《串行nand型快闪存储器接口规范GBT+35009-2018》详细解读

《串行nand型快闪存储器接口规范GB/T35009-2018》详细解读contents目录1范围2规范性引用文件3术语和定义4物理接口4.1引出端功能定义4.2数据接口类型5存储阵列架构contents目录5.1存储架构5.2状态寄存器5.3器件保护功能5.4器件自毁功能6指令定义6.1指令集说明6.2指令集描述contents目录6.3指令格式模式7参数表说明7.1参数表头定义7.2参数列表定义附录A(资料性附录)块保护(BP)方式011范围涵盖的接口类型和范围涵盖了串行NAND型快闪存储器的接口规范，包括物理层、数据链路层、传输层和应用层等。适用于不同厂商生产的串行NAND型快闪存储器之间的互操作性和兼容性。适用的领域和场景应用于嵌入式系统、移动设备、数据中心等需要高速、大容量存储的领域。适用于需要长期保存数据、对数据可靠性要求高的场景，如工业控制、汽车电子等。规范的目的和意义旨在统一串行NAND型快闪存储器的接口标准，提高产品的通用性和互换性。有利于降低研发成本，缩短产品开发周期，推动相关产业的发展和进步。022规范性引用文件引用文件概述本规范在编写过程中引用了多个相关标准和规范，以确保内容的准确性和完整性。01引用文件包括国内外关于串行NAND型快闪存储器的技术标准、测试方法、接口定义等。02通过引用这些文件，本规范得以在统一的标准体系下对串行NAND型快闪存储器接口进行规范。03IECXXXX（示例）国际电工委员会（IEC）发布的关于串行NAND型快闪存储器测试方法的标准，为本规范中测试部分的制定提供了参考。GB/TXXXX-XXXX（示例）该标准规定了串行NAND型快闪存储器的基本术语和定义，为本规范的制定提供了基础。YD/TXXXX-XXXX（示例）该标准描述了串行NAND型快闪存储器的电气特性，包括电压、电流等参数，确保不同厂商生产的产品能够互相兼容。关键引用文件通过引用相关标准和规范，本规范确保了技术内容的先进性和实用性。引用文件的意义引用文件的使用使得本规范能够与其他国家和地区的相关标准保持一致，促进国际间的技术交流与合作。引用文件的权威性和公信力为本规范的实施提供了有力支持，提高了规范的可操作性和实施效果。033术语和定义串行NAND型快闪存储器（SerialNANDFlashMemory）是指通过串行接口进行数据传输的NAND型快闪存储器。它是一种非易失性存储器，能够在断电后保留存储的数据。定义串行NAND型快闪存储器具有高容量、高性能、低功耗等优点，广泛应用于各种电子设备中，如智能手机、平板电脑、固态硬盘等。特点3.1串行NAND型快闪存储器接口规范（InterfaceSpecification）是指对串行NAND型快闪存储器与外部设备之间的通信接口进行详细规定的标准。它确保了不同厂商生产的串行NAND型快闪存储器能够互相兼容，实现数据的正常传输与交换。定义接口规范通常包括物理接口、电气特性、命令集、数据格式、时序要求等方面的规定。这些规定为串行NAND型快闪存储器的设计、生产、测试和应用提供了统一的指导。内容3.2接口规范术语1页（Page）解释3.3术语解释在串行NAND型快闪存储器中，页是数据存储的基本单元。每个页具有一定的容量，用于存储用户数据以及相应的冗余信息，如错误检测和校正码等。0102术语2块（Block）解释块是串行NAND型快闪存储器中擦除操作的基本单元。每个块包含多个页，擦除操作会一次性清除块内所有页的数据。块的大小和数量因存储器型号而异，对存储器的性能和寿命具有重要影响。3.3术语解释术语3命令（Command）解释命令是用于控制串行NAND型快闪存储器执行特定操作的指令。通过向存储器发送相应的命令，可以实现对存储器的读、写、擦除等操作。命令通常由特定的代码表示，并通过接口传输给存储器。3.3术语解释VS地址（Address）解释地址是指定串行NAND型快闪存储器中存储位置的信息。