Overview
SPI flash, 分為spi flash, DUAL spi flash, QUAD spi flash,
3-wire spi, 4-wire spi, 6-wire spi. 在clock一定的情況下, 理論上線數越多速度越快
NOR flash和Nand flash相比
- NOR缺點: 價格貴, 容量小, 擦除塊大, 擦除速度慢, NOR flash擦出壽命為100,000次, 遠小於NAND flash的一百萬次. NOR可以單字節編程, 也就是說一次只更新一個byte
- NOR優點: 讀速度快, 穩定不會出現位反轉, 不需要EDC和ECC, 不需要壞塊管理
- NOR flash通常一次可以寫一個字節, NAND flash內存必須一次寫多個字節(通常為512字節)
NOR flash的優缺點決定了它的應用場: 適合存儲關鍵很少修改的數據, 比如bootloader kernel等代碼；不適合尺寸較大經常修改的數據,比如用戶地圖, 庫文件等
3 wire SPI
正常的SPI使用四根線: clock, cs, MOSI, MISO. 可以把MOSI MISO合並為一根線(slave out/slave in SISO)上實現半雙工. 主要用來實現低速傳輸
DUAL SPI
對於SPI flash來說, 全雙工並不常用, 因此擴展這兩根數據線, 使得他們支持半雙工傳輸, 加倍數據傳輸速度. 可以發送一個命令字節請求進入dual mode, 然后MOSI就變成了SIO0(Serial I/O 0), MISO變成了SIO1.
這種模式主要是針對SPI ROM, SPI flash設備, 需要進行大數據量傳輸
QUAD SPI
quad SPI又增加了兩根I/O線(SIO2 SIO3), 可以在一個時鍾周期傳送四個data bits. 通過使用特殊的命令, 使能quad mode.
Double data rate
除了使用多根I/O線, 某些設備還通過DDR技術增加傳輸速率
SPI NOR flash文件系統支持
NOR flash和普通機械硬盤, SSD, EMMC的最大區別就是NOR flash在寫之前,需要確保寫的位置是已經擦除過的, 因此並不適合使用傳統的Ext2/3/4, FAT/NTFS等文件系統
甚至YAFFS類的文件系統也不適合NOR flash
JFFS和JFFS2
這兩個文件系統都可以支持NOR flash, 並且提供了垃圾回收, 壞塊管理, 磨損平衡. 二者都存在文件系統mount速度較慢的問題, 不適合大容量flash
YAFFS/YAFFS2
已經被踢出主線內核了, 基本廢棄了.
Cramfs/Squashfs
常規的只讀文件系統, 都支持數據壓縮, 實現簡單, 速度快, 如果NOR flash存放的文件系統是只讀的, 盡量使用他們. 這些常規文件系統工作在傳統塊設備上, 需要內核支持
CONFIG_MTD_BLKDEVS=y
CONFIG_MTD_BLOCK=y
Ext2/3/4 FAT/NTFS
支持讀寫的塊設備文件系統不適合工作用在NOR flash上, 因為NOR flash寫操作會導致擦除操作, 速度慢, 影響壽命.
MTD模擬block device
打開CONFIG_MTD_BLOCK和CONFIG_MTD_BLKDEVS
啟動后/dev/下會增加幾個block設備
- 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, 寫入cramfs鏡像
首先, 在Host創建cramefs鏡像
- mkfs.cramfs rootfs/ cramfs.img
dd命令導入鏡像
- 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上運行JFFS2, JFFS2通過MTD接口操作NOR flash
創建JFFS2鏡像
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 如果不加這個參數, 生成的鏡像尺寸(文件系統大小)是按照rootfs/小內容大小決定的；通過這個參數我們可以強制指定文件系統大小
燒寫JFFS2鏡像
有兩種燒寫方法:
1. 在uboot中把jffs2.img下載到DRAM中, 然后使用sf write命令把DRAM內容燒寫到nor flash上
2. 進入系統后使用 dd if=jffs2.img of=/dev/mtdblock4
二者性質上實際相同, 都是直接把鏡像燒到NOR flash某段內存中
掛載JFFS2文件系統
首先kernel要支持jffs2文件系統, 執行如下命令
- mount -t jffs2 /dev/mtdblock4 /mnt
文件系統掛載速度
由於JFFS2在掛載過程中需要執行掃描, 構造文件系統, 因此在同樣大小的mtdblock上, JFFS2掛載時間遠大於EXT4文件系統
文件系統尺寸為0x740000(7.25MB)
- Ext4掛載時間
- root@evm:~# time mount -t ext4 /dev/mtdblock3 /mnt
- real 0m 0.06s
- user 0m 0.00s
- sys 0m 0.00s
- JFFS2掛載時間
- root@evm:~# time mount -t jffs2 /dev/mtdblock3 /mnt
- real 0m 0.34s
- user 0m 0.00s
- sys 0m 0.33s