外部存储芯片（详细说明）

本文主要是介绍外部存储芯片（详细说明），希望对大家解决编程问题提供一定的参考价值，需要的开发者们随着小编来一起学习吧！

前言

苔花若米小,也学牡丹开.

这里是各种存储芯片的简单描述，如有问题，敬请指正！

存储芯片简介

为什么需要外部的存储原器件

STM32控制芯片内部有一定大小的
SRAM以及Flash做为内存和程序存储器,
一般来说, 这个内部存储器是足够的, 但当程序较大的时候, 内存装不下的时候, 就需要在STM32芯片的外部扩展外存(外部扩展存储器).

例如, 你本来只有100毫升的水, 我用桶装绰绰有余, 但是一旦你有100升的水, 我的桶就装不下了, 就需要外部再加一个或者多个更大的桶来把水全部装进去.

存储数据只是外部芯片的一种应用，还有一种用途就是充当一个间界的缓存。

存储芯片是什么

存储芯片是由各类存储器的统称.
而存储器是用来存储程序和各种数据信息的记忆部件

许多存储单元的集合, 按单元号顺序排列. 每个单元由若干二进制位(8位 16位 32位)构成, 以表示存储单元中存放的数值.
存储器的单元地址只有一个, 固定不变, 而存储在其中的数据可以改变.

以上的概念非常好理解, 就拿一个例子来举例吧, 你面前有一排柜子, 每个柜子的外面都有对应的序号, 每个柜子里面都可以装一定大小的东西, 至于装多大, 还得看你柜子里面的空间有多大.
这里的柜子就可以看成存储芯片, 序号就是对应的单元号, 用来寻找不同地方的内存, 而柜子里面的空间就可以看成位数, 8位就可以存放2⁸, 16位就可以存放2¹⁶, 32位就可以存放2³².

这个有点类似于数组的东西, 数组的下标就是序号, 数组的元素的大小取决于位数, 一般电脑的int 型数组就是32位的.

为什么众厂商选择的是SDRAM

我的单片机是安富莱的f429的芯片, 它上板载的外部存储芯片是SDRAM芯片, 我查阅了众家(如野火, 正点原子等)板子上的外部存储芯片, 无一不是选用了SDRAM 芯片,为什么会有这样的情况,是什么原因导致的, 下面我将带来对于这个问题的分析…

难道是因为只有SDRAM芯片吗?

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上面是我在cubemx中截的图, 从图中我们可以看出fmc配置中, 有很多种的存储类芯片可以选择,有下面几种():

NOR Flash
NAND Flash
Compact Flash
SDRAM

为什么这么多中的芯片, 最后却选择了SDRAM, 这背后定有其原因所在, 于是我打算从各个芯片的特点, 找到他们的异同, 做为我们的突破点.

突破点：存储芯片的类与别

首先芯片分为两个大类, 一种是易失性存储器,另一种是非易失性存储器.
其中易不易失的标准在于, 断电之后芯片是否还能保存原来的数据, 直白说就是, 易失就是断电之后数据就会丢失, 不易失就是芯片掉电之后数据还能保存.
既然, 都有非易失存储器了, 那我们还要易失存储器干嘛?
有句话说的好 : " 存在即合理. "
相对于非易失存储器, 易失存储器的存取速度快, 可以即拿即用, 而非易失存储器, 只能作为不易失的仓库使用了.

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非易失存储器

有以下几种

ROM
Flash
光盘
软盘
机械硬盘

后三种我们不做讨论, 我们只用看前两种

ROM

ROM是Read Only Memory的缩写, 意思是只读存储器, 为什么叫这个名字, 这就要翻一翻ROM的历史了。

第一阶段 : ROM

在很久以前最古老的ROM是, 只能写入不可以读出的, ROM的数据通常都是在装机之前, 把内容写好固定死的, 之后就没办法改动了.

第二阶段 : PROM

后来为了方便用户自己的使用, 发展出了PROM, 这个芯片可以由用户编程一次, 之后的内容就是固定死了, 不可更改的了.

