N25Q128 NOR閃存芯片介紹

一、概述

N25Q128是一款由意法半導(dǎo)體（STMicroelectronics）推出的高性能NOR閃存芯片。它采用先進(jìn)的CMOS技術(shù)，并廣泛應(yīng)用于嵌入式系統(tǒng)中，提供穩(wěn)定、可靠的存儲(chǔ)解決方案。N25Q128特別適用于需要高速讀寫(xiě)、低功耗和高存儲(chǔ)密度的應(yīng)用場(chǎng)景，如消費(fèi)電子、汽車(chē)、工業(yè)設(shè)備、通信設(shè)備等。其容量為128Mb，采用標(biāo)準(zhǔn)的3.0V或1.8V供電，具有良好的電氣性能和較低的功耗。

該芯片的主要特點(diǎn)包括高速讀取、高可靠性以及具有多種獨(dú)立功能的靈活接口。它支持多種標(biāo)準(zhǔn)接口協(xié)議，如SPI（串行外設(shè)接口）、Quad SPI等，可以滿足不同類型的微控制器和系統(tǒng)對(duì)存儲(chǔ)的需求。

二、主要規(guī)格和參數(shù)

N25Q128的基本規(guī)格包括容量、接口類型、數(shù)據(jù)傳輸速度等。以下是該芯片的一些關(guān)鍵參數(shù)：

1. 容量：128Mb（16MB），即16兆字節(jié)，適合存儲(chǔ)大規(guī)模的程序代碼和數(shù)據(jù)。

2. 接口類型：支持SPI、Dual SPI、Quad SPI，具有靈活的接口選擇，可以根據(jù)具體需求進(jìn)行配置。

3. 工作電壓：支持3.0V和1.8V兩種工作電壓，具有較低的工作電壓，適合低功耗應(yīng)用。

4. 讀寫(xiě)速度：

• 支持最高104MHz的SPI時(shí)鐘頻率，在Quad SPI模式下能夠提供高達(dá)416Mbps的讀寫(xiě)速度。

• 具有較低的讀寫(xiě)延遲，能夠在需要快速存取數(shù)據(jù)的應(yīng)用中提供高效的存儲(chǔ)解決方案。

5. 編程與擦除速度：

• 擦除操作支持塊級(jí)擦除，通常支持4K字節(jié)、32K字節(jié)或全芯片擦除，擦除速度相對(duì)較快，通常為幾秒鐘。

• 編程速度也較為高效，支持頁(yè)編程模式，可以逐頁(yè)編程，適合快速寫(xiě)入操作。

6. 工作溫度范圍：-40℃至85℃，適應(yīng)大多數(shù)工業(yè)環(huán)境的工作需求。

7. 存儲(chǔ)單元：采用非易失性存儲(chǔ)單元，具有長(zhǎng)期數(shù)據(jù)保存能力，即使在斷電的情況下，數(shù)據(jù)仍然能夠保持?jǐn)?shù)年。

三、N25Q128的工作原理

NOR閃存是一種基于門(mén)陣列（Gate Array）結(jié)構(gòu)的非易失性存儲(chǔ)器。在其工作原理上，N25Q128與其他NOR閃存相似，使用的是浮動(dòng)?xùn)烹娋w結(jié)構(gòu)。其基本工作流程可以分為以下幾個(gè)步驟：

1. 數(shù)據(jù)存儲(chǔ)：在NOR閃存中，存儲(chǔ)單元以非揮發(fā)性方式存儲(chǔ)數(shù)據(jù)。這意味著一旦數(shù)據(jù)被寫(xiě)入存儲(chǔ)單元，即使斷電，數(shù)據(jù)也能夠保持不變。N25Q128采用浮動(dòng)?xùn)糯鎯?chǔ)單元，每個(gè)存儲(chǔ)單元包含一個(gè)電晶體，當(dāng)該單元的電荷存儲(chǔ)狀態(tài)改變時(shí)，就會(huì)代表存儲(chǔ)的數(shù)據(jù)值。

