关于NOR Flash擦写和原理分析
1. NOR FLASH 的简单介绍
NOR FLASH 是很常见的一种存储芯片，数据掉电不会丢失.NOR FLASH支持Execute On Chip，即程序可以直接在FLASH片内执行（这意味着存储在NOR FLASH上的程序不需要复制到RAM就可以直接运行）。这点和NAND FLASH不一样。因此，在嵌入式系统中，NOR FLASH很适合作为启动程序的存储介质.NOR FLASH的读取和RAM很类似（只要能够提供数据的地址，数据总线就能够正确的给出数据），但不可以直接进行写操作。对NOR FLASH的写操作需要遵循特定的命令序列，最终由芯片内部的控制单元完成写操作。
从支持的最小访问单元来看，NOR FLASH一般分为 8 位的和16位的（当然，也有很多NOR FLASH芯片同时支持8位模式和是16 位模式，具体的工作模式通过特定的管脚进行选择）。
对8位的 NOR FLASH芯片，或是工作在8-BIT模式的芯片来说，一个地址对应一个BYTE（8-BIT）的数据。例如一块8-BIT的NOR FLASH，假设容量为4个BYTE.那芯片应该有8个数据信号D7-D0 和2个地址信号，A1-A0.地址0x0对应第0个 BYTE，地址0x1对应于1BYTE，地址0x2对应于第2个BYTE，而地址0x3则对应于第3 个BYTE.对16位的 NOR FLASH芯片，或是工作在16-BIT模式的芯片来说，一个地址对应于一个HALF-WORD（16-BIT）的数据。例如，一块16-BIT的 NOR FLASH，假设其容量为4个BYTE.那芯片应该有16 个数据信号线D15-D0 和1个地址信号A0.地址 0x0对应于芯片内部的第0个HALF-WORD，地址0x1对应于芯片内部的第1个 HALF-WORD
FLASH一般都分为很多个SECTOR，每个SECTOR包括一定数量的存储单元。对有些大容量的FLASH，还分为不同的BANK，每个BANK包括一定数目的SECTOR.FLASH的擦除操作一般都是以SECTOR，BANK或是整片FLASH为单位的。
在对FLASH进行写操作的时候，每个BIT可以通过编程由1变为0，但不可以有0修改为1.为了保证写操作的正确性，在执行写操作前，都要执行擦除操作。擦除操作会把FLASH的一个SECTOR，一个BANK或是整片FLASH的值全修改为0xFF.这样，写操作就可以正确完成了。
由于NOR FLASH没有本地坏区管理，所以一旦存储区块发生毁损，软件或驱动程序必须接手这个问题，否则可能会导致设备发生异常。 在解锁、抹除或写入NOR FLASH区块时，特殊的指令会先写入已绘测的记忆区的第一页（Page）。接着快闪记忆芯片会提供可用的指令清单给实体驱动程序，而这些指令是由一般性闪存接口（CommON FLASH memory Interface， CFI）所界定的。 与用于随机存取的ROM不同，NOR FLASH也可以用在存储设备上;不过与NAND FLASH相比，NOR FLASH的写入速度一般来说会慢很多。
2. NOR Flash的烧写方式
以下内容，如无特别说明，处理器指的是 ARM 处理器，FLASH 指的都是 NOR FLASH.另外，BYTE指的是8-BIT的数据单元，HALF-WORD代表的是16-BIT的数据单元，而WORD 则代表了32-BIT的数据单元。
2.1 处理器寻址
ARM 可以说是目前最流行的32位嵌进式处理器。在这里只提一下ARM处理器的寻址，为后面做个展垫。从处理器的角度来看，系统中每个地址对应的是一个BYTE的数据单元。这和很多别的处理器都是一样的。
2.2 处理器和NOR FLASH的硬件连接
从前面的先容，我们知道从处理器的角度来看，每个地址对应的是一个 BYTE 的数据单元。而，NOR FLASH 的每个地址有可能对应的是一个BYTE的数据单元，也有可能对应的是一个HALF-WORD的数据单元。所以在硬件设计中，连接ARM处理器和 NOR FLASH时，必须根据实际情况对地址信号做特别的处理。
假如ARM处理器外部扩展的是8-BIT的NOR FLASH， 数据线和地址线的连接应该如图1所示。 从图中我们可以看到，处理器的数据信号D0-D7和 FLASH的数据信号D0-D7是逐一对应连接的，处理器的地址信号A0-An和NOR FLASH的地址信号A0-An 也是逐一对应连接的。
