Komplexe IoT-Systeme Welche Flash-Speichertechnologie ist die richtige?

microSDHC-Karten zur Programmausführung

Wie bereits erwähnt, werden microSDHC-Karten normalerweise nur als Datenspeicher verwendet. Daher unterstützen die Peripheriebausteine der meisten Mikrocontroller der Harvard-Architektur nur den Zugriff auf microSDHC-Karten als Datenspeicher. Dadurch sind die verfügbaren Optionen eingeschränkt.

Bei vorhandenen Produkten wird die microSDHC-Karte gelesen, der Programmspeicher ins RAM geladen und dann aus dem RAM heraus ausgeführt. Der RAM-Chip bedeutet für das Board nicht nur zusätzliche Kosten. Auch die Programmerweiterung ist auf die Kapazität des verfügbaren Onboard-RAM begrenzt. Für die Schnittstelle zwischen Mikrocontroller und der als Programmspeicher verwendeten S-450u-microSDHC-Karte muss der ausgewählte Mikrocontroller eines der beiden microSDHC-Busprotokolle unterstützen.

Eine microSDHC-Karte wird im SD-Kartenmodus hochgefahren. Um den Einzelbit-SPI-Modus zu selektieren, muss das DAT3-Signal in den ersten sechs Takten nach dem Einschalten auf VDD hochgezogen werden, während gleichzeitig ein RESET-Befehl (000000b) an die Karte gesendet wird, indem CMD auf VSS heruntergezogen wird. Danach bleibt die Karte bis zur Abschaltung im SPI-Modus.

Der ARM-Cortex-M4F-Mikrocontroller MAX32652 von Maxim ist ein energiesparender Mikrocontroller für IoT-Knoten. Er verfügt über ein chipinternes QSPI-XIP-Interface, das bei entsprechender Konfiguration den Code von einer microSDHC-Karte ausführen kann. Der MAX32652 verfügt außerdem über ein vollständiges SDHC-Interface, das primär für die Datenspeicherung vorgesehen ist.

Es ist wichtig zu beachten, dass diese Schnittstellen zum Mikrocontroller Programmspeicherschnittstellen sein müssen. Unabhängig vom verwendeten Busprotokoll oder der verwendeten Schnittstelle muss der Mikrocontroller einen Flash-Boot-Code auf dem Chip enthalten, um die Schnittstelle zur microSDHC-Karte zu initialisieren.

Sicherheit im Sockel

Der Sockel von microSDHC-Karten für industrielle Anwendungen wird oft vernachlässigt. Bei Anwendungen in rauen Umgebungen können Zinn oder ähnliche Kontaktmaterialien mit der Zeit anlaufen oder ihre Zugfestigkeit verlieren. Goldkontakte kosten zwar mehr, sind aber die Kosten wert, da sie eine robuste Kontaktierung sicherstellen, die ihre Zugfestigkeit über die Zeit beibehält.

Der Universal-Flash-Speicher (UFS) 10101704J6#2A (UFS: Universal Flash Storage) und der microSDHC-Anschluss/Sockel von Amphenol ICC bieten eine solide Verbindung für jede microSDHC-kompatible Karte. Diese Buchse verfügt über Anti-Stubbing-Kontakte, die verhindern, dass Speicherkarten beim Einstecken und Ausziehen klemmen. Dieser Amphenol-Sockel unterstützt auch zukünftige Erweiterungen, da er mit dem neuen UFS-Format kompatibel ist, das einen ähnlichen Formfaktor wie microSDHC hat, jedoch eine andere Kontaktfläche aufweist (Bild 4). Die UFS-Karte unterstützt die doppelte Geschwindigkeit von microSDHC-Karten mit differenzieller bidirektionaler Datenübertragung.

Manche vernetzten IoT-Knoten befinden sich möglicherweise an entfernten Standorten, an denen WiFi nicht verfügbar oder nicht praktikabel ist. In solchen Situationen kann die Vernetzung der Datenverbindung über Mobilfunk erfolgen. Dafür ist eine SIM-Karte erforderlich, die ebenfalls gesockelt werden muss.