128Mb以上的串行閃存被認(rèn)為是電子產(chǎn)品滿(mǎn)足市場(chǎng)需求、增加更多功能的一個(gè)主要障礙。針對(duì)需要128Mb以上串行閃存的應(yīng)用要求，美光科技推出一個(gè)簡(jiǎn)單的獨(dú)一無(wú)二的擴(kuò)容解決方案。這個(gè)解決方案可以把存儲(chǔ)容量輕松地?cái)U(kuò)大到4G或更大，完全兼容現(xiàn)有的串行外設(shè)接口（SPI）協(xié)議，無(wú)需重新設(shè)計(jì)主芯片的硬件。該解決方案優(yōu)于市場(chǎng)上現(xiàn)有的要求創(chuàng)建一個(gè)新的32位尋址模式的解決方案，因?yàn)閯?chuàng)建新的尋址模式可能強(qiáng)迫設(shè)計(jì)人員修改軟硬件。
SPI協(xié)議的優(yōu)點(diǎn)與局限
凡是在今天市場(chǎng)上銷(xiāo)售的獨(dú)立串行閃存都采用基于3個(gè)地址字節(jié)的SPI協(xié)議。SPI協(xié)議的數(shù)據(jù)禎由多個(gè)字節(jié)（8位）組成，主要包括：1）一個(gè)指示閃存操作的操作碼（8位）；2） 24位讀寫(xiě)操作地址（3個(gè)字節(jié)） ，用于對(duì)所選存儲(chǔ)區(qū)進(jìn)行尋址；3） 如果寫(xiě)操作，在所選地址寫(xiě)入N x 8位數(shù)據(jù)（N = 1 … 256） 。SPI協(xié)議在嵌入式市場(chǎng)取得巨大成功，被所有的嵌入式串行閃存接受。升級(jí)應(yīng)用無(wú)需修改硬件是在閃存內(nèi)采用SPI協(xié)議的一個(gè)主要好處，因?yàn)椴煌W存容量可以共用同一種封裝和引腳排列方式（8引腳）。
不過(guò)，如果這個(gè)協(xié)議不能用于存儲(chǔ)密度超過(guò)128Mb應(yīng)用時(shí)，那么其優(yōu)點(diǎn)就會(huì)蕩然無(wú)存。因?yàn)镾PI協(xié)議使用3個(gè)地址字節(jié)的禎通信，所以系統(tǒng)最大尋址空間被限制在128Mb。存儲(chǔ)密度在256Mb或更高的閃存要求SPI協(xié)議增加額外的字節(jié)。協(xié)議的修改可能迫使所有的設(shè)計(jì)人員（特別是需要使用128Mb存儲(chǔ)器的芯片組廠商）重新設(shè)計(jì)硬件。此外，若想把存儲(chǔ)密度提高到256Mb或更高，他們無(wú)法升級(jí)現(xiàn)有的代碼存儲(chǔ)器為128Mb（3個(gè)地址字節(jié)）的應(yīng)用。
增加存儲(chǔ)密度的解決方案
因?yàn)檫@個(gè)原因，設(shè)計(jì)人員一直在尋找一個(gè)有效的解決辦法，只需對(duì)軟硬件稍加修改，即可把存儲(chǔ)器密度提高到128Mb。有一個(gè)提議是開(kāi)發(fā)一個(gè)支持更高尋址密度的32尋址模式，增加2種命令以解決24位與32位之間的轉(zhuǎn)換問(wèn)題。然而，這種方法需要在24尋址機(jī)制的基礎(chǔ)上修改現(xiàn)有的軟件，協(xié)議變化可能迫使設(shè)計(jì)人員重新設(shè)計(jì)主芯片的硬件。
美光科技的串口閃存產(chǎn)品陣容，存儲(chǔ)密度從1/2Mb一直延伸到128Mb，現(xiàn)在該公司提出一個(gè)簡(jiǎn)單的解決方案，可以幫助設(shè)計(jì)人員解決存儲(chǔ)密度提升問(wèn)題。這個(gè)解決方案基于美光最新推出的N25Q256閃存，該方案的最大亮點(diǎn)是在采用相同的SPI協(xié)議情況下，不僅能夠滿(mǎn)足256Mb應(yīng)用的需求，還能滿(mǎn)足512Mb到32Gb的需求。
這個(gè)解決方案采用一個(gè)叫做擴(kuò)展地址寄存器（EAR）的n-位寄存器，可以把尋址空間擴(kuò)展到傳統(tǒng)的3個(gè)字節(jié)（24位）以上。主機(jī)可以使用一個(gè)專(zhuān)用指令寫(xiě)寄存器（上電后寄存器進(jìn)入00……0b默認(rèn)狀態(tài)）。這樣，存儲(chǔ)器被外部視為n個(gè)以128Mb為單位的存儲(chǔ)段，該寄存器的內(nèi)容可以對(duì)每個(gè)段進(jìn)行尋址。
擴(kuò)展地址寄存器
· 以傳統(tǒng)方式寫(xiě)前3個(gè)地址字節(jié)（A［23:0］） （圖2給出一個(gè)讀存儲(chǔ)器模式操作示例）。
