共用的。圖2為VDRF256M16中的任一Block的結(jié)構(gòu)框圖，它主要由控制邏輯、存儲整列等組成。下面為VD RF256M16的主要特性。
　　-總?cè)萘浚?56Mbit；
　　-數(shù)據(jù)寬度：16位；
　　-工作電壓3.3V +/- 0.3V；
　　-每個DIE（共4個DIE）含：-8個8KB的扇區(qū)、127個64KB的扇區(qū)；
　　-扇區(qū)的硬件鎖防止被擦除、編程；
　　-存取時間最高達90ns；
　　-高擦除/編程速度：
　　-字編程8us（典型值）；
　　-扇區(qū)擦除500ms（典型值）；
　　-芯片擦除64s/DIE（典型值）；
　　-解鎖旁路模式；
　　-擦除暫停/繼續(xù)模式；
　　-支持JEDEC通用FLASH接口協(xié)議（CFI）；
　　-寫保護功能，允許不管扇區(qū)保護狀態(tài)對兩BOOT扇區(qū)進行寫保護；
　　-加速功能促進加快芯片編程時間；
　　-最小100000次的擦除、編程；
　　
　　圖1 VDRF256M16芯片內(nèi)部的結(jié)構(gòu)圖
　　
　　圖2 VDRF256M16內(nèi)部Block的結(jié)構(gòu)框圖