Flashgeheugen met een ingebouwd MAC-adres een ware hulp voor ontwikkelaars

Bijna elk nieuw ontwerp bevat tegenwoordig flash-geheugen, van wearables op batterijen tot grotere elektronische systemen die op netspanning zijn aangesloten. En als het ontwerp code uitvoert, is de kans groot dat het NOR-flashgeheugen bevat, vanwege de snelle random access, hoge betrouwbaarheid en het lage stroomverbruik van NOR-technologie.

Inmiddels ontwikkelt de industrie continu nieuwe flashtechnologieën die de grenzen voor geheugendichtheid, stroomvoorziening, beschikbare bandbreedte en prestaties blijven verleggen. Nu kunnen ontwikkelaars execute-in-place (XIP) NOR-flashcomponenten gebruiken om code rechtstreeks vanuit flash uit te voeren, waardoor de RAM-vereisten worden gereduceerd en de noodzaak om code van niet-vluchtig geheugen naar RAM te kopiëren, geëlimineerd.

Naast verbeterde prestatiekenmerken worden flash-componenten ook steeds slimmer. Nieuwe flash-technologieën bieden meer dan alleen opslag en bevatten geïntegreerde functies om meer gegevensanalyse, cloudinteractie en andere services te kunnen verwerken. Deze trend leidt rechtstreeks tot initiatieven zoals computationele opslag, waarbij flash een leidende rol speelt in het stillen van de onverzadigde honger naar gegevens van machine learning-algoritmen.

Flash-verbeteringen hoeven echter niet altijd gepaard te gaan met grensverleggende technologieën om ontwikkelaars te helpen. Soms is alleen een goed idee al voldoende.

Neem bijvoorbeeld SST26VF0xxBEU flashcomponenten, de nieuwste leden van de SST26 SQI-familie van seriële quad I/O (SQI) seriële NOR-apparaten gefabriceerd door Microchip Technology. De SST26-familie is gebaseerd op SuperFlash®-technologie, ontwikkeld door Silicon Storage Technology, een dochteronderneming van Microchip, en is gebouwd voor prestaties en betrouwbaarheid. Bovendien zijn ze zeer eenvoudig te gebruiken. Ontwikkelaars kunnen de componenten snel en eenvoudig aansluiten op quad SPI-masters zoals de SAM D51-familie microcontrollers van Microchip, gebaseerd op de Arm® Cortex®-M4F-kern met floating-point unit (Afbeelding 1).

Afbeelding 1: De SST26-familie seriële NOR-flashcomponenten van Microchip Technology maken high-speed transacties met quad SPI (QSPI) masters mogelijk via vier parallelle seriële I/O-kanalen. (Bron afbeelding: Microchip Technology)

De nieuwe SST26VF0xxBEU-serie biedt dezelfde kenmerken, maar integreert ook in elk apparaat een wereldwijd uniek MAC-adres (Media Access Control).

MAC-adressen: wat is er zo bijzonder aan?

Waarom is die relatief eenvoudige verbetering zo’n opmerkelijk vooruitgang voor ontwikkelaars? Om dat te kunnen begrijpen, gaan we wat dieper in op een paar feiten over MAC-adressen en hoe deze zijn ingericht.

Een MAC-adres is een uniek identificatienummer dat gekoppeld is aan een netwerkinterfacecontroller (NIC) en wordt gebruikt voor bekende verbindingsmogelijkheden zoals ethernet, Wi-Fi en andere 802.x-technologieën van het Institute of Electrical and Electronics Engineers (IEEE). Indien goed geconstrueerd, combineert een MAC-adres een prefix van 24 bits (de Organizational Unique Identifier of OUI genoemd) met een waarde van 24 bits of 40 bits die door de OUI-eigenaar wordt bepaald. Samen vormen deze een ​​Extended Unique Identifier van 48 bits (EUI-48) of van 64 bits (de EUI-64) die wereldwijd uniek is.

Om te garanderen dat elk MAC-adres uniek is, worden ze toegewezen door de Registration Authority (RA) van de IEEE Standards Association. De IEEE RA verstrekt echter geen individuele MAC-adressen. In plaats daarvan worden MAC-adressen toegewezen in drie verschillende blokken, waarbij de werkelijke deliverables unieke EUI-prefixen zijn met drie verschillende lengtes:

• Een prefix van 24 bits die overeenkomt met de OUI, waarna de eigenaar de resterende 24 bits kan toewijzen om 2²⁴ (>16 miljoen) unieke MAC-adressen te maken.
• Een prefix van 28 bits, voor 2²⁰ (>1 miljoen) unieke MAC-addressen.
• Een prefix van 36 bits, voor 2¹² (4096) unieke MAC-adressen.

