块设备简介

所谓块设备，就是只能以整块数据为单位进行读写的设备，常见的块设备一般是各种ROM

1.常见的块设备

对于嵌入式设备，一般都使用flash，flash主要分为：

• nandflash：一种原始的flash。优点是：经典、容量大、价格实惠。缺点是：接口不统一，接口读写很复杂，并要求soc负责坏块管理
• norflash：一种原始的flash。优点是：可以总线式访问，可靠性极高。缺点是：容量不大，价格贵
• mmc：内部集成智能芯片的nand。优点是：接口统一、容量大、价格实惠。缺点：没有大缺点
  
  • mmc卡是祖宗，现在基本不用了
  • SD体积较大，现在用的比较少了
  • microSD（tf卡）是缩小版的SD
  • emmc是芯片化的SD，根据厂商的不同，名字可能被起为inand、movinand等，其内部具有物理上的分区

2.mmc简介

mmc其实是一种标准，所谓mmc设备，就是符合mmc标准的设备（尽管内部结构可能不同）

• mmc设备主要由两种接口方式，SDIO和SPI
• SPI时序简单，但是速度比较低，适合没有SDIO接口的单片机
• SDIO时序复杂，但是速度很快，适合具有SDIO接口的soc
• 下面主要来分析SDIO接口，SDIO一般分为1bit、4bit、8bit模式。可插拔的SD、microSD（tf卡）通常采用的是4bit模式，即4根data线，如下图
  
  而芯片化的emmc通常采用8bit模式，即8根data线，如下图
  
• 对于emmc来说，在出厂时里面会实现物理上的分区， 主要由这几个部分组成：
  
  1. BOOT1：一般用来放bootloader，物理上的稳定性、可靠性极好
  2. BOOT2：常作为BOOT1的备份，BOOT1失效时执行BOOT2
  3. RPMB：存放特殊、保密的数据，极少使用该分区
  4. User Data Area：常规空间，占整块EMMC大小的93%，可被软件分区
  5. Vender private area：厂家预留区域

3.nand简介

常见的nand有x16、x8两种版本，区别是有几根数据线，下图中的nand有8根数据线。而nand的接口是不统一的，所以控制线很多变

• nand芯片中主要包含2部分：nand存储颗粒+nand接口电路，nand接口是一种公用接口，是一种标准，外部的SoC可以使用内部的nand控制器来读写这个nand存储芯片。
• nand中可以被单次访问的最小单元叫做Page（页），在K9F2G08芯片中，Page的大小是2KB+64B。其中的2KB属于带内数据，是我们真正的存储空间，（我们平时计算nand的容量时也是只考虑这2KB）；64B的带外数据不能用来存储有效数据，用来存储ECC数据、用来存储坏块标志等
• 所以我们每次只能读写2KB的整数倍，即使我们只是想要其中的一个字节（现在有些块设备为了方便，提供了一种random read模式，可以只读取1个字节）
• 页往上还有个Block（块）的概念，1个块等于若干个页（譬如在K9F2G08中1个块等于64页）
• nand的内部数据地址虽然是精确到字节的，但是很多操作都要求给的地址是页对齐的，譬如2K、4K、512K等这样的地址，不能给3000B这样的地址
• nand读写时地址传递是通过数据线发送的，因为地址有很多位而上图中的nand数据线只有8位，所以需要多个cycle才能发送完毕。一般的nand都是4cycle或者5cycle发送地址（从这里把nand分为了4cycle nand和5cycle nand）