在嵌入式系統(tǒng)與便攜電子產(chǎn)品的數(shù)據(jù)緩沖設(shè)計(jì)中,存儲(chǔ)芯片的選擇往往直接影響整機(jī)性能與成本。并口PSRAM(偽靜態(tài)隨機(jī)存取存儲(chǔ)器)兼具大容量與低引腳數(shù)的特點(diǎn),尤其適合對數(shù)據(jù)緩沖有較高要求的應(yīng)用場景。
1、什么是并口PSRAM?
并口PSRAM本質(zhì)上是一種“偽裝”成SRAM的DRAM器件。其內(nèi)部存儲(chǔ)單元采用1T+1C結(jié)構(gòu)(一個(gè)晶體管加一個(gè)電容),與傳統(tǒng)SRAM的6T或4T+2R結(jié)構(gòu)截然不同。正是這種DRAM內(nèi)核賦予了PSRAM兩大核心優(yōu)勢:芯片面積更小、制造成本更低。
與此同時(shí),PSRAM對外提供的接口卻完全兼容SRAM——無需像SDRAM那樣配備復(fù)雜的內(nèi)存控制器,也無需定期執(zhí)行刷新操作。開發(fā)者可以像使用普通SRAM一樣直接讀寫,極大降低了軟硬件設(shè)計(jì)難度。
2、并口PSRAM的技術(shù)參數(shù)
當(dāng)前市面上的并口PSRAM容量覆蓋范圍很廣,從8Mbit、16Mbit、32Mbit,一直到64Mbit甚至128Mbit均有成熟產(chǎn)品。雖然絕對容量不及同代SDRAM,但相比傳統(tǒng)低功耗SRAM(通常只有幾Mbit)已經(jīng)高出幾個(gè)數(shù)量級(jí)。
在速度方面,并口PSRAM支持突發(fā)(Burst)模式,能夠連續(xù)快速傳輸數(shù)據(jù),滿足大多數(shù)實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)緩沖需求。并口PSRAM的價(jià)格僅比同容量SDRAM略高一點(diǎn),卻遠(yuǎn)低于SRAM,性價(jià)比優(yōu)勢突出。
3、高性能并口PSRAM在數(shù)據(jù)緩沖場景中的優(yōu)勢
在許多便攜設(shè)備中,數(shù)據(jù)緩沖需要滿足三個(gè)條件:足夠容量、低功耗、簡單接口。我們逐一對比:
對比SRAM:同等容量下,并口PSRAM的體積縮小約60%,價(jià)格降低50%以上。對于需要幾兆字節(jié)緩沖區(qū)的應(yīng)用(例如音頻處理、圖像暫存),使用SRAM會(huì)導(dǎo)致PCB面積和BOM成本急劇上升,而并口PSRAM則游刃有余。
對比SDRAM:SDRAM雖然密度高、價(jià)格低,但其初始化、刷新、行列地址復(fù)用等機(jī)制對于純緩沖用途過于繁瑣。并口PSRAM無需刷新控制器,系統(tǒng)上電即可像RAM一樣線性尋址,功耗也顯著低于SDRAM(通常僅為后者的30%~50%)。
因此,對于手機(jī)、電子詞典、掌上電腦、PDA、PMP、MP3/4播放器、GPS接收機(jī)等消費(fèi)電子產(chǎn)品,并口PSRAM已成為數(shù)據(jù)緩沖的理想選擇。
4、并口PSRAM在實(shí)際緩沖應(yīng)用中的典型場景
以一款手持式數(shù)據(jù)采集設(shè)備為例:主控MCU通過并口PSRAM暫存傳感器突發(fā)數(shù)據(jù),待采集完成后統(tǒng)一處理。相比使用SDRAM,開發(fā)者省去了配置SDRAM控制器的固件開銷;相比使用SRAM,同樣4MB緩沖容量下,并口PSRAM的封裝尺寸更小、功耗更低,電池續(xù)航明顯提升。
另一個(gè)典型案例是高清音頻解碼器。解碼芯片需要一個(gè)大容量環(huán)形緩沖區(qū)來消除碼流抖動(dòng),并口PSRAM的低延遲并行接口能夠無縫配合解碼邏輯,避免SPI接口PSRAM可能存在的帶寬瓶頸。
5、選用并口PSRAM時(shí)的注意事項(xiàng)
盡管并口PSRAM接口與SRAM一致,但設(shè)計(jì)時(shí)仍需留意兩點(diǎn):其一,部分并口PSRAM支持省電待機(jī)模式,需要正確配置片選信號(hào)以降低靜態(tài)功耗;其二,由于內(nèi)部為DRAM單元,極端環(huán)境下(如超過85℃)可能存在數(shù)據(jù)保持時(shí)間縮短的問題,高可靠性設(shè)計(jì)可配合ECC機(jī)制。
作為業(yè)內(nèi)知名的電子元件供應(yīng)商與存儲(chǔ)解決方案技術(shù)伙伴。英尚微電子公司核心業(yè)務(wù)涵蓋存儲(chǔ)芯片、半導(dǎo)體器件、單片機(jī)、藍(lán)牙芯片及微動(dòng)開關(guān)等產(chǎn)品的供應(yīng),依托資深的技術(shù)團(tuán)隊(duì),為客戶提供精準(zhǔn)的產(chǎn)品選型、電路設(shè)計(jì)及產(chǎn)品研發(fā)全流程支持。
審核編輯 黃宇
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PSRAM與DRAM/SRAM相比的優(yōu)勢是什么?
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