2. 數(shù)據(jù)讀取：讀取操作時(shí)，通過(guò)SPI接口或其他協(xié)議，將存儲(chǔ)單元的狀態(tài)轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)，輸出到外部設(shè)備。該操作非常迅速，可以在較短的時(shí)間內(nèi)完成數(shù)據(jù)的讀取。

3. 數(shù)據(jù)寫(xiě)入與編程：N25Q128支持頁(yè)編程模式，即每次可以寫(xiě)入一定大小的數(shù)據(jù)頁(yè)。通常情況下，這些數(shù)據(jù)頁(yè)的大小為256字節(jié)。編程操作是通過(guò)控制存儲(chǔ)單元的電荷存儲(chǔ)狀態(tài)來(lái)完成的，在此過(guò)程中，數(shù)據(jù)被寫(xiě)入到預(yù)先擦除的存儲(chǔ)單元中。

4. 數(shù)據(jù)擦除：由于閃存是按塊來(lái)進(jìn)行擦除的，因此N25Q128支持塊級(jí)擦除操作。塊的大小可以是4K字節(jié)、32K字節(jié)或更大。擦除操作會(huì)清除整個(gè)塊的數(shù)據(jù)，并將其恢復(fù)為預(yù)定的空白狀態(tài)，為新的數(shù)據(jù)寫(xiě)入提供空間。

5. SPI協(xié)議和接口：N25Q128支持標(biāo)準(zhǔn)的SPI接口，這意味著它可以直接與大多數(shù)微控制器進(jìn)行通信。SPI協(xié)議使用主從模式，主設(shè)備通過(guò)MOSI（Master Out Slave In）、MISO（Master In Slave Out）、SCK（時(shí)鐘信號(hào)）和CS（片選信號(hào)）來(lái)進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸。Quad SPI接口則使用四條數(shù)據(jù)線同時(shí)傳輸數(shù)據(jù)，能夠提供更高的帶寬。

四、N25Q128的特點(diǎn)與優(yōu)勢(shì)

N25Q128在多種應(yīng)用場(chǎng)景中表現(xiàn)出色，其特點(diǎn)和優(yōu)勢(shì)使其在市場(chǎng)上占據(jù)了一席之地。以下是N25Q128的一些主要特點(diǎn)與優(yōu)勢(shì)：

1. 高速數(shù)據(jù)傳輸：

• N25Q128支持Quad SPI模式，可以在更高的時(shí)鐘頻率下進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸。Quad SPI模式使得數(shù)據(jù)傳輸速率大幅提高，尤其適合要求高速讀取和寫(xiě)入的應(yīng)用。

• 在傳統(tǒng)的SPI模式下，N25Q128的最高時(shí)鐘頻率為104MHz，能夠支持較快的數(shù)據(jù)訪問(wèn)，滿足大多數(shù)嵌入式系統(tǒng)對(duì)存儲(chǔ)速度的需求。

2. 低功耗設(shè)計(jì)：

• N25Q128采用低功耗技術(shù)，在待機(jī)模式下消耗極少的電能，非常適合要求低功耗的應(yīng)用環(huán)境。即使在需要進(jìn)行頻繁讀寫(xiě)的高負(fù)載環(huán)境中，它的功耗也保持在較低的水平。

• 低功耗特性使其適用于便攜式設(shè)備、物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備和電池供電的系統(tǒng)。

3. 高可靠性與數(shù)據(jù)保護(hù)：

• 作為非易失性存儲(chǔ)器，N25Q128能夠在斷電時(shí)保持?jǐn)?shù)據(jù)不丟失，這對(duì)于需要長(zhǎng)期保存數(shù)據(jù)的應(yīng)用至關(guān)重要。

