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在计算机及外设应用中使用串行闪存存储代码
Serial Flash Code Used in Computer and Peripheral
■意法半导体串行非易失性存储器部


计算机及外设市场的需求


半导体工业的进步,特别是对存储器的容量、数据处理时间和速度要求更高的高速处理器的发展,是推进计算机及外设市场发展的主要动力,例如,打印机正在成为多功能设备,并集成了更多的智能功能。

同时,降低成本和集成度提高已经成为这个市场的重要发展态势,这一趋势导致了业界对低成本、灵活且节省空间的解决方案的开发浪潮。硬盘驱动器(HDD)是以减少引脚数量并提高可靠性和性能为中心,同时最大限度压缩成本和功耗应用的典型实例。

最后,计算机及外设应用往往要经常升级,这意味着在灵活的存储器基础上,产品设计必须具备再用性(可重复使用)。


ST的串行闪存存储代码


串行闪存是理想的连接RAM完成代码执行的代码存储解决方案。ST提供的M25Pxx 系列是一个完整的页式编程/扇区擦除存储器产品组合,存储密度从512千位到16兆位(2002年第3季度供货)。在该系列的特性中, 25MHz SPI 串行接口为要求快速编程和快速代码下载应用带来了附加值,此外,高水平的软硬件保护功能为数据的完整性(一致性)提供了保证。

这些特性有利于各种计算机外设及应用,如硬盘驱动器 (HDD)、光磁盘驱动器(ODD)、图形卡、打印机、PC主板、CD和DVD播放机、显示器、键盘、光电鼠标和网络摄像机。

使用串行SPI闪存的代码影像技术

在生产线上,可执行代码在串行闪存内完成编程。器件上电后,代码从这个非易失性存储器下载到RAM中,由主处理器执行。

代码影像战略使优化处理器的性能成为可能,因为从RAM中执行代码,所以,存取时间比直接使用闪存缩短很多。

并行到串行的基于SPI体系结构

在这种总线体系结构中,利用SPI接口的优点,主处理器可以通过串行总线直接访问闪存,与非易失性存储器和RAM共享同一并行总线的体系结构相比,降低了并行总线上的电容负载,从而导致存储器的访问时间缩短。

串行存取比并行存取具有更多的优点:

●SPI串行总线所需的接口信号的数量较少:4线(数据输入、数据输出、时钟和片选),对比之下,连接一个10位地址并行存储器需21个信号。

●封装的引脚数量(存储器、微控制器或ASIC)及印刷电路板上的线路数量都相应地减少。

●一个串行闪存可以安装到一个尺寸更小的封装内:一个串行SPI闪存需要一个8引脚的封装,而一个并行存储器需要的封装至少是28引脚。因此,可以降低由引脚数量直接决定的封装成本。

●数据通过SPI总线以25兆位/秒的速率传送到串行闪存并从串行闪存中传出,从而实现快速代码编程和下载。

这些增强特性可以通过两个体系结构实现:RAM存储器外置(见图1)或内置ASIC内(见图2)。因为ASIC将装进一个较小的封装内,所以,第二个解决方案可以将硬件成本压缩到最低限度。

串行闪存带来的灵活性

在引出线方面,512千位-8兆位的串行SPI闪存全面兼容(见图3),并适合低成本且节省空间的SO-8兼容封装的占板面积,此外,所有产品都使用标准SPI协议指令集,因此,在软件上,它们也全面兼容。

因此,ST的M25Pxx SPI闪存可以很容易地用同一家族中的密度更大或更小的产品更换,从而使应用设计具有可重复使用性和扩展性,并节省在新设计上的投资。

高水平的软硬件保护功能为数据一致性提供保证

数据一致性是计算机及外设应用的一项重要要求。ST的M25Pxx串行闪存具有高水平的软硬件代码的双重保护功能(见图4)。

1兆位-M25P10-A,1024可编程页(每页256字节),4个可擦除扇区(每区256页)

●硬件保护:

上电时的代码保护:当电源(VCC)低于一个预置极限电压时,所有指令被取消;当VCC超过预置极限电压时,编程擦除和写操作在2ms(典型值)内仍被取消。这个协议旨在防止存储器内保存的代码在上电时被破坏。

当时钟脉冲不是8的倍数时,禁止任何编程、擦除或写操作。

一个与状态寄存器写禁止位(SRWD)相关的外部线路保护信号(W)保护状态寄存器的BP0、BP1和BP2。

●软件写保护

状态寄存器的写允许闩锁位(WEL)必须在编程、写或擦除指令发布前由一个写允许(WREN)指令设置。

存储器采用统一扇区结构,通过给状态寄存器的块保护位(BP0、BP1、BP2)编程,可以在只读模式下锁定扇区。


结论


由于在数据处理时间上具有优异的特性,以及高水平的代码保护能力,ST的M25Pxx串行闪存是计算机及外设应用的理想解决方案,基于代码影像体系结构,这个系列产品集成本效益和系统中代码存储灵活性于一身。从512千位到8兆位的全部产品都采用少量引脚SO8兼容封装及未来的MLP8封装。

如果您对本文有任何问题或建议,请将您的问题或建议发送到下面的电子邮件地址:ask.memory@st.com

         
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