對(duì)于許多消費(fèi)類音視頻產(chǎn)品而言，ＮＡＮＤ閃存是一種比硬盤驅(qū)動(dòng)器更好的存儲(chǔ)方案，這在不超過(guò)４ＧＢ的低容量應(yīng)用中表現(xiàn)得猶為明顯。隨著人們持續(xù)追求功耗更低、重量更輕和性能更佳的產(chǎn)品，ＮＡＮＤ正被證明極具吸引力。

　?。危粒危拈W存陣列分為一系列１２８ｋＢ的區(qū)塊（ｂｌｏｃｋ），這些區(qū)塊是ＮＡＮＤ器件中的可擦除實(shí)體。擦除一個(gè)區(qū)塊就是把所有的位（ｂｉｔ）設(shè)置為“１”（而所有字節(jié)（ｂｙｔｅ）設(shè)置為ＦＦｈ）。有必要通過(guò)編程，將已擦除的位從“１”變?yōu)椤埃啊薄５木幊虒?shí)體是字節(jié)（ｂｙｔｅ）。一些ＮＯＲ閃存能同時(shí)執(zhí)行讀寫操作（見下圖１）。雖然ＮＡＮＤ不能同時(shí)執(zhí)行讀寫操作，它可以采用稱為“映射（ｓｈａｄｏｗｉｎｇ）”的方法，在系統(tǒng)級(jí)實(shí)現(xiàn)這一點(diǎn)。這種方法在個(gè)人電腦上已經(jīng)沿用多年，即將ＢＩＯＳ從速率較低的ＲＯＭ加載到速率較高的ＲＡＭ上。

　?。危粒危牡男瘦^高，是因?yàn)椋危粒危拇袥]有金屬觸點(diǎn)。ＮＡＮＤ閃存單元的大小比ＮＯＲ要?。ǎ矗疲玻海保埃疲玻┑脑?，是ＮＯＲ的每一個(gè)單元都需要獨(dú)立的金屬觸點(diǎn)。ＮＡＮＤ與硬盤驅(qū)動(dòng)器類似，基于扇區(qū)（頁(yè)），適合于存儲(chǔ)連續(xù)的數(shù)據(jù)，如圖片、音頻或個(gè)人電腦數(shù)據(jù)。雖然通過(guò)把數(shù)據(jù)映射到ＲＡＭ上，能在系統(tǒng)級(jí)實(shí)現(xiàn)隨機(jī)存取，但是，這樣做需要額外的ＲＡＭ存儲(chǔ)空間。此外，跟硬盤一樣，ＮＡＮＤ器件存在壞的扇區(qū)，需要糾錯(cuò)碼（ＥＣＣ）來(lái)維持?jǐn)?shù)據(jù)的完整性。

　　存儲(chǔ)單元面積越小，裸片的面積也就越小。在這種情況下，ＮＡＮＤ就能夠?yàn)楫?dāng)今的低成本消費(fèi)市場(chǎng)提供存儲(chǔ)容量更大的閃存產(chǎn)品。ＮＡＮＤ閃存用于幾乎所有可擦除的存儲(chǔ)卡。ＮＡＮＤ的復(fù)用接口為所有的器件和密度都提供了一種相似的引腳輸出。這種引腳輸出使得設(shè)計(jì)工程師無(wú)須改變電路板的硬件設(shè)計(jì)，就能從更小的密度移植到更大密度的設(shè)計(jì)上。

　?。危粒危呐cＮＯＲ閃存比較

　?。危粒危拈W存的優(yōu)點(diǎn)在于寫（編程）和擦除操作的速率快，而ＮＯＲ的優(yōu)點(diǎn)是具有隨機(jī)存取和對(duì)字節(jié)執(zhí)行寫（編程）操作的能力（見下圖圖２）。ＮＯＲ的隨機(jī)存取能力支持直接代碼執(zhí)行（ＸｉＰ），而這是嵌入式應(yīng)用經(jīng)常需要的一個(gè)功能。ＮＡＮＤ的缺點(diǎn)是隨機(jī)存取的速率慢，ＮＯＲ的缺點(diǎn)是受到讀和擦除速度慢的性能制約。ＮＡＮＤ較適合于存儲(chǔ)文件。如今，越來(lái)越多的處理器具備直接ＮＡＮＤ接口，并能直接從ＮＡＮＤ（沒有ＮＯＲ）導(dǎo)入數(shù)據(jù)。

