Новые NXP ARM Cortex-M3 микро- контроллер для впервые использованием флэш-памяти SPI интерфейс технологии (SPIFI, заявка на патент), чтобы помочь 32-разрядных встроенных систем системы малого размера, дешевая альтернатива крупных серийных флэш-памяти, высокой стоимости параллельной флэш-памяти. Использование SPIFI (произносится с элегантный омоним, что означает "хороший, чистый, красивый" и т. д. - аннотация), внешний последовательный флэш-памяти может быть сопоставлен с микро- контроллером памяти для чипов памяти читать результаты. Новая технология может решить традиционные проблемы встроенных систем, выбор внешней флэш-памяти для дизайнеров для поддержания производительности системы при одновременном сокращении размеров и стоимости, чтобы обеспечить новому.
NXP в настоящее время разрабатывает новый тип периферической технологии интерфейс, основанный на ARM Cortex-M3 ядро микроконтроллера LPC1800 последних была успешно применена. Встроенные системы разработчики могут использовать технологию для замены параллельного серийный флэш-памяти, размер пакета, снижение стоимости системы. Это называется SPI Flash Interface (SPIFI) технология была запатентована технология может быть сопоставлен с внешней последовательной флэш-памяти микроконтроллера, на чипе памяти читать результаты. SPIFI предлагает дизайнерам инновационные решения, сохраняя при этом производительность системы для упрощения настройки и уменьшения объема пакета, уменьшить площадь печатной платы требованиям и системы экономии целей.
Роль внешней флэш-памяти
32-разрядный микроконтроллер (MCU), встроенных приложений в настоящее время все более сложными и нуждаются в полной мультимедиа, фото и другие данные ресурсоемких задач управления контентом. В частности, системы человеко-машинного интерфейса, пользователи теперь хотят иметь графический дисплей, через окна, изображения, анимация, звук и другие машины мультимедийных разговор. Кроме того, с глобализацией рынков, продуктов должны соответствовать требованиям многоязычный, поддерживает различные буквы и символы. Все эти ресурсы хранения в системе положить высокий спрос.
Большинство 32-разрядных микроконтроллеров оснащены на-чипе флэш-память, используемая для поддержки различных объемов данных функций, но объем памяти ограничен, зачастую не могут удовлетворить общие потребности приложений. Флэш-память чипа, как правило, менее 1 МБ, хотя он может решить основные хранения кода приложения, но не может сохранить информацию в соответствии с требованиями других приложений, таких как: найти формы, изображения, фотографии, звуковые файлы, несколькими языками и так далее. По этой причине, дизайнеры часто используют внешние флэш-памяти.
По сравнению с на-чипе Flash, внешние флэш-памяти для гораздо меньше, и обычно имеют более 8Mb месте. Использование внешней флэш-памяти для увеличения гибкости системы, система обновления во время обновления программного обеспечения.
Параллельный и последовательный флэш-памяти трудный выбор
Выбор для внешней флэш-памяти (последовательный и параллельный), дизайнер обычно комплексной оценки, компромисс. Параллельно скорости флэш-памяти, как правило, быстрее, чем серийный флэш-памяти, но необходимо использовать более булавки, печатных плат и место на плате.
1 показана типичная последовательный и параллельный флэш-памяти скорость передачи данных. Для параллельной флэш-памяти, цифра предполагает, что нет буфера, фиксированным временем доступа 90ns. На основании указанных выше условиях, максимально параллельно 16-битный флэш-памяти, скорость передачи 22Mb / s. Для серийного флэш-памяти, максимальная тактовая частота 80 МГц для каждого скорость передачи данных 80 МБ / с, четыре канала максимальной скорости передачи Serial Flash 40Mb / s. Хотя расчеты игнорируются биты управления, но немного четыре канала взрыв SPI Flash поддержки, и SPIFI интерфейс поддерживает эту функцию, так SPIFI интерфейс может достичь этих скорость передачи данных.
Рисунок 1: Типичный последовательный и параллельный флэш-памяти, скорость передачи данных.