·第4個(gè)地址字節(jié)被預(yù)存在一個(gè)n位寄存器內(nèi)。該寄存器具有以下特點(diǎn)：支持一條專(zhuān)用的寫(xiě)指令（C5h）；以協(xié)議速度通信，是一個(gè)邏輯寄存器（觸發(fā)器）；默認(rèn)條件（在上電后）是00h；在執(zhí)行一條專(zhuān)用讀存儲(chǔ)器命令（C8h）后，可以查看寄存器內(nèi)容；8位寄存器的最大尋址空間是32Gb，但是還可以擴(kuò)展。
擴(kuò)展地址寄存器的控制命令如圖所示3 。
實(shí)例分析
1、以一個(gè)閃存為例：
· 256Mb可以視為2個(gè)128Mb閃存模塊；
·所有默認(rèn)操作都從最低有效位開(kāi)始，除非EAR的0位被預(yù)置1。
2 、以一個(gè)閃存為例：
· 512Mb可以視為4個(gè)128Mb閃存模塊；
·所有默認(rèn)操作都從最低有效位開(kāi)始，除非EAR的1位和0位被預(yù)置01或10或11。
128Mb以上的串行閃存被認(rèn)為是電子產(chǎn)品滿(mǎn)足市場(chǎng)需求、增加更多功能的一個(gè)主要障礙。針對(duì)需要128Mb以上串行閃存的應(yīng)用要求，美光科技推出一個(gè)簡(jiǎn)單的獨(dú)一無(wú)二的擴(kuò)容解決方案。這個(gè)解決方案可以把存儲(chǔ)容量輕松地?cái)U(kuò)大到4G或更大，完全兼容現(xiàn)有的串行外設(shè)接口（SPI）協(xié)議，無(wú)需重新設(shè)計(jì)主芯片的硬件。該解決方案優(yōu)于市場(chǎng)上現(xiàn)有的要求創(chuàng)建一個(gè)新的32位尋址模式的解決方案，因?yàn)閯?chuàng)建新的尋址模式可能強(qiáng)迫設(shè)計(jì)人員修改軟硬件。
SPI協(xié)議的優(yōu)點(diǎn)與局限
凡是在今天市場(chǎng)上銷(xiāo)售的獨(dú)立串行閃存都采用基于3個(gè)地址字節(jié)的SPI協(xié)議。SPI協(xié)議的數(shù)據(jù)禎由多個(gè)字節(jié)（8位）組成，主要包括：1）一個(gè)指示閃存操作的操作碼（8位）；2） 24位讀寫(xiě)操作地址（3個(gè)字節(jié)） ，用于對(duì)所選存儲(chǔ)區(qū)進(jìn)行尋址；3） 如果寫(xiě)操作，在所選地址寫(xiě)入N x 8位數(shù)據(jù)（N = 1 … 256） 。SPI協(xié)議在嵌入式市場(chǎng)取得巨大成功，被所有的嵌入式串行閃存接受。升級(jí)應(yīng)用無(wú)需修改硬件是在閃存內(nèi)采用SPI協(xié)議的一個(gè)主要好處，因?yàn)椴煌W存容量可以共用同一種封裝和引腳排列方式（8引腳）。
不過(guò)，如果這個(gè)協(xié)議不能用于存儲(chǔ)密度超過(guò)128Mb應(yīng)用時(shí)，那么其優(yōu)點(diǎn)就會(huì)蕩然無(wú)存。因?yàn)镾PI協(xié)議使用3個(gè)地址字節(jié)的禎通信，所以系統(tǒng)最大尋址空間被限制在128Mb。存儲(chǔ)密度在256Mb或更高的閃存要求SPI協(xié)議增加額外的字節(jié)。協(xié)議的修改可能迫使所有的設(shè)計(jì)人員（特別是需要使用128Mb存儲(chǔ)器的芯片組廠商）重新設(shè)計(jì)硬件。此外，若想把存儲(chǔ)密度提高到256Mb或更高，他們無(wú)法升級(jí)現(xiàn)有的代碼存儲(chǔ)器為128Mb（3個(gè)地址字節(jié)）的應(yīng)用。
增加存儲(chǔ)密度的解決方案
因?yàn)檫@個(gè)原因，設(shè)計(jì)人員一直在尋找一個(gè)有效的解決辦法，只需對(duì)軟硬件稍加修改，即可把存儲(chǔ)器密度提高到128Mb。有一個(gè)提議是開(kāi)發(fā)一個(gè)支持更高尋址密度的32尋址模式，增加2種命令以解決24位與32位之間的轉(zhuǎn)換問(wèn)題。然而，這種方法需要在24尋址機(jī)制的基礎(chǔ)上修改現(xiàn)有的軟件，協(xié)議變化可能迫使設(shè)計(jì)人員重新設(shè)計(jì)主芯片的硬件。
