СОВРЕМЕННАЯ ЭЛЕКТРОНИКА 2011-9

ют пакетную передачу данных, ис пользуемую интерфейсом SPIFI. Бла годаря этому интерфейс SPIFI при ближается к таким скоростям обмена данными. Как видно из рис. 1, типичная 16 битная параллельная флэш память обеспечивает скорость обмена дан ными 20 Мб/с. В системах с 32 бит ным микроконтроллером и 32 бит ной шиной внешней памяти (таких как системы NXP) разработчики мо гут использовать совместно два 16 битных параллельных устройства, чтобы обеспечить скорость обмена данными 40 Мб/с. Однако увеличение скорости приводит к удорожанию системы. В описанной конфигурации используется два модуля параллель ной флэш памяти, каждый из кото рых помещён в отдельный корпус с десятками выводов, причём размер корпуса, число выводов и место, не обходимое на печатной плате, могут оказаться больше допустимых пре делов. Последовательная флэш память, которая обычно использует простой четырёхвыводной интерфейс SPI (Se rial Peripheral Interface), может стать хорошей альтернативой параллель ной флэш памяти в тех случаях, когда размеры, потребляемая мощность и стоимость имеют критически важное значение, однако такая память рабо тает гораздо медленнее. Из рис. 1 вид но, что типичная SPI флэш память с частотой 50 МГц передаёт данные на скорости примерно 5 Мб/с (это в во семь раз меньше, чем у конфигура ции с двумя 16 битными параллель ными устройствами). Следует также учесть, что в большинстве микро контроллеров интерфейс SPI подклю чается к матрице периферийных уст ройств, поэтому сначала данные по ступают в код драйвера, который помещает их во встроенное ОЗУ, и лишь после этого они становятся до ступными процессору. Это может приводить к задержкам, так как каж дая порция данных, считанных с по следовательной флэш памяти, долж на пройти через программный уро вень интерфейса SPI. Для некоторых приложений стандартный интер фейс SPI может оказаться недостаточ но быстрым. Новый формат флэш памяти Quad SPI, в котором используется модифи цированная шестивыводная конфи гурация SPI, отличается существенно более высоким быстродействием, чем традиционные форматы SPI. Как вид но из рис. 1, Quad SPI обеспечивает обмен данными на скорости 40 Мб/с, такой же, как и при использовании двух 16 битных параллельных уст ройств. Устройства Quad SPI зачастую обходятся гораздо дешевле парал лельных, поскольку требуют значи тельно меньше выводов и умещаются в более компактных корпусах. На пер вый взгляд, флэш память Quad SPI мо жет стать хорошей заменой парал лельной флэш памяти во встраивае мых системах, однако на практике оказывается, что современные 32 бит ные микроконтроллеры не способ ны поддерживать максимальную ско рость работы флэш памяти Quad SPI. Это связано с тем, что интерфейс Quad SPI, как и традиционный интер фейс SPI, подключается к матрице пе риферийных устройств микрокон троллера. О ТКАЗ ОТ КОМПРОМИССА Компания NXP разработала новую функцию периферийного оборудо вания, SPI Flash Interface (SPIFI), ко торая избавляет от необходимости компромисса между параллельным и последовательным подключением. Благодаря патентуемой в настоящее время функции SPIFI недорогая SPI флэш память и новая Quad SPI флэш память отображаются в карте рас пределения памяти микроконтрол лера ARM Cortex M3, что обеспечи вает лишь минимальное снижение производительности внешней SPI флэш памяти по сравнению с внеш ней параллельной флэш памятью. Поскольку весь объём внешней флэш памяти отображается в карте распре деления памяти микроконтроллера, он может получать доступ к этой памяти напрямую, без помощи про граммного интерфейса (API) или биб лиотек. Например, прииспользованиифлэш памятиQuad SPI периферийное устрой ство SPIFI поддерживает скорость пере дачи данных до 40 Мб/с. Не жертвуя производительностью, разработчик может выбратьменее дорогое, компакт ное, легко конфигурируемое SPI флэш устройство. Кроме того, разработчик может вы брать и более компактный недорогой микроконтроллер, так как системе не потребуется громоздкий интерфейс для внешней параллельной памяти. Периферийное устройство SPIFI поз воляет создавать компактные, эффек тивные и недорогие встраиваемые сис темы, которые лучше используют ре сурсы памяти. Специализированная функция SPIFI первоначально будет поддерживаться серией LPC1800 микроконтроллеров ARM Cortex M3 компании NXP. Она также будет доступна в новых линей ках продукции, включая серию недо рогих Cortex M0 и цифровых после довательных контроллеров (DSC) Cor tex M4. SPIFI поддерживает большинство последовательных устройств флэш памяти, в том числе с возможностью чтения/записи сразу по четырём ка налам, и упрощает конфигурирова ние и программирование. Эта функ ция задействует четыре или шесть выводов (в зависимости от типа по следовательной флэш памяти), рабо тает с малым количеством регистров, оптимизирована для эффективного выполнения обращений к памяти и использует программные команды, которые снижают нагрузку на ЦПУ и рационализируют взаимодействие с памятью. К АК РАБОТАЕТ SPIFI На рис. 2 представлена блок схема периферийного устройства. SPIFI подключается к матрице AHB (Appli cation High speed Bus – шина высо ПРИБОРЫ И СИСТЕМЫ 46 WWW.SOEL.RU СОВРЕМЕННАЯ ЭЛЕКТРОНИКА ◆ № 9 2011 Интерфейс шины AHB Буферы SPIFI и управления Флэш память SPI или Quard SPI 4 или 6 Регистры SPIFI Рис. 2. Блок схема периферийного устройства SPIFI © СТА-ПРЕСС