128Mb以上的串行閃存被認為是電子產品滿足市場需求、增加更多功能的一個主要障礙。針對需要128Mb以上串行閃存的應用要求，美光科技推出一個簡單的獨一無二的擴容解決方案。這個解決方案可以把存儲容量輕松地擴大到4G或更大，完全兼容現有的串行外設接口（SPI）協議，無需重新設計主芯片的硬件。該解決方案優于市場上現有的要求創建一個新的32位尋址模式的解決方案，因為創建新的尋址模式可能強迫設計人員修改軟硬件。

　　SPI協議的優點與局限

　　凡是在今天市場上銷售的獨立串行閃存都采用基于3個地址字節的SPI協議。SPI協議的數據禎由多個字節（8位）組成，主要包括：1）一個指示閃存操作的操作碼（8位）；2） 24位讀寫操作地址（3個字節） ，用于對所選存儲區進行尋址；3） 如果寫操作，在所選地址寫入N x 8位數據（N = 1 … 256） 。SPI協議在嵌入式市場取得巨大成功，被所有的嵌入式串行閃存接受。升級應用無需修改硬件是在閃存內采用SPI協議的一個主要好處，因為不同閃存容量可以共用同一種封裝和引腳排列方式（8引腳）。

　　不過，如果這個協議不能用于存儲密度超過128Mb應用時，那么其優點就會蕩然無存。因為SPI協議使用3個地址字節的禎通信，所以系統最大尋址空間被限制在128Mb。存儲密度在256Mb或更高的閃存要求SPI協議增加額外的字節。協議的修改可能迫使所有的設計人員（特別是需要使用128Mb存儲器的芯片組廠商）重新設計硬件。此外，若想把存儲密度提高到256Mb或更高，他們無法升級現有的代碼存儲器為128Mb（3個地址字節）的應用。

　　增加存儲密度的解決方案

　　因為這個原因，設計人員一直在尋找一個有效的解決辦法，只需對軟硬件稍加修改，即可把存儲器密度提高到128Mb。有一個提議是開發一個支持更高尋址密度的32尋址模式，增加2種命令以解決24位與32位之間的轉換問題。然而，這種方法需要在24尋址機制的基礎上修改現有的軟件，協議變化可能迫使設計人員重新設計主芯片的硬件。

　　美光科技的串口閃存產品陣容，存儲密度從1/2Mb一直延伸到128Mb，現在該公司提出一個簡單的解決方案，可以幫助設計人員解決存儲密度提升問題。這個解決方案基于美光最新推出的N25Q256閃存，該方案的最大亮點是在采用相同的SPI協議情況下，不僅能夠滿足256Mb應用的需求，還能滿足512Mb到32Gb的需求。

　　這個解決方案采用一個叫做擴展地址寄存器（EAR）的n-位寄存器，可以把尋址空間擴展到傳統的3個字節（24位）以上。主機可以使用一個專用指令寫寄存器（上電后寄存器進入00……0b默認狀態）。這樣，存儲器被外部視為n個以128Mb為單位的存儲段，該寄存器的內容可以對每個段進行尋址。

　　擴展地址寄存器

　　· 以傳統方式寫前3個地址字節（A［23:0］） （圖2給出一個讀存儲器模式操作示例）。

　　·第4個地址字節被預存在一個n位寄存器內。該寄存器具有以下特點：支持一條專用的寫指令（C5h）；以協議速度通信，是一個邏輯寄存器（觸發器）；默認條件（在上電后）是00h；在執行一條專用讀存儲器命令（C8h）后，可以查看寄存器內容；8位寄存器的最大尋址空間是32Gb，但是還可以擴展。

　　擴展地址寄存器的控制命令如圖所示3 。

　　實例分析

　　1、以一個閃存為例：

　　· 256Mb可以視為2個128Mb閃存模塊；

　　·所有默認操作都從最低有效位開始，除非EAR的0位被預置1。

　　2 、以一個閃存為例：

　　· 512Mb可以視為4個128Mb閃存模塊；

　　·所有默認操作都從最低有效位開始，除非EAR的1位和0位被預置01或10或11。

　　128Mb以上的串行閃存被認為是電子產品滿足市場需求、增加更多功能的一個主要障礙。針對需要128Mb以上串行閃存的應用要求，美光科技推出一個簡單的獨一無二的擴容解決方案。這個解決方案可以把存儲容量輕松地擴大到4G或更大，完全兼容現有的串行外設接口（SPI）協議，無需重新設計主芯片的硬件。該解決方案優于市場上現有的要求創建一個新的32位尋址模式的解決方案，因為創建新的尋址模式可能強迫設計人員修改軟硬件。

