單板硬件設計：存儲器（ NAND FLASH)

在單板設計中，無論是涉及到一個簡易的CPU、MCU小系統(tǒng)或者是復雜的單板設計，都離不開存儲器設計：

1、存儲器介紹

存儲器的分類大致可以劃分如下：

ROM和RAM指的都是半導體存儲器，ROM在系統(tǒng)停止供電的時候仍然可以保持數(shù)據(jù)，而RAM通常都是在掉電之后就丟失數(shù)據(jù)，典型的RAM就是計算機的內存。

1.1 存儲器ROM介紹

rom最初不能編程，出廠什么內容就永遠什么內容，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，自認倒霉。人類文明不斷進步，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中的內容了。

EEPROM的全稱是“電可擦除可編程只讀存儲器”，即Electrically Erasable Programmable Read-Only Memory。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。

flash做的改進就是擦除時不再以字節(jié)為單位，而是以塊為單位，一次簡化了電路，數(shù)據(jù)密度更高，降低了成本。

flash 分為 nor flash 和 nand flash：

nor flash 數(shù)據(jù)線和地址線分開，可以實現(xiàn)ram一樣的隨機尋址功能，可以讀取任何一個字節(jié)。但是擦除仍要按塊來擦。NOR FLASH的主要供應商是INTEL ,MICRO等廠商。

nand flash 同樣是按塊擦除，但是數(shù)據(jù)線和地址線復用，不能利用地址線隨機尋址。讀取只能按頁來讀取。（nandflash按塊來擦除，按頁來讀，norflash沒有頁），NAND FLASH的主要供應商是SAMSUNG和東芝。

由于nandflash引腳上復用，因此讀取速度比nor flash慢一點，但是擦除和寫入速度比nor flash快很多。nand flash內部電路更簡單，因此數(shù)據(jù)密度大，體積小，成本也低。因此大容量的flash都是nand型的。小容量的2～12M的flash多是nor型的。

使用壽命上，nand flash的擦除次數(shù)是nor的數(shù)倍。而且nand flash可以標記壞塊，從而使軟件跳過壞塊。nor flash 一旦損壞便無法再用。

因為nor flash可以進行字節(jié)尋址，所以程序可以在nor flash中運行。嵌入式系統(tǒng)多用一個小容量的nor flash存儲引導代碼，用一個大容量的nand flash存放文件系統(tǒng)和內核。

1.2 存儲器RAM介紹

RAM有兩大類，一種稱為靜態(tài)RAM（Static RAM/SRAM），SRAM速度非常快，是目前讀寫最快的存儲設備了，但是它也非常昂貴，所以只在要求很苛刻的地方使用，譬如CPU的一級緩沖，二級緩沖。另一種稱為動態(tài)RAM（Dynamic RAM/DRAM），DRAM保留數(shù)據(jù)的時間很短，速度也比SRAM慢，不過它還是比任何的ROM都要快，但從價格上來說DRAM相比SRAM要便宜很多，計算機內存就是DRAM的。

DRAM：

DRAM利用MOS管的柵電容上的電荷來存儲信息，一旦掉電信息會全部的丟失，由于柵極會漏電，所以每隔一定的時間就需要一個刷新機構給這些柵電容補充電荷，并且每讀出一次數(shù)據(jù)之后也需要補充電荷，這個就叫動態(tài)刷新，所以稱其為動態(tài)隨機存儲器。由于它只使用一個MOS管來存信息，所以集成度可以很高，容量能夠做的很大。SDRAM比它多了一個與CPU時鐘同步。

DRAM分為很多種，常見的主要有FPRAM/FastPage、EDORAM、SDRAM、DDR RAM、RDRAM、SGRAM以及WRAM等，這里介紹其中的一種DDR RAM。

DDR RAM（Date-Rate RAM）也稱作DDR SDRAM，這種改進型的RAM和SDRAM是基本一樣的，不同之處在于它可以在一個時鐘讀寫兩次數(shù)據(jù)，這樣就使得數(shù)據(jù)傳輸速度加倍了。這是目前電腦中用得最多的內存。在很多高端的顯卡上，也配備了高速DDR RAM來提高帶寬，這可以大幅度提高3D加速卡的像素渲染能力。

內存工作原理：內存是用來存放當前正在使用的（即執(zhí)行中）的數(shù)據(jù)和程序，我們平常所提到的計算機的內存指的是動態(tài)內存（即DRAM），動態(tài)內存中所謂的"動態(tài)"，指的是當我們將數(shù)據(jù)寫入DRAM后，經(jīng)過一段時間，數(shù)據(jù)會丟失，因此需要一個額外設電路進行內存刷新操作。具體的工作過程是這樣的：一個DRAM的存儲單元存儲的是0還是1取決于電容是否有電荷，有電荷代表1，無電荷代表0。但時間一長，代表1的電容會放電，代表0的電容會吸收電荷，這就是數(shù)據(jù)丟失的原因；刷新操作定期對電容進行檢查，若電量大于滿電量的1／2，則認為其代表1，并把電容充滿電；若電量小于1／2，則認為其代表0，并把電容放電，藉此來保持數(shù)據(jù)的連續(xù)性。

SRAM：

SRAM利用寄存器來存儲信息，所以一旦掉電，資料就會全部丟失，只要供電，它的資料就會一直存在，不需要動態(tài)刷新，所以叫靜態(tài)隨機存儲器。

3.產(chǎn)品應用

最近有幸獲得了由深圳雷龍?zhí)峁┑膬煽頕LASH產(chǎn)品樣品，目前雷龍已經(jīng)成功量產(chǎn)了如下幾款FLASH產(chǎn)品；

并且提供了方便驗證的PCB板提供產(chǎn)品的驗證：

這里以雷龍CSNP32GCR01-AOW 4GByte NANDFLASH產(chǎn)品為例，該產(chǎn)品可適用于CPU的外掛使用：

與STM32 參考配套例程如下獲得：

• 【本文轉載自CSDN，作者：焊武大帝】