初识flash芯片----写之前为什么要先擦除

Posted 2022-03-28 Nerazzur

虽然一开始工作就接触过flash芯片，但都是应用层次的接触，并没有直接接触到flash驱动。

直到最近要基于驱动接口直接操作flash芯片，才发现自己对它的使用特定一点都不了解。

先说一下自己的问题，原本打算对flash中的存储空间进行覆盖写，即写过数据后不擦除直接用新的数据进行覆盖。没想到验证的时候一直乱码，查了资料才知道，原来flash芯片不支持覆盖写，只能在擦除过的区域进行写操作，想要重写数据，必须进行擦除，而且擦除一般是按照扇区或者是块进行擦除。根本原因其实是flash芯片的写操作只能将1变为0，而不能将0变为1，擦除之后，flash中是全1的状态，若想将0变为1则只能通过擦除操作。所以严格来说不是不支持覆盖写，因为对于特定的数据（只要不涉及0变1）也可以进行覆盖写。

下面是一篇简单的介绍：

写flash时为什么需要先擦除？

Flash 的编程原理都是只能将 1 写为 0，而不能将 0 写为 1。所以在 Flash 编程之前，必须将对应的块擦除，而擦除的过程就是把所有位都写为 1 的过程，块内的所有字节变为 0xFF

存储器分为两大类：ram（内存：随机存储器）和rom（外存：程序存储器），分别存数据和程序。

　　ram就不讲了，今天主要讨论rom。 

　　（1）rom最初不能编程，出厂什么内容就永远什么内容，不灵活。

　　（2）后来出现了prom，可以自己写入一次，要是写错了，只能换一片，自认倒霉。

　　（3）人类文明不断进步，终于出现了可多次擦除写入的EPROM，每次擦除要把芯片拿到紫外线上照一下，想一下你往单片机上下了一个程序之后发现有个地方需要加一句话，为此你要把单片机放紫外灯下照半小时，然后才能再下一次，这么折腾一天也改不了几次。

　　（4）历史的车轮不断前进，伟大的EEPROM出现了，拯救了一大批程序员，终于可以随意的修改rom中的内容了。

　　（ROM--PROM--EPROM--EEPROM的进化！）

    　EEPROM的全称是“电可擦除可编程只读存储器（不要觉得多高大上，其实经常都会用到），即Electrically Erasable Programmable Read-Only Memory。是相对于紫外擦除的rom来讲的。但是今天已经存在多种EEPROM的变种，变成了一类存储器的统称。

　　

　　flash属于广义的EEPROM，因为它也是电擦除的rom。但是为了区别于一般的按字节为单位的擦写的EEPROM，我们都叫它flash。狭义的EEPROM：这种rom的特点是可以随机访问和修改任何一个字节，可以往每个bit中写入0或者1。这是最传统的一种EEPROM，掉电后数据不丢失，可以保存100年，可以擦写100w次。具有较高的可靠性，但是电路复杂/成本也高。因此目前的EEPROM都是几十千字节到几百千字节的，绝少有超过512K的。

　　flash做的改进就是擦除时不再以字节为单位，而是以块为单位，一次简化了电路，数据密度更高，降低了成本。上M的rom一般都是flash。

　　flash分为nor flash和nand flash。nor flash数据线和地址线分开，可以实现ram一样的随机寻址功能，可以读取任何一个字节。但是擦除仍要按块来擦。

　　nand flash同样是按块擦除，但是数据线和地址线复用，不能利用地址线随机寻址。读取只能按页来读取。（nandflash按块来擦除，按页来读，norflash没有页）

　　由于nandflash引脚上复用，因此读取速度比nor flash慢一点，但是擦除和写入速度比nor flash快很多。nand flash内部电路更简单，因此数据密度大，体积小，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。

　　使用寿命上，nand flash的擦除次数是nor的数倍。而且nand flash可以标记坏块，从而使软件跳过坏块。nor flash 一旦损坏便无法再用。

 　   因为nor flash可以进行字节寻址，所以程序可以在nor flash中运行。嵌入式系统多用一个小容量的nor flash存储引导代码，用一个大容量的nand flash存放文件系统和内核。