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閃存及衍生產品，確保今后產品的兼容性。

　　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簡單的調用命令。總體來看，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送的和SPIFI外設自動發送的命令。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，數據字段可進一步分為輸入和輸出數據字段。所有發送到外部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據，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性能，節約功耗。外部閃存可以保存圖像并通過LCD控制器讀取。由于LCD控制器大多數按地址順序讀取數據，SPIFI外設可根據需要預先獲取地址，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。或者，如果包含原始例程起始信息的內存頁保存在片上閃存中，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外設可以實現外部閃存代碼直接執行，因此新代碼無需加載到片上RAM。

　　通過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時運行功能，但是對于執行非關鍵代碼序列，SPIFI具有很大的吸引力。

　　寫/執行并行操作功能

　　SPIFI支持寫功能和執行功能同時進行，換句話說，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，系統可以繼續執行相關任務。

　　由于系統在執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，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驅動器中，再傳輸到外部閃存，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性能。串行閃存的低成本、小尺寸和簡化配置等眾多優勢從此得以應用，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并行接口的微控制器，以小型低成本設計實現所需性能。

　　恩智浦計劃將SPIFI技術推廣到其他Cortex-M產品上，包括低端Cortex-M0和即將上市的Cortex-M4數字信號控制器(DSC)。