單芯片解決方案，開啟全新體驗——W55MH32 高性能以太網(wǎng)單片機

W55MH32是WIZnet重磅推出的高性能以太網(wǎng)單片機，它為用戶帶來前所未有的集成化體驗。這顆芯片將強大的組件集于一身，具體來說，一顆W55MH32內(nèi)置高性能Arm? Cortex-M3核心，其主頻最高可達216MHz；配備1024KB FLASH與96KB SRAM，滿足存儲與數(shù)據(jù)處理需求；集成TOE引擎，包含WIZnet全硬件TCP/IP協(xié)議棧、內(nèi)置MAC以及PHY，擁有獨立的32KB以太網(wǎng)收發(fā)緩存，可供8個獨立硬件socket使用。如此配置，真正實現(xiàn)了All-in-One解決方案，為開發(fā)者提供極大便利。

在封裝規(guī)格上，W55MH32 提供了兩種選擇：QFN100和QFN68。

W55MH32L采用QFN100封裝版本，尺寸為12x12mm，其資源豐富，專為各種復(fù)雜工控場景設(shè)計。它擁有66個GPIO、3個ADC、12通道DMA、17個定時器、2個I2C、5個串口、2個SPI接口（其中1個帶I2S接口復(fù)用）、1個CAN、1個USB2.0以及1個SDIO接口。如此豐富的外設(shè)資源，能夠輕松應(yīng)對工業(yè)控制中多樣化的連接需求，無論是與各類傳感器、執(zhí)行器的通信，還是對復(fù)雜工業(yè)協(xié)議的支持，都能游刃有余，成為復(fù)雜工控領(lǐng)域的理想選擇。 同系列還有QFN68封裝的W55MH32Q版本，該版本體積更小，僅為8x8mm，成本低，適合集成度高的網(wǎng)關(guān)模組等場景，軟件使用方法一致。更多信息和資料請進入網(wǎng)站或者私信獲取。

此外，本W(wǎng)55MH32支持硬件加密算法單元，WIZnet還推出TOE+SSL應(yīng)用，涵蓋TCP SSL、HTTP SSL以及 MQTT SSL等，為網(wǎng)絡(luò)通信安全再添保障。

為助力開發(fā)者快速上手與深入開發(fā)，基于W55MH32L這顆芯片，WIZnet精心打造了配套開發(fā)板。開發(fā)板集成WIZ-Link芯片，借助一根USB C口數(shù)據(jù)線，就能輕松實現(xiàn)調(diào)試、下載以及串口打印日志等功能。開發(fā)板將所有外設(shè)全部引出，拓展功能也大幅提升，便于開發(fā)者全面評估芯片性能。

若您想獲取芯片和開發(fā)板的更多詳細信息，包括產(chǎn)品特性、技術(shù)參數(shù)以及價格等，歡迎訪問官方網(wǎng)頁，我們期待與您共同探索W55MH32的無限可能。

第十六章 常用存儲器介紹

1 存儲器種類

存儲器是計算機結(jié)構(gòu)的重要組成部分。存儲器是用來存儲程序代碼和數(shù)據(jù)的部件，有了存儲器計算機才具有記憶功能。 基本的存儲器種類見下圖，基本存儲器種類 ：

存儲器按其存儲介質(zhì)特性主要分為“易失性存儲器”和“非易失性存儲器”兩大類。其中的“易失/非易失”是指存儲器斷電后， 它存儲的數(shù)據(jù)內(nèi)容是否會丟失的特性。由于一般易失性存儲器存取速度快，而非易失性存儲器可長期保存數(shù)據(jù)， 它們都在計算機中占據(jù)著重要角色。在計算機中易失性存儲器最典型的代表是內(nèi)存，非易失性存儲器的代表則是硬盤。

2 RAM存儲器

RAM是“Random Access Memory”的縮寫，被譯為隨機存儲器。所謂“隨機存取”，指的是當(dāng)存儲器中的消息被讀取或?qū)懭霑r， 所需要的時間與這段信息所在的位置無關(guān)。這個詞的由來是因為早期計算機曾使用磁鼓作為存儲器，磁鼓是順序讀寫設(shè)備， 而RAM可隨讀取其內(nèi)部任意地址的數(shù)據(jù)，時間都是相同的，因此得名。實際上現(xiàn)在RAM已經(jīng)專門用于指代作為計算機內(nèi)存的易失性半導(dǎo)體存儲器。

