记一次nor flash固件烧录速度优化

Posted 2020-11-26 zqb-all

背景

某个方案使用的是spinor作为存储介质，每次烧录新固件都耗时数分钟，为了提高效率，需要对其进行优化。

分析流程

基本流程

当前烧录流程，有一个可选步骤，全盘擦除，这个步骤耗时达数分钟。不过这是可选的。

接下来必经的步骤，就是从PC端接收数据写入flash了。

已有优化

目前倒是已经有一个优化，在收到数据需要写入时，会先读出flash中的数据跟这笔要写入的数据进行比较，如果数据相同就直接跳过，数据不同，才进行擦除和写入。
这个优化的依据是，相对于一次擦除和写入的耗时来说，读出和比较的耗时很少，一旦命中就可节省掉这次写的开销。在平时调试的时候，两次烧录的固件可能有些数据是完全一样的，这种场景下此处的优化就能发挥作用了。

优化点

初步分析，从流程上看没什么问题，最大的耗时在擦除上，但毕竟nor的物理特性就是需要先擦除再写入的。

但仔细分析，其实还是有优化空间的，这个空间还就在于nor的擦除上。

nor拥有多条擦除的命令，可以擦除4k,32k,64k或者整片擦除。这些命令的耗时是不同的。

方案上由于分区规划设置了最小为4k的分区，所以nor就被配置为4k sector，则nor驱动使用的擦除命令就是对应的4k擦除的命令。而这是效率最低的一种擦除方式。

当前方案在全盘擦除时，是使用循环调用4k擦除实现的，在后续写入数据时也都是以4k为单位进行擦除和写入，在擦除上耗费了大量时间。

nor的几种擦除命令

这几种擦除方式，差异到底有多大呢?

找两款16M的norflash规格书看看。

比较表格：

擦除大小(Kbytes)	擦除时间(ms)	每4k擦除耗时(ms)	以4k为基准的耗时比例
4	70	70	100%
32	150	18.75	26%
64	200	12.5	17%
16 * 1024	3500	0.85	1.2%

另一款：

比较表格：

擦除大小(Kbytes)	擦除时间(ms)	每4k擦除耗时(ms)	以4k为基准的耗时比例
4	25	25	100%
32	140	17.5	70%
64	250	15.62	62%
16 * 1024	2600	0.63	2.5%

从以上统计结果看，一次擦除的空间越大，平均速度就越快。

特别是chip擦除的速度高达到4k擦除的几十倍。

优化方案

找到了优化点，结合烧录流程就有了以下思路

方案一

设法将4k擦除改为32k,64k擦除。
这种对于分区本身并非4k对齐来说，实现上会比较麻烦，需要代码中维护一个缓冲区进行数据的拼接，并处理一些边界情况。

方案二

在烧录的最开始进行一次chip擦除。并在后续的写入时，跳过擦除步骤，直接写入。
这种方案对于烧录场景来说，非常合适，实现起来也简单。

最终采用方案二，改动小，效果明显，烧录速度从数分钟降到了1分钟以内。
但这个只适用于烧录场景。如果是要对系统运行时的写性能进行优化，就只能考虑尽量用64k擦除了。

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