Flash基本知識

1、一 . FLASH的發(fā)展歷史:Flash存儲器是在20世紀(jì)80年代末逐漸發(fā)展起來的一種新型半導(dǎo)體不揮發(fā)性存儲器,它具有結(jié)構(gòu)簡單、高密度、低成本、高可靠性和在系統(tǒng)的電可擦除性等優(yōu)點(diǎn),是當(dāng)今半導(dǎo)體存儲器市場中發(fā)展最為迅速的一種存儲器.。半導(dǎo)體不揮發(fā)性存儲器(Non-Volatile Semiconductor Memory)的發(fā)展經(jīng)歷了從ROM、PROM、EPROM（紫外線擦除）、EEPROM 到Flash存儲器的各個(gè)階段。Flash結(jié)合了以往EPROM 結(jié)構(gòu)簡單、密度高和EEPROM 在系統(tǒng)的電可擦除性的一些優(yōu)點(diǎn),實(shí)現(xiàn)了高密度、低成本和高可靠性。Flash存儲器和傳統(tǒng)存儲器的最大區(qū)別在于它是按塊

2、(sector)擦除,按位編程,從而實(shí)現(xiàn)了快閃擦除的高速度。另外,塊擦除還使單管單元的實(shí)現(xiàn)成為可能,從而解決了器件尺寸縮小和高集成度的問題。Flash存儲器以其優(yōu)越的性能,成為半導(dǎo)體存儲器市場中發(fā)展最為迅速的一種,它廣泛應(yīng)用于PCBIOS（個(gè)人電腦Basic Input Output System 基本輸入輸出系統(tǒng)）、數(shù)字蜂窩電話、汽車領(lǐng)域和微控制器等許多領(lǐng)域,并為目前較大容量磁介質(zhì)存貯媒體提供了一種理想的替代產(chǎn)品1。工藝技術(shù)的進(jìn)步和Flash技術(shù)的不斷成熟使Flash存儲器集成度迅速提高,目前已經(jīng)達(dá)到1Gbit。同時(shí),其價(jià)格也隨之不斷下降,并能與DRAM（dynamic動態(tài)隨機(jī)存取存儲器）

3、相比擬。未來,Flash存儲器的發(fā)展主要集中在高集成度、高可靠性和嵌入式應(yīng)用上。隨著集成度的進(jìn)一步提高,發(fā)展更小尺寸的存儲單元,小尺寸器件的可靠性問題以及外圍高低壓CMOS（complementary metal oxide semiconductor互補(bǔ)金屬氧化物半導(dǎo)體）兼容工藝的開發(fā)將顯得尤為重要。二. 與其他存儲器的區(qū)別：FL AS H是 一種非易失性的存儲器，即在掉電情況下仍能保證數(shù)據(jù)不丟失。與傳統(tǒng)的ROM和EPROM相比，它可以通過與之相連的微處理器在線編程和擦除，這一優(yōu)點(diǎn)使得FLASH十分適合嵌人式系統(tǒng)的設(shè)計(jì)和開發(fā)。3. 按數(shù)據(jù)訪問方式，F(xiàn)LASH又可分為并行訪問型、串行訪問型和串

4、行NAND訪問型。并行訪問型FLASH采用并行的數(shù)據(jù)和地址總線，并支持隨機(jī)存取。在讀數(shù)據(jù)時(shí)，它先將地址送到地址線，然后由控制線向FLASH發(fā)出讀取指令，最后由FLASH將數(shù)據(jù)送到數(shù)據(jù)線。在寫數(shù)據(jù)時(shí)，它先將地址和數(shù)據(jù)送到地址線和數(shù)據(jù)線，然后由控制線發(fā)出編程指令將數(shù)據(jù)鎖存進(jìn)相應(yīng)的地址。其中，控制線的指令是向FLASH中的公共接口單元發(fā)出的，F(xiàn)LASH可在接到指令后判斷微處理器進(jìn)行何種操作。串行訪問型FLASH則采用串行總線，常見的有SPI總線。其中地址和數(shù)據(jù)都是通過時(shí)鐘來順序傳送的。串行NAND訪問型FLASH盡管也采用8位并行總線，卻不支持隨機(jī)存取。它的命令字、地址和數(shù)據(jù)都是以8位并行傳送的。一