在进行读、写等操作时，需要向存储器提供目标数据的地址，以便准确地定位到相应的存储位置。地址通常由多个部分组成，包括页地址、块地址等，具体结构因存储器型号而异。术语43.3术语解释044物理接口串行接口NAND型快闪存储器通常采用串行接口进行数据传输，包括命令、地址和数据。引脚定义规范详细定义了串行接口的引脚，包括时钟引脚、命令/地址引脚、数据引脚等，确保不同厂商之间的产品能够互相兼容。4.1接口类型电压范围规范了NAND型快闪存储器的工作电压范围，确保在不同工作环境下能够稳定工作。电流消耗对存储器的电流消耗进行了限制，以降低功耗和提高能效。4.2电气特性规范中明确了串行接口的时钟频率，确保数据传输的稳定性和效率。时钟频率提供了详细的时序图，包括读操作、写操作、擦除操作等关键操作的时序要求，供开发人员参考。时序图4.3时序要求4.4传输协议数据传输格式规范了数据传输的格式，包括数据包的起始、结束标志，以及数据校验方式等。命令集NAND型快闪存储器通过特定的命令集进行操作，规范中详细列出了各种命令的格式和功能。054.1引出端功能定义4.1.1引出端概述引出端的设计需满足快闪存储器的性能要求。规范定义了各种引出端的名称、功能和电气特性。引出端是快闪存储器与外部电路之间的连接点。0102034.1.2主要引出端功能时钟信号引出端提供稳定的时钟信号，用于同步数据传输。命令与地址引出端传输命令码和地址信息，控制快闪存储器的操作。数据引出端实现数据的双向传输，包括读取和写入操作。控制信号引出端包括片选、读写使能等控制信号，用于管理快闪存储器的状态和行为。4.1.3引出端的使用注意事项在布局和布线时，需考虑信号完整性和抗干扰能力。对于高速传输的引出端，需采用合适的终端匹配方式，以减少信号反射和损耗。在多片快闪存储器并联使用时，需确保各引出端的正确连接和分时复用。引出端的使用需遵循规范的电气参数和时序要求。064.2数据接口类型规范中定义了多种数据接口类型，以满足不同应用场景的需求。数据接口类型的选择直接影响存储器的性能、功耗和成本等方面。数据接口是串行NAND型快闪存储器与外部控制器之间的通信桥梁。4.2.1概述4.2.2并行数据接口并行数据接口能够同时传输多位数据，提高数据传输效率。01通常包括数据总线、控制信号和时钟信号等组成部分。02适用于对数据传输速度要求较高的场景，如高性能固态硬盘等。03串行数据接口通过单一数据线按顺序传输数据，减少了信号线的数量。4.2.3串行数据接口相比并行接口，串行接口具有更简单的电路设计和更低的功耗。适用于对成本、功耗有严格要求的应用，如便携式设备、物联网等。010203除了并行和串行数据接口外，规范还可能定义其他类型的数据接口。这些接口可能结合了并行和串行的优点，或者针对特定应用进行了优化。具体类型和特点需参考规范的详细描述和实施细则。4.2.4其他接口类型075存储阵列架构5.1概述010203存储阵列是NAND型快闪存储器中的核心组成部分，用于实际存储数据。本规范详细定义了存储阵列的架构、组成以及工作方式，以确保不同厂商生产的存储器能够互相兼容。存储阵列架构的设计直接影响到存储器的性能、容量和可靠性。5.2存储单元组织存储单元是存储阵列中的最小存储单位，通常由多个晶体管组成。本规范规定了存储单元的排列方式、电气特性以及数据读写方式。存储单元的组织方式直接影响到存储器的容量、读写速度以及数据可靠性。123块是存储阵列中一组存储单元的集合，是擦除操作的基本单位。页是块内更小的数据组织单位，是读写操作的基本单位。本规范详细定义了块与页的大小、结构以及管理方式，以确保数据的正确存储与读取。5.3块与页的结构这些技术能够在数据受损时恢复原始数据，从而提高存储器的整体可靠性。为了提高数据的可靠性，存储阵列中通常会采用冗余与纠错技术。本规范规定了冗余数据的生成方式、存储位置以及纠错算法的实现等。5.4冗余与纠错技术010203085.1存储架构串行NAND型快闪存储器采用分层存储架构，包括物理层、数据链路层和应用层。5.1.1架构概述各层次之间通过明确定义的接口进行交互，确保数据的稳定传输和存储。