痞子衡嵌入式：英飞凌MirrorBit工艺NOR Flash的扇区架构设计

　　大家好，我是痞子衡，是正经搞技术的痞子。今天痞子衡给大家讲的是英飞凌MirrorBit工艺NOR Flash的扇区架构设计。

　　NOR Flash 大家都很熟悉，其内部按组织从小到大分为 Page(128B/256B/512B)、Sector(4KB)、Block(32KB/64KB/128KB/256KB)、Chip，其中 Page 是编程单元，Sector/Block/Chip 是擦除单元（一个 Block 由多个 Sector 组成，一颗 Chip 由多个 Block 组成）。关于擦除，Flash 提供了不同大小的单元粒度，也是为需要数据和参数存储的应用程序提供更大的灵活性。

　　最近痞子衡在支持 RT1170 客户过程中就在英飞凌 NOR Flash S25HL512T 擦除上遇到了一些问题，后来翻看 Flash 数据手册，才发现它的擦除单元设计有特别之处，今天痞子衡就给大家介绍一下：

一、英飞凌NOR Flash系列

　　我们先来看一下目前英飞凌主流 NOR Flash 系列，从接口上看有 Parallel/QSPI/Octal/HyperBus 四种，从工艺上看有 45nm MB/65nm MB/65nm FG 三种：

　　其中属于 65nm FG 工艺（也称 ETOX）下的 QSPI Flash S25FL064L 算是我们比较耳熟能详的型号，这和大家常用的 Winbond/GigaDevice/MXIC 家的 NOR Flash 差别不大（这三家的产品也是基于 FG 工艺，一个基本存储单元 CELL 仅存储一个比特位），无需特别注意。

　　其它 Flash 均是 45/65nm MB 工艺下的产物，MB 是 MirrorBit 的缩写，这是 Spansion 公司主推的一种闪存技术，其与英特尔的 MLC 方案非常类似，它也是通过让一个基本存储单元 CELL 存储两个(或更多)比特位，实现容量增倍的目的。

　　MB 工艺和 FG 工艺各有优缺点，MB 工艺的优点是容量大、价格便宜、擦写快，缺点则是可靠性较差，高温下容易发生 bit 反转导致数据错误（当然这也可以通过增加 ECC 特性来改善）。

二、MirrorBit下不一样的扇区架构

　　我们就以英飞凌 S25HL512T 型号为例介绍其扇区架构设计，其余 MirrorBit 工艺下的 Flash 扇区设计也类似。

　　S25HL512T 数据手册开篇就直接点明了工艺特性以及扇区架构设计，这其实就是提醒用户这里要特别注意，扇区一共有三种不同的配置选项，用户可根据项目实际情况按需配置（设置 Flash 相应配置寄存器）。

　　和扇区架构配置相关的 Flash 寄存器位分别是 CFR3[3]、CFR1[6]、CFR1[2]：

2.1 配置选项一：仅第一个Block能拆分出Sector

　　如果 CFR3[3]、CFR1[6]、CFR1[2] 均为 0，这也是 Flash 出厂的默认配置，这种情况下 Flash 第一个 Block(256KB) 里会包含 32个 4KB Sector，即 0x00000000 - 0x0001FFFF 区域可用 Sector Erase 命令(0x20/0x21)去擦除，其余 Block 则无法拆分。

2.2 配置选项二：仅最后一个Block能拆分出Sector

　　如果仅将 CFR1[2] 设为 1，这种情况下 Flash 最后一个 Block(256KB) 里会包含 32个 4KB Sector，即 0x03FE0000 - 0x03FFFFFF 区域可用 Sector Erase 命令(0x20/0x21)去擦除，其余 Block 则无法拆分。

2.3 配置选项三：第一个和最后一个Block能拆分出Sector

　　如果仅将 CFR1[6] 设为 1，这种情况下 Flash 第一个和最后一个 Block(256KB) 里均会包含 16个 4KB Sector，即 0x00000000 - 0x0001FFFF、0x03FF0000 - 0x03FFFFFF 区域可用 Sector Erase 命令(0x20/0x21)去擦除。

2.4 配置选项四：所有Block均无法拆分

　　如果将 CFR3[3] 设为 1，那么 Flash 里所有 Block(256KB) 均无法拆分，此时擦除也只能用 Block Erase 命令(0xD8/0xDC)。

三、MirrorBit扇区架构下的擦除限制

　　最后要提一下这种扇区架构下的擦除限制，翻看 S25HL512T 数据手册，如果一个 Block 被配置包含 4KB Sector，那么这些 Sector 区域仅能用 Sector Erase 命令(0x20/0x21) 去擦除，其完全不受 Block Erase 命令(0xD8/0xDC) 影响，此时的 Block Erase 主要用于擦除该 Block 里非 4KB Sector 所占区域。