基于SPIFI外設的Cortex-M MCU嵌入式閃存選型解決方案
不同的串行閃存廠商和產(chǎn)品需要不同的命令和命令格式。SPIFI外設為此提供了足夠的支持,可兼容大部分SPI閃存及衍生產(chǎn)品,確保今后產(chǎn)品的兼容性。
小寄存器組
SPIFI外設小寄存器組既保證了接口的功能又簡化了操作,通過8個寄存器控制SPIFI功能,連接外部SPI閃存,保存和檢索數(shù)據(jù)以及監(jiān)控操作。由于設置、編程、擦除等工作均由集成的ROM API處理,因此外部SPI內存操作只需要幾個簡單的調用命令??傮w來看,SPIFI外設配置簡單,應用方便。
軟件命令
當軟件讀取內存映射的串行閃存內容時,外部閃存可以識別并接受微控制器軟件發(fā)送的和SPIFI外設自動發(fā)送的命令。這些命令可分為操作代碼、地址、中間和數(shù)據(jù)等字段,其中。地址、中間和數(shù)據(jù)字段為可選字段,這主要取決于操作代碼。部分閃存支持“讀”命令解釋操作代碼模式,以提高系統(tǒng)性能。根據(jù)操作代碼不同,數(shù)據(jù)字段可進一步分為輸入和輸出數(shù)據(jù)字段。所有發(fā)送到外部SPI閃存的命令都可以通過調用ROM API指令進行處理。SPIFI ROM API驅動器允許通過簡單的加載命令訪問外部SPI閃存內容,保證應用操作代碼延續(xù)其緊湊和易寫的特點。
獨立于CPU的運行
SPIFI軟件可讀取外部閃存數(shù)據(jù),并將其寫入RAM或外設,無需CPU支持。比如,對于集成LCD控制器的微控制器,此功能可以提高系統(tǒng)性能,節(jié)約功耗。外部閃存可以保存圖像并通過LCD控制器讀取。由于LCD控制器大多數(shù)按地址順序讀取數(shù)據(jù),SPIFI外設可根據(jù)需要預先獲取地址,無需等待。整個操作無需CPU參與,也不用將圖像加載到片上RAM,而由LCD控制器直接獲取。因此,系統(tǒng)對微控制器片上RAM的容量要求不高,或者可將現(xiàn)有RAM釋放出來用于完成其他任務。由于LCD控制器直接獲取圖像,LCD顯示屏圖像刷新速度更快,簡單的開關窗口等操作顯得更加平滑流暢。另外,為降低功耗,系統(tǒng)還可以使用低時鐘速率運行,不會對顯示性能有太大影響。
直接執(zhí)行代碼
從軟件的角度看,微控制器可以直接執(zhí)行外部SPI閃存中的代碼。直接執(zhí)行代碼有利于在線升級或者更新片上閃存的出廠功能。外部閃存可以存放通過驗證的升級代碼。例如,如果系統(tǒng)功能地址保存在片上閃存的表單中,通過外部閃存的例程地址即可對該表單重新編程?;蛘撸绻祭唐鹗夹畔⒌膬却骓摫4嬖谄祥W存中,通過外部分支長跳轉到外部閃存的新例程即可更新內存頁。對于上述兩例,由于SPIFI外設可以實現(xiàn)外部閃存代碼直接執(zhí)行,因此新代碼無需加載到片上RAM。
通過外部閃存執(zhí)行代碼的速度遠不及片上內存。SPIFI外設設計并非針對需要峰值性能的實時運行功能,但是對于執(zhí)行非關鍵代碼序列,SPIFI具有很大的吸引力。
寫/執(zhí)行并行操作功能
SPIFI支持寫功能和執(zhí)行功能同時進行,換句話說,即使處理器正在執(zhí)行片上閃存代碼,也可以快速方便地對外部閃存進行編程和擦除。由于SPIFI外設可以獨立運行,不受CPU影響,因此在外部串行閃存編程的同時,系統(tǒng)可以繼續(xù)執(zhí)行相關任務。
由于系統(tǒng)在執(zhí)行關鍵應用代碼的同時可以對外部閃存進行寫操作,因此該功能可用于在線軟件更新。例如,智能電表即使在更新軟件時也需要不間斷工作。利用SPIFI,公用工程公司可以配置系統(tǒng),向外部閃存寫入任何代碼,無需中斷智能電表的計量工作,最后再將新代碼集成到系統(tǒng)中。同樣,對于使用USB端口的系統(tǒng),新代碼可以先保存在便攜式USB驅動器中,再傳輸?shù)酵獠块W存,無需中斷重要操作。
本文小結
恩智浦LPC1800 ARM Cortex-M3微控制器首次采用的SPI閃存接口技術可以將外部閃存映射到微控制器內存中,實現(xiàn)片上內存功能。此項技術為設計人員帶來更多的外置閃存選擇機會,同時降低系統(tǒng)成本,縮小封裝尺寸。
SPIFI外設為設計人員提供了一種新的解決方案,可以利用低成本串行閃存替代昂貴的并行閃存,在縮小尺寸的同時仍能保證系統(tǒng)性能。串行閃存的低成本、小尺寸和簡化配置等眾多優(yōu)勢從此得以應用,而對系統(tǒng)性能的影響非常小。利用SPIFI,設計人員還可以選擇無并行接口的微控制器,以小型低成本設計實現(xiàn)所需性能。
恩智浦計劃將SPIFI技術推廣到其他Cortex-M產(chǎn)品上,包括低端Cortex-M0和即將上市的Cortex-M4數(shù)字信號控制器(DSC)。
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