根據(jù)RAM的存儲機制，又分為動態(tài)隨機存儲器DRAM(Dynamic RAM)以及靜態(tài)隨機存儲器SRAM(Static RAM)兩種。

2.1 DRAM

動態(tài)隨機存儲器DRAM的存儲單元以電容的電荷來表示數(shù)據(jù)，有電荷代表1，無電荷代表0，見下圖，DRAM存儲單元 。 但時間一長，代表1的電容會放電，代表0的電容會吸收電荷，因此它需要定期刷新操作，這就是“動態(tài)(Dynamic)”一詞所形容的特性。 刷新操作會對電容進行檢查，若電量大于滿電量的1/2，則認為其代表1，并把電容充滿電；若電量小于1/2，則認為其代表0，并把電容放電，以此來保證數(shù)據(jù)的正確性。

2.1.1 SDRAM

根據(jù)DRAM的通訊方式，又分為同步和異步兩種，這兩種方式根據(jù)通訊時是否需要使用時鐘信號來區(qū)分。 下圖同步通訊時序圖是一種利用時鐘進行同步的通訊時序，它在時鐘的上升沿表示有效數(shù)據(jù)：

由于使用時鐘同步的通訊速度更快，所以同步DRAM使用更為廣泛，這種DRAM被稱為SDRAM(Synchronous DRAM)。

2.1.2 DDR SDRAM

為了進一步提高SDRAM的通訊速度，人們設(shè)計了DDR SDRAM存儲器(Double Data Rate SDRAM)。它的存儲特性與SDRAM沒有區(qū)別， 但SDRAM只在上升沿表示有效數(shù)據(jù)，在1個時鐘周期內(nèi)，只能表示1個有數(shù)據(jù)；而DDRSDRAM在時鐘的上升沿及下降沿各表示一個數(shù)據(jù)， 也就是說在1個時鐘周期內(nèi)可以表示2位數(shù)據(jù)，在時鐘頻率同樣的情況下，提高了一倍的速度。至于DDRII和DDRIII， 它們的通訊方式并沒有區(qū)別，主要是通訊同步時鐘的頻率提高了。

當(dāng)前個人計算機常用的內(nèi)存條是DDRIII SDRAM存儲器，在一個內(nèi)存條上包含多個DDRIII SDRAM芯片。

2.2 SRAM

靜態(tài)隨機存儲器SRAM的存儲單元以鎖存器來存儲數(shù)據(jù)，見下圖，SRAM存儲單元 。 這種電路結(jié)構(gòu)不需要定時刷新充電，就能保持狀態(tài)(當(dāng)然，如果斷電了，數(shù)據(jù)還是會丟失的)，所以這種存儲器被稱為“靜態(tài)(Static)”RAM。

同樣地，SRAM根據(jù)其通訊方式也分為同步(SSRAM)和異步SRAM，相對來說，異步SRAM用得比較廣泛。

2.3 DRAM與SRAM的應(yīng)用場合

對比DRAM與SRAM的結(jié)構(gòu)，可知DRAM的結(jié)構(gòu)簡單得多，所以生產(chǎn)相同容量的存儲器，DRAM的成本要更低，且集成度更高。 而DRAM中的電容結(jié)構(gòu)則決定了它的存取速度不如SRAM，特性對比見下表，DRAM與SRAM對比 ：

所以在實際應(yīng)用場合中，SRAM一般只用于CPU內(nèi)部的高速緩存(Cache)，而外部擴展的內(nèi)存一般使用DRAM。

3 非易失性存儲器

非易失性存儲器種類非常多，半導(dǎo)體類的有ROM和FLASH，而其它的則包括光盤、軟盤及機械硬盤。

3.1 ROM存儲器

ROM是“Read Only Memory”的縮寫，意為只能讀的存儲器。由于技術(shù)的發(fā)展，后來設(shè)計出了可以方便寫入數(shù)據(jù)的ROM， 而這個“Read Only Memory”的名稱被沿用下來了，現(xiàn)在一般用于指代非易失性半導(dǎo)體存儲器， 包括后面介紹的FLASH存儲器，有些人也把它歸到ROM類里邊。

3.1.1 MASK ROM

MASK(掩膜) ROM就是正宗的“Read Only Memory”，存儲在它內(nèi)部的數(shù)據(jù)是在出廠時使用特殊工藝固化的，生產(chǎn)后就不可修改， 其主要優(yōu)勢是大批量生產(chǎn)時成本低。當(dāng)前在生產(chǎn)量大，數(shù)據(jù)不需要修改的場合，還有應(yīng)用。

