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