　?。危粒危牡恼嬲锰幨蔷幊趟俣瓤臁⒉脸龝r(shí)間短。ＮＡＮＤ支持速率超過(guò)５Ｍｂｐｓ的持續(xù)寫操作，其區(qū)塊擦除時(shí)間短至２ｍｓ，而ＮＯＲ是７５０ｍｓ。顯然，ＮＡＮＤ在某些方面具有優(yōu)勢(shì)。然而，它不太適合于直接隨機(jī)存取。

　　對(duì)于１６位的器件，ＮＯＲ閃存大約需要４１個(gè)Ｉ／Ｏ引腳；相對(duì)而言，ＮＡＮＤ器件僅需２４個(gè)引腳。ＮＡＮＤ器件能夠復(fù)用指令、地址和數(shù)據(jù)總線，從而節(jié)省了引腳數(shù)量。復(fù)用接口的一項(xiàng)好處，就在于能夠利用同樣的硬件設(shè)計(jì)和電路板，支持較大的ＮＡＮＤ器件。由于普通的ＴＳＯＰ－１封裝已經(jīng)沿用多年，該功能讓客戶能夠把較高密度的ＮＡＮＤ器件移植到相同的電路板上。ＮＡＮＤ器件的另外一個(gè)好處顯然是其封裝選項(xiàng)：ＮＡＮＤ提供一種厚膜的２Ｇｂ裸片或能夠支持多四顆堆疊裸片，容許在相同的ＴＳＯＰ－１封裝中堆疊一個(gè)８Ｇｂ的器件。這就使得一種封裝和接口能夠在將來(lái)支持較高的密度。

　　圖１　不同閃存單元的對(duì)比

　　圖２?。危希议W存的隨機(jī)存取時(shí)間為０．１２ｍｓ，而ＮＡＮＤ閃存的字節(jié)隨機(jī)存取速度要慢得多

　　ＮＡＮＤ基本操作

　　以２Ｇｂ?。危粒危钠骷槔?，它由２０４８?jìng)€(gè)區(qū)塊組成，每個(gè)區(qū)塊有６４個(gè)頁(yè)（見圖３）。

　　圖３　２ＧＢ?。危粒危拈W存包含２，０４８?jìng)€(gè)區(qū)塊

　　每一個(gè)頁(yè)均包含一個(gè)２０４８字節(jié)的數(shù)據(jù)區(qū)和６４字節(jié)的空閑區(qū)，總共包含２，１１２字節(jié)。空閑區(qū)通常被用于ＥＣＣ、耗損均衡（ｗｅａｒ　ｌｅｖｅｌｉｎｇ）和其它軟件開銷功能，盡管它在物理上與其它頁(yè)并沒有區(qū)別。ＮＡＮＤ器件具有８或１６位接口。通過(guò)８或１６位寬的雙向數(shù)據(jù)總線，主數(shù)據(jù)被連接到ＮＡＮＤ存儲(chǔ)器。在１６位模式，指令和地址僅僅利用低８位，而高８位僅僅在數(shù)據(jù)傳輸周期使用。

　　擦除區(qū)塊所需時(shí)間約為２ｍｓ。一旦數(shù)據(jù)被載入寄存器，對(duì)一個(gè)頁(yè)的編程大約要３００μｓ。讀一個(gè)頁(yè)面需要大約２５μｓ，其中涉及到存儲(chǔ)陣列訪問頁(yè)，并將頁(yè)載入１６，８９６位寄存器中。

　　除了Ｉ／Ｏ總線，ＮＡＮＤ接口由６個(gè)主要控制信號(hào)構(gòu)成：

　?。保酒瑔?dòng)（Ｃｈｉｐ　Ｅｎａｂｌｅ，?。茫牛＃喝绻麤]有檢測(cè)到ＣＥ信號(hào)，那么，ＮＡＮＤ器件就保持待機(jī)模式，不對(duì)任何控制信號(hào)作出響應(yīng)。