3.1.2 OTPROM

OTPROM(One Time Programable ROM)是一次可編程存儲器。這種存儲器出廠時內(nèi)部并沒有資料，用戶可以使用專用的編程器將自己的資料寫入， 但只能寫入一次，被寫入過后，它的內(nèi)容也不可再修改。在NXP公司生產(chǎn)的控制器芯片中常使用OTPROM來存儲密鑰或設(shè)備獨有的mac地址等內(nèi)容。

3.1.3 EPROM

EPROM(Erasable Programmable ROM)是可重復(fù)擦寫的存儲器， 它解決了PROM芯片只能寫入一次的問題。這種存儲器使用紫外線照射芯片內(nèi)部擦除數(shù)據(jù)， 擦除和寫入都要專用的設(shè)備。現(xiàn)在這種存儲器基本淘汰，被EEPROM取代。

3.1.4 EEPROM

EEPROM(Electrically Erasable Programmable ROM)是電可擦除存儲器。 EEPROM可以重復(fù)擦寫，它的擦除和寫入都是直接使用電路控制， 不需要再使用外部設(shè)備來擦寫。而且可以按字節(jié)為單位修改數(shù)據(jù)，無需整個芯片擦除。現(xiàn)在主要使用的ROM芯片都是EEPROM。

3.2 FLASH存儲器

FLASH存儲器又稱為閃存，它也是可重復(fù)擦寫的儲器，部分書籍會把FLASH存儲器稱為FLASH ROM，但它的容量一般比EEPROM大得多， 且在擦除時，一般以多個字節(jié)為單位。如有的FLASH存儲器以4096個字節(jié)為扇區(qū)，最小的擦除單位為一個扇區(qū)。根據(jù)存儲單元電路的不同， FLASH存儲器又分為NOR FLASH和NAND FLASH，見下表，NOR_FLASH與NAND_FLASH特性對比 ：

NOR與NAND的共性是在數(shù)據(jù)寫入前都需要有擦除操作，而擦除操作一般是以“扇區(qū)/塊”為單位的。 而NOR與NAND特性的差別，主要是由于其內(nèi)部“地址/數(shù)據(jù)線”是否分開導(dǎo)致的。

由于NOR的地址線和數(shù)據(jù)線分開，它可以按“字節(jié)”讀寫數(shù)據(jù)，符合CPU的指令譯碼執(zhí)行要求，所以假如NOR上存儲了代碼指令， CPU給NOR一個地址，NOR就能向CPU返回一個數(shù)據(jù)讓CPU執(zhí)行，中間不需要額外的處理操作。

而由于NAND的數(shù)據(jù)和地址線共用，只能按“塊”來讀寫數(shù)據(jù)，假如NAND上存儲了代碼指令，CPU給NAND地址后， 它無法直接返回該地址的數(shù)據(jù)，所以不符合指令譯碼要求。 表 NOR_FLASH與NAND_FLASH特性對比 中的最后一項“是否支持XIP”描述的就是這種立即執(zhí)行的特性(eXecute In Place)。

若代碼存儲在NAND上，可以把它先加載到RAM存儲器上，再由CPU執(zhí)行。所以在功能上可以認為NOR是一種斷電后數(shù)據(jù)不丟失的RAM， 但它的擦除單位與RAM有區(qū)別，且讀寫速度比RAM要慢得多。

另外，F(xiàn)LASH的擦除次數(shù)都是有限的(現(xiàn)在普遍是10萬次左右)，當(dāng)它的使用接近壽命的時候，可能會出現(xiàn)寫操作失敗。 由于NAND通常是整塊擦寫，塊內(nèi)有一位失效整個塊就會失效，這被稱為壞塊，而且由于擦寫過程復(fù)雜，從整體來說NOR塊塊更少， 壽命更長。由于可能存在壞塊，所以FLASH存儲器需要“探測/錯誤更正(EDC/ECC)”算法來確保數(shù)據(jù)的正確性。

由于兩種FLASH存儲器特性的差異，NOR FLASH一般應(yīng)用在代碼存儲的場合，如嵌入式控制器內(nèi)部的程序存儲空間。 而NAND FLASH一般應(yīng)用在大數(shù)據(jù)量存儲的場合，包括SD卡、U盤以及固態(tài)硬盤等，都是NAND FLASH類型的。

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