Mit zwei gestapelten Flash-Dies in einem gemeinsamen Gehäuse eignen sich die Speicher für schnelle, zuverlässige und gefahrlose OTA-Updates.

Mit zwei gestapelten Flash-Dies in einem gemeinsamen Gehäuse eignen sich die Speicher für schnelle, zuverlässige und gefahrlose OTA-Updates. (Bild: Winbond)

Durch ihr Design mit zwei gestapelten Flash-Dies in einem gemeinsamen Gehäuse eignen sich die SpiStack-Speicher für schnelle, zuverlässige und gefahrlose OTA-Updates. OTA-Firmwareupdates an elektronischen Steuergeräten (Electronic Control Units, ECUs) in Automobilen müssen in einem sicheren Umfeld stattfinden, ohne dass die Stabilität der Drahtlosverbindung eine Rolle spielen darf. Meist gibt es für Car Gateways einen OTA-Manager, der die OTA-bezogenen Aufgaben für die jeweiligen ECUs wahrnimmt. Dieser OTA-Manager koordiniert die Updateprozesse für sämtliche ECUs im Fahrzeug, regelt das Verteilen der Firmwareupdates auf die ECUs und instruiert die ECUs, wann sie Updates vorzunehmen haben.

Mehr Speicherkapazität in kleinem Gehäuse

Die SpiStack-Serie von Winbond erlaubt das Stapeln mehrerer Bauelemente mit SPI-Schnittstelle. Durch das Anordnen von zwei oder mehr SPI-NOR-Flash-Speichern oder von zwei oder mehr seriellen NAND-Bausteinen übereinander lassen sich homogene Stacks realisieren. Es sind jedoch auch heterogene Lösungen möglich, indem ein SPI-Nor-Flash-Speicher auf einen Serial NAND-Chip aufgesetzt wird.

Mit SpiStack können Designer schnellere und erfolgreichere OTA-Updates abwickeln, als es in der Vergangenheit möglich war. Zum Beispiel kann in einem Embedded-System ein zur Codespeicherung dienender 256-MBit-NOR-Flash-Speicher in Single-Die-Ausführung in einem 8 × 6 mm² großen WSON-Gehäuse durch einen SpiStack-Speicher mit 512 MBit im gleichen Gehäuseformat ersetzt werden, in dem sich zwei gestapelte NOR-Flash-Dies mit jeweils 256 MBit befinden. Letzterer unterstützt Read-While-Write-Operationen zur Durchführung von OTA-Updates ohne Unterbrechung des Lesebetriebs sowie ohne das Risiko, dass das bisherige Firmware-Image bei einem unerwarteten Ausfall der Stromversorgung verlorengeht.

SpiStack-Bausteine erlauben zudem die Unterbringung von mehr Speicherkapazität in einem kleinen Gehäuse mit weniger Pins und ähnlichem Layout, sodass weniger Leiterplattenfläche benötigt wird. Die Bootzeiten sind bei SPI-NOR- und SpiStack (NAND und NOR in einem Gehäuse) identisch. Der NOR-Flash-Speicher kann nämlich die anfängliche Latenz des seriellen NAND-Speicher auffangen, sodass der gleiche hohe Boot-Durchsatz erzielt wie mit einem reinen NOR-Flash-Speicher. Hierdurch kann die Programmierzeit gegenüber einer reinen NOR-Flash-Lösung um 90 Prozent verkürzt werden.

OTA-Management für mehrere ECUs

Entscheidend ist, dass der OTA-Manager kurze Programmierzeiten unterstützt, um die aktualisierte Firmware in einer stabilen Kommunikationsumgebung zu rekonstruieren und die neue Firmware abzuspeichern, während die ECU auf das Einspielen der neuen Firmware wartet. Er erlaubt die Verwendung von NAND-Speicher mit großer Speicherdichte und hoher Programmiergeschwindigkeit. In der Vergangenheit nutzten Fahrzeug-Gateways einen NOR-Flash-Speicher zum Ablegen des eigenen Boot-Codes sowie möglicherweise einer Rollback-Version des Boot-Codes, um sichere OTA-Updates der Firmware zu ermöglichen. Durch die Kombination aus NOR- und NAND-Speicher nun können diese Gateways die Versionskontrolle und die Planung von OTA-Updates für andere ECUs übernehmen, was sich als kosteneffektiver erweisen wird. Die aus NOR- und NAND-Speicher bestehenden SpiStack-Komponenten nehmen auf der Leiterplatte nur den Platz eines Bausteins ein, und die Anwender können den bisherigen NOR-Speicher durch eine NOR/NAND-Kommunikation ersetzen, um die OTA-Manager-Funktionalität zu ermöglichen.

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