本文主要是關于spi nor flash的相關介紹，并著重對spi nor flash應用進行了詳盡的闡述。

spI flash

SPI一種通信接口。那么嚴格的來說SPI Flash是一種使用SPI通信的Flash，即，可能指NOR也可能是NAND。但現在大部分情況默認下人們說的SPI Flash指的是SPI NorFlash。早期Norflash的接口是parallel的形式，即把數據線和地址線并排與IC的管腳連接。但是后來發(fā)現不同容量的Norflash不能硬件上兼容（數據線和地址線的數量不一樣），并且封裝比較大，占用了較大的PCB板位置，所以后來逐漸被SPI（串行接口）Norflash所取代。同時不同容量的SPI Norflash管腳也兼容封裝也更小。，至于現在很多人說起NOR flash直接都以SPI flash來代稱。

NorFlash根據數據傳輸的位數可以分為并行（Parallel，即地址線和數據線直接和處理器相連）NorFlash和串行（SPI，即通過SPI接口和處理器相連）NorFlash；區(qū)別主要就是：1、SPI NorFlash每次傳輸一bit位的數據，parallel連接的NorFlash每次傳輸多個bit位的數據（有x8和x16bit兩種）； 2、SPI NorFlash比parallel便宜，接口簡單點，但速度慢。

NandFlash是地址數據線復用的方式，接口標準統(tǒng)一（x8bit和x16bit），所以不同容量再兼容性上基本沒什么問題。但是目前對產品的需求越來越小型化以及成本要求也越來越高，所以SPI NandFlash漸漸成為主流，并且采用SPI NANDFlash方案，主控也可以不需要傳統(tǒng)NAND控制器，只需要有SPI接口接口操作訪問，從而降低成本。另外SPI NandFlash封裝比傳統(tǒng)的封裝也小很多，故節(jié)省了PCB板的空間。

今天主要說下SPI NorFlash。

二、有毛用啊

節(jié)省成本，減小封裝，存儲數據。

三、怎么用啊

怎么用說白了對于Flash就是讀寫擦，也就是實現flash的驅動。先簡單了解下spi flash的物理連接。

之前介紹SPI的時候說過，SPI接口目前的使用是多種方式（具體指的是物理連線有幾種方式），Dual SPI、Qual SPI和標準的SPI接口（這種方式肯定不會出現在連接外設是SPI Flash上，這玩意沒必要全雙工），對于SPI Flash來說，主要就是Dual和Qual這兩種方式。具體項目具體看了，理論上在CLK一定的情況下， 線數越多訪問速度也越快。我們項目采用的Dual SPI方式，即兩線。

當前涉及到具體的SPI flash芯片類型了，所以必須也得參考flash的datasheet手冊了。我們以W25Q64JVSSIQ為例。

這是基本信息的介紹，然后看下具體IO的定義

這個是WSON封裝的管腳定義，其他詳細信息參考datasheet。

硬件驅動的話也是和芯片強相關的，因為讀寫擦都是和硬件時序相關的，所以必須得參考硬件datasheet手冊。

上面的datasheet都詳細說明了每個操作的時序周期發(fā)送的命令。上圖中，第一列是指令名稱，第二列是指令編碼，第三列及以后的指令功能與對應的指令有關。帶括號的字節(jié)內容為flash向主機返回的字節(jié)數據，不帶括號則是主機向flash發(fā)送字節(jié)數據。

A0~A23：flash內部存儲器地址；MID0~MID7：制造商ID；ID0~ID15：flash芯片ID；D0~D7：flash內部存儲的數據；dummy：指任意數據。

比如獲取deviceID：

表示該命令由這四個字節(jié)組成，其中dummy意為任意編碼，即這三個字節(jié)必須得發(fā)數據，但這些數據是任意的，上圖命令列表中帶括號的字節(jié)數據表示由FLASH返回給主機的響應，可以看到deviceID命令的第5個字節(jié)為從機返回的響應，（ID7~ID0），即返回設備的ID號。

