前面了解了隨機存取存儲器的基本原理，其主要是通過電容的充放電來保證數據的讀寫，當掉電后，其數據也丟失了，這節我們主要學習下flash的基本組成和原理。現在Flash在嵌入式系統中的地位和pc上的硬盤類似，用於保存系統運行所必須的系統，數據和應用層序，與內存掉電后丟失不同，它在掉點后仍可永久保存。
1. 閃存存儲單元
對於閃存，我們常見的有SLC和MLC兩種，細分還有eSLC和eMLC等，因為閃存式一種電壓元件，因此它是以不同的電壓范圍來代表不同的數據，現在看看兩者之間的區別。
1） SLC(single-level cell）：單階存儲單元，也就是閃存的每一個存儲單元存儲1bit的數據，存儲的數據代表0還是1是基於vth的電壓閾值來判定，對於閃存寫入，就是對其進行充電，使得它的電壓值超過電壓判定點A，存儲單元就表示為0(已編程)，如果沒有充電或者電壓閾值低於A點，就表示1(已擦除）。主要針對軍工，企業級應用，有着高速寫入，低出錯率和耐用性。
2）MLC（Multi-level cell)多階存儲單元，其是以每個存儲單元存儲2bit的數據，存儲的數據是"00","01","10","11"也是基於電壓的閾值的判定，其被分成4份。相對於SLC，MLC的每個單元是2bit，那么其容量也會大一些，同時其存儲單元中存放更多的數據，那么其結構也相對復雜，出錯的機會也比較大。主要針對的是消費級應用，有着高容量，低成本，使用於USB閃存，手機，數碼相機等存儲卡。
2. 閃存內部原理
由其存儲的顆粒結構，知道閃存式一種電壓元件，其靠電壓來存儲數據，那么來看看其結構以及工作原理。閃存的內部存儲結構是金屬-氧化層-半導體-場效應管(MOSFET)：源極，漏極和柵極，其工作原理與場效應管類似，都是電壓利用控制源極和漏極之間的通斷，不同的是場效應管是單柵極結構，而閃存式雙柵極結構，在柵極和硅襯底之間還有一個浮置柵極，浮置柵極是有氮化物夾在二氧化硅材料之間構成。
1） 對於閃存的寫入，即控制柵極去充電，對柵極加壓，使得浮置柵極存儲的電荷越多，超過閾值，就表示0
2） 對於閃存的擦除，即對浮置柵極進行放電，低於閾值，就表示1
理解了閃存保存數據的基本原理后，我們來針對K9F1G08X0C這款芯片來看看其硬件組成和工作原理。其管腳分布如下
| 信號名稱 | 管腳名稱 | 類型 | 描述 |
| 數據線 | I/O0 ~ I/O7 | INPUTS/OUTPUTS | 用來傳輸命令/地址/數據，僅在讀操作的時候用來輸出數據 |
| 命令鎖存使能 | CLE | Input | CLE為高時，在WE#上升沿，命令通過I/O[7:0]鎖存到命令寄存器，當不傳輸命令時，CLE應該為低 |
| 地址鎖存使能 | ALE | Input | ALE為高時，在WE#下降沿，地址信息通過I/O[7：0]鎖存片內的地址寄存器。如果傳輸的不是地址信息，ALE應該為低 |
| 片選 | CE# | Input | 一旦器件進入PROGRAM或ERASE操作，CE#可以變無效 |
| 讀使能 | RE# | Input | |
| 寫使能 | WE# | Input | 在WE#上升沿命令/地址/數據鎖存 |
| 寫保護 | WP# | Input | 當為低時候，所有的PROGRAM和ERASE都被禁止 |
| 准備/忙狀態 | R/B | 集電極開路輸出。外部需要接上拉電阻，這個腳表示芯片正在進行PROGRAM或ERASE操作。在讀操作期間，表示數據正從陣列中傳輸到串行數據寄存器中，一旦這些操作完成，R/B#回到High-Z狀態。 | |
| 電源 | VCC | ||
| 地 | VSS |
由上面來看，nandflash的外圍引腳很少，沒有地址線，只有數據線，相對於由數據線和地址線的norflash，大大的減少了引腳數目，使得芯片的體積更小，硬件設計也更簡單。現在的數據線是復用的，也就是說既可以傳數據，也可以傳地址，也可以傳命令，那么是怎么做到的呢？硬件為了區分當前到底是需要傳啥？設計了了CLE/ALE命令，所以你必須先發一個CLE/ALE命令，告訴控制器，我現在是命令還是地址，這樣就能識別並做相應的處理。我們了解了硬件的連接，那么對於flash是怎么存儲的呢？下面來看看這款芯片的的存儲布局
由圖可以看出一片Nand flash為一個設備(device)，其數據存儲分層為：
1. 1個設備（device）=1024個塊(Blocks)，塊也是Nand flash擦除操作的最小單位。
2. 1個塊（block) = 64頁(Pages)，頁是Nand flash寫入的最小單位，對於每一個頁，由數據塊區域和空閑區域。數據區，也容易理解，就是存儲一些數據，而對於空閑區，一般也叫做OOB(out of Band)，這個區域，是基於Nand flash的硬件特性設計的，Nand flash在數據讀寫的時候很容易錯誤，所以為了保證數據的正確性，必須要有對應的檢測和糾錯的機制，此機制就被叫做ECC，所以設計了該多余的區域，用來放置數據的校驗值。
3. 1個頁(page) = 數據塊大小(2K)+OOB塊大小(64Bytes)
那么通過上面我們就可以計算出怎么訪問一個物理地址：塊大小*塊號+頁大小*頁號+頁內地址。
從硬件的圖來看，對於K9F1G08X0C這款芯片，其容量為132MB，那么就應該需要28條地址先，而現在只有8條地址線，對於Nand flash就導入了地址周期的概念，對於該款flash，所以需要4個周期：2個列地址(Column)周期和2個行地址(ROW)周期。從下面的功能框圖來看，對於列地址A0--A11，就是頁內地址，地址范圍就是0--4094，與頁內地址(2K+64)吻合，其實對於頁內地址，其實只需要A0-A10，而對於多出來的A11，是用來表示頁內的oob區域。那么對於A12-A27就是用來表示屬於哪一個塊和塊里面的哪一個頁號。
通過前面對於nand flash的基本原理的講解，下面來看看怎么操作nand flash，下面是K9F1G08X0C支持的命令格式。
下圖是發送一個命令/地址/數據的完整過程
通過時序圖看出，上面有很多時間參數，在設置Nand flash控制器的時候，需要確認這些時間參數是否在合適的范圍內，對於控制命令都是通過上面的幾個基礎命令組合而來，此時對於nand flash的基本控制方式和原理已經介紹完。