架构的设计考虑了灵活性、可扩展性和兼容性，以适应不同应用场景的需求。010203物理层负责定义存储器的电气和时序特性，包括信号电压、时钟频率等。规定了存储器与主机之间的物理连接方式，如引脚定义、接口类型等。确保在传输过程中数据的完整性和可靠性，通过校验、纠错等技术手段降低误码率。5.1.2物理层5.1.3数据链路层010203数据链路层负责数据的帧格式定义、传输协议以及错误处理机制。通过对数据帧的封装和解封装，实现数据的可靠传输和接收。提供了数据重传、流量控制等功能，以确保在复杂环境下数据的稳定传输。5.1.4应用层通过优化命令执行流程和参数设置，提高存储器的使用效率和性能。定义了存储器的读写操作、数据擦除、状态查询等命令。应用层为上层应用提供了访问存储器的接口和命令集。010203095.2状态寄存器状态寄存器的定义状态寄存器是串行NAND型快闪存储器中的一个重要组成部分。01它用于存储和表示存储器的当前状态，包括操作状态、错误状态等。02通过读取状态寄存器的值，外部控制器可以了解存储器的实时状态，从而进行相应的操作和控制。03123状态寄存器通常由多个位域组成，每个位域表示不同的状态信息。这些位域包括但不限于：操作状态位、错误状态位、忙闲标志位等。每个位域的具体含义和用法在规范中都有详细定义，以确保不同厂商生产的存储器在状态寄存器上具有统一性和兼容性。状态寄存器的结构控制器通过发送特定的读取命令，可以获取状态寄存器的当前值。读取操作通常是非破坏性的，即不会改变状态寄存器的内容。读取状态寄存器在某些情况下，控制器可能需要向状态寄存器写入特定的值，以改变存储器的某些状态或配置。然而，写入操作通常是受限制的，并且需要遵循严格的时序和协议要求，以确保操作的正确性和安全性。写入状态寄存器状态寄存器的读写操作状态寄存器为外部控制器提供了与存储器进行交互的重要接口。通过实时监测和解析状态寄存器的值，控制器可以准确掌握存储器的运行状态，及时发现并处理潜在的问题和错误。这不仅提高了系统的稳定性和可靠性，还为后续的数据读写操作提供了重要的参考和依据。同时，状态寄存器也是实现存储器智能化和自动化的关键组件之一。状态寄存器的作用与意义105.3器件保护功能电源电压监测串行NAND型快闪存储器应具备电源电压监测功能，确保在电源电压超出规定范围时，能够自动触发保护机制。过压阈值设定设定合理的过压阈值，一旦电源电压超过此阈值，存储器应立即停止工作，以防止电路损坏。过压保护解除当电源电压恢复正常范围后，存储器应能够自动解除过压保护状态，并恢复正常工作。5.3.1过压保护电流监测存储器应对工作电流进行实时监测，确保在电流异常升高时能够迅速作出响应。过流阈值设定与保护设定过流阈值，当电流超过该阈值时，触发过流保护机制，如切断电路或降低工作频率，以避免器件损坏。过流保护恢复在过流状态解除后，存储器应能够自动恢复正常工作状态，无需人工干预。5.3.2过流保护温度监测存储器内部应集成温度传感器，实时监测器件的工作温度。过温阈值与保护温度控制策略5.3.3温度保护设定过温阈值，当器件温度超过该阈值时，触发过温保护机制，如降低工作速度或进入休眠模式，以防止高温损坏。为确保存储器在安全温度范围内工作，应制定合理的温度控制策略，如散热设计、工作周期调整等。5.3.4其他保护功能逻辑错误保护通过内置的逻辑检测与纠错机制，确保在数据传输或存储过程中出现的逻辑错误能够得到及时纠正，提高数据的可靠性。静电保护存储器应具备静电保护能力，以抵御静电放电对器件造成的潜在损害。115.4器件自毁功能自毁功能定义器件自毁功能是指在特定条件下，串行NAND型快闪存储器能够自行销毁存储在其中的数据，以确保数据不被非法获取或滥用。该功能通常用于保护敏感数据，如个人隐私、商业机密或国家安全信息等，防止在设备丢失或被盗后数据泄露。存储器接收到来自控制器的特定自毁指令后，将触发自毁程序，删除或破坏存储器内的所有数据。预设的自毁指令当检测到未经授权的访问尝试，如非法密码输入次数超过设定阈值时，器件将自动启动自毁程序。