代碼如下：

uint32_t Get_Flash_DeviceID（void）

{

uint8_t deviceID= 0x00;

spiflashReset（）;

spi_write（ 0xAB）;

spi_write（ Dummy）;

spi_write（ Dummy）;

spi_write（ Dummy）;

deviceID = spi_write（ Dummy）;

spi_write（ Dummy）;

spiflashSet（） ;

return deviceID;

}

SPI FLASH與NOR FLASH的區(qū)別

Nor Flash包含SPI Flash。SPI Flash是Nor Flash的一部分。

1、NorFLASH使用方便，易于連接，可以在芯片上直接運行代碼，穩(wěn)定性出色，傳輸速率高，在小容量時有很高的性價比，這使其很適合應于嵌入式系統(tǒng)中作為 FLASH ROM。

2、在通信方式上Nor Flash 分為兩種類型：CFI Flash和 SPI Flash。SPI Flash， serial peripheral interface串行外圍設備接口，是一種常見的時鐘同步串行通信接口。

spi nor flash應用匯總

NOR flash和Nand flash相比

NOR缺點： 價格貴， 容量小， 擦除塊大， 擦除速度慢， NOR flash擦出壽命為100，000次， 遠小于NAND flash的一百萬次。 NOR可以單字節(jié)編程， 也就是說一次只更新一個byte

NOR優(yōu)點： 讀速度快， 穩(wěn)定不會出現位反轉， 不需要EDC和ECC， 不需要壞塊管理

NOR flash通常一次可以寫一個字節(jié)， NAND flash內存必須一次寫多個字節(jié)（通常為512字節(jié)）

NOR flash的優(yōu)缺點決定了它的應用場： 適合存儲關鍵很少修改的數據， 比如bootloader kernel等代碼；不適合尺寸較大經常修改的數據，比如用戶地圖， 庫文件等

3 wire SPI

正常的SPI使用四根線： clock， cs， MOSI， MISO. 可以把MOSI MISO合并為一根線（slave out/slave in SISO）上實現半雙工。 主要用來實現低速傳輸

DUAL SPI

對于SPI flash來說， 全雙工并不常用， 因此擴展這兩根數據線， 使得他們支持半雙工傳輸， 加倍數據傳輸速度。 可以發(fā)送一個命令字節(jié)請求進入dual mode， 然后MOSI就變成了SIO0（Serial I/O 0）， MISO變成了SIO1.

這種模式主要是針對SPI ROM， SPI flash設備， 需要進行大數據量傳輸

QUAD SPI

quad SPI又增加了兩根I/O線（SIO2 SIO3）， 可以在一個時鐘周期傳送四個data bits. 通過使用特殊的命令， 使能quad mode.

Double data rate

除了使用多根I/O線， 某些設備還通過DDR技術增加傳輸速率

SPI NOR flash文件系統(tǒng)支持

NOR flash和普通機械硬盤， SSD， EMMC的最大區(qū)別就是NOR flash在寫之前，需要確保寫的位置是已經擦除過的， 因此并不適合使用傳統(tǒng)的Ext2/3/4， FAT/NTFS等文件系統(tǒng)

甚至YAFFS類的文件系統(tǒng)也不適合NOR flash

JFFS和JFFS2

這兩個文件系統(tǒng)都可以支持NOR flash， 并且提供了垃圾回收， 壞塊管理， 磨損平衡。 二者都存在文件系統(tǒng)mount速度較慢的問題， 不適合大容量flash

YAFFS/YAFFS2

已經被踢出主線內核了， 基本廢棄了。

Cramfs/Squashfs

常規(guī)的只讀文件系統(tǒng)， 都支持數據壓縮， 實現簡單， 速度快， 如果NOR flash存放的文件系統(tǒng)是只讀的， 盡量使用他們。 這些常規(guī)文件系統(tǒng)工作在傳統(tǒng)塊設備上， 需要內核支持

