引言
　　NOR Flash和NAND Flash是現(xiàn)在市場上兩種主要的非易失閃存技術(shù)。Flash因?yàn)榫哂蟹且资约翱刹脸裕?a href='http://www.delux-kingway.cn/v/tag/1221/' target='_blank' class='arckwlink_none'>數(shù)碼相機(jī)、手機(jī)、個(gè)人數(shù)字助理（ PDA）、掌上電腦、MP3播放器等手持設(shè)備中得到廣泛的應(yīng)用。NAND Flash相對于NOR Flash具有更小的體積、更快的寫入速度、更多次的可擦除次數(shù)以及更低廉的價(jià)格而得到了迅速發(fā)展。大容量的NAND Flash特別適合現(xiàn)在數(shù)碼設(shè)備中大數(shù)據(jù)量的存儲攜帶，可以降低成本，提高性能［1］。
　　1　系統(tǒng)設(shè)計(jì)
　　1.1　NAND Flash和NOR Flash的區(qū)別
　　1.1.1　接口差別
　　NOR Flash帶有SRAM接口，有足夠的地址引腳來尋址，可以直接和CPU相連，CPU可以直接通過地址總線對NOR Flash進(jìn)行訪問，可以很容易地存取其內(nèi)部的每一個(gè)字節(jié)。
　　NAND Flash器件使用復(fù)雜的I/O口來串行地存取數(shù)據(jù)，只能通過I/O接口發(fā)送命令和地址，對NAND Flash內(nèi)部數(shù)據(jù)進(jìn)行訪問。各個(gè)產(chǎn)品或廠商的方法可能各不相同。8個(gè)引腳用來傳送控制、地址和數(shù)據(jù)信息。NAND Flash讀/寫操作采用512或2 048字節(jié)的頁。
　　NOR Flash是并行訪問，NAND Flash是串行訪問，所以相對來說，前者的速度更快些。
　　1.1.2　容量和成本
　　NOR Flash的成本相對高，容量相對小，常見的有128 KB、256 KB、1 MB、2 MB等；優(yōu)點(diǎn)是讀寫數(shù)據(jù)時(shí)，不容易出錯(cuò)。所以在應(yīng)用領(lǐng)域方面，NOR Flash比較適合應(yīng)用于存儲少量的代碼。
　　NAND Flash的單元尺寸幾乎是NOR Flash器件的一半，由于生產(chǎn)過程更為簡單，也就相應(yīng)地降低了價(jià)格。容量比較大，由于價(jià)格便宜，更適合存儲大量的數(shù)據(jù)。
　　1.1.3　可靠性和耐用性
　　采用Flash介質(zhì)時(shí)一個(gè)需要重點(diǎn)考慮的問題是可靠性。對于需要擴(kuò)展MTBF的系統(tǒng)來說，F(xiàn)lash是非常合適的存儲方案?？梢詮膲勖陀眯裕⑽唤粨Q和壞塊處理三個(gè)方面來比較NOR Flash和NAND Flash的可靠性。壽命（耐用性）在NAND Flash閃存中每個(gè)塊的最大擦寫次數(shù)是一百萬次，而NOR Flash的擦寫次數(shù)是十萬次。NAND Flash除了具有10∶1的塊擦除周期優(yōu)勢，典型的NAND Flash塊尺寸要比NOR器件小8倍，每個(gè)NAND Flash塊在給定的時(shí)間內(nèi)的刪除次數(shù)要少一些。
　　1.1.4　位反轉(zhuǎn)
　　NAND Flash和NOR Flash都可能發(fā)生比特位反轉(zhuǎn)（但NAND Flash反轉(zhuǎn)的幾率遠(yuǎn)大于NOR Flash），因此這兩者都必須進(jìn)行ECC操作；NAND Flash可能會有壞塊（出廠時(shí)廠家會對壞塊做標(biāo)記），在使用過程中也還有可能會出現(xiàn)新的壞塊，因此NAND Flash驅(qū)動必須對壞塊進(jìn)行管理。