非法访问尝试在面临极端环境条件，如高温、低温、过压或过流等情况下，存储器可能触发自毁功能以防止数据损坏或泄露。环境异常自毁功能触发条件通过内置的物理破坏机制，如熔断丝或破坏电路等，永久性地破坏存储器中的数据存储单元，使其无法恢复。物理销毁通过执行安全擦除算法，将存储器中的所有数据清除，确保数据无法被恢复或读取。这种方式通常会在自毁指令执行后重置存储器，使其回到初始状态。数据擦除自毁功能实现方式防止误触发设计应确保自毁功能在正常情况下不会误触发，以免造成不必要的数据损失。这通常包括设置严格的触发条件和自毁指令的加密保护。抵抗攻击能力自毁功能应能够抵御各种物理和逻辑攻击手段，以防止攻击者绕过自毁机制并获取敏感数据。这要求存储器在设计和实现上具备高度的安全性和可靠性。自毁功能安全性考虑126指令定义指令概述指令功能描述详细阐述了串行NAND型快闪存储器接口规范中定义的指令功能，包括读、写、擦除等操作。指令分类根据功能的不同，将指令分为多个类别，如基本指令、扩展指令等，方便用户查阅和使用。介绍了从存储器中读取数据的指令，包括读取方式、地址指定、数据长度等参数。读指令阐述了向存储器中写入数据的指令，涉及写入模式、地址与数据的对应关系等。写指令讲解了擦除存储器中数据的指令，包括擦除单位（如块、页等）和擦除操作的相关注意事项。擦除指令基本指令集复制指令介绍了在存储器内部进行数据复制的指令，提高了数据操作的灵活性。扩展指令集数据校验指令阐述了用于验证数据完整性的指令，如CRC校验等，确保数据的可靠性。安全保护指令提供了对存储器进行安全保护的指令，如写保护、读保护等，防止数据被非法篡改或窃取。指令接收与解析详细阐述了存储器执行指令的过程，以及执行完成后如何向上层返回响应，包括响应格式、状态码等。指令执行与响应异常处理机制介绍了在执行指令过程中可能出现的异常情况及其处理机制，确保系统的稳定性和可靠性。描述了存储器接口如何接收并解析上层发送的指令，包括指令格式、解析过程等。指令执行流程136.1指令集说明010203指令集定义了一组对串行NAND型快闪存储器进行操作的命令。每条指令都包含操作码、地址和（或）数据，用于执行特定的存储器操作。指令集的设计遵循简洁、高效、易实现的原则，以确保存储器的性能和可靠性。指令集概述按功能划分，指令集可分为读指令、写指令、擦除指令、状态查询指令等。读指令用于从存储器中读取数据，包括普通读、高速读、页读等。写指令用于向存储器中写入数据，包括普通写、高速写、页写等。擦除指令用于擦除存储器中的特定区域，以便重新写入数据。状态查询指令用于查询存储器的状态信息，如忙闲状态、错误状态等。0304020105指令集分类主机通过串行接口向存储器发送指令，指令中包含操作码、地址和（或）数据。存储器接收到指令后，对其进行解析，确定要执行的操作以及操作的对象。存储器根据解析的结果执行相应的操作，如读取数据、写入数据或擦除数据等。操作完成后，存储器通过串行接口向主机返回操作结果，包括数据、状态信息等。指令集执行流程发送指令指令解析执行操作返回结果指令集包含了对存储器进行安全保护的功能，以防止非授权访问和操作。指令集安全性设计通过设置访问权限和密码保护等机制，确保只有经过授权的指令才能被执行。同时，指令集还提供了数据校验和纠错功能，以确保数据的完整性和可靠性。146.2指令集描述指令集概述指令集具有高效、稳定、可靠的特点，能够确保存储器在各种环境下正常工作。指令集特点指令集是串行NAND型快闪存储器接口规范中定义的一组操作指令，用于控制存储器的读写、擦除、状态查询等操作。指令集定义包括读指令、写指令、擦除指令等，是存储器最基本的操作指令。基本指令在基本指令的基础上，增加了一些高级功能，如数据保护、错误检测与纠正等。扩展指令针对特定应用场景设计的指令，如快速读取、低功耗模式等。专用指令指令集分类010203指令发送主机通过接口向存储器发送指令，指令包含操作类型、地址等信息。指令解析存储器接收到指令后，进行解析并确定要执行的操作。