• 同時(shí)，N25Q128具有較強(qiáng)的抗干擾能力，能夠在較為惡劣的工作環(huán)境下保持穩(wěn)定的工作狀態(tài)，適應(yīng)工業(yè)環(huán)境中的各種挑戰(zhàn)。

4. 靈活的接口支持：

• N25Q128不僅支持傳統(tǒng)的SPI協(xié)議，還支持Dual SPI和Quad SPI協(xié)議，這為不同的嵌入式系統(tǒng)提供了靈活的接口選擇。尤其是在對(duì)帶寬要求較高的應(yīng)用中，Quad SPI能夠顯著提升數(shù)據(jù)傳輸速率。

• 這種靈活性使得N25Q128可以在各種不同類型的微控制器、處理器和其他主機(jī)設(shè)備中使用。

5. 大容量存儲(chǔ)空間：

• N25Q128提供128Mb（16MB）的存儲(chǔ)容量，足夠用于存儲(chǔ)程序代碼、數(shù)據(jù)文件等，適合大多數(shù)嵌入式應(yīng)用。其容量遠(yuǎn)高于一些低容量的存儲(chǔ)解決方案，能夠滿足現(xiàn)代系統(tǒng)對(duì)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)的需求。

6. 適應(yīng)廣泛的工作溫度范圍：

• N25Q128的工作溫度范圍為-40℃至85℃，使其適用于各種工業(yè)控制、汽車(chē)電子等領(lǐng)域，能夠在不同的環(huán)境溫度條件下穩(wěn)定工作。

五、N25Q128的應(yīng)用場(chǎng)景

N25Q128的高性能特性使得它在許多行業(yè)和領(lǐng)域得到了廣泛的應(yīng)用。以下是一些典型的應(yīng)用場(chǎng)景：

1. 消費(fèi)電子：

• 在智能手機(jī)、平板電腦等消費(fèi)電子產(chǎn)品中，N25Q128可以用于存儲(chǔ)操作系統(tǒng)、應(yīng)用程序和用戶數(shù)據(jù)。它能夠提供快速的數(shù)據(jù)訪問(wèn)速度，提升系統(tǒng)的響應(yīng)性能。

2. 汽車(chē)電子：

• 在汽車(chē)電子中，N25Q128可以用于存儲(chǔ)汽車(chē)的控制軟件、導(dǎo)航地圖等重要數(shù)據(jù)。其高可靠性和抗干擾能力使其非常適合汽車(chē)電子系統(tǒng)的使用。

3. 工業(yè)控制：

• N25Q128廣泛應(yīng)用于工業(yè)自動(dòng)化和控制系統(tǒng)中。它能夠存儲(chǔ)固件和程序代碼，為各種工業(yè)設(shè)備提供存儲(chǔ)解決方案，并且能夠在惡劣環(huán)境下穩(wěn)定工作。

4. 物聯(lián)網(wǎng)（IoT）設(shè)備：

• 物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備通常要求低功耗、高性能的存儲(chǔ)器，N25Q128憑借其低功耗和高速數(shù)據(jù)傳輸特性，成為物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備中理想的存儲(chǔ)方案。

5. 網(wǎng)絡(luò)設(shè)備：

• 在路由器、交換機(jī)、調(diào)制解調(diào)器等網(wǎng)絡(luò)設(shè)備中，N25Q128可以用來(lái)存儲(chǔ)操作系統(tǒng)和網(wǎng)絡(luò)配置文件，提供快速的啟動(dòng)和高效的數(shù)據(jù)存取。

六、總結(jié)

N25Q128作為一款高性能的NOR閃存芯片，以其大容量、低功耗、高速讀寫(xiě)和可靠性等特點(diǎn)，廣泛應(yīng)用于消費(fèi)電子、工業(yè)控制、物聯(lián)網(wǎng)、汽車(chē)電子等多個(gè)領(lǐng)域。通過(guò)支持SPI、Dual SPI和Quad SPI接口，它為各種嵌入式系統(tǒng)提供了靈活的存儲(chǔ)解決方案。