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(chǎng)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(jiǎn)化了操作，通過(guò)8個(gè)寄存器控制SPIFI功能，連接外部SPI閃存，保存和檢索數據以及監控操作。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(gè)簡(jiǎn)單的調用命令?？傮w來(lái)看，SPIFI外設配置簡(jiǎn)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(shí)，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(dòng)發(fā)送的命令。這些命令可分為操作代碼、地址、中間和數據等字段，其中。地址、中間和數據字段為可選字段，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，以提高系統性能。根據操作代碼不同，數據字段可進(jìn)一步分為輸入和輸出數據字段。所有發(fā)送到外部SPI閃存的命令都可以通過(guò)調用ROM API指令進(jìn)行處理。SPIFI ROM API驅動(dòng)器允許通過(guò)簡(jiǎn)單的加載命令訪(fǎng)問(wèn)外部SPI閃存內容，保證應用操作代碼延續其緊湊和易寫(xiě)的特點(diǎn)。

　　獨立于CPU的運行

　　SPIFI軟件可讀取外部閃存數據，并將其寫(xiě)入RAM或外設，無(wú)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性能，節約功耗。外部閃存可以保存圖像并通過(guò)LCD控制器讀取。由于LCD控制器大多數按地址順序讀取數據，SPIFI外設可根據需要預先獲取地址，無(wú)需等待。整個(gè)操作無(wú)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，系統對微控制器片上RAM的容量要求不高，或者可將現有RAM釋放出來(lái)用于完成其他任務(wù)。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(jiǎn)單的開(kāi)關(guān)窗口等操作顯得更加平滑流暢。另外，為降低功耗，系統還可以使用低時(shí)鐘速率運行，不會(huì )對顯示性能有太大影響。

　　直接執行代碼

　　從軟件的角度看，微控制器可以直接執行外部SPI閃存中的代碼。直接執行代碼有利于在線(xiàn)升級或者更新片上閃存的出廠(chǎng)功能。外部閃存可以存放通過(guò)驗證的升級代碼。例如，如果系統功能地址保存在片上閃存的表單中，通過(guò)外部閃存的例程地址即可對該表單重新編程?；蛘?，如果包含原始例程起始信息的內存頁(yè)保存在片上閃存中，通過(guò)外部分支長(cháng)跳轉到外部閃存的新例程即可更新內存頁(yè)。對于上述兩例，由于SPIFI外設可以實(shí)現外部閃存代碼直接執行，因此新代碼無(wú)需加載到片上RAM。

　　通過(guò)外部閃存執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(shí)時(shí)運行功能，但是對于執行非關(guān)鍵代碼序列，SPIFI具有很大的吸引力。

　　寫(xiě)/執行并行操作功能

　　SPIFI支持寫(xiě)功能和執行功能同時(shí)進(jìn)行，換句話(huà)說(shuō)，即使處理器正在執行片上閃存代碼，也可以快速方便地對外部閃存進(jìn)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(shí)，系統可以繼續執行相關(guān)任務(wù)。

　　由于系統在執行關(guān)鍵應用代碼的同時(shí)可以對外部閃存進(jìn)行寫(xiě)操作，因此該功能可用于在線(xiàn)軟件更新。例如，智能電表即使在更新軟件時(shí)也需要不間斷工作。利用SPIFI，公用工程公司可以配置系統，向外部閃存寫(xiě)入任何代碼，無(wú)需中斷智能電表的計量工作，最后再將新代碼集成到系統中。同樣，對于使用USB端口的系統，新代碼可以先保存在便攜式USB驅動(dòng)器中，再傳輸到外部閃存，無(wú)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(shù)可以將外部閃存映射到微控制器內存中，實(shí)現片上內存功能。此項技術(shù)為設計人員帶來(lái)更多的外置閃存選擇機會(huì )，同時(shí)降低系統成本，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(shí)仍能保證系統性能。串行閃存的低成本、小尺寸和簡(jiǎn)化配置等眾多優(yōu)勢從此得以應用，而對系統性能的影響非常小。利用SPIFI，設計人員還可以選擇無(wú)并行接口的微控制器，以小型低成本設計實(shí)現所需性能。

　　恩智浦計劃將SPIFI技術(shù)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數字信號控制器(DSC)。