Een ander belangrijk feit voor ontwikkelaars is dat niet elke halfgeleider die in een netwerkinterfaceontwerp wordt gebruikt, geleverd wordt met een wereldwijd unieke EUI-48 of EUI-64. Halfgeleiderfabrikanten begrijpen dat kopers van grote hoeveelheden MAC-adressen hun eigen OUI's willen inrichten. Zelfs voor componentenfamilies die worden gespecificeerd als productie-onderdelen met een uniek MAC-adres is het mogelijk dat onderdelen die zijn bedoeld als engineeringsamples geen MAC-adres bevatten.

Dit alles kan het maken van prototypen van complexe ontwerpen moeilijk maken, zoals voor IoT-apparaten of wearables met gebruikersfuncties die afhankelijk zijn van een netwerkverbinding. Voor het maken van prototypen kunnen ontwikkelaars een uniek adres recyclen dat alleen voor dit doel wordt gebruikt of een ad hoc MAC-adres gebruiken waarvan ze weten dat het voor hun ontwikkelingsnetwerk uniek is. De moeilijkheid ligt uiteraard in het externe gebruik van het prototype voor bredere integratietests of eventuele klantinspectie, wat kan leiden tot mislukte demo's en ongemakkelijke uitleg.

In het verleden konden ingenieurs dit alleen oplossen door de IEEE te betalen. Zoals eerder opgemerkt, kent de IEEE echter alleen adressen in blokken toe. Helaas kost zelfs het kleinste blok, het MA-S-blok (MAC Address Small), enkele honderden dollars, om nog maar te zwijgen over de indirecte kosten voor de aanvraag en het wachten op de unieke prefix. Als je in stealth-modus bent en je identiteit niet op de openbare IEEE-lijst wilt hebben, betaal je elk jaar meer dan duizend dollar voor het MA-S-blok en elk groter blok voegt daar nog eens duizend aan toe. Afgezien van de financiële kosten, is het ook belangrijk ruim vóór die belangrijke off-site demo de acquisitievertraging in de projectplanning op te nemen.

MAC in flash: een goed idee

Hier is de reden waarom de SST26VF0xxBEU flash-geheugencomponenten van Microchip Technology zo innovatief zijn. Ontwikkelaars kunnen een wereldwijd uniek MAC-adres bemachtigen zonder het hele registratieproces te hoeven doorlopen, omdat deze componenten in afzonderlijke hoeveelheden beschikbaar zijn. Microchip voorziet elk apparaat van een unieke EUI-48 en EUI-64 op respectievelijk locaties 261H en 268H in de standaard SFDP-tabel (Serial Flash Discoverable Parameters) van het component. Ontwikkelaars kunnen zo door middel van een eenvoudige SFDP-leesbewerking achtereenvolgens de zes octetten van het EUI-48-adres of acht octetten van het EUI-64-adres via een enkel SPI-kanaal lezen.

Ontwerpen vereisen meestal heel wat flashgeheugen en daarom biedt Microchip deze componenten in verschillende groottes, waaronder de 64 megabyte (Mbyte) SST26VF064BEU, de 32 Mbyte SST26VF032BEU en de 16 Mbyte SST26VF016BEU. Microchip heeft al eerder ingebedde MAC-adressen aangeboden in sommige van hun 2 kbit EEPROM-componenten, maar de beschikbaarheid in high-density flash-componenten kan materiaalkosten en de ontwerp-footprint verlagen.

Conclusie

Voor de meeste IEEE 802.x-netwerktechnologieën zijn wereldwijd unieke MAC-adressen een eerste vereiste, maar niet elk component dat wordt gebruikt voor netwerkconnectiviteit wordt met een dergelijk adres geleverd. Voor ingenieurs of ontwikkelaars die met prototypes of kleine hoeveelheden werken, zijn de SST26VF-flashcomponenten van Microchip Technology met ingebouwde MAC-adressen een efficiënt alternatief voor het kopen van meer MAC-adressen dan je nodig hebt. Wat denk jij ervan? Zou jij er een gebruiken?