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Unterschiede zwischen SPI EEPROMs & SPI Flash Speicher

In eingebetteten Systemen ist ein Speichergerät ein physisches Gerät, das Daten speichern kann, die zur Kommunikation oder zur Ausführung einer bestimmten Funktion verwendet werden können. Speichergeräte können über mehrere verschiedene serielle Protokolle miteinander verbunden werden, einschließlich SPI oder Serial Peripheral Interface. Es gibt mehrere verschiedene Arten von SPI-Speichergeräten, die in Embedded-Systemen verwendet werden, einschließlich Flash-Speicher und EEPROMs. In diesem Artikel werden wir einen Hintergrund über ihre Beziehung und einen Vergleich zwischen den beiden bieten.

Unterschiede zwischen Flash-Speicher und EEPROM

SPI-Flash-Speicher und EEPROMs werden beide als nichtflüchtiger Speicher betrachtet. Nichtflüchtiger Speicher bedeutet, dass das Gerät in der Lage ist, Daten zu behalten, ohne dass eine konstante Stromversorgung erforderlich ist, wodurch die Geräte Informationen auch im ausgeschalteten Zustand speichern können. Sie sind beide elektronisch beschreibbare und löschbare Speicher und sind Mikrocontroller-basierte Anwendungen, was bedeutet, dass sie entweder auf dem Chip oder außerhalb des Chips verwendet werden, um Informationen zu speichern.

Während Flash-Speicher und EEPROM-Bausteine beide in der Lage sind, Informationen zu speichern, die in eingebetteten Geräten verwendet werden, unterscheiden sich ihre Architektur und Operationen zum Lesen, Schreiben und Löschen von Daten leicht.

EEPROM steht für Electrically Erasable Programmable Read-Only Memory (elektrisch löschbarer programmierbarer Festspeicher),

ist ein Speichertyp, bei dem die Daten auf Byte-Ebene gelesen, geschrieben und gelöscht werden. Flash-Speicher hingegen, der eine Art EEPROM ist, ist architektonisch in Blöcken angeordnet, bei denen die Daten auf Blockebene gelöscht werden und auf Byte-Ebene gelesen oder geschrieben werden können.

Was sind die Vor- und Nachteile der Verwendung von Flash-Speicher gegenüber EEPROM?

Es gibt verschiedene Vor- und Nachteile, entweder Flash-Speicher oder EEPROM-Bausteine zu verwenden:

Da EEPROMs ihre Löschfunktionen auf Byte-zu-Byte-Basis ausführen, erhöht sich die Zeit, die zum Löschen und Editieren des Geräts benötigt wird, aber es ermöglicht den Entwicklern, bei Bedarf bestimmte Teile zu bearbeiten. Flash-Speicher sind in der Lage, das Gerät in großen Datenblöcken zu löschen, was die Löschgeschwindigkeit erheblich verbessert und es dem Gerät ermöglicht, Informationen kompakter zu speichern. Allerdings verliert er dadurch auch die Fähigkeit, bestimmte Bytes zu editieren, was den Entwickler zwingt, bei Änderungen ganze Datenblöcke neu zu schreiben.

Das Ausführen einer Reihe von Lösch- und Schreibzyklen auf einem Speicherbaustein führt dazu, dass dieser mit der Zeit degradiert. Einer der Vorteile der Verwendung von EEPROMs ist ihre verbesserte Lebensdauer. EEPROMs sind in der Lage, bis zu 1.000.000 Lösch-/Schreibzyklen während ihrer Lebensdauer durchzuführen. Abhängig vom Typ des Flash-Speichers haben Flash-Geräte eine geringere Lebensdauer, wobei die meisten Flash-Produkte etwa 10.000 bis 1.000.000 Lösch-/Schreibzyklen aushalten, bevor die Abnutzung beginnt, die Integrität des Speichers zu beeinträchtigen.

Darüber hinaus hat der Flash-Speicher in Bezug auf Größe und Kosten eine kleinere Speicherzellengröße als EEPROM und ist billiger zu implementieren.

Anwendungen von SPI Flash & EEPROM

SPI-Flash-Speicher, auch bekannt als Flash-Speicher, hat sich in der Embedded-Industrie weit verbreitet und wird häufig für die Speicherung und Datenübertragung in tragbaren Geräten verwendet. Zu den gängigen Geräten gehören Telefone, Tablets und Mediaplayer, aber auch Industriegeräte wie Sicherheitssysteme und medizinische Produkte. Flash-Speicher sind besonders nützlich für statische Datenanwendungen wie USB-Flash-Laufwerke.

EEPROMs sind auch in eingebetteten Anwendungen sehr verbreitet und werden häufig für die Speicherung minimaler Datenmengen in Computer- und Elektroniksystemen und -geräten verwendet.

Typen von EEPROM und Flash-Speicher

Es gibt verschiedene Arten von EEPROM- und Flash-Speicher. EEPROMs unterstützen sowohl seriellen als auch parallelen Zugriff. Serielle EEPROMs werden über serielle Protokolle wie I2C oder SPI angebunden. Aus diesem Grund verfügen sie über eine begrenzte Anzahl von Pins und können über eine minimale Anzahl von Leitungen betrieben werden - typischerweise zwei bis vier.

Parallele EEPROMs werden über parallele Kommunikation mit einem 8-Bit-Bus angeschlossen und benötigen zusätzliche Pins für den Betrieb - typischerweise bis zu 28 bis 32. Während parallele EEPROMs schneller arbeiten als serielle EEPROMs, werden serielle EEPROMs, einschließlich SPI- und I2C-EEPROMs, aufgrund ihrer Einfachheit und der weit verbreiteten Verwendung von I2C und SPI in zahlreichen Geräten bevorzugt.

Es gibt auch mehrere Arten von Flash-Speicher, wobei NAND- und NOR-Flash die gängigsten sind. Sowohl NOR- als auch NAND-Flash bieten unterschiedliche Vorteile für bestimmte Anwendungen. NOR-Flash bietet schnellere Lesegeschwindigkeiten und Random-Access-Fähigkeiten, während NAND-Flash eher für das schnelle Schreiben und Löschen von Daten geeignet ist. NAND-Flash wird im Vergleich zu NOR-Flash häufiger verwendet, da es für Speicher mit hoher Dichte optimiert ist und eine kleinere Chipgröße und geringere Kosten pro Bit erzielen kann, da es keine Direktzugriffsfunktionen hat.

Tools für SPI-Flash-Speicher und EEPROM-Geräte 

Total Phase bietet mehrere Host-Adapter-Tools, die das Lesen, Schreiben, Löschen und Verifizieren von SPI-basierten Flash-Speicher- und EEPROM-Bausteinen unterstützen. Je nach Geschwindigkeit und Anwendung können Embedded-System-Ingenieure den Aardvark I2C/SPI Host Adapter, den Cheetah SPI Host Adapter oder die Promira Serial Platform als Schnittstelle zu solchen Speicherbausteinen verwenden.

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