Overview
SPI flash, 分为spi flash, DUAL spi flash, QUAD spi flash,
3-wire spi, 4-wire spi, 6-wire spi. 在clock一定的情况下, 理论上线数越多速度越快
NOR flash和Nand flash相比
- NOR缺点: 价格贵, 容量小, 擦除块大, 擦除速度慢, NOR flash擦出寿命为100,000次, 远小于NAND flash的一百万次. NOR可以单字节编程, 也就是说一次只更新一个byte
- NOR优点: 读速度快, 稳定不会出现位反转, 不需要EDC和ECC, 不需要坏块管理
- NOR flash通常一次可以写一个字节, NAND flash内存必须一次写多个字节(通常为512字节)
NOR flash的优缺点决定了它的应用场: 适合存储关键很少修改的数据, 比如bootloader kernel等代码；不适合尺寸较大经常修改的数据,比如用户地图, 库文件等
3 wire SPI
正常的SPI使用四根线: clock, cs, MOSI, MISO. 可以把MOSI MISO合并为一根线(slave out/slave in SISO)上实现半双工. 主要用来实现低速传输
DUAL SPI
对于SPI flash来说, 全双工并不常用, 因此扩展这两根数据线, 使得他们支持半双工传输, 加倍数据传输速度. 可以发送一个命令字节请求进入dual mode, 然后MOSI就变成了SIO0(Serial I/O 0), MISO变成了SIO1.
这种模式主要是针对SPI ROM, SPI flash设备, 需要进行大数据量传输
QUAD SPI
quad SPI又增加了两根I/O线(SIO2 SIO3), 可以在一个时钟周期传送四个data bits. 通过使用特殊的命令, 使能quad mode.
Double data rate
除了使用多根I/O线, 某些设备还通过DDR技术增加传输速率
SPI NOR flash文件系统支持
NOR flash和普通机械硬盘, SSD, EMMC的最大区别就是NOR flash在写之前,需要确保写的位置是已经擦除过的, 因此并不适合使用传统的Ext2/3/4, FAT/NTFS等文件系统
甚至YAFFS类的文件系统也不适合NOR flash
JFFS和JFFS2
这两个文件系统都可以支持NOR flash, 并且提供了垃圾回收, 坏块管理, 磨损平衡. 二者都存在文件系统mount速度较慢的问题, 不适合大容量flash
YAFFS/YAFFS2
已经被踢出主线内核了, 基本废弃了.
Cramfs/Squashfs
常规的只读文件系统, 都支持数据压缩, 实现简单, 速度快, 如果NOR flash存放的文件系统是只读的, 尽量使用他们. 这些常规文件系统工作在传统块设备上, 需要内核支持
CONFIG_MTD_BLKDEVS=y
CONFIG_MTD_BLOCK=y
Ext2/3/4 FAT/NTFS
支持读写的块设备文件系统不适合工作用在NOR flash上, 因为NOR flash写操作会导致擦除操作, 速度慢, 影响寿命.
MTD模拟block device
打开CONFIG_MTD_BLOCK和CONFIG_MTD_BLKDEVS
启动后/dev/下会增加几个block设备
- root@devm:~# ls /dev/mtd
- mtd0 mtd1 mtd2 mtd3 mtdblock0 mtdblock2
- mtd0ro mtd1ro mtd2ro mtd3ro mtdblock1 mtdblock3
使用mkfs.ext4, 格式化mtdblock,
- root@evm:~# mkfs.ext4 /dev/mtdblock3
- mke2fs 1.42.9 (28-Dec-2013)
- Filesystem label=
- OS type: Linux
- Block size=1024 (log=0)
- Fragment size=1024 (log=0)
- Stride=0 blocks, Stripe width=0 blocks
- 1856 inodes, 7424 blocks
- 371 blocks (5.00%) reserved for the super user
- First data block=1
- Maximum filesystem blocks=7602176
- 1 block group
- 8192 blocks per group, 8192 fragments per group
- 1856 inodes per group
- Allocating group tables: done
- Writing inode tables: done
- Creating journal (1024 blocks): done
- Writing superblocks and filesystem accounting information: done
使用dd命令, 写入cramfs镜像
首先, 在Host创建cramefs镜像
- mkfs.cramfs rootfs/ cramfs.img
dd命令导入镜像
- root@evm:~# dd if=/dev/mtdblock3 of=cramfs.img
- 14848+0 records in
- 14848+0 records out
- root@evm:~# ls -l
- -rw-r--r-- 1 root root 7602176 Jan 1 00:24 kaka.img
- root@evm:~#
NOR flash使用JFFS2
NOR flash上运行JFFS2, JFFS2通过MTD接口操作NOR flash
创建JFFS2镜像
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 如果不加这个参数, 生成的镜像尺寸(文件系统大小)是按照rootfs/小内容大小决定的；通过这个参数我们可以强制指定文件系统大小
烧写JFFS2镜像
有两种烧写方法:
1. 在uboot中把jffs2.img下载到DRAM中, 然后使用sf write命令把DRAM内容烧写到nor flash上
2. 进入系统后使用 dd if=jffs2.img of=/dev/mtdblock4
二者性质上实际相同, 都是直接把镜像烧到NOR flash某段内存中
挂载JFFS2文件系统
首先kernel要支持jffs2文件系统, 执行如下命令
- mount -t jffs2 /dev/mtdblock4 /mnt
文件系统挂载速度
由于JFFS2在挂载过程中需要执行扫描, 构造文件系统, 因此在同样大小的mtdblock上, JFFS2挂载时间远大于EXT4文件系统
文件系统尺寸为0x740000(7.25MB)
- Ext4挂载时间
- root@evm:~# time mount -t ext4 /dev/mtdblock3 /mnt
- real 0m 0.06s
- user 0m 0.00s
- sys 0m 0.00s
- JFFS2挂载时间
- root@evm:~# time mount -t jffs2 /dev/mtdblock3 /mnt
- real 0m 0.34s
- user 0m 0.00s
- sys 0m 0.33s