假如ARM处理器外部扩展的是16-BIT的NOR FLASH， 地址线必须要错位连接。 图2给了一个ARM处理器和16-BIT NOR FLASH的连接示意图。如图2所示，ARM处理器的数据信号D0-D15和FLASH 的数据信号D0-D15是逐一对应的。而ARM处理器的地址信号和NOR FLASH 的地址信号是错位连接的，ARM的A0悬空，ARM 的A1 连接FLASH 的A0，ARM 的A2连接FLASH的A1，依次类推。需要错位连接的原因是：ARM处理器的每个地址对应的是一个BYTE 的数据单元，而 16-BIT 的 FLASH 的每个地址对应的是一个HALF-WORD（16-BIT）的数据单元。为了保持匹配，所以必须错位连接。这样，从ARM处理器发送出来的地址信号的最低位A0对16-BIT FLASH来说就被屏蔽掉了。
补充说明：
一般来说，ARM处理器内部要设置相应的寄存器，告诉处理器外部扩展的FLASH的位宽（8-BIT/16-BIT/32-BIT） 。这样，处理器才知道在访问的时候如何从FLASH正确的读取数据;
有些ARM处理器内部可以设置地址的错位。对于支持软件选择地址错位的处理器，在连接16-BIT FLASH的时候，硬件上可以不需要把地址线错位。读者设计的时候，请参考MCU的数据手册，以手册为准，以免造成不必要的麻烦;
假如处理器支持内部设置地址错位，在实际访问的时候，送出的地址实际上是在MCU内部做了错位处理，其作用是等效于硬件连接上的错位的。
上面的描述可能比较抽象，下面让我们来看2个ARM处理器访问16-BIT FLASH的例子：
例子 1:ARM处理器需要从地址0x0读取一个BYTE
ARM处理器在地址线An-A0上送出信号0x0;
16-BIT FLASH在自己的地址信号An-A0上看到的地址是0x0，然后将地址0x0对应的16-BIT数据单元输出到D15-D0上;
ARM处理器知道访问的是16-BIT的FLASH，从D7-D0上读取所需要的一个BYTE的数据。
例子 2:ARM处理器需要从地址0x1读取一个BYTE
ARM处理器在地址线An-A0上送出信号0x1;
16-BIT FLASH在自己的地址信号An-A0上看到的地址依然是0x0， 然后将地址0x0对应的16-BIT数据单元输出到D15-D0上;
ARM处理器知道访问的是16-BIT的FLASH，从D15-D8 上读取所需要的一个BYTE 的数据。
2.3 从软件角度来看 ARM 处理器和 NOR FLASH 的连接
从软件的角度来理解ARM处理器和 FLASH的连接。对于8-BIT的FLASH的连接，很好理解，由于ARM处理器和8-BIT FLASH的每个地址对应的都是一个 BYTE 的数据单元。所以地址连接毫无疑问是逐一对应的。假如 ARM 处理器连接的是 16-BIT 的处理器，由于 ARM 处理器的每个地址对应的是一个 BYTE 的数据单元，而 16-BIT FLASH 的每个地址对应的是一个 HALF-WORD 的16-BIT的数据单元。所以，也毫无疑问，ARM处理器访问16-BIT处理器的时候，地址肯定是要错开一位的。在写FLASH驱动的时候，我们不需要知道地址错位是由硬件实现的，还是是通过设置ARM处理器内部的寄存器来实现的，只需要记住2点：
ARM处理器访问8-BIT FLASH的时候，地址是逐一对应的;
ARM处理器访问16-BIT FLASH的时候，地址肯定是错位的。
2.4 8-BIT FLASH 烧写驱动实例 - HY29F040
HY29F040是现代公司的一款8-BIT的NOR FLASH.在这个小节里，我们以这个芯片为例子，讲述如何对8-BIT NOR FLASH进行操作。
HY29F040的容量为512K-BYTE，总共包括8 个SECTOR，每个SECTOR 的容量是64K-BYTE.该芯片支持SECTOR擦除，整片擦除和以BYTE 为基本单位的写操纵.HY29F040的命令定义如表-1所示。
下面，我们来看看如何实现基本的擦除和编程操作。在本节后面的描述中，我们使用了下面的2 个定义：
U32 sysbase; //该变量用来表示 FLASH 的起始地址