Показано на рисунке 1, типичный 16-битный параллельный вспышки в секунду скорость передачи данных 20 Мб. Для 32-разрядных микроконтроллеров и 32-битной внешней шины памяти системы связи (такие, как NXP продукции), дизайнер может использовать два 16-разрядная шина памяти параллельно вспышки 40Mb / с скорость передачи данных. Однако, увеличение скорости будет также увеличение расходов. Эта конфигурация использует два отдельных параллельных флэш-памяти, флэш-память десятков пакетов каждого вывода, будь то размер пакета, пин-код, или отпечаток PCB, дизайнеры далеко за пределы допуска.
Серийный флэш-памяти обычно используют простой четырех контактный последовательный периферийный интерфейс (SPI), от площади, занимаемой, энергопотребление и стоимость и другие факторы, чтобы рассмотреть, является идеальной альтернативой параллельному флэш-памяти, но скорость передачи очень низкая. Мы можем видеть на рисунке 1, типичная скорость передачи данных 50 МГц флэш-памяти SPI только 5 Мб / с, а использование двух 16-битный параллельный Flash конфигурации системы является ее скорость передачи в 8 раз. Еще одной проблемой является то, что большинство микро-контроллер с SPI интерфейс для периферийных устройств MCU связаны матрица, процессор должен сначала получить доступ к данным, прежде чем диск получает содержание и код хранится в бортовой памяти. Поскольку каждый чтение через SPI последовательный слой программного обеспечения Flash памяти, так что скорость не может быть увеличена. Стандартный SPI-интерфейс для внешних приложений флэш-памяти, скорость может не соответствовать требованиям.
Новый четырехканальный SPI Flash изменение 6-контактный SPI конфигурации, скорость передачи данных значительно выше, чем традиционный интерфейс SPI. Показано на рисунке 1, четыре канала SPI в секунду Максимальная скорость передачи данных до 40MB, с двумя 16-бит флэш-памяти параллельно на достаточно. За счет сокращения числа контактных и размер пакета, по сравнению с параллельной программы, четыре канала SPI серийный вспышка может эффективно сократить расходы. Хотя четыре канала SPI флэш-памяти может заменить параллельно флэш-памяти во встраиваемых системах, но 32-битный микроконтроллер не поддерживает четыре канала SPI Flash максимальной скорости передачи. Это объясняется главным образом традиционные четыре канала SPI интерфейс с интерфейсом SPI таким же образом, прямая связь с микроконтроллером периферической матрицы.
Выбор внешней флэш-памяти для решения проблем
NXP развития новых Flash SPI интерфейс (SPIFI) может полностью решить параллельно / последовательный проблемы флэш-памяти выбора. SPIFI запатентованной недорогие периферийные устройства могут быть новые четыре канала SPI и SPI Flash памяти для хранения изображений на ARM Cortex-M3 памяти. По сравнению с внешними параллельно памяти Flash решений, использование внешних флэш-памяти микроконтроллера потери производительности SPI очень мала. С внешней вспышки SPI память может быть полный образ памяти для MCU, микроконтроллер прямой доступ к внешней памяти, без использования программного обеспечения API или библиотеки.
Например, используя четыре канала SPI флэш-памяти, SPIFI периферической скорость передачи данных до 40Mb / s. Разработчики могут выбрать более дорогой SPI флэш-памяти устройства на основе обеспечения исполнения уменьшенного размера штырь, упрощенной конфигурации. Потому что системы не было необходимости использовать большой внешний параллельно Flash дизайн интерфейса, разработчики могут также выбрать меньшее, снижение стоимости микро-контроллера. Встроенная система может быть улучшена путем SPIFI периферической использование ресурсов памяти, сокращения размера, повысить эффективность, снизить общую стоимость системы.
SPIFI периферической NXP LPC1800 серия ARM Cortex-M3 микроконтроллеров впервые запатентованной технологии. Кроме того, предстоящие новые продукты также включают в себя недорогостоящие Cortex-M0 серия и номер строки линии Cortex M4 контроллера (DSC).