　?。玻畬懯鼓埽ǎ祝颍椋簦濉。牛睿幔猓欤澹。祝牛＃骸。祝牛Ｘ?fù)責(zé)將數(shù)據(jù)、地址或指令寫入ＮＡＮＤ之中。

　?。常x使能（Ｒｅａｄ?。牛睿幔猓欤澹。遥牛＃骸。遥牛Ｔ试S輸出數(shù)據(jù)緩沖器。

　?。矗噶铈i存使能（Ｃｏｍｍａｎｄ?。蹋幔簦悖琛。牛睿幔猓欤?，?。茫蹋牛骸‘?dāng)ＣＬＥ為高時(shí)，在ＷＥ＃信號(hào)的上升沿，指令被鎖存到ＮＡＮＤ指令寄存器中。

　　５．地址鎖存使能（Ａｄｄｒｅｓｓ?。蹋幔簦悖琛。牛睿幔猓欤?，?。粒蹋牛寒?dāng)ＡＬＥ為高時(shí)，在ＷＥ＃信號(hào)的上升沿，地址被鎖存到ＮＡＮＤ地址寄存器中。

　?。叮途w／忙（Ｒｅａｄｙ／Ｂｕｓｙ，?。遥拢＃喝绻危粒危钠骷?，Ｒ／Ｂ＃信號(hào)將變低。該信號(hào)是漏極開路，需要采用上拉電阻。

　　數(shù)據(jù)每次進(jìn)／出ＮＡＮＤ寄存器都是通過(guò)１６位或８位接口。當(dāng)進(jìn)行編程操作的時(shí)候，待編程的數(shù)據(jù)進(jìn)入數(shù)據(jù)寄存器，處于在ＷＥ＃信號(hào)的上升沿。在寄存器內(nèi)隨機(jī)存取或移動(dòng)數(shù)據(jù)，要采用專用指令以便于隨機(jī)存取。

　　數(shù)據(jù)寄存器輸出數(shù)據(jù)的方式與利用ＲＥ＃信號(hào)的方式類似，負(fù)責(zé)輸出現(xiàn)有的數(shù)據(jù)，并增加到下一個(gè)地址。ＷＥ＃和ＲＥ＃時(shí)鐘運(yùn)行速度極快，達(dá)到３０ｎｓ的水準(zhǔn)。當(dāng)ＲＥ?；颍茫牛２粸榈偷臅r(shí)候，輸出緩沖器將為三態(tài)。這種ＣＥ＃和ＲＥ＃的組合使能輸出緩沖器，容許ＮＡＮＤ閃存與ＮＯＲ、ＳＲＡＭ或ＤＲＡＭ等其它類型存儲(chǔ)器共享數(shù)據(jù)總線。該功能有時(shí)被稱為“無(wú)需介意芯片啟動(dòng)（ｃｈｉｐ?。澹睿幔猓欤濉。洌铮睿В簟。悖幔颍澹薄＿@種方案的初衷是適應(yīng)較老的ＮＡＮＤ器件，它們要求ＣＥ＃在整個(gè)周期為低（譯注：根據(jù)上下文改寫）。

　　圖４　輸入寄存器接收到頁(yè)編程（８０ｈ）指令時(shí)，內(nèi)部就會(huì)全部重置為１ｓ，使得用戶可以只輸入他想以０位編程的數(shù)據(jù)字節(jié)

　　圖５　帶有隨機(jī)數(shù)據(jù)輸入的編程指令。圖中加亮的扇區(qū)顯示，該指令只需要后面跟隨著數(shù)據(jù)的２個(gè)字節(jié)的地址

　　所有ＮＡＮＤ操作開始時(shí)，都提供一個(gè)指令周期（表１）。

　　當(dāng)輸出一串ＷＥ＃時(shí)鐘時(shí)，通過(guò)在Ｉ／Ｏ位７：０上設(shè)置指令、驅(qū)動(dòng)ＣＥ＃變低且ＣＬＥ變高，就可以實(shí)現(xiàn)一個(gè)指令周期。注意：在ＷＥ＃信號(hào)的上升沿上，指令、地址或數(shù)據(jù)被鎖存到ＮＡＮＤ器件之中。如表１所示，大多數(shù)指令在第二個(gè)指令周期之后要占用若干地址周期。注意：復(fù)位或讀狀態(tài)指令例外，如果器件忙，就不應(yīng)該發(fā)送新的指令。