#define SysAddr8（sysbase， offset） （（volatile U8*）（sysbase）+（offset）） //用来方便对指定的 FALSH 地址进行操作
宏SysAddr8定义了一个 BYTE（8-BIT）指针，其地址为（sysbase + offset）。假设FLASH的起始地址为0x10000000，假如要将0xAB写到FLASH的第一个BYTE中往，可以用下面的代码：
*SysAddr8（0x10000000， 0x1） = 0xAB;
注意：
在本节后面的描述中，sysbase代表的是FLASH的起始地址，而SysAddr8中的offset则代表了相对于FLASH起始地址的BYTE偏移量.offset也是8-BIT FLASH在自己的地址信号An-A0上看到的地址。
a. 整片擦除操作
整片擦除操纵共需要6个周期的总线写操作：
将 0xAA写到 FLASH 地址 0x5555;
将 0x55 写到 FLASH 地址 0x2AAA;
将 0x80 写到 FLASH 地址 0x5555;
将 0xAA写到 FLASH 地址 0x5555;
将 0x55 写到 FLASH 地址 0x2AAA;
将 0x10 写到 FLASH 地址 0x5555.
对应的代码：
*SysAddr8（sysbase， 0x5555） = 0xAA; //将值 0xAA写到 FLASH 地址 0x5555
*SysAddr8（sysbase， 0x2AAA） = 0x55; //将值 0x55 写到 FLASH 地址 0x2AAA
*SysAddr8（sysbase， 0x5555） = 0x80; //将值 0x80 写到 FLASH 地址 0x5555
*SysAddr8（sysbase， 0x5555） = 0xAA; //将值 0xAA写到 FLASH 地址 0x5555
*SysAddr8（sysbase， 0x2AAA） = 0x55; //将值 0x55 写到 FLASH 地址 0x2AAA
*SysAddr8（sysbase， 0x5555） = 0x10; //将值 0x10 写到 FLASH 地址 0x5555
b. SECTOR擦除操作
SECTOR的擦除操纵共需要6个周期的总线写操作：
将 0xAA写到 FLASH 地址 0x5555;
将 0x55 写到 FLASH 地址 0x2AAA;
将 0x80 写到 FLASH 地址 0x5555;
将 0xAA写到 FLASH 地址 0x5555;
将 0x55 写到 FLASH 地址 0x2AAA;
将 0x30 写到要擦除的 SECTOR 对应的地址。
对应的代码：
*SysAddr8（sysbase， 0x5555） = 0xAA; //将值 0xAA写到 FLASH 地址 0x5555
*SysAddr8（sysbase， 0x2AAA） = 0x55; //将值 0x55 写到 FLASH 地址 0x2AAA
*SysAddr8（sysbase， 0x5555） = 0x80; //将值 0x80 写到 FLASH 地址 0x5555
*SysAddr8（sysbase， 0x5555） = 0xAA; //将值 0xAA写到 FLASH 地址 0x5555
*SysAddr8（sysbase， 0x2AAA） = 0x55; //将值 0x55 写到 FLASH 地址 0x2AAA
*SysAddr8（sysbase， addr） = 0x30; //将值 0x30 写到要擦除的 SECTOR 对应的地址
c. BYTE擦除操作
写一个BYTE 的数据到FLASH中往，需要 4个周期的总线写操作：
将 0xAA写到 FLASH 地址 0x5555;
将 0x55 写到 FLASH 地址 0x2AAA;
将 0xA0 写到 FLASH 地址 0x5555;
将编程数据（BYTE）写到对应的编程地址上。
对应的代码：
*SysAddr8（sysbase， 0x5555） = 0xAA; //将值 0xAA写到 FLASH 地址 0x5555
*SysAddr8（sysbase， 0x2AAA） = 0x55; //将值 0x55 写到 FLASH 地址 0x2AAA
