在写字楼@@、工厂车间和汽车@@中@@@@，软件正逐步取代机械部件和固定电路@@。例如@@，使用智能锁取代机械锁后@@，用户可以通过手机应用程序对智能锁进行控制@@，同时制造@@商可通过软件更新@@、改进或@@校正智能锁的功能@@。在这种趋势下@@，人们对存储器@@的要求不断提高@@@@，这一挑战不容忽视@@。
在常嵌入闪存存储器@@的微控制器@@ (MCU) 中@@，存储器@@的容量也在快速增加@@。除了宏观趋势外@@，MCU 中@@的一些特定发展趋势@@（包括更高的计算带宽@@、功能集成以及包含额外的大型通信栈@@）也决定了需要更大容量的闪存@@。当出现无线更新的需求时@@，由于原始图@@像和备@@份图@@像都需要存储@@，上@@述的这些需求自然会加倍@@。
面对存储器@@容量增加的压力@@，许多设计人员产生了@@“存储器@@焦虑@@”：担心片上@@存储器@@不够用@@。而且从@@可扩展性和成本而言@@，人们对存储器@@需求的快速增长都是不可持续的@@。
解决上@@述问题的一种方法是@@，使用外部闪存@@ MCU 解决方案@@。
将@@ MCU 与闪存技术@@分开@@，可创建更具可扩展性和成本效益的系统@@。在可扩展性方面@@，嵌入式闪存@@ MCU 需要转换到完全不同的器件来升级到更大容量的存储器@@@@。在成本方面@@，随着性能要求提高@@和@@ MCU 制造@@的工艺节点减少@@，由于闪存具有电荷泵等模拟器件@@，闪存根本无法像典型的数字互补金属氧化物半导体@@ (CMOS) 工艺一样减少工艺节点@@。因为难以减少工艺节点@@，嵌入式闪存@@ MCU 会产生附加成本@@，存储器@@容量较大时尤为如此@@。然而@@，从@@ MCU 中@@移除闪存存储器@@也会带来设计挑战@@，尤其是在性能@@、信息安全和功能安全方面@@。为了设计外部闪存存储器@@来实现成本节约和可扩展性优势并攻克工程挑战@@，德州仪器@@ (TI) 开发了@@ OptiFlash 存储器@@技术@@@@。图@@ 1 展示了@@ TI AM263P4-Q1 MCU 上@@ OptiFlash 技术@@架构的简图@@@@。
图@@ 1：AM263P4-Q1 MCU 上@@的@@ OptiFlash 存储器@@技术@@@@展示@@
什么是@@ OptiFlash 技术@@？
OptiFlash 技术@@是硬件存储器@@控制器加速器和软件工具的组合@@。为应对性能挑战@@，AM263P4-Q1 MCU 针对外部闪存集成电路采用了高带宽@@、低引脚数@@、八通道串行外设接口@@。该接口具有八个数据通道@@，运行速率可以高达@@ 133MHz 双倍数据速率@@，同时还添加了闪存高速缓存作为闪存指令控制器@@，将@@高速缓存的指令放置于片上@@@@ RAM。仅闪存快速缓存功能便可将@@就地执行@@ (XIP) 性能提高@@达@@ 80%，具体取决于代码结构@@。
外部闪存另一个常见的性能挑战是响应时间@@。借助@@硬件加速器@@，OptiFlash 技术@@可并行处理响应过程的多个部分@@，从@@而使初始控制器局域网@@报文最快可达@@56ms或@@118ms（直至完全正常运行@@），具体取决于映像大小@@。除了硬件加速器@@，OptiFlash 技术@@还包含了静态代码分析工具@@，如智能分配工具@@（可分析应用程序代码@@，并推荐在紧耦合存储器@@@@、RAM 或@@闪存中@@的代码分配@@，具体取决于执行频率@@）。
为帮助实现高达@@ ASIL D 的汽车@@安全完整性等级@@ (ASIL) 和高达电子@@安全车辆入侵保护应用@@ (EVITA) 硬件安全模块@@ (HSM) 完整级的网@@络安全@@，器件采用@@ OptiFlash 技术@@时需要考虑启用外部闪存时的功能安全和信息安全特性@@。为确保数据传输中@@的完整性@@，德州仪器@@在硬件中@@实施了内联纠错码@@，用于检测和校正传输错误@@。在安全性方面@@，由于采用的是外部闪存@@，从@@理论上@@来讲@@，攻击者会探测数据线@@，并通过中@@间人攻击方法读取正在执行的代码@@。通常来说@@，因为在数据线上@@@@“监听@@”的任何数据都是经过加密的@@，在外部闪存上@@对代码和数据加密即可降低上@@述可能性@@。但由于我们通过闪存就地执行@@，OptiFlash 包含了一个动态身份验证和加密块@@，便可在硬件中@@执行安全功能@@，无需用户任何操作@@。
将@@这些性能加速器与大容量片上@@@@ RAM（AM263P4-Q1 中@@为@@ 3.5MB）组合使用时@@，几乎可直接通过片上@@@@ RAM 执行总体性能@@。德州仪器@@基准测试数据表明@@，借助@@ TI OptiFlash 技术@@，与片上@@@@ RAM 执行相比@@，XIP 性能降级的@@ CPU 周期低至多@@ 10% 。
结语@@
随着软件定义@@架构的存储器@@需求不断提高@@@@，OptiFlash 存储器@@技术@@@@转变了存储器@@架构范式@@，可实现外部闪存的可扩展性和成本效益@@。这将@@帮助更多系统实现丰富的功能@@，例如@@，通过无线更新对汽车@@进行关键软件更新@@，或@@通过联网@@使需要更多空间@@用于较大通信栈的系统更加互联@@。通过实现更具可扩展性和成本效益的存储器@@存储@@，OptiFlash 存储器@@技术@@@@可为汽车@@行业向诸多新兴趋势的发展清理障碍@@。
关于德州仪器@@@@ (TI)
德州仪器@@ (TI)（纳斯达克股票代码@@：TXN）是一家全球性的半导体公司@@，致力于设计@@、制造@@、测试和销售模拟和嵌入式处理芯片@@，用于工业@@、汽车@@、个人电子@@产品@@、通信设备@@和企业系统等市场@@。我们致力于通过半导体技术@@让电子@@产品更经济实用@@，创造一个更美好的世界@@。如今@@，每一代创新都建立在上@@一代创新的基础之上@@@@，使我们的技术@@变得更小巧@@、更快速@@、更可靠@@、更实惠@@，从@@而实现半导体在电子@@产品领域的广泛应用@@，这就是工程的进步@@。这正是我们数十年来乃至现在一直在做的事@@。欲了解更多信息@@，请访问公司网@@站@@www.ti.com.cn