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嵌入式：Flash的分类以及Jlink/J-flash的编程支持

article 2024/11/24 8:45:05

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常见的Flash大致可以分为以下大类：

Serial Nor Flash
Serial Nand Flash
Parallel Nor Flash
Parallel Nand Flash
Serial EEPROM

Serial Nor Flash

介绍

Serial Nor Flash是通过串行协议通信的Flash，一般这种串行协议指的是SPI协议（包括普通SPI、 Dual-SPI、Quad-SPI和QPI）。由于拥有Nor Flash的特点，它可以像RAM那样随机数据，这就为XiP(Execute-in-Place，即直接在Flash中读取指令执行)提供了可能，但这只是必要不充分条件，还有一个条件是需要将Flash的地址空间映射到处理器的地址空间，这样的话，当处理器发出指令地址读取指令时，Flash控制器可以将其接收到的地址（可能是某几位）直接作为Flash内的地址进行读取。这对于并行协议的Flash不是什么问题，因为它们有多位宽的地址线和数据线；但对于串行协议来说，这就要求Flash控制器将其接收到的地址转化为串行数据并发送，这需要额外的硬件设计，所以一般来说只有速度较快的Quad-SPI和QPI控制器会硬件支持。

编程

如果Flash的地址空间被映射到了处理器的地址空间（例如Quad-SPI和QPI），就可以直接使用Jlink/J-flash进行Flash编程，只需要处理器执行芯片对应相应的编程算法即可（通过Flash控制器向Flash的地址空间写数据）。

如果Flash的地址空间没有映射到处理器的地址空间（例如普通SPI、GPIO模拟的SPI），使用Jlink/J-flash进行Flash编程时需要将地址像数据一样，通过数据总线发送给Flash控制器，这需要特殊的编程算法。

此外，可以使用J-flash SPI对Serial Nor Flash进行直接编程（无需CPU介入，甚至可以不需要CPU），但需要特殊的引脚连接。

Serial Nand Flash

介绍

Serial NAND Flash是基于串行协议通信的NAND Flash，一般这种串行协议指的是SPI协议（包括普通SPI、 Dual-SPI、Quad-SPI和QPI）。与Serial NOR Flash不同，NAND Flash的主要特点是较大的存储容量和较低的成本，但随机访问性能较差，这是因为NAND Flash使用的是基于块的擦写操作，其数据读写往往需要先从块级别复制到页缓冲区，再进行数据传输。Serial Nand Flash不会将Flash的地址空间映射到处理器的地址空间，自然也就不支持XiP。

编程

由于Flash的地址空间没有映射到处理器的地址空间，使用Jlink/J-flash进行Flash编程时需要将地址像数据一样，通过数据总线发送给Flash控制器，这需要特殊的编程算法。

此外，可以使用J-flash SPI对Serial Nand Flash进行直接编程（无需CPU介入，甚至可以不需要CPU），但需要特殊的引脚连接。

Parallel Nor Flash

介绍

Parallel NOR Flash是基于并行协议通信的NOR Flash，这种并行协议指的是可以是CFI(Common Flash Interface)或者其他协议。处理器的片上Flash一般就是这种，而有些处理器还会提供FSMC（静态存储器控制器）以连接片外的Parallel Nor Flash。由于拥有Nor Flash的特点，它可以像RAM那样随机访问数据，并且可以很方便地将Flash的地址空间映射到处理器的地址空间，所以XiP可以被很好地支持。顺带一提，由于Serial Nor Flash开始被广泛使用，它有成为Parallel Nor Flash的替代品甚至是后继者的趋势。

编程

由于Flash的地址空间被映射到了处理器的地址空间，可以直接使用Jlink/J-flash进行Flash编程，只需要处理器执行芯片对应相应的编程算法即可（通过Flash控制器向Flash的地址空间写数据）。

Parallel Nand Flash

Parallel NAND Flash是基于并行协议通信的NAND Flash，这种并行协议指的是可以是ONFI(Open NAND Flash Interface)或者其他协议。有些处理器会提供FSMC（静态存储器控制器）以连接片外的Parallel Nand Flash。与Parallel Nor Flash不同，NAND Flash的主要特点是较大的存储容量和较低的成本，但随机访问性能较差，这是因为NAND Flash使用的是基于块的擦写操作，其数据读写往往需要先从块级别复制到页缓冲区，再进行数据传输。Parallel Nand Flash不会将Flash的地址空间映射到处理器的地址空间，自然也就不支持XiP。