【应用】GD25Q128E NOR flash用于多串口通信系统的设计方案，时钟速率比华邦W25Q128BV高30%

时间： 2020-03-19 来源：世强

NOR Flash是一种电可擦除和非易失性的存储器，自从1988年被Intel发明以后，就以其可靠的存储机制，方便的擦写方式，以及长寿命，得到了广泛的应用。如今随着系统对硬件小体积的要求越来越高，SPI接口的NOR Flash也随之诞生，并且接口速率和容量都逐年提高。GD25Q128E是国产厂商兆易创新的一款128Mbit的SPI NOR Flash芯片，本文介绍了GD25Q128E在多串口系统中的设计和使用经验。

华邦的NOR flash是比较常用的存储器件。我们选择了同样容量的华邦型号进行了对比，如下表所示。

表 1 NOR Flash性能参数对比

从上表可以看出，兆易的GD25Q128E在多个对比项目中明显比华邦的W25Q128BV更有优势，其中时钟速率更是比华邦的高出了近30%，而且封装形式更加多样，可以满足不同应用的需求。其次兆易创新是国产厂家，又有世强作为销售渠道和技术支持，可以为国内企业提供更好的服务。

我们的应用场景是一块多串口的通信板卡。因为要用来存放处理器的运行代码，如果采用NAND Flash，坏块问题可能导致系统启动失败，而且项目要求器件国产化率必须达到95%以上，因此我们最终选择了兆易创新的GD25Q128E。

图 1 系统功能框图

系统主要功能是通过localbus扩展5路串口，用于采集传感器的数据，然后通过以太网发送到远程服务器进行分析和处理。GD25Q128E用来存放bootloader和运行代码。

NOR flash的电路图如下所示。

图 2 GD25Q28E原理图

GD25Q128E原理图设计需要注意以下几点：

1. GD25Q128E主要有4个信号，SPI_CS#为片选信号、SPI_SO为数据输出、SPI_SI为数据输入、SPI_CLK为时钟信号，这4个信号分别与处理器对接。

2. SPI_WP#信号为NOR Flash的写保护信号，低电平则禁止写入，这里上拉到高电平，则允许处理器对其进行写入操作，如果需要实现禁止写入功能，可以把R8去掉，SPI_WP#变为低电平，则NOR Flash就变成只读器件了。

3. HOLD引脚用于禁止处理器对其进行访问，这里接到3.3V，即NOR Flash处于正常工作状态。

4. VCC处加一颗磁珠和一颗电容，可以防止电源干扰，也可以减少EMI辐射。

所有电子器件都对热很敏感，NOR Flash也不例外，在它工作时应该尽量降低其表面温度，所以PCB布线很关键。GD25Q128E的PCB设计如下图所示。

图 3 GD25Q128E PCB设计图

上图中紫色框内器件为处理器；绿色框内器件为GD25Q128E；黄色框内器件为GD25Q128E的电源输入，也就是原理图中的L1和C1所在位置。从图中可以看出，为了保证GD25Q128E的工作性能达到最好，必须保证以下几个要点：

1. GD25Q128E要尽量靠近处理器；

2. SPI的几根信号线要尽量短；

3. GD25Q128E的电源滤波器件L1和C1要尽量靠近VCC引脚，减少其他干扰；

4. GD25Q128E芯片下方铺铜接地，这不但可以减少外界对芯片的干扰，还可以让芯片能通过地平面很快散热，以便提高器件的工作寿命。

只要做到了这几点，GD25Q128E就可以愉快地开始工作了。

板卡实物图如下所示。

图 4 GD25Q128E PCB照片

在板卡工作时，我们测试了GD25Q128E的表面温升，在环境温度为30℃时，其表面温度只升高了5℃左右。另外项目要求环境工作温度范围是-40℃~+65℃，所以我们将板卡放置在高低温箱中分别以-40℃、+25℃和+65℃满载各测试了8小时，系统运行正常，NOR Flash工作也很稳定，可以满足应用要求。

关于GD25Q128E的详细情况，可以在平台上查找相关资料，或者咨询世强工程师。