　　以２Ｇｂ　ＮＡＮＤ器件的尋址方案為例，和第二地址周期指定列地址，該列地址指定頁(yè)內(nèi)的起始字節(jié)（表２）。

　　注意：因?yàn)橐涣械奈恢檬牵玻保保?，該位置的地址就是０８ｈ（在第二字?jié)中）和３Ｆｈ（在字節(jié)中）。ＰＡ５：０指定區(qū)塊內(nèi)的頁(yè)地址，ＢＡ１６：６指定區(qū)塊的地址。雖然大多編程和讀操作需要完整的５字節(jié)地址，在頁(yè)內(nèi)隨機(jī)存取數(shù)據(jù)的操作僅僅用到和第二字節(jié)。塊擦除操作僅僅需要三個(gè)字節(jié)（第三、第四和第五字節(jié)）來(lái)選擇區(qū)塊。

　　圖６　典型的存儲(chǔ)方法

　　圖７　頁(yè)讀緩存模式

　　總體而言，ＮＡＮＤ的基本操作包括：復(fù)位（Ｒｅｓｅｔ，?。疲疲瑁┎僮鳌⒆xＩＤ（Ｒｅａｄ?。桑?，?。埃埃瑁┎僮?、讀狀態(tài)（Ｒｅａｄ　Ｓｔａｔｕｓ，?。罚埃瑁┎僮鳌⒕幊蹋ǎ校颍铮纾颍幔恚┎僮?、隨機(jī)數(shù)據(jù)輸入（Ｒａｎｄｏｍ?。洌幔簦帷。椋睿穑酰?，?。福担瑁┎僮骱妥x（Ｒｅａｄ）操作等。

　　將ＮＡＮＤ連接到處理器

　　選擇內(nèi)置ＮＡＮＤ接口的處理器或控制器的好處很多。如果沒有這個(gè)選擇，有可能在ＮＡＮＤ和幾乎任何處理器之間設(shè)計(jì)一個(gè)“無(wú)粘接邏輯（ｇｌｕｅｌｅｓｓ）”接口。ＮＡＮＤ和ＮＯＲ閃存的主要區(qū)別是復(fù)用地址和數(shù)據(jù)總線。該總線被用于指定指令、地址或數(shù)據(jù)。ＣＬＥ信號(hào)指定指令周期，而ＡＬＥ信號(hào)指定地址周期。利用這兩個(gè)控制信號(hào)，有可能選擇指令、地址或數(shù)據(jù)周期。把ＡＬＥ連接到處理器的第五地址位，而把ＣＬＥ連接到處理器的第四地址位，就能簡(jiǎn)單地通過(guò)改變處理器輸出的地址，任意選擇指令、地址或數(shù)據(jù)。這容許ＣＬＥ和ＡＬＥ在合適的時(shí)間自動(dòng)設(shè)置為低。

　　為了提供指令，處理器在數(shù)據(jù)總線上輸出想要的指令，并輸出地址００１０ｈ；為了輸出任意數(shù)量的地址周期，處理器僅僅要依次在處理器地址００２０ｈ之后輸出想要的ＮＡＮＤ地址。注意，許多處理器能在處理器的寫信號(hào)周圍指定若干時(shí)序參數(shù)，這對(duì)于建立合適的時(shí)序是至關(guān)重要的。利用該技術(shù)，你不必采用任何粘接邏輯，就可以直接從處理器存取指令、地址和數(shù)據(jù)。

　　多層單元

　　多層單元（ＭＬＣ）的每一個(gè)單元存儲(chǔ)兩位，而傳統(tǒng)的ＳＬＣ僅僅能存儲(chǔ)一位。ＭＬＣ技術(shù)有顯著的密度優(yōu)越性，然而，與ＳＬＣ相比（表３），其速度或可靠性稍遜。因此，ＳＬＣ被用于大多數(shù)媒體卡和無(wú)線應(yīng)用，而ＭＬＣ器件通常被用于消費(fèi)電子和其它低成本產(chǎn)品。

