4、NOR Flash 选型：XIP（片上执行）特性，Quad/Octal SPI 接口，容量与扇区大小选择

各位做嵌入式开发的朋友，咱们今天聊聊 NOR Flash 选型。说实话，这玩意儿看着简单，但坑是真不少。我这些年经手的项目，少说也有几十个，每次选 NOR Flash 都得打起十二分精神。

先说说我的核心建议：代码存储，首选 NOR Flash。为什么？因为它能 XIP（片上执行），说白了就是 CPU 可以直接在上面跑代码，不用先搬到 RAM 里。这个特性在嵌入式系统里太重要了。

XIP 特性：为什么代码存储离不开它？

XIP，全称是 Execute In Place。你想想看，系统上电后，CPU 要做的第一件事是什么？读第一条指令。如果代码存在 NOR Flash 里，CPU 可以直接通过地址总线访问它，就像访问内存一样。

我在项目中遇到过这样的情况：有个同事非要用 NAND Flash 存代码，结果每次启动都要先把代码搬到 RAM 里，不仅启动慢，还多占了一颗 RAM 芯片。后来我建议他换成 NOR Flash，启动时间从 2 秒降到了 0.3 秒。嗯，这就是 XIP 的魅力。

Quad/Octal SPI 接口：速度与成本的平衡

早期的 NOR Flash 用 SPI 接口，一次只能传 1 位数据。后来有了 Quad SPI（四线），再后来是 Octal SPI（八线）。我个人习惯，根据系统对读速度的要求来选择：

• 标准 SPI：适合低速应用，比如存些配置参数。时钟跑 20MHz 就够用了。
• Quad SPI：目前最主流的选择。四线同时传输，速度能到 80MB/s 以上。我大部分项目都用这个。
• Octal SPI：追求极致速度时用。八线传输，速度能飙到 200MB/s 以上。但要注意，这种 Flash 通常更贵，而且 PCB 布线也更复杂。

我记得有个项目，客户要求系统启动时间小于 100ms。用 Quad SPI 的 NOR Flash，读速度勉强够。后来换成 Octal SPI，启动时间直接砍半。但代价是 BOM 成本涨了 30%。所以选型时一定要权衡。

容量与扇区大小选择：别小看这个细节

NOR Flash 的容量从几 Mb 到几 Gb 都有。但选容量时，我建议你多留个心眼：

• 代码大小：先估算你的固件有多大。一般留 50% 的余量，方便后续升级。
• 扇区大小：这个特别容易踩坑。NOR Flash 的擦除操作是按扇区来的，扇区越大，擦除时间越长。

我曾经在一个项目里选了 64KB 扇区的 NOR Flash，结果每次 OTA 升级都要擦除整个扇区，哪怕只改了几个字节。后来换成 4KB 小扇区的型号，升级效率提升了好几倍。

扇区大小	优点	缺点	适用场景
4KB	擦除粒度细，适合频繁小数据更新	管理复杂，需要更多元数据	参数存储、OTA 升级
64KB	管理简单，擦除效率高	擦除粒度粗，浪费空间	代码存储、大块数据
256KB	适合大容量存储	擦除时间长，不适合频繁更新	固件镜像、文件系统

代码示例：如何配置 Quad SPI 读操作

下面是一个简单的 Quad SPI 读操作配置示例，基于 STM32 的 HAL 库：

// 配置 Quad SPI 读操作
void QSPI_Read_Config(void)
{
    QSPI_CommandTypeDef sCommand;
    
    // 设置读命令
    sCommand.InstructionMode = QSPI_INSTRUCTION_1_LINE;
    sCommand.Instruction = 0xEB;  // Quad Output Fast Read
    sCommand.AddressMode = QSPI_ADDRESS_4_LINES;
    sCommand.AddressSize = QSPI_ADDRESS_24_BITS;
    sCommand.AlternateByteMode = QSPI_ALTERNATE_BYTES_NONE;
    sCommand.DataMode = QSPI_DATA_4_LINES;
    sCommand.DummyCycles = 6;     // 需要 6 个 dummy cycle
    sCommand.NbData = 256;        // 读取 256 字节
    
    // 发送命令
    if (HAL_QSPI_Command(&hqspi, &sCommand, HAL_QSPI_TIMEOUT_DEFAULT) != HAL_OK)
    {
        Error_Handler();
    }
    
    // 读取数据
    uint8_t buffer[256];
    if (HAL_QSPI_Receive(&hqspi, buffer, HAL_QSPI_TIMEOUT_DEFAULT) != HAL_OK)
    {
        Error_Handler();
    }
}

这段代码里，我用了 Quad Output Fast Read 命令（0xEB），地址和数据都走四线。注意那个 DummyCycles，不同厂商的 Flash 可能不一样，一定要看数据手册。

总结一下我的选型思路

嗯，说了这么多，最后总结几点：

1. 代码存储，首选 NOR Flash，因为 XIP 特性无可替代。
2. 接口选 Quad SPI，性价比最高。除非你对速度有极致要求，再考虑 Octal。
3. 容量留 50% 余量，别抠门。扇区大小根据你的更新频率来选。
4. 多看数据手册，特别是时序参数和命令集。不同厂商的兼容性可能有问题。

我建议你选型时，先画个表格，把需求列清楚：代码大小、更新频率、启动时间要求、成本预算。然后拿着这个表去选 Flash，基本不会出大错。

好了，这一章就聊到这儿。下一章咱们讲讲 NAND Flash 选型，那个坑更多，到时候再细说。