新型RAM儲(chǔ)存器SQPI PSRAM提升STM32性能及使用場(chǎng)景探討
MCU主頻越來越高，處理能力越來越強(qiáng)大，需要的RAM資源相應(yīng)增加，但片上SRAM采用6T結(jié)構(gòu)，成本較高，不容易做得太大。通常MCU由于管腳數(shù)量的限制，不提供外部RAM擴(kuò)展接口，無法運(yùn)用并行SRAM或者SDRAM來實(shí)現(xiàn)RAM擴(kuò)展。有些IO口較多的MCU有專用的接口如FSMC來連接SDRAM或并行PSRAM，但會(huì)占用過多的管腳資源和PCB面積。 今天筆者要介紹的是近日新推出的面向IoT領(lǐng)域的新型RAM器件：IPUS公司的SQPI PSRAM （Pseudo SRAM）。它采用DRAM 1T1C的架構(gòu)做memory cell，相比SRAM，單位面積的硅片可以實(shí)現(xiàn)更高的儲(chǔ)存容量，內(nèi)置刷新控制電路使得芯片的接口、協(xié)議等同于普通的SPI SRAM，其接口相似于SPI NOR Flash，MCU可以通過SPI或Quad SPI接口，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的快速存取。該器件主要規(guī)格如下： 容量16/32/64Mb，支持SPI/Quad SPI接口，最高時(shí)鐘133MHz，1.8V或者3.3V供電。 該器件相比市場(chǎng)上的SPI 接口SRAM，具有容量大、速度高、價(jià)格更低的優(yōu)勢(shì)。 只要MCU具有SPI或者Quad SPI接口，就可以輕松實(shí)現(xiàn)RAM的擴(kuò)展。該器件已廣泛使用于（但不限于）如下產(chǎn)品： 1.在智能音箱、兒童故事機(jī)上的使用 在入門級(jí)智能音箱或故事機(jī)上增加PSRAM作為語音數(shù)據(jù)的緩存，可以搞定用戶端網(wǎng)絡(luò)連 接不穩(wěn)定、或帶寬共享被卡或云端大量并發(fā)請(qǐng)求造成的響應(yīng)不及時(shí)所引起的語音播放卡慢/斷續(xù)問題，提升用戶體驗(yàn)。 通過SQPI PSRAM在系統(tǒng)中增加RAM資源，能讓原有產(chǎn)品的性能顯著提升的同時(shí)，并可 進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)更多復(fù)雜的諸如DLNA這樣的協(xié)議，在Cortex-M3/4資源下實(shí)現(xiàn)語音喚醒，替代按鍵喚醒，極大地改善用戶體驗(yàn)，提升產(chǎn)品檔次。 2.在高級(jí)指紋識(shí)別技術(shù)儀上的使用 某生物指紋識(shí)別技術(shù)儀，為了提升檢測(cè)識(shí)別速度和改善用戶體驗(yàn)，需要一次性在一次按壓中 抓取多個(gè)指紋圖像（通常為每指紋50KB大?。Ｏ到y(tǒng)需要儲(chǔ)存多個(gè)指紋圖像并進(jìn)行相關(guān)圖像處理。采用SQPI PSRAM以后，優(yōu)化了系統(tǒng)規(guī)劃，避免了僅僅為了選用具有較大片上SRAM資源的MCU，從而不得不順帶選上其它不必要資源所引起的整體BOM成本上漲的尷尬情。 3.在移動(dòng)打印機(jī)上的使用 在移動(dòng)打印機(jī)上，需要通過互聯(lián)網(wǎng)接入云端進(jìn)行相關(guān)數(shù)據(jù)交互，或者需要做批量的票據(jù) 打印，一次上百甚至上千張票據(jù)的打印，這就需要終端具有緩存一定大小的數(shù)據(jù)的能力；有些則要求打印多種報(bào)表格式、并對(duì)打印字體有多樣化要求，從而需要進(jìn)行格式轉(zhuǎn)換、字體變換等運(yùn)算，需要較大的RAM來儲(chǔ)存數(shù)據(jù)。SQPI PSRAM很好的適應(yīng)了這種使用需要，相對(duì)并口器件省電、體積小，容量也合適。 4.