美光科技的串口閃存產(chǎn)品陣容，存儲(chǔ)密度從1/2Mb一直延伸到128Mb，現(xiàn)在該公司提出一個(gè)簡(jiǎn)單的解決方案，可以幫助設(shè)計(jì)人員解決存儲(chǔ)密度提升問(wèn)題。這個(gè)解決方案基于美光最新推出的N25Q256閃存，該方案的最大亮點(diǎn)是在采用相同的SPI協(xié)議情況下，不僅能夠滿(mǎn)足256Mb應(yīng)用的需求，還能滿(mǎn)足512Mb到32Gb的需求。
這個(gè)解決方案采用一個(gè)叫做擴(kuò)展地址寄存器（EAR）的n-位寄存器，可以把尋址空間擴(kuò)展到傳統(tǒng)的3個(gè)字節(jié)（24位）以上。主機(jī)可以使用一個(gè)專(zhuān)用指令寫(xiě)寄存器（上電后寄存器進(jìn)入00……0b默認(rèn)狀態(tài)）。這樣，存儲(chǔ)器被外部視為n個(gè)以128Mb為單位的存儲(chǔ)段，該寄存器的內(nèi)容可以對(duì)每個(gè)段進(jìn)行尋址。
擴(kuò)展地址寄存器
· 以傳統(tǒng)方式寫(xiě)前3個(gè)地址字節(jié)（A［23:0］） （圖2給出一個(gè)讀存儲(chǔ)器模式操作示例）。
·第4個(gè)地址字節(jié)被預(yù)存在一個(gè)n位寄存器內(nèi)。該寄存器具有以下特點(diǎn)：支持一條專(zhuān)用的寫(xiě)指令（C5h）；以協(xié)議速度通信，是一個(gè)邏輯寄存器（觸發(fā)器）；默認(rèn)條件（在上電后）是00h；在執(zhí)行一條專(zhuān)用讀存儲(chǔ)器命令（C8h）后，可以查看寄存器內(nèi)容；8位寄存器的最大尋址空間是32Gb，但是還可以擴(kuò)展。
擴(kuò)展地址寄存器的控制命令如圖所示3 。
實(shí)例分析
1、以一個(gè)閃存為例：
· 256Mb可以視為2個(gè)128Mb閃存模塊；
·所有默認(rèn)操作都從最低有效位開(kāi)始，除非EAR的0位被預(yù)置1。
2 、以一個(gè)閃存為例：
· 512Mb可以視為4個(gè)128Mb閃存模塊；
·所有默認(rèn)操作都從最低有效位開(kāi)始，除非EAR的1位和0位被預(yù)置01或10或11。
3、在閃存內(nèi)的快速讀操作示例
第1種情況從第1個(gè)存儲(chǔ)塊開(kāi)始尋址：
· 開(kāi)始串行輸入：0Bhex + 3個(gè)地址字節(jié) + 1個(gè)假時(shí)鐘周期字節(jié)；
· 輸出端將收到128Mb以下閃存的從所發(fā)送的3個(gè)地址開(kāi)始的數(shù)據(jù)；
·如果芯片保持選擇狀態(tài)，地址數(shù)值在內(nèi)部自動(dòng)加1，輸出數(shù)據(jù)還能與超過(guò)128Mb的存儲(chǔ)空間關(guān)聯(lián) （用同一個(gè)指令可以把整個(gè) 256Mb內(nèi)容下載）。
第2種情況從第2個(gè)存儲(chǔ)塊開(kāi)始尋址：
· 開(kāi)始第1個(gè)串行輸入：WEAR指令（C5h） + 1個(gè)數(shù)據(jù)字節(jié)（xxxxxxx1b）；
·開(kāi)始第2個(gè)串行輸入：0Bhex + 3個(gè)地址字節(jié) + 1個(gè)假時(shí)鐘周期字節(jié)；
· 輸出端將收到128Mb以上閃存的從所發(fā)送的3個(gè)地址開(kāi)始的數(shù)據(jù)；
·如果芯片保持選擇狀態(tài)，地址數(shù)值在內(nèi)部自動(dòng)加1，輸出數(shù)據(jù)還能與小于128Mb的存儲(chǔ)空間關(guān)聯(lián) （存儲(chǔ)器地址反轉(zhuǎn)機(jī)制在整個(gè) 256Mb內(nèi)有效）；
·從現(xiàn)在起，發(fā)送的所有指令都與128Mb以上的空間關(guān)聯(lián)，直到發(fā)送一條新的WEAR指令（數(shù)據(jù)字節(jié) = xxxxxxx0b）為止。
本文小結(jié)
從設(shè)計(jì)角度看，擴(kuò)展地址寄存器是一個(gè)簡(jiǎn)單的解決方案。它完全兼容現(xiàn)有的SPI協(xié)議，支持128Mb以上的尋址空間（存儲(chǔ)單元更小的閃存與超過(guò)128Mb的閃存可以共存在一條總線上，而且一個(gè)控制器可以訪問(wèn)兩個(gè)存儲(chǔ)器）；軟件修改量很小，硬件無(wú)需修改；存儲(chǔ)容量直接擴(kuò)大到4G或更高。