指令执行存储器根据解析的结果，执行相应的读写、擦除等操作。状态返回操作完成后，存储器向主机返回状态信息，包括操作结果、错误代码等。指令执行流程指令集安全性与可靠性设计指令校验为确保指令的正确传输，接口规范中定义了指令校验机制，对传输过程中的误码进行检测和纠正。指令权限控制不同指令具有不同的权限等级，确保只有授权的主机才能执行特定指令，提高系统的安全性。指令执行保护在指令执行过程中，存储器会实时监测电压、温度等参数，确保指令在安全的条件下执行。同时，规范还定义了异常情况下的处理机制，如突然掉电等情况下的数据保护策略。156.3指令格式模式指令格式概述指令分类根据功能不同，指令可分为读指令、写指令、擦除指令、状态查询指令等。指令执行流程解析指令、执行操作、返回结果，确保存储器按照规范准确响应。指令基本构成由操作码、地址码及其他可选字段组成，用于明确表达对串行NAND型快闪存储器的操作意图。030201操作码用于标识指令类型，如读、写、擦除等，是指令解析的关键部分。地址码指定操作的目标地址，包括页地址、块地址等，确保指令精准定位。可选字段根据指令需求提供额外信息，如数据长度、校验码等，增强指令的灵活性和可靠性。030201指令格式详解通过优化指令执行流程、减少冗余操作，提高存储器响应速度。指令执行效率定义指令执行过程中的错误类型及处理方法，确保系统稳定运行。错误处理机制在遵循规范的基础上，考虑不同厂商、型号的存储器兼容性，降低系统集成难度。兼容性考虑指令执行与优化167参数表说明7.1接口参数接口类型定义了串行NAND型快闪存储器的接口类型，包括SPI、QSPI等。信号线数量规范了接口使用的信号线数量，确保数据传输的稳定性和可靠性。传输速率详细说明了接口的传输速率，包括最大速率和可选速率范围。描述了存储器的功耗特性，包括待机功耗、读写功耗等。功耗详细列出了存储器的各项电气特性，如输入/输出电压、电流等。电气特性规定了串行NAND型快闪存储器的工作电源电压范围。电源电压7.2电气参数明确了接口时钟的频率范围，确保时序的准确性。时钟频率详细描述了读写操作过程中的时序要求，包括信号线的状态变化、数据传输顺序等。读写时序提供了其他与时序相关的参数，如启动时间、停止时间等。其他时序7.3时序参数01数据保持时间规定了串行NAND型快闪存储器在特定条件下数据保持的最短时间。7.4可靠性参数02擦写次数描述了存储单元可承受的最大擦写次数，以评估其使用寿命。03环境适应性列出了存储器在不同环境条件下的工作性能，如温度、湿度等对其影响情况。177.1参数表头定义用于标识参数表头的唯一编号或名称。参数表头组成标识符指明参数表头的长度，包括所有参数所占用的字节数。长度表示参数表头的版本信息，便于后续更新和维护。版本号提供参数索引通过参数表头，可以方便地查找和定位各个参数在存储器中的位置。参数配置与管理通过修改参数表头中的相关字段，可以实现对存储器参数的配置和管理。数据完整性校验参数表头中包含校验信息，用于验证数据的完整性和准确性。参数表头功能读取参数表头校验数据完整性解析标识符与长度解析与配置参数首先，需要从存储器中读取参数表头的数据。利用参数表头中的校验信息，对所读取的数据进行完整性校验，确保数据的正确性。根据参数表头的格式，解析出标识符和长度字段，确定参数表头的唯一性和范围。根据实际需求，进一步解析出各个参数的值，并根据这些参数对存储器进行相应的配置和管理。参数表头解析流程187.2参数列表定义7.2.1基本参数设备类型（DeviceType）01定义了串行NAND型快闪存储器的设备类型，包括SLC、MLC、TLC等。容量（Capacity）02规定了存储器的容量大小，通常以字节（Byte）为单位进行表示。页大小（PageSize）03指每次读写操作的数据量，也即一个页中所包含的数据字节数。块大小（BlockSize）04指擦除操作的基本单位，由若干个页组成。读写速度（Read/WriteSpeed）描述了存储器进行读写操作时的数据传输速率，通常以MB/s或GB/s为单位。