*SysAddr8（sysbase， 0x5555） = 0xA0; //将值 0xA0 写到 FLASH 地址 0x5555
*SysAddr8（sysbase， addr） = data; //将一个 BYTE的数据写到期看的地址
2.5 16-BIT FLASH 烧写驱动实例 - SST39VF160
SST39VF160是SST公司的一款16-BIT的NOR FLASH. 在这个小节里， 我们以SST39VF160为例子， 讲述如何对16-BIT NOR FLASH进行操作。对8-BIT FLASH的操作很好理解，但对16-BIT FLASH的操作理解起来要晦涩很多。我尽力描述得清楚些。
SST39VF160的容量为2M-BYTE ， 总共包括512个SECTOR， 每个SECTOR 的容量是4K-BYTE. 该芯片支持SECTOR擦除，整片擦除和以 HALF-WORD 为基本单位的写操纵.SST39VF160 的命令定义如表-2 所示。在表 2 中，由于所有命令都是从FLASH的角度来定义的。 所以， 所有的地址都是HALF-WORD地址， 指的是16-BIT FLASH在自己的地址信号An-A0上看到的地址。
在本节后面的描述中，我们使用了下面的2个定义：
U32 sysbase; //该变量用来表示 FLASH 的起始地址
#define SysAddr16（sysbase， offset） （（volatile U16*）（sysbase）+（offset）） //用来方便对指定的 FALSH 地址进行操作
SysAddr16（sysbase， offset）首先定义了一个16-BIT HALF-WORD的指针，指针的地址为sysbase，然后根据offset做个偏移操纵。 由于HALF-WORD指针的地址是2个BYTE对齐的， 所以每个偏移操纵会使得地址加2. 终极， SysAddr16 （sysbase， offset）相当于定义了一个HALF-WORD的指针，其终极地址为（sysbase + 2offset） 。在使用SysAddr16的时候，将sysbase设置成 FLASH 的起始地址，offset 则可以理解为相对于 FLASH 起始地址的HALF-WORD 偏移量或是偏移地址。假设FLASH 的起始地址为 0x10000000，SysAddr16（0x10000000， 0）指向 16-BIT FLASH 的第 0 个HALF-WORD， SysAddr16（0x10000000， 1指向16-BIT FLASH的第1个HALF-WORD.依次类推。假如要将0xABCD分别写到FLASH 的第0个和第 1个HALF-WORD 中往，可以用下面的代码：
*SysAddr16（0x10000000， 0x0） = 0xABCD;
*SysAddr16（0x10000000， 0x1） = 0xABCD;
接下来，我们分别从ARM处理器的角度和FLASH的角度来具体分析一下。
从 ARM 的角度来看：
假设 FLASH 的起始地址为 0x10000000，由于 ARM 处理器知道 FLASH 的地址空间为 0x10000000 ~ （0x10000000 +FLASH容量 – 1），所以在对这个地址空间进行访问的时候，会设置好FLASH的片选信号，并将低位的地址输出到 地址信号上。以*SysAddr16（0x10000000， 0x1） = 0xABCD 为例。从ARM 处理器的角度来看，该操纵是把0xABCD写到地址0x10000002上往。所以ARM处理器终极会在它的地址信号An-A0输出地址0x2，同时会在D15-D0 上输出0xABCD.
从 FLASH 的角度来看：
还是以 *SysAddr16（0x10000000， 0x1） = 0xABCD 为例，FLASH看到的地址是多少呢？接着分析.ARM 处理器在执行操纵的时候，会设置好相应的FLASH片选使能信号，并在ARM的地址信号An-A0上输出 0x2.由于 ARM和 16-BIT FLASH的地址信号的连接是错开一位的， 所以， FLASH终极在自己的地址An-A0上看到的信号是0x1， 相当于将ARM处理器输出的地址往右做了一个移位操纵，恰好对应的是FLASH的第1 个HALF-WORD.同时，FLASH会在自己的D15-D0上看到数据0xABCD.
