NOR FLASH
一、NOR FLASH 基础介绍
NOR FLASH 是掉电非易失性存储芯片，核心特点是支持 “片内执行（Execute On Chip）”，程序无需复制到 RAM 即可直接运行，常作为嵌入式系统的启动介质，与 NAND FLASH 形成关键差异。
1. 核心特性
- 读写特性：读取方式与 RAM 类似（按地址直接取数），但不能直接写操作，写前必须先擦除；擦除会将目标区域统一置为
0xFF，因为 NOR FLASH 的 BIT 只能从 “1” 改为 “0”，无法从 “0” 改 “1”。 - 访问单元：分 8 位和 16 位模式，部分芯片支持双模（通过管脚选择）：
- 8 位模式：1 个地址对应 1 字节（8BIT）数据，需 8 条数据线（D7-D0），地址线数量按容量匹配（如 4 字节容量需 2 条地址线 A1-A0）。
- 16 位模式：1 个地址对应 1 半字（16BIT）数据，需 16 条数据线（D15-D0），地址线数量更少（如 4 字节容量仅需 1 条地址线 A0）。
- 存储结构：按 “扇区（SECTOR）” 划分，大容量芯片还会分 “Bank”，擦除操作只能以 “扇区、Bank 或整片” 为单位，无法单个字节擦除。
- 其他限制：无本地坏区管理，坏区需软件 / 驱动处理；写入速度比 NAND FLASH 慢，需通过 CFI（通用闪存接口）获取指令清单执行操作。
二、ARM 处理器下的 NOR FLASH 烧写方式
以 ARM 处理器为核心，重点讲解 “硬件连接逻辑” 和 “8/16 位芯片的具体烧写代码”，前提是 ARM 处理器默认 1 个地址对应 1 字节数据。
1. 硬件连接：关键解决 “地址对齐” 问题
ARM 与 NOR FLASH 的连接差异，本质是 “ARM 的 1 字节地址” 与 “NOR FLASH 的 8/16 位地址” 不匹配，需通过地址线调整适配：
- 8 位 NOR FLASH 连接：地址线、数据线均 “一一对应”。例如 ARM 的 A0-An 接 FLASH 的 A0-An，ARM 的 D0-D7 接 FLASH 的 D0-D7，无需额外处理。
- 16 位 NOR FLASH 连接：地址线需 “错位连接”，数据线仍一一对应：
- 数据线：ARM 的 D0-D15 接 FLASH 的 D0-D15。
- 地址线：ARM 的 A0 悬空，A1 接 FLASH 的 A0，A2 接 FLASH 的 A1，以此类推（屏蔽 ARM 地址最低位，匹配 FLASH 的 16 位地址）。
- 补充说明：部分 ARM 处理器支持 “软件地址错位”，可通过寄存器设置替代硬件错位，具体需参考 MCU 手册；同时需在 ARM 内部配置 FLASH 位宽（8/16/32 位），确保数据读取正确。
2. 烧写核心逻辑
所有烧写操作（擦除、编程）均需按 “固定命令序列” 执行，不同位宽芯片的命令地址、数据长度不同，以下为具体实例：
（1）8 位 NOR FLASH 实例：HY29F040
HY29F040 容量 512KB，含 8 个扇区（每个 64KB），支持整片擦除、扇区擦除和字节编程，需定义字节操作指针：
U32 sysbase; // FLASH起始地址
#define SysAddr8(sysbase, offset) ((volatile U8*)(sysbase)+(offset)) // 字节地址指针
-
整片擦除（6 步命令）：
*SysAddr8(sysbase, 0x5555) = 0xAA*SysAddr8(sysbase, 0x2AAA) = 0x55*SysAddr8(sysbase, 0x5555) = 0x80*SysAddr8(sysbase, 0x5555) = 0xAA*SysAddr8(sysbase, 0x2AAA) = 0x55*SysAddr8(sysbase, 0x5555) = 0x10
-
扇区擦除（6 步命令）：前 5 步与整片擦除一致，第 6 步将命令写至目标扇区地址：6.