SPIFI поддерживает последовательную флэш-памяти в настоящее время на рынке большинство устройств (в том числе четыре канала чтения / записи продукта), конфигурация программы очень просто, с 4 / 6 контактный дизайн (в зависимости от типа серийный флэш-памяти), поддержку малого набор регистров, оптимизировать память сделки , программное обеспечение инструкций может уменьшить нагрузку на процессор и повысить эффективность обмена данными памяти.
SPIFI работы
2 показана функциональная блок-схема периферической SPIFI. SPIFI функционального блока и применения микро-контроллер высокоскоростной шиной (AHB) матрицы связи, который в основном используется для процессорных ядер и на чипе памяти. SPIFI содержание внешних флэш-памяти SPI сопоставляются с микроконтроллером. Когда на-чипе диск загрузочный код активации SPIFI интерфейс, внешняя память SPI и блок основной обработки на чипе памяти функция полностью аналогична.
SPFI интерфейс, все гонщики всех хранящихся в ПЗУ. Для операций чтения, просто рутинный вызов инструкции, чтобы начать SPIFI периферийных устройств. После инициализации последовательности, памяти SPI вспышка может быть такой же, как нормальным процессоров и / или канал DMA байт, половина словом, весь доступ слова. Стереть и программирования через простой вызов API инструкция может получить доступ к ROM команды, так что использование внешней вспышки SPI памяти на чипе памяти почти никакой разницы.
Начать с SPIFI
Потребность во внешних серийный микроконтроллер флэш-памяти от загрузки системы, NXP LPC1800 микроконтроллера настроен SPIFI начала. Начало выбор источника двумя способами: во-первых заключается в использовании микроконтроллера булавку, чтобы определить источник интерфейс для начала, во-вторых пользователем в энергонезависимой программный интерфейс памяти, выберите Старт. Использование энергонезависимой памяти могут быть запрограммированы держать двойной контактный функции.
Физический интерфейс
Рисунок 3 показывает SPIFI физических периферийных устройств интерфейса. В этом примере используется традиционный стандарт SPI Flash 4-контактный конфигурации, если это четыре канала SPI Flash, необходимо также два дополнительных контактов для поддержки четырех-канальный функции.
Рисунок 3: SPIFI физических периферийных устройств интерфейса.
Serial Flash памяти производителей и различных продуктов требуются различные команды и форматов. SPIFI периферической призван обеспечить достаточную поддержку, совместима с большинством SPI флэш-памяти и производными финансовыми инструментами, для обеспечения совместимости в будущем.
Малый зарегистрироваться
SPIFI небольших периферийных регистров единственной гарантией интерфейсных функций, которые упрощают операции, через восемь регистров функции управления SPIFI, подключить внешнюю вспышку SPI памяти, хранения и поиска данных и мониторинга операций. Так как настройка, программирование, удаление и так далее интегрированы ROM API обработки, поэтому внешней памяти SPI операций необходимо вызывать только несколько простых команд. В целом, SPIFI периферической конфигурация проста и удобна.
Программное обеспечение команд
Когда программное обеспечение считывает содержимое памяти отображается серийный флэш-памяти, внешний микроконтроллер вспышка может признать и принять программное обеспечение для отправки и SPIFI периферийных устройств автоматической отправки заказа. Эти команды можно разделить на операции код, адрес и данные центре поля, где. Адрес, среднего и поле данных не является обязательным, в зависимости от операционной кода. Часть поддержка флэш-памяти "читать" командный интерпретатор режим работы кода для улучшения производительности системы. Код операции по различным полям данных могут быть разделены на входных и выходных данных областях. Все направлено на внешней флэш-памяти SPI можете заказать по телефону команду ROM API обработки. SPIFI ROM API драйвер загружен простые команды для доступа к содержанию внешней вспышки SPI памяти, применения и использования для обеспечения непрерывности своей компактной и легкой написания кода функции.