通过上面的分析，我们知道 SysAddr16 中指定的 offset 的值就是 16-BIT FLASH 在自己的地址 An-A0 上看到的值。所以，我们可以很方便的通过 SysAddr16（sysbase， offset） 对 FLASH 进行操纵，其中 sysbase 代表 FLASH 起始地址，offset 则代表了FLASH 的第几个HALF-WORD（HALF-WORD偏移量或偏移地址）
注意：
在本节后面的描述中，SysAddr16中的 SYSBASE代表的是FLASH的起始地址，而SysAddr16中的 OFFSET则代表了相对于FLASH起始地址的 HALF-WORD 偏移量或偏移地址.OFFSET 的值也是16-BIT FLASH在自己的地址信号An-A0上看到的值;
在SST39VF160的命令定义中，所有的地址都是针对FLASH的HALF-WORD地址，指的是在FLASH自己的地址信号An-A0上看到的地址。
整片擦除操作
整片擦除操纵共需要6个周期的总线写操作：
将 0x00AA写到 FLASH HALF-WORD 地址 0x5555;
将 0x0055 写到 FLASH HALF-WORD地址 0x2AAA;
将 0x0080 写到 FLASH HALF-WORD地址 0x5555;
将 0x00AA写到 FLASH HALF-WORD 地址 0x5555;
将 0x0055 写到 FLASH HALF-WORD地址 0x2AAA;
将 0x0010 写到 FLASH HALF-WORD地址 0x5555.
对应的代码：
*SysAddr16（sysbase， 0x5555） = 0x00AA; //将值 0x00AA 写到 FLASH HALF-WORD地址 0x5555
*SysAddr16（sysbase， 0x2AAA） = 0x0055; //将值 0x0055 写到 FLASH HALF-WORD地址 0x2AAA
*SysAddr16（sysbase， 0x5555） = 0x0080; //将值 0x0080 写到 FLASH HALF-WORD地址 0x5555
*SysAddr16（sysbase， 0x5555） = 0x00AA; //将值 0x00AA 写到 FLASH HALF-WORD地址 0x5555
*SysAddr16（sysbase， 0x2AAA） = 0x0055; //将值 0x0055 写到 FLASH HALF-WORD地址 0x2AAA
*SysAddr16（sysbase， 0x5555） = 0x0010; //将值 0x0010 写到 FLASH HALF-WORD地址 0x5555
SECTOR擦除操作
SECTOR的擦除操纵共需要6个周期的总线写操作：
将 0x00AA写到 FLASH HALF-WORD 地址 0x5555;
将 0x0055 写到 FLASH HALF-WORD地址 0x2AAA;
将 0x0080 写到 FLASH HALF-WORD地址 0x5555;
将 0x00AA写到 FLASH HALF-WORD 地址 0x5555;
将 0x0055 写到 FLASH HALF-WORD地址 0x2AAA;
将 0x0030 写到要擦除的 SECTOR 对应的 HALF-WORD地址。
对应的代码：
*SysAddr16（sysbase， 0x5555） = 0x00AA; //将值 0x00AA 写到 FLASH HALF-WORD地址 0x5555
*SysAddr16（sysbase， 0x2AAA） = 0x0055; //将值 0x0055 写到 FLASH HALF-WORD地址 0x2AAA
*SysAddr16（sysbase， 0x5555） = 0x0080; //将值 0x0080 写到 FLASH HALF-WORD地址 0x5555
*SysAddr16（sysbase， 0x5555） = 0x00AA; //将值 0x00AA 写到 FLASH HALF-WORD地址 0x5555
*SysAddr16（sysbase， 0x2AAA） = 0x0055; //将值 0x0055 写到 FLASH HALF-WORD地址 0x2AAA
*SysAddr16（sysbase， addr 》》 1） = 0x0030; //将值 0x0030 写到要擦除的 SECTOR 对应的HALF-WORD地址
注意：
上面的代码中第6个操纵周期中的ADDR 是从ARM处理器的角度来看的BYTE地址，由于在擦除的时候，用户希看指定的是从 ARM 的角度看到的地址，这样更方便和更直观。而在 SysAddr16 的宏定义中，OFFSET 表示的是相对于FLASH起始地址的 HALF-WORD 偏移量，或是FLASH在自己的地址信号An-A0上看到的地址。所以需要执行一个右移操作，把ADDR转换成 HALF-WORD 地址。
举例说明，SST39VF160 每个 SECTOR 的大小是 4K-BYTE.从 ARM 处器的角度和用户的角度来看，SECTOR-0 相对于FLASH起始地址的BYTE地址是0x0;从FLASH来看SECTOR-0 的HALF-WORD地址是0x0.从ARM处理器的角度和用户的角度来看， FLASH SECTOR-1相对于FLASH起始地址的BYTE地址0x1000; 从FLASH来看， SECTOR-1的HALF-WORD地址应该是（0x1000 》》 1） = 0x800.
