FPGA存储器连接

大多数嵌入式设备通常都不为人所知或者不受到很大重视。但是这些功能强大的设备在医疗保健、工厂车间以及家用电器等各个领域都参与实现了至关重要的功能。它们结合PC、智能手机或其他智能设备中使用的计算技术，但通常见于某种专用功能或操作模式中，例如智能扬声器、工厂控制器或或者汽车摄像头系统。

由于嵌入式设备大多执行至关重要的任务，因此它们必须能够可靠地运行并快速地启动（或在电源故障或固件更新的情况下快速重新启动）。为了确保这一点，需要进行大量的技术实践，同时还需要几个关键组件来确保这种性能。其中就包括高速存储器和FPGA，后者可以监控并帮助将设备固件加载到存储器中，便于其能够正常启动。

虽然这听起来没那么复杂，但事实上，这个过程中可能会遇到许多障碍。首先，建立这些连接没有任何“官方”行业标准可遵循。虽然SPI（串行外设接口）已成为设备固件和存储器之间逻辑连接实际上使用的业界公认标准，但是物理接口标准仍然各不相同。因此，对于公司而言，关键在于找到与之合作的伙伴，以确保满足物理和逻辑要求来实现这些重要的基础组件之间稳定、可靠的连接。

为了优化客户在这方面的体验，FPGA制造商莱迪思半导体与全球领先的存储器供应商美光进行了多年的合作，为嵌入式设备提供基于SPI的解决方案。两家公司始终致力于确保各自产品间的兼容性，美光还编制了一份详尽的兼容性指南，明确阐述了其各种类型和大小的存储器中哪些能与不同的莱迪思FPGA一起使用。虽然听起来很简单，但是由于双方的选择非常多，很容易产生混淆，因此兼容性指南十分重要。

从技术上来说，FPGA与嵌入式闪存之间的通信是通过一种被称之为串行闪存可发现参数（SFDP）的机制进行的，该机制用于确认SPI存储器已准备好开始启动过程。随后，通过Quad SPI（莱迪思即将支持Octal SPI）将固件指令加载到存储器中，便于嵌入式器件启动。由于改进了连接，这些数据传输的速度从33 MHz增加到150 MHz，启动时间从长达50毫秒降低到仅11毫秒。尽管在现实世界中这些数字都很小，但在嵌入式设备机器驱动的场景中，这些差异就变得非常显著。

莱迪思Certus™-NX Versa评估板是莱迪思和美光之间合作的一个绝佳案例。该开发板使用了美光的SPI NOR闪存（黄色框出的较小器件：MT25QU128ABA1ESE-0SIT）和DDR3 DRAM（黄色框出的较大器件：MT41K64M16TW-107：J）技术

采用Mach-NX的莱迪思Sentry演示板使用了四颗美光的SPI NOR闪存器件（MT25QL256BBB8ESF-0AAT），如黄色方框所示

除了闪存启动的问题之外，莱迪思还与美光合作保证DRAM存储器稳定运行。为此，莱迪思将DDR3 DRAM和LPDDR存储器控制器集成到专用于嵌入式市场的FPGA中，确保美光存储器高速、完美运行。这让工程师能够更轻松地将解决方案整合到他们的设计中，从而加快了新产品的开发过程。

莱迪思与美光之间的合作大大提升了器件的运行性能，因为现在FPGA可以通过访问大容量外部DRAM存储器来扩容FPGA内置的片上SRAM。此外，DRAM通常是在先进的半导体制程技术节点上生产的，这意味着由此带来的技术进步会让存储器变得更快、成本更低。这再一次为嵌入式设计人员带来了更低的成本和更强的灵活性。同时公司在设计产品时可以购买最优的组件，而无须妥协。

莱迪思与美光公司建立合作伙伴关系的最终目标是确保两家领先的供应商在各自最优秀的产品上进行合作，让共同的客户从中受益。这种合作关系显然非常值得投资。

了解更多有关莱迪思FPGA和美光存储器技术之间兼容性的具体信息，请访问美光官网的《兼容性指南》。

Bob O’Donnell是市场研究公司TECHnalysis Research的总裁兼首席分析师，该公司为技术行业和专业金融领域提供战略咨询和市场研究服务。