Вне зависимости от тактовой
SPIFI программное обеспечение может читать внешних данных флэш-памяти, и запись оперативной памяти и периферийных устройств, без Поддержка процессоров. Например, интегрированный контроллер ЖК-дисплея для микро-контроллер, эта особенность может повысить производительность системы и сохранить потребление энергии. Внешняя вспышка памяти можно сохранить изображение и прочитать контроллер ЖК-дисплея. Так как большинство контроллер ЖК-дисплея, чтобы читать данные по адресу, SPIFI периферийных устройств по мере необходимости, чтобы получить адрес заранее, не дожидаясь. Вся операция без участия процессора, они не чип изображение загружается в оперативную память, и прямой доступ из контроллера LCD. Таким образом, чип системы микро-контроллер оперативной памяти менее требовательны, или может быть освобождено от существующей оперативной памяти для других задач. Поскольку прямой доступ к контроллеру изображения ЖК-дисплей, ЖК-дисплей изображения обновления быстрее, простые операции, такие как окно переключения еще более гладкой и жидкости. Кроме того, для снижения энергопотребления, система также может работать, используя низкий уровень часы не будет иметь значительного влияния на работу дисплея.
Выполните код непосредственно
С точки зрения программного обеспечения, микро-контроллер может выполнять непосредственно в код внешней флэш-памяти SPI. Выполнить код непосредственную пользу онлайн обновления или обновления чип флэш-памяти завода функции. Внешняя флэш-память может хранить код, проверяя обновления. Например, если система функций на чипе флэш-памяти адреса, сохраненные в виде, адрес, через внешние подпрограммы флэш-памяти может быть перепрограммирован в этой форме. Или, если информация содержит оригинальный рутинной начать встроенную память страницы, сохраненные во флэш-памяти, прыжок в длину через внешние отделения новой обычной для внешней страницы флэш-памяти может быть обновлена. Для этих двух случаев, внешняя вспышка SPIFI периферийные устройства могут выполнять код непосредственно, так что новый код загружается в на-чипе памяти.
Внешняя флэш-памяти для выполнения кода на сегодняшний день меньше, чем скорость на-чипе памяти. SPIFI периферийные устройства не предназначены для максимальной производительности, необходимые для работы в реальном времени возможностей, но для осуществления некритических кодовой последовательности, SPIFI имеет большую привлекательность.
Создать / выполняться параллельно функции операции
SPIFI поддержку написать функцию и исполнительные функции в то же время, другими словами, даже если процессор работает код на чипе флэш-памяти также может быть быстро и легко на внешней флэш-памяти для программы и удалить. Как SPIFI периферийных устройств может работать самостоятельно, без воздействия процессора, так что внешний последовательное программирование Flash, система может продолжать выполнять задачи, связанные с.
Потому что код системы в осуществлении критически важных приложений в то же время можно написать внешней флэш-памяти, так что эта функция может быть использована для онлайн-обновлений программного обеспечения. Например, смарт-счетчиков даже в обновление программного обеспечения также должны работать непрерывно. Использование SPIFI, коммунальные компании могут настроить систему, чтобы написать код для внешней флэш-памяти, не прерывая измерений смарт-м, последнем, а затем новой интеграции кода в системе. Аналогичным образом, системы, которые используют USB порты, новый код может быть сохранен в портативный накопитель USB, то передача внешней флэш-памяти, не прерывая важную операцию.
Это резюме
NXP LPC1800 ARM Cortex-M3 микроконтроллеров впервые использованием памяти SPI Flash интерфейс технология может быть отображена в микроконтроллер внешней флэш-памяти, встроенный функцией памяти. Технологии для дизайнеров принести больше возможностей для внешней вспышки варианты, при одновременном снижении стоимости системы, уменьшение размера пакета.
SPIFI периферической дизайнеров предлагает новое решение, мы можем использовать недорогой альтернативой дорогим параллельно-последовательный флэш-памяти, уменьшение размера при этом гарантируя производительность системы. Низкая стоимость серийного флэш-памяти, малый размер и легкость конфигурации, и много других преимуществ, которые должны применяться от этого, но влияние на производительность системы очень мала. Использование SPIFI, дизайнеры могут также выбрать микроконтроллер без параллельного интерфейса, с небольшой дизайн недорогого для достижения требуемой производительности.
NXP планирует технологии SPIFI с другими продуктами Cortex-M, в том числе низким Cortex-M0 и предстоящих Cortex-М4 цифровой контроллер сигнала (DSC).