*SysAddr8(sysbase, 目标扇区地址) = 0x30 -
字节编程（4 步命令）：
*SysAddr8(sysbase, 0x5555) = 0xAA*SysAddr8(sysbase, 0x2AAA) = 0x55*SysAddr8(sysbase, 0x5555) = 0xA0*SysAddr8(sysbase, 目标字节地址) = 待写数据
（2）16 位 NOR FLASH 实例：SST39VF160
SST39VF160 容量 2MB，含 512 个扇区（每个 4KB），支持整片擦除、扇区擦除和半字编程，需定义半字操作指针（地址偏移需右移 1 位，将 ARM 的字节地址转为 FLASH 的半字地址）：
U32 sysbase; // FLASH起始地址
#define SysAddr16(sysbase, offset) ((volatile U16*)(sysbase)+(offset)) // 半字地址指针（1个offset对应2字节）
-
整片擦除（6 步命令）：命令为 16 位数据，地址为 FLASH 的半字地址：
*SysAddr16(sysbase, 0x5555) = 0x00AA*SysAddr16(sysbase, 0x2AAA) = 0x0055*SysAddr16(sysbase, 0x5555) = 0x0080*SysAddr16(sysbase, 0x5555) = 0x00AA*SysAddr16(sysbase, 0x2AAA) = 0x0055*SysAddr16(sysbase, 0x5555) = 0x0010
-
扇区擦除（6 步命令）：前 5 步与整片擦除一致，第 6 步需将 ARM 字节地址右移 1 位，转为 FLASH 半字地址：6.
*SysAddr16(sysbase, 目标扇区字节地址 >> 1) = 0x0030 -
半字编程（4 步命令）：第 4 步需将 ARM 字节地址右移 1 位，匹配 FLASH 半字地址：
*SysAddr16(sysbase, 0x5555) = 0x00AA*SysAddr16(sysbase, 0x2AAA) = 0x0055*SysAddr16(sysbase, 0x5555) = 0x00A0*SysAddr16(sysbase, 目标字节地址 >> 1) = 待写半字数据
三、NOR Flash为什么要先擦后写
1. 核心原因：NOR Flash 的 “0” 和 “1” 无法直接翻转
NOR Flash 存储数据的最小单元是浮栅晶体管，数据 “0” 和 “1” 的表示依赖浮栅中是否存储电荷，且两者的翻转规则完全不同。
- 写 “1”：可以直接操作。通过施加电压，将浮栅中的电荷 “抽走”，对应数据 “1”，此过程不依赖之前的状态。
- 写 “0”：必须先擦除。要写入 “0”，需要先将浮栅 “清空”（即擦除，此时所有单元会被统一置为 “1”），再通过电压向浮栅注入电荷，才能对应数据 “0”。
- 关键矛盾：如果不擦除，存储单元可能还残留 “0” 状态（浮栅有电荷），此时直接强行注入电荷会导致电压过载，击穿晶体管的绝缘层，造成永久损坏。
2. 底层限制：擦除和写入的 “粒度” 不匹配
NOR Flash 的擦除和写入操作，在 “操作范围” 上存在根本差异，决定了必须先执行擦除。
- 擦除操作：按 “块（Block）” 执行。一次必须擦除一整个块（通常大小为 64KB 或 128KB），无法单独擦除一个字节或一个位。
- 写入操作：按 “字节（Byte）” 或 “半字” 执行。可以对单个字节进行写入，但前提是这个字节所在的块已经被擦除（所有单元为 “1”）。
- 逻辑冲突：如果不先擦除块，块内部分单元是 “0”，部分是 “1”，此时写入新数据会导致 “0” 状态单元被强行叠加写入，直接触发硬件保护或损坏。
3. 硬件保护：避免错误操作
现代 NOR Flash 芯片都内置了硬件保护机制，进一步强化了 “先擦后写” 的规则。
- 当检测到 “未擦除直接写” 的操作时，芯片会触发保护逻辑，可能直接拒绝写入并返回错误信号。
- 若保护机制失效或操作电压异常，强行写入会导致浮栅晶体管的绝缘层永久性击穿，芯片直接 “挂掉”，无法再存储数据。
参考链接：http://wiki.dzsc.com/info/5353.html#top