€5.標(biāo)準(zhǔn)SerialNorFlash的接口

1#.標(biāo)準(zhǔn)SPI

4線標(biāo)準(zhǔn)SPI接口，由串行數(shù)據(jù)輸入（SI）、串行數(shù)據(jù)輸出（SO）、串行時鐘（SCK）和芯片啟用（CE#）引腳組成。指令通過SI引腳發(fā)送，以在SCK的上升沿對指令、地址或輸入數(shù)據(jù)進(jìn)行編碼。SO引腳用于讀取數(shù)據(jù)或檢查設(shè)備的狀態(tài)。該設(shè)備支持SPI總線操作模式（0，0）和（1，1）。SPI產(chǎn)品一般以串行的方式讀取信息，也就是每次1比特，它要求的連接較少，所以要求的引腳數(shù)也較少。這一更低的成本簡化了許多嵌入式設(shè)計(jì)的電路板設(shè)計(jì)并降低了外形尺寸。總的針腳數(shù)從典型的并行Nor Flash上的47個有效引腳降低到了SPI閃存上的8個有效引腳。

圖1-5：標(biāo)準(zhǔn)SPI波形示例

2#.Multi I/O SPI

除了標(biāo)準(zhǔn)的4線配置之外，多輸入/輸出操作利用增強(qiáng)的SPI協(xié)議，將SPI擴(kuò)展為包括各種IO標(biāo)準(zhǔn)，包括用于減少引腳數(shù)的單路和在標(biāo)準(zhǔn)SPI基礎(chǔ)上增加了額外的數(shù)據(jù)線，用于提高吞吐量的雙或四路I/O（若配置為四路，則稱為QSPI）。 1#：雙輸出 2#：雙輸入和雙輸出 3#：四輸出 4#：四輸入和四輸出

在3線模式下，MOSI和MISO線合并為一條雙向數(shù)據(jù)線，如圖1-6所示，半雙工模式支持雙向通信，但減少數(shù)據(jù)線的數(shù)量并以半雙工模式運(yùn)行會降低最大可能的吞吐量。

圖1-6：單路SPI配置

圖1-7：雙路SPI配置

當(dāng)與高速設(shè)備通信時，Quad I/O設(shè)備可以提供的性能是標(biāo)準(zhǔn)SPI的4倍，圖1-8顯示了支持Quad IO設(shè)備的配置示例。

圖1-8：四路SPI配置

通過SPI模式執(zhí)行這些指令將實(shí)現(xiàn)READ和PROGRAM操作的傳輸帶寬的兩倍或四倍。有了Multi-I/O，器件能夠同時傳輸和接收1bit、2bit或4bit的數(shù)據(jù)，實(shí)現(xiàn)了更快的速度，并且只需要8個引腳或者只需要4個有效引腳就能維持單I/O SPI原來的好處。

提升的性能意味著能夠支持更快的XIP代碼執(zhí)行，能夠降低采用較慢的SPI解決方案的系統(tǒng)中所需的RAM數(shù)量，還能夠?qū)崿F(xiàn)更快的系統(tǒng)啟動速度。利用多種I/O模式的組件可以與并行設(shè)備的讀取速度相媲美，同時可以減少引腳數(shù)。

3#.QPI

只有當(dāng)設(shè)備從標(biāo)準(zhǔn)/雙路/四路SPI模式切換到QPI模式時，設(shè)備才支持四路外圍接口（QPI）操作。

QPI（Quad Peripheral Interface，四外設(shè)接口）支持2周期指令，進(jìn)一步減少指令時間。頁面可以按4K字節(jié)扇區(qū)、32K字節(jié)塊、64K字節(jié)塊和/或整個芯片的組擦除。統(tǒng)一的扇區(qū)和塊架構(gòu)允許高度的靈活性，因此支持QPI器件可以用于需要可靠數(shù)據(jù)保留的各種應(yīng)用。

典型的SPI協(xié)議要求字節(jié)長的指令代碼僅通過八個串行時鐘中的SI引腳轉(zhuǎn)移到設(shè)備中。QPI模式利用所有四個I/O引腳來輸入指令代碼，因此只需要兩個串行時鐘，這可以顯著減少SPI指令開銷并提高系統(tǒng)性能。在任何給定時間，只有QPI模式或SPI/雙路/四路模式可以激活。特定指令用于在這兩種模式之間切換，而不考慮狀態(tài)寄存器中的非易失性Quad Enable（QE）位狀態(tài)，電源重置或軟件重置將使設(shè)備返回到標(biāo)準(zhǔn)SPI模式。在QPI模式期間，SI和SO引腳變?yōu)殡p向I/O0和I/O1，WP#和HOLD#引腳分別變?yōu)镮/O2和I/O3。

圖1-9：QPI配置波形示例

傳輸速度和容量：

Serial Nor Flash容量覆蓋512Kb至2Gb，即64KB至256MB（1B=1Byte=8b=8bit），支持3V、2.5V和1.8V供電。

€6.其它類型SerialNorFlash

1#.SerialNorFlashwith ECC

帶ECC校驗(yàn)的串行Nor Flash，其容量均比較大，一般為128Mb和256Mb容量居多，每64位長度的邊界會追加1位錯誤檢測和校正（帶ECC），速率為50MHZ-166MHZ。

2#.Twin Quad Serial NorFlash (x8 SPI)

如圖1-10所示，即兩片支持X4 SPI的Flash疊封在一起，擴(kuò)展成為X8接口。例如512Mb=256Mb×2；256Mb=128Mb×2，速率80MHZ/166MHZ。

圖1-10：兩片X4 SPI Nor Flash堆疊實(shí)現(xiàn)X8

3#.Security Flash

安全閃存，Security Flash支持RPMC（Replay Protection Monotonic Counter，重放保護(hù)單調(diào)計(jì)數(shù)器）功能作為額外的安全措施，可以檢測硬件攻擊，另外還有易失HMAC密鑰寄存器、非易失性根密鑰寄存器、四個32位單調(diào)計(jì)數(shù)器，同樣，帶安全保護(hù)機(jī)制的串行Nor Flash，其容量均做的比較大，一般128Mb起步至2Gb，速率80M-166MHZ。

審核編輯：劉清