用作可穿戴設(shè)備的顯示緩存 在最近火熱流行的可穿戴設(shè)備使用中，大部分中高端系統(tǒng)都會(huì)采用彩色顯示，或者需要顯示較大的尺寸，或者需要較高的辨別率，這就需要有較大的顯示緩沖RAM。大部分的MCU的片上SRAM資源非常有限，一般僅幾百KB的級(jí)別，此時(shí)通過QSPI PSRAM，就可以很好地滿足了這種需要。 5.在系統(tǒng)OTA在線升級(jí)上的使用 在基于MCU的相關(guān)系統(tǒng)中，由于RAM資源非常有限，這樣的OTA軟件升級(jí)需要多次傳輸 數(shù)據(jù)，給升級(jí)帶來不便。這個(gè)時(shí)候，如果系統(tǒng)帶有16 ~64Mb 的SQPI PSRAM，較大且快速的RAM使得數(shù)據(jù)傳輸可以一次完成。這對(duì)一些需要經(jīng)常自動(dòng)升級(jí)軟件的使用而言，是一個(gè)非常好的高性價(jià)比搞定方案，簡(jiǎn)化、加速了升級(jí)過程，同時(shí)可以減少現(xiàn)有方案Flash容量加倍的冗余需要。 6.在系統(tǒng)安全保護(hù)上的使用 系統(tǒng)安全的內(nèi)容之一是防止代碼被拷貝、系統(tǒng)被竊取、修改。傳統(tǒng)的系統(tǒng)中，程序在 Flash中運(yùn)行，由于Flash的內(nèi)容或掩膜是靜止、不變的，因此，簡(jiǎn)單的磨片、版圖提取等手段，就可能獲得運(yùn)行代碼。 一 種基于大RAM的系統(tǒng)，從安全的角度可以考慮這樣的規(guī)劃：系統(tǒng)自舉是用簡(jiǎn)單的明碼，其它代碼，是加密后儲(chǔ)存在flash中。當(dāng)系統(tǒng)運(yùn)行時(shí)，F(xiàn)lash中的數(shù)據(jù)，解密后轉(zhuǎn)存到PSRAM中，程序從PSRAM中運(yùn)行，當(dāng)程序(或函數(shù))運(yùn)行結(jié)束時(shí)，可以輕易地再次在PSRAM中加密（用于再次運(yùn)用）以及銷毀（一次性運(yùn)用）。其中密鑰可以由MCU的唯一序列號(hào)、PSRAM的唯一序列號(hào)以及隨機(jī)數(shù)并經(jīng)過客戶的定制算法生成，這樣，結(jié)合MCU自身的安全機(jī)制（以STM32為例： 其作為在多個(gè)使用上占統(tǒng)治地位的微控制器，擁有讀寫保護(hù)、唯一序列號(hào)、內(nèi)存保護(hù)單元、硬件防火墻、真隨機(jī)數(shù)發(fā)生器、硬件AES及HASH加速器等等先進(jìn)可靠的特點(diǎn)），pojie代價(jià)將以幾何級(jí)數(shù)遞增，基本可以讓絕大部分pojie者望而卻步。安全更是一個(gè)矛與盾的斗爭(zhēng)永遠(yuǎn)都不會(huì)結(jié)束的話題，上面的討論限于篇幅，無法展開討論。但每當(dāng)一種質(zhì)優(yōu)價(jià)廉的新產(chǎn)品、新技術(shù)出現(xiàn)（QSPI PSRAM就是其中的一種），就可能幫助客戶實(shí)現(xiàn)一些以前由于種種原因無法去試驗(yàn)的想法和規(guī)劃，甚至引發(fā)相關(guān)領(lǐng)域的革新與革命。當(dāng)變化到來時(shí)，主動(dòng)地去了解和擁抱變化，更有可能讓你的組織和產(chǎn)品立于不敗之地。 IPUS SQPI PSRAM，為MCU產(chǎn)品提供了一種高效、靈活、高性價(jià)比的RAM擴(kuò)展方案，為包括語音、圖像處理在內(nèi)的數(shù)據(jù)密集、算法密集類使用，提供了全新的搞定方案。 IPUS的評(píng)估板支持標(biāo)準(zhǔn)的Arduino 接口，可完美適配大多數(shù)STM32的NUCLEO系列開發(fā)板，相關(guān)的評(píng)估板、驅(qū)動(dòng)和demo程序，請(qǐng)和[email?protected]/* */聯(lián)系，或直接去融創(chuàng)芯城（www.digiic.com）選型和購(gòu)買IPUS的PSRAM產(chǎn)品，一站式搞定方案！