2. Flash存储器基础：NOR Flash与NAND Flash的区别、Flash的读写特性、坏块管理策略

做嵌入式固件开发，尤其是搞Bootloader的人，天天都得跟Flash打交道。我见过不少新手，上来就调Flash驱动，结果连自己用的是NOR还是NAND都没搞清楚，最后踩坑踩到怀疑人生。这一节，咱们就把Flash的老底翻一翻。

2.1 NOR Flash与NAND Flash：两个性格迥异的兄弟

先说NOR Flash。它的名字来源于“或非”门，内部结构是并联的。你想想看，每个存储单元都直接连到数据线上，所以读数据特别快，几乎可以像访问内存一样随机读取。我在早期做BIOS的时候，代码就直接在NOR Flash里跑，不需要拷贝到RAM里，省事得很。

NAND Flash就不一样了。它的单元是串联的，像一串珠子。读数据得先把整页数据读到缓冲区，再慢慢取。写数据也是按页来，擦除却要按块来。说白了，NAND的随机读取能力很弱，但它的密度高、成本低，适合做大容量存储。

我整理了一张对比表，你一看就明白：

特性	NOR Flash	NAND Flash
读取方式	随机读取，类似RAM	页读取，需先加载到缓冲区
写入方式	按字节/字写入	按页写入
擦除方式	按扇区擦除（通常64KB~128KB）	按块擦除（通常128KB~1MB）
容量密度	低（通常≤512MB）	高（可达数TB）
坏块管理	基本不需要，出厂坏块极少	必须管理，出厂就有坏块
典型应用	Bootloader、代码存储	文件系统、大容量数据
成本	高	低

2.2 Flash的读写特性：别拿它当内存用

Flash有个很坑爹的特性：写之前必须先擦除。你想想看，内存可以随便覆盖，但Flash不行。它只能把1变成0，不能把0变成1。要把0变回1，就得擦除整个扇区或块。

我记得有一次，我在项目里直接往Flash里写数据，没先擦除，结果读出来全是乱码。排查了半天才发现，原来那个地址之前写过数据，位已经变成0了，再写也改不回来。嗯，从那以后，我每次写Flash前都会先检查一下是否需要擦除。

具体来说，Flash的读写操作分三步：

1. 擦除（Erase）：把整个扇区或块的所有位变成1。NOR按扇区擦，NAND按块擦。
2. 写入（Program）：把需要的位从1变成0。NOR可以按字节写，NAND必须按页写。
3. 读取（Read）：直接读数据。NOR可以随机读，NAND需要先读整页到缓冲区。

这里有个关键点：擦除次数是有限的。NOR Flash通常能擦10万次，NAND Flash只有几千到几万次。所以，别没事就擦着玩，否则Flash很快就报废了。

2.3 坏块管理策略：NAND Flash的必修课

NOR Flash基本没有坏块问题，出厂时坏块极少，而且不会在使用中突然冒出来。但NAND Flash就不一样了。它出厂时就可能有坏块，而且随着擦写次数增加，坏块会越来越多。

我曾经在一个项目里，用了某款NAND Flash，结果写到一半突然报错。查了手册才知道，那个块已经坏了。从那以后，我再也不敢忽略坏块管理了。

坏块管理通常有两种策略：

• 坏块跳过（Bad Block Skipping）：在写入时，如果发现某个块是坏的，就跳过它，写到下一个好块。这种方法简单，但会浪费空间。
• 坏块替换（Bad Block Replacement）：在Flash的保留区域里预留一些好块，当发现坏块时，用保留块替换它。这种方法更高效，但需要维护一张映射表。

我建议在Bootloader里至少实现坏块跳过。因为Bootloader的代码量不大，坏块跳过的实现成本最低，而且足够可靠。

2.4 知识体系总览

下面这张图，把这一节的核心逻辑串起来了。你可以把它当作一个快速参考：

2.5 实战建议：选型与初始化

在实际项目中，我一般这样选型：

• Bootloader代码：放在NOR Flash里，容量小（通常1MB以内），但要求随机执行。
• 固件镜像：放在NAND Flash里，容量大（几百MB到几GB），支持OTA升级。
• 配置参数：放在NOR Flash的独立扇区里，方便频繁更新。

初始化Flash时，我建议按以下步骤来：

1. 读取Flash的ID，确认型号和容量。
2. 检查坏块标记，建立坏块表。
3. 初始化读写缓冲区（尤其是NAND Flash）。
4. 验证第一个扇区/块是否可读可写。

好了，这一节的内容就到这里。Flash的基础打牢了，后面讲分区部署的时候，你就能理解为什么Bootloader要放在特定位置，为什么分区表要预留坏块替换区。这些东西，都是实践中一点点踩坑踩出来的经验。