CONFIG_MTD_BLKDEVS=y

CONFIG_MTD_BLOCK=y

Ext2/3/4 FAT/NTFS

支持讀寫的塊設備文件系統(tǒng)不適合工作用在NOR flash上， 因為NOR flash寫操作會導致擦除操作， 速度慢， 影響壽命。

MTD模擬block device

打開CONFIG_MTD_BLOCK和CONFIG_MTD_BLKDEVS

啟動后/dev/下會增加幾個block設備

root@devm：~# ls /dev/mtdmtd0 mtd1 mtd2 mtd3 mtdblock0 mtdblock2 mtd0ro mtd1ro mtd2ro mtd3ro mtdblock1 mtdblock3

使用mkfs.ext4， 格式化mtdblock，

root@evm：~# mkfs.ext4 /dev/mtdblock3mke2fs 1.42.9 （28-Dec-2013）Filesystem label=OS type： LinuxBlock size=1024 （log=0）Fragment size=1024 （log=0）Stride=0 blocks， Stripe width=0 blocks1856 inodes， 7424 blocks371 blocks （5.00%） reserved for the super userFirst data block=1Maximum filesystem blocks=76021761 block group8192 blocks per group， 8192 fragments per group1856 inodes per group Allocating group tables： done Writing inode tables： done Creating journal （1024 blocks）： doneWriting superblocks and filesystem accounting information： done

使用dd命令， 寫入cramfs鏡像

首先， 在Host創(chuàng)建cramefs鏡像

mkfs.cramfs rootfs/ cramfs.img

dd命令導入鏡像

root@evm：~# dd if=/dev/mtdblock3 of=cramfs.img 14848+0 records in14848+0 records outroot@evm：~# ls -l-rw-r--r-- 1 root root 7602176 Jan 1 00:24 kaka.imgroot@evm：~#

NOR flash使用JFFS2

NOR flash上運行JFFS2， JFFS2通過MTD接口操作NOR flash

創(chuàng)建JFFS2鏡像

mkfs.jffs2工具在mtd-utils工具包中

sudo apt-get install mtd-utils mkfs.jffs2 -r rootfs/ -o jffs2.img --pad=0x800000

--pad=0x800000 如果不加這個參數， 生成的鏡像尺寸（文件系統(tǒng)大小）是按照rootfs/小內容大小決定的；通過這個參數我們可以強制指定文件系統(tǒng)大小

燒寫JFFS2鏡像

有兩種燒寫方法：

1. 在uboot中把jffs2.img下載到DRAM中， 然后使用sf write命令把DRAM內容燒寫到nor flash上

2. 進入系統(tǒng)后使用 dd if=jffs2.img of=/dev/mtdblock4

二者性質上實際相同， 都是直接把鏡像燒到NOR flash某段內存中

掛載JFFS2文件系統(tǒng)

首先kernel要支持jffs2文件系統(tǒng)， 執(zhí)行如下命令

mount -t jffs2 /dev/mtdblock4 /mnt

文件系統(tǒng)掛載速度

由于JFFS2在掛載過程中需要執(zhí)行掃描， 構造文件系統(tǒng)， 因此在同樣大小的mtdblock上， JFFS2掛載時間遠大于EXT4文件系統(tǒng)

文件系統(tǒng)尺寸為0x740000（7.25MB）

Ext4掛載時間 root@evm：~# time mount -t ext4 /dev/mtdblock3 /mnt real 0m 0.06suser 0m 0.00ssys 0m 0.00s

JFFS2掛載時間 root@evm：~# time mount -t jffs2 /dev/mtdblock3 /mntreal 0m 0.34suser 0m 0.00ssys 0m 0.33s

結語

關于spi nor flash的相關介紹就到這了，如有不足之處歡迎指正。

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