　　如上所述，ＮＡＮＤ需要ＥＣＣ以確保數(shù)據(jù)完整性。ＮＡＮＤ閃存的每一個(gè)頁(yè)面上都包括額外的存儲(chǔ)空間，它就是６４個(gè)字節(jié)的空閑區(qū)（每５１２字節(jié)的扇區(qū)有１６字節(jié)）。該區(qū)能存儲(chǔ)ＥＣＣ代碼及其它像磨損評(píng)級(jí)或邏輯到物理塊映射之類的信息。ＥＣＣ能在硬件或軟件中執(zhí)行，但是，硬件執(zhí)行有明顯的性能優(yōu)勢(shì)。在編程操作期間，ＥＣＣ單元根據(jù)扇區(qū)中存儲(chǔ)的數(shù)據(jù)來(lái)計(jì)算誤碼校正代碼。數(shù)據(jù)區(qū)的ＥＣＣ代碼然后被分別寫入到各自的空閑區(qū)。當(dāng)數(shù)據(jù)被讀出時(shí)，ＥＣＣ代碼也被讀出；運(yùn)用反操作可以核查讀出的數(shù)據(jù)是否正確。

　　有可能采用ＥＣＣ算法來(lái)校正數(shù)據(jù)錯(cuò)誤。能校正的錯(cuò)誤的數(shù)量取決于所用算法的校正強(qiáng)度。在硬件或軟件中包含ＥＣＣ，就提供了強(qiáng)大的系統(tǒng)級(jí)解決方案。簡(jiǎn)單的硬件實(shí)現(xiàn)方案是采用簡(jiǎn)單的漢明（Ｓｉｍｐｌｅ　Ｈａｍｍｉｎｇ）碼，但是，只能校正單一位錯(cuò)誤。瑞德索羅門（Ｒｅｅｄ－Ｓｏｌｏｍｏｎ）碼提供更為強(qiáng)大的糾錯(cuò)，并被目前的控制器廣為采用。此外，ＢＣＨ碼由于比瑞德索羅門方法的效率高，應(yīng)用也日益普及。

　　要用軟件執(zhí)行ＮＡＮＤ閃存的區(qū)塊管理。該軟件負(fù)責(zé)磨損評(píng)級(jí)或邏輯到物理映射。該軟件還提供ＥＣＣ碼，如果處理器不包含ＥＣＣ硬件的話。

　　編程或擦除操作之后，重要的是讀狀態(tài)寄存器，因?yàn)樗_認(rèn)是否成功地完成了編程或擦除操作。如果操作失敗，要把該區(qū)塊標(biāo)記為損壞且不能再使用。以前已編寫進(jìn)去的數(shù)據(jù)要從損壞的區(qū)塊中搬出，轉(zhuǎn)移到新的（好的）存儲(chǔ)塊之中。２Ｇｂ?。危粒危牡囊?guī)范規(guī)定，它可以多有４０個(gè)壞的區(qū)塊，這個(gè)數(shù)字在器件的生命周期（額定壽命為１０萬(wàn)次編程／擦除周期）內(nèi)都適用。一些有壞塊的ＮＡＮＤ器件能夠出廠，主要就歸根于其裸片面積大。管理器件的軟件負(fù)責(zé)映射壞塊并由好的存儲(chǔ)塊取而代之。

　　利用工廠對(duì)這些區(qū)塊的標(biāo)記，軟件通過(guò)掃描塊可以確定區(qū)塊的好壞。壞塊標(biāo)記被固定在空閑區(qū)的個(gè)位置（列地址２０４８）。如果在０或１頁(yè)的列地址２０４８上的數(shù)據(jù)是“ｎｏｎ－ＦＦ”，那么，該塊要標(biāo)記為壞，并映射出系統(tǒng)。初始化軟件僅僅需要掃描所有區(qū)塊確定以確定哪個(gè)為壞，然后建一個(gè)壞塊表供將來(lái)參考。

　　小心不要擦除壞塊標(biāo)記，這一點(diǎn)很重要。工廠在寬溫和寬電壓范圍內(nèi)測(cè)試了ＮＡＮＤ；一些由工廠標(biāo)記為壞的區(qū)塊可能在一定的溫度或電壓條件下仍然能工作，但是，將來(lái)可能會(huì)失效。如果壞塊信息被擦除，就無(wú)法再恢復(fù)。

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