假如要擦除SECTOR-0，上面代码的第6条指令应该是：
*SysAddr16（sysbase， 0x0 》》 1） = 0x0030;
假如要擦除SECTOR-1，上面代码的第6条指令应该是：
*SysAddr16（sysbase， 0x1000 》》 1） = 0x0030;
HALF-WORD 编程操作
写一个HALF-WORD的数据到FLASH中往，需要4个周期的总线写操作：
将 0x00AA写到 FLASH HALF-WORD 地址 0x5555;
将 0x0055 写到 FLASH HALF-WORD地址 0x2AAA;
将 0x00A0 写到 FLASH HALF-WORD 地址 0x5555;
将编程数据（HALF-WORD）写到对应的 HALF-WORD地址。
对应的代码：
*SysAddr16（sysbase， 0x5555） = 0x00AA; //将值 0x00AA 写到 FLASH 地址 0x5555
*SysAddr16（sysbase， 0x2AAA） = 0x0055; //将值 0x0055 写到 FLASH 地址 0x2AAA
*SysAddr16（sysbase， 0x5555） = 0x00A0; //将值 0x00A0 写到 FLASH 地址 0x5555
*SysAddr16（sysbase， addr 》》 1） = data; //将数据写到对应的 HALF-WORD 地址
注意：
上面的代码中第4个操作周期中的ADDR是从ARM处理器的角度来看的BYTE地址， 由于在执行写操作的时候，用户希看指定的是从 ARM 的角度看到的地址，这样会更方便和更直观。而在 SysAddr16 的宏定义中，OFFSET表示的是相对于FLASH起始地址的HALF-WORD偏移量。 所以需要执行一个右移操纵， 把它转换成HALF-WORD地址。
例如要将数据 0x0123 写到地址 0x0处，对应的是 FLASH 的第 0 个 HAFL-WORD，对应的 HALF-WORD 地址应该是0x0，上面代码的第4条指令应该是：
*SysAddr16（sysbase， 0x0 》》 1） = 0x0123;
又如要将数据0x4567写到地址0x2处， 对应的是FLASH的第1个 HALF-WORD， 对应的HALF-WORD地址应该是0x1， 上面代码的第4条指令应该是：
*SysAddr16（sysbase， 0x2 》》 1） = 0x4567;
再如要将数据0x89AB写到地址0x4处， 对应的是FLASH的第2个HALF-WORD， 对应的HALF-WORD地址应该是0x2，上面代码的第4条指令应该是：
*SysAddr16（sysbase， 0x4 》》 1） = 0x89AB;
还如要将数据0xCDEF 写到地址 0x6处，对应的是 FLASH 的第 3 个 HALF-WORD，对应的 HALF-WORD 地址应该是0x3，上面代码的第4条指令应该是：
*SysAddr16（sysbase， 0x6 》》 1） = 0xCDEF;
2.6 结束语
以上简单介绍了NOR FLASH原理，以及如何对NOR FLASH进行操作， 但没有包括状态查询， 保护等其他操纵。 对于更复杂的多片FLASH并联的情况也没有讨论，如有需要者，可自行分析.
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