5、般用于與簡單控制器的連接(如用于PC卡的ATA控制器)，而不直接和微處理器連接使用。在以上類型中，并行訪問型FLASH較為常用。8/ 16位FLASH可通過管腳BYTE選擇8位或16位總線模式。三 . 工作原理： （program流程圖） （erase流程圖）三 . 微處理器與FLASH的連接方式：微處理器與FLASH的連接大致有如圖1所示的幾種方式：在圖1(a)中，MCU按字節(jié)尋址，地址一一對應(yīng)直接相連;在(b)中，MCU按字尋址，其中的兩片F(xiàn)LASH，一片用于存儲高字節(jié)，另一片存儲低字節(jié);(c)中的MCU按字節(jié)尋址，該方式可利用復(fù)用位A一1將FLASH劃分成以字節(jié)為單位;在(d)中，MCU

6、按字尋址，F(xiàn)LASH以字為單位。當(dāng)然，上述連接方式也不是唯一的。通常不直接寫人FLASH的主要原因是為了防止加電或去電時(shí)產(chǎn)生的脈沖信號寫人FLASH而破壞原來的數(shù)據(jù)。當(dāng)FLASH焊到電路板上之后，對其編程有兩種方式:第一種是通過與板相連的PROM編程器來進(jìn)行，第二種則是通過微處理器(比如DSP)軟件來編程。在第一種方式下，系統(tǒng)通過PROM編程器提供編程電壓和編程指令。而在第二種方式下，其編程電壓則是經(jīng)內(nèi)部的供給泵DC/DC轉(zhuǎn)換器將低電壓上調(diào)而產(chǎn)生的，但在第二種方式下，需要根據(jù)FLASH支持的指令集編寫驅(qū)動程序。這兩種方式各有優(yōu)點(diǎn)，但后者更適合于系統(tǒng)的在線升級。如前所述，對FLASH讀寫數(shù)據(jù)可以

7、以字節(jié)或字為單位獨(dú)立進(jìn)行，但在寫入之前必須先對所在的塊進(jìn)行刪除操作。FLASH工作模式：讀陣列、自動選擇、編程/擦除和擦除。在讀陣列模式下，它相當(dāng)于ROM，也就是說可以在指定的地址上讀取數(shù)據(jù)。而在自動選擇模式下，它可以讀取識別號(廠商號和器件號)以及塊保護(hù)狀態(tài)標(biāo)志位。而在編程/擦除模式下，則可以進(jìn)行編程和擦除，并且可在隨后來讀取狀態(tài)寄存器的內(nèi)容。而在擦除繼續(xù)模式下，它可在擦除某一塊的同F(xiàn)LASH存儲器的編程模式與兼容性時(shí)讀取另一塊中的數(shù)據(jù)。FLASH可在不同的命令字序列輸人方式下進(jìn)行各個(gè)模式之間的轉(zhuǎn)移。除了讀、寫和擦除等基本命令字外，F(xiàn)LASH通常還提供一些其它命令字，如用于防止數(shù)據(jù)被意外改寫

8、的加保護(hù)和去保護(hù)命令，可在執(zhí)行擦除操作期間響應(yīng)中斷請求的擦除等待和擦除繼續(xù)命令，另外，還有校驗(yàn)、復(fù)位等命令。在每一次命令操作之后，F(xiàn)LASH還可以支持狀態(tài)寄存器查詢，以使用戶能夠了解命令的執(zhí)行情況。影響FLASH的最根本因素是其制造工藝，常見的有NOR,DINOR,NAND和AND等n種技術(shù)。采用不同制造工藝的FLASH一般是很難兼容的。所以討論兼容性是建立在采用同一制造工藝這一前提下的。1. 電氣兼容性電氣兼容性主要包括管腳連接、封裝方式、直流和交流特性、電壓和功率要求、數(shù)據(jù)存儲容量、定時(shí)匹配要求以及工作溫度范圍等方面的兼容性內(nèi)容。不同屬性的器件之間是不能直接替換的，其中有些可以通過增加轉(zhuǎn)換電路的方法來實(shí)現(xiàn)兼容匹配，而有些則無法實(shí)現(xiàn)兼容替換。2. 命令集兼容性采用公共接口標(biāo)準(zhǔn)可使軟件的升級變得十分方便。如ST公司的M29F400B定義的片擦除指令10h、讀指令FOh、寫指令A(yù)Oh等.通常情況下不同公司的指令是不同的，同一家公司同一個(gè)系列的指令是相同的，可便于升級，比如AMD公司的Am29F400B和ST公司的M29F400B都屬于M29系列，除了設(shè)備和生產(chǎn)商的標(biāo)識號的不同之外，其它功能都是可以互換的3。而M28和M29兩個(gè)系列公共接口的命令集卻是不兼容的。Intel公司的FLASH多采用M28系列，