　　SPI協議的優點與局限

　　凡是在今天市場上銷售的獨立串行閃存都采用基于3個地址字節的SPI協議。SPI協議的數據禎由多個字節（8位）組成，主要包括：1）一個指示閃存操作的操作碼（8位）；2） 24位讀寫操作地址（3個字節） ，用于對所選存儲區進行尋址；3） 如果寫操作，在所選地址寫入N x 8位數據（N = 1 … 256） 。SPI協議在嵌入式市場取得巨大成功，被所有的嵌入式串行閃存接受。升級應用無需修改硬件是在閃存內采用SPI協議的一個主要好處，因為不同閃存容量可以共用同一種封裝和引腳排列方式（8引腳）。

　　不過，如果這個協議不能用于存儲密度超過128Mb應用時，那么其優點就會蕩然無存。因為SPI協議使用3個地址字節的禎通信，所以系統最大尋址空間被限制在128Mb。存儲密度在256Mb或更高的閃存要求SPI協議增加額外的字節。協議的修改可能迫使所有的設計人員（特別是需要使用128Mb存儲器的芯片組廠商）重新設計硬件。此外，若想把存儲密度提高到256Mb或更高，他們無法升級現有的代碼存儲器為128Mb（3個地址字節）的應用。

　　增加存儲密度的解決方案

　　因為這個原因，設計人員一直在尋找一個有效的解決辦法，只需對軟硬件稍加修改，即可把存儲器密度提高到128Mb。有一個提議是開發一個支持更高尋址密度的32尋址模式，增加2種命令以解決24位與32位之間的轉換問題。然而，這種方法需要在24尋址機制的基礎上修改現有的軟件，協議變化可能迫使設計人員重新設計主芯片的硬件。

　　美光科技的串口閃存產品陣容，存儲密度從1/2Mb一直延伸到128Mb，現在該公司提出一個簡單的解決方案，可以幫助設計人員解決存儲密度提升問題。這個解決方案基于美光最新推出的N25Q256閃存，該方案的最大亮點是在采用相同的SPI協議情況下，不僅能夠滿足256Mb應用的需求，還能滿足512Mb到32Gb的需求。

　　這個解決方案采用一個叫做擴展地址寄存器（EAR）的n-位寄存器，可以把尋址空間擴展到傳統的3個字節（24位）以上。主機可以使用一個專用指令寫寄存器（上電后寄存器進入00……0b默認狀態）。這樣，存儲器被外部視為n個以128Mb為單位的存儲段，該寄存器的內容可以對每個段進行尋址。

　　擴展地址寄存器

　　· 以傳統方式寫前3個地址字節（A［23:0］） （圖2給出一個讀存儲器模式操作示例）。

　　·第4個地址字節被預存在一個n位寄存器內。該寄存器具有以下特點：支持一條專用的寫指令（C5h）；以協議速度通信，是一個邏輯寄存器（觸發器）；默認條件（在上電后）是00h；在執行一條專用讀存儲器命令（C8h）后，可以查看寄存器內容；8位寄存器的最大尋址空間是32Gb，但是還可以擴展。

　　擴展地址寄存器的控制命令如圖所示3 。

　　實例分析

　　1、以一個閃存為例：

　　· 256Mb可以視為2個128Mb閃存模塊；

　　·所有默認操作都從最低有效位開始，除非EAR的0位被預置1。

　　2 、以一個閃存為例：

　　· 512Mb可以視為4個128Mb閃存模塊；

　　·所有默認操作都從最低有效位開始，除非EAR的1位和0位被預置01或10或11。

　　3、在閃存內的快速讀操作示例

　　第1種情況從第1個存儲塊開始尋址：

　　· 開始串行輸入：0Bhex + 3個地址字節 + 1個假時鐘周期字節；

　　· 輸出端將收到128Mb以下閃存的從所發送的3個地址開始的數據；

　　·如果芯片保持選擇狀態，地址數值在內部自動加1，輸出數據還能與超過128Mb的存儲空間關聯 （用同一個指令可以把整個 256Mb內容下載）。

　　第2種情況從第2個存儲塊開始尋址：

　　· 開始第1個串行輸入：WEAR指令（C5h） + 1個數據字節（xxxxxxx1b）；

　　·開始第2個串行輸入：0Bhex + 3個地址字節 + 1個假時鐘周期字節；

　　· 輸出端將收到128Mb以上閃存的從所發送的3個地址開始的數據；

　　·如果芯片保持選擇狀態，地址數值在內部自動加1，輸出數據還能與小于128Mb的存儲空間關聯 （存儲器地址反轉機制在整個 256Mb內有效）；

　　·從現在起，發送的所有指令都與128Mb以上的空間關聯，直到發送一條新的WEAR指令（數據字節 = xxxxxxx0b）為止。

　　本文小結

　　從設計角度看，擴展地址寄存器是一個簡單的解決方案。它完全兼容現有的SPI協議，支持128Mb以上的尋址空間（存儲單元更小的閃存與超過128Mb的閃存可以共存在一條總線上，而且一個控制器可以訪問兩個存儲器）；軟件修改量很小，硬件無需修改；存儲容量直接擴大到4G或更高。