　　位反轉(zhuǎn)對于用NAND Flash存儲多媒體信息時(shí)倒不是致命的。當(dāng)然，如果用本地存儲設(shè)備來存儲操作系統(tǒng)、配置文件或其他敏感信息時(shí)，必須使用EDC/ECC系統(tǒng)以確?？煽啃?。壞塊處理NAND Flash器件中的壞塊是隨機(jī)分布的。NAND Flash器件需要對介質(zhì)進(jìn)行初始化掃描來發(fā)現(xiàn)壞塊，并將壞塊標(biāo)記為不可用。
　　1.1.5　易于使用
　　NAND Flash不能在片內(nèi)運(yùn)行程序，而NOR Flash可以。但目前很多CPU都可以在上電時(shí)以硬件的方式先將NAND Flash的第一個(gè)Block中的內(nèi)容（一般是程序代碼，也許不足一個(gè)Block，如2 KB大小）自動拷貝到RAM中，然后再運(yùn)行。因此，只要CPU支持，NAND Flash也可以當(dāng)成啟動設(shè)備。由于需要I/O接口，NAND Flash要復(fù)雜得多。各種NAND Flash器件的存取方法因廠家而異。在使用NAND Flash器件時(shí)，必須先寫入驅(qū)動程序，才能繼續(xù)執(zhí)行其他操作。
　　1.2　NAND Flash的存儲結(jié)構(gòu)
　　大多數(shù)的NAND Flash都大同小異，所不同的只是該NAND Flash芯片的容量大小和讀寫速度等基本特性。
　　塊Block是NAND Flash的擦除操作的基本/最小單位。頁是讀寫操作的基本單位。
　　每一個(gè)頁，對應(yīng)還有一塊區(qū)域，叫做空閑區(qū)域/冗余區(qū)域，而在Linux系統(tǒng)中，一般叫做OOB（Out Of Band）［2］。這個(gè)區(qū)域最初基于NAND Flash的硬件特性，數(shù)據(jù)在讀寫時(shí)候相對容易出錯(cuò)，所以為了保證數(shù)據(jù)的正確性，必須要有對應(yīng)的檢測和糾錯(cuò)機(jī)制，此機(jī)制被叫做EDC（Error Detection Code）/ECC（Error Code Correction）。所以設(shè)計(jì)了多余的區(qū)域，用于放置數(shù)據(jù)的校驗(yàn)值。OOB的讀寫操作一般是隨著頁的操作一起完成的，即讀寫頁的時(shí)候，對應(yīng)地就讀寫了OOB。OOB的主要用途： 標(biāo)記是否是壞塊，存儲ECC數(shù)據(jù)，存儲一些和文件系統(tǒng)相關(guān)的數(shù)據(jù)。
　　1.3　NAND Flash的接口控制設(shè)計(jì)
　　系統(tǒng)中選用的NAND Flash為海力士半導(dǎo)體公司（Hynix）的H27U1G8F2B［3］，它是一個(gè)1 GB的內(nèi)存，每頁的大小為2 112字節(jié)（2048＋64備用），每個(gè)塊的大小為128K+4K備用字節(jié)。H27U1G8F2B的8個(gè)I/O引腳是地址復(fù)用的，這樣可以減少引腳數(shù)，并方便系統(tǒng)升級，閃存的電源為33 V。NAND Flash H27U1G8F2B的接口控制電路如圖1所示。
　　
　　圖1　NAND Flash控制電路
　　由于NAND Flash只有8個(gè)I/O引腳，而且是復(fù)用的，既可以傳數(shù)據(jù)，也可以傳地址、命令。設(shè)計(jì)命令鎖存使能（Command Latch Enable， CLE） 和 地址鎖存使能（Address Latch Enable，ALE），就是先要發(fā)一個(gè)CLE（或ALE）命令，告訴NAND Flash的控制器一聲，下面要傳的是命令（或地址）。這樣，NAND Flash內(nèi)部才能根據(jù)傳入的內(nèi)容，進(jìn)行對應(yīng)的動作。相對于并口的NOR Flash的48或52個(gè)引腳來說，大大減小了引腳數(shù)目，這樣封裝后的芯片體積小。同時(shí)，減少了芯片接口，使用此芯片的相關(guān)的外圍電路會更簡化，避免了繁瑣的硬件連線。