第三阶段 : EPROM

再后来, 只可编程一次的芯片也满足不了用户的需求了, 就发明出了EPROM, 可擦除可编程只读存储器, 可以多次写入内容, 在写入内容之前,必须先擦除，用紫外线光源和脉冲点流将原来的信息擦除。缺点, 擦除太麻烦。

第四阶段: EEPROM

这个时候就发明出了至今为止最通用的一版ROM了, 就是EEPROM, 是一种随时可写入而无须擦除原先内容的存储器，其写操作比读操作时间要长得多，EEPROM把不易丢失数据和修改灵活的优点组合起来，修改时只需使用普通的控制、地址和数据总线.

Flash

Flash是快速闪存存储器 Flash memory 的简称，Flash容量大，速度高，价格便宜，擦除时，一般以多字节位单位，Flash内部是浮栅晶体管或浮栅MOSFET（FGMOS），MOSFET是用于放大或切换电子信号的晶体管。浮栅晶体管是电气隔离的，也就是说，浮栅晶体管的控制端和输出端没有直接相连，至于为什么不相连，这里会进行说明，

对于下图的MOS来说，当晶体管的控制端（g的地方）这边要求输出端（s的地方）那边输出一个高电平，就会给g一个高电平，给d一个高电平，一但给g一个电平，P型半导体的电子通过电势能都汇集到了，两个N型半导体中间，形成一个电子通路，从而把d的电压传递到s那边的输出端去,根据图示，就会在s那边输出一个高点平。

这里的g是栅极，s是源极，d是漏极。
很好理解，g是门栅，控制开关；d要往外输出能量，要漏出去；s是输出极，对于外面就是能源。

Flash又分为NOR Flash 和 NAND Flash

1. NOR Flash

NOR Flash是Intel于1988年开发出来的第一代Flash，一经出现就打破了原先EPROM和EEPROM一统天下的局面。
NOR Flash 的特点是芯片内执行（XIP ，eXecute In Place），这样应用程序可以直接在Flash闪存内运行，不必再把代码读到系统RAM中。NOR 的传输效率很高，在1~4MB的小容量时具有很高的成本效益，但是很低的写入和擦除速度大大影响到它的性能。

2. NAND Flash

1989年，东芝公司发表了NAND Flash 结构，强调降低每比特的成本，有更高的性能，并且像磁盘一样可以通过接口轻松升级。
NAND的结构能提供极高的单元密度，可以达到高存储密度，并且写入和擦除的速度也很快。应用NAND的困难在于Flash的管理需要特殊的系统接口。

3. NOR 和NAND的比较

通常读取NOR的速度比NAND稍快一些，而NAND的写入速度比NOR快很多。

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4. CF(Compact Flash)卡

其实除了以上两种Flash，还有一种从NAND Flash延申出来的Flash，CF卡（Compact Flash）最初是一种用于便携式电子设备的数据存储设备。初期的CF卡确实是NAND Flash 规格的，经过后来的发展逐渐有了自己的的规格，如CF+规格。CF卡现今主要用作于摄像头的存储芯片。

易失存储器

先介绍一波RAM，
–> RAM(Random Access Memory)随机访问存储器。这种存储器在断电时将丢失其存储内容，故主要用于存储短时间使用的程序。

RAM有两大分类，一个是SRAM（Static RAM）静态的随机访问存储器，一个是DRAM（Dynamic RAM）动态的随机访问存储器。

1. SRAM

利用双稳态电路进行存储。即使有干扰对稳态电路也没影响，所以有双稳态性，“静态”是指只要不掉电，存储在SRAM中的数据就可以一直保存，只要有电，SRAM中的数据就不会有变化。加电情况下，不需要一直刷新，数据不会丢失，SRAM 的存储单元以锁存器来存储数据，种电路结构不需要定时刷新充电，就能保持状态。

双稳态，意味着可以稳定的状态有两种。
锁存，意味着可以一直保持一个状态，直到下次刷新才能改变。
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2. DRAM

需要不断的刷新，才能保存数据。主要的作用原理，是利用电容中存储电荷的多少来判断，是二进制中的0还是1。但是由于电荷会有漏电的现象，导致数据的失真，所以需要不断给电容周期性的充电，否则无法长期保持记忆。
DRAM的另外一个特性就是，读取DRAM的电平，会导致单元行的电容的快速漏电，也就是说我们当前的读取会使下次读取不出正确的数据，所以一般对于DRAM的行读取操作后，会把行数据重新写回读取行中，这个写回的操作叫预充电，是行上的最后一项操作，完成这个操作之后，才能访问新的行，这一操作叫做，关闭打开的行。