日常笔记之嵌入式系统内存

在嵌入式系统中，文件系统和pc的存储介质有些不同。PC 机中常用的是硬盘、内存、光盘和 U 盘等； 嵌入式系统中文件系统常用的有 SDRAM, DDR-SDRAM ，NOR-FLASH ，NAND-FLASH ，SD 卡，U 盘和硬盘等，种类比PC 机要多，有些是两者都有使用；如内存， 在PC 机上称为内存，在 嵌入式系统中有多个名字，可以叫内存，也可以叫SDRAM 和DDR 。

      内存（sdram或ddr） 在嵌入式系统中可以用做文件系统的存储介质， 内存在掉电的情况下，不能保持原有数据不变，所以基于内存的文件系统只能是临时的文件系统 ，可以用来保存临时的文件，不能用来保存需要永久记录的文件，好处是只存在内存之中动态变化，重起系统不会产生垃圾，而且SDRAM中的文件操作要比其它介质中的文件操作要快。内存目前常用的有两种 SDRAM 和DDR SDRAM ，使用SDRAM 需要CPU 提供SDRAM 接口控制器，使用DDR SDRAM 需要CPU 提供DDR SDRAM 接口控制器，两者最大的不同是DDR SDRAM 比SDRAM 至少快1 倍，这就意味着读取一个文件如果使用SDRAM 需要2 秒钟，使用DDR 就可能只需要少于1 秒钟。

       FLASH 是嵌入式系统最常用的文件系统存储介质，有两种类型 NOR 和NAND ，NOR FLASH 可以直接进行读操作，但写操作是按块而不是按字节来进行，不能直接写，需要通过命令来做控制；NAND FLASH 即不能直接进行读操作，也不可以直接进行写，读写都是按块来进行，都需要通过命令来做控制。比较而言NOR 比NAND 读速度要快些，NAND比NOR 的单位密度要高，就是单片IC NAND-FLASH 可以有4GB(Byte) 的存储空间，NOR-FLASH 最多也只有1Gb(bit)。NAND FLASH 通常有坏块，所以文件系统的设计相对复杂(需要对坏块进行处理)。当然最后体验（点）也不一样。需要指出的是FLASH 掉电可以保持文件不丢失。

       注意：在修改bootload等操作中，只能通过修改flash，来实现操作。

      内存工作原理：内存是用来存放当前正在使用的（即执行中）的数据和程序，我们平常所提到的计算机的内存指的是动态内存（即DRAM），动态内存中所谓的"动态"，指的是当我们将数据写入DRAM后，经过一段时间，数据会丢失，因此需要一个额外设电路进行内存刷新操作。

      具体工作流程：一个DRAM的存储单元存储的是0还是1取决于电容是否有电荷，有电荷代表1，无电荷代表0。但时间一长，代表1的电容会放电，代表0的电容会吸收电荷，这就是数据丢失的原因；刷新操作定期对电容进行检查，若电量大于满电量的1／2，则认为其代表1，并把电容充满电；若电量小于1／2，则认为其代表0，并把电容放电，藉此来保持数据的连续性。

       ROM也有很多种，PROM是可编程的ROM，PROM和EPROM（可擦除可编程ROM）两者区别是，PROM是一次性的，也就是软件灌入后，就无法修改了，这种是早期的产品，现在已经不可能使用了，而EPROM是通过紫外光的照射擦出原先的程序，是一种通用的存储器。另外一种EEPROM是通过电子擦出，价格很高，写入时间很长，写入很慢。
　　举个例子，手机软件一般放在EEPROM中，我们打电话，有些最后拨打的号码，暂时是存在SRAM中的，不是马上写入通过记录（通话记录保存在EEPROM中），因为当时有很重要工作（通话）要做，如果写入，漫长的等待是让用户忍无可忍的。 

         FLASH 具体介绍：

       FLASH存储器又称闪存，它结合了ROM和RAM的长处，不仅具备电子可擦除可编程（EEPROM）的性能，还不会断电丢失数据同时可以快速读取数据（NVRAM的优势），U盘和MP3里用的就是这种存储器。在过去的20年里，嵌入式系统一直使用ROM（EPROM）作为它们的存储设备，然而近年来Flash全面代替了ROM（EPROM）在嵌入式系统中的地位，用作存储Bootloader以及操作系统或者程序代码或者直接当硬盘使用（U盘）。

      Flash主要有两种NOR Flash和NADN Flash。NOR Flash的读取和我们常见的SDRAM的读取是一样，用户可以直接运行装载在NOR FLASH里面的代码，这样可以减少SRAM的容量从而节约了成本。NAND Flash没有采取内存的随机读取技术，它的读取是以一次读取一块的形式来进行的，通常是一次读取512个字节，采用这种技术的Flash比较廉价。用户不能直接运行NAND Flash上的代码，因此好多使用NAND Flash的开发板除了使用NAND Flah以外，还作上了一块小的NOR Flash来运行启动代码。
　　一般小容量的用NOR Flash，因为其读取速度快，多用来存储操作系统等重要信息，而大容量的用NAND FLASH，最常见的NAND FLASH应用是嵌入式系统采用的DOC（Disk On Chip）和我们通常用的"闪盘"，可以在线擦除。目前市面上的FLASH 主要来自Intel，AMD，Fujitsu和Mxic，而生产NAND Flash的主要厂家有Samsung和Toshiba及Hynix。
　　现在的单片机,RAM主要是做运行时数据存储器,FLASH主要是程序存储器,EEPROM主要是用以在程序运行保存一些需要掉电不丢失的数据.
　　另外，一些变量，都是放到RAM里的，一些初始化数据比如液晶要显示的内容界面，都是放到FLASH区里的（也就是以前说的ROM区），EEPROM可用可不用，主要是存一些运行中的数据，掉电后且不丢失
　　SRAM、SDRAM都用于程序工作时保存临时数据和程序，因为在系统调电后，保存在其中的数据都会丢失。
　　FLASH用于系统中保存长期的数据，如：配置信息，程序等。
　　由于SRAM接口电路简单，在小系统中常用，SDRAM的接口相对复杂，需要相应的控制器支持，但由于容量大、价格便宜、访问速度快，所以常用在对内存容量和处理速度要求高的应用场合，在这种场合中，相应的处理器（CPU）都自带有SDRAM控制器。
　　DRAM是动态存储器(Dynamic RAM)的缩写SDRAM是英文SynchronousDRAM的缩写，译成中文就是同步动态存储器的意思。从技术角度上讲，同步动态存储器 (SDRAM)是在现有的标准动态存储器中加入同步控制逻辑(一个状态机)，利用一个单一的系统时钟同步所有的地址数据和控制信号。使用SDRAM不但能提高系统表现，还能简化设计、提供高速的数据传输。在功能上，它类似常规的DRAM，且也需时钟进行刷新。可以说，SDRAM是一种改善了结构的增强型DRAM。目前的SDRAM有10ns和8ns.