智能购物应用中的存储器——第二部分

作者：Reuben George，赛普拉斯半导体

当今，物联网（IoT）已对所有行业产生了影响，而且有望到2020年成为一个1.7万亿美元的市场。IoT领域建立在云计算以及由移动、虚拟和即时连接搭建的数据采集传感器网络的基础之上。行业专家认为，它将让我们生活中的一切变得更加“智能”，从路灯到海港。IoT已经渗透至各行各业：从工厂自动化到点播娱乐和可穿戴设备。

IoT无疑是推动半导体行业和嵌入式系统发展的新动力。它的诞生推升了市场对众多新使能技术的需求，其中包括：
•        新一代超低功耗IC
•        全新的无线通信协议
•        分析及云计算用全新数据处理技术

随着芯片朝着更小尺寸的工艺节点迈进，此前相对不引人注目而现在变得愈发显眼的一个半导体细分市场就是存储器。物联网及其艾字节数级的数据流量正在推升市场对高性能、低功耗、超小封装存储器的需求。

IoT对半导体－尤其是存储器－强加的另一个约束就是安全性和可靠性要求。大量隐私信息将存储在可穿戴设备、服务器和其它物联网节点上。IoT创造了对高性能、低功耗、使用电池供电仍能执行复杂运算的芯片的需求，同时还必需尽量缩减芯片引脚数量和外形尺寸。

通过内置深度关机、深度睡眠等低功耗模式，同时提供一代高于一代的性能（即时钟频率和特性集），微控制器已可以满足这些要求。为了与微控制器保持同步，存储器必须不能让设计人员担忧性能和功耗之间的取舍。

本文将聚焦于存储器在零售购物领域中的发展趋势。大型商场已经开始利用物联网吸引客户，为他们提供个性化购物体验。零售商正在整合商场中的所有设备，包括公司总部和云端资源的整合。最终目标是一个互联商场，它能够利用所采集的数据进行促销、打造客户忠诚度、管理库存和提升运营效率。

在本文第一部分，我们探讨了如何利用IoT的先驱之一－POS终端。这些智能POS终端通常是零售商采取的第一项措施，以便帮助他们追踪客户的购物习惯，管理库存，并通过促销活动提升客户忠诚度。所有主流POS终端供应商都推出了具备这些功能的型号，它们通常具备功能强大、紧凑、电池供电和安全的特点。这些要求都转移到这些设备使用的所有半导体芯片上。欲详细了解相关内容，您可在本站阅读第一部分。

本文将为您介绍一些可能在不远的将来引入商场的其它关键设备。这些设备可以使客户获得一种互动性更强的购物体验，同时还能为零售商管理库存和改善客户服务。

电子货架标签（ESL）

商场雇员的一项日常工作就是在过道上来回走动，将价格和信息标签放置在货架上。对于经常开展促销活动的大型商场而言，他们几乎每天都要更新标价。不过，借助电子货架标签（ESL）技术，这项工作正被转移到线上完成。电子货架标签是一项迅速崛起且广受欢迎的技术，它能够取代商场中每周都要更换的纸质标签，从而减少工作量和纸张浪费的现象。ESL技术还消除了货架和收银机之间的价格差，并能让商场灵活地随时修改价格。它的一个长期功能是：可让商场根据促销活动和具体客户的购物历史为其提供定制价格。例如，如果某位客户每周都要购买一打鸡蛋，商场可以为其提供一项订购计划，以鼓励其继续如此行事。

形式最简单的ESL由一个LCD或电子墨水显示屏、RF模块、配套处理器、纽扣电池和低引脚数存储器（易失性和非易失性存储器）构成。根据所需功能，商场可以将价格走势、购买走势和当前库存信息存储在ESL中，然后在一天结束的时候刷新中央服务器中的数据。使用一个低功耗控制器和存储器可让整个系统由一颗小纽扣电池供电，而且仍然可以工作数年。基于内置的连接选项（通常是BLE或Wi-Fi），板载存储器可兼作协议栈存储空间，绕过商场的中央服务器，直接连接用户手机。

  
图1：ESL标签

鉴于电子货架标签（ESL）的成本和续航要求，大多数ESL将使用低端无线控制器，如德州仪器的WIFI+Zigbee SoC（CC253X系列）。这些控制器兼作处理和连接单元，并包含一个电子墨水显示屏、闪存以及用于创建和转发协议包的板载RAM。闪存通常用于存储引导代码，这些通常不会超过数个MB字节。因此，这些设备极少需要外置闪存，除非它们需要具备更丰富的特性和触摸功能。但是，应用广泛的电子货架标签通常需要一个外置RAM，因为，8KB － 32KB的板载RAM用于临时存储代码执行空间，以及存储用于形成在下次上传至服务器时所使用协议包的数据。板载RAM限制了设备中形成的数据包的大小。系统的大部分电能用于建立基站连接。一旦建立连接后，为了优化功耗，系统应能上传协议栈所允许的最大数据包，而且理想的情况是，不应受到系统中可用存储空间的限制。

与使用一个内置大容量RAM的控制器相比，使用一个外置RAM要简单和划算得多。由于大多数控制器的引脚数有限，存储器如果能够通过SPI接口交互就更好。此外，为了不严重影响系统总的功率预算，它们需要支持低功耗。下表对比了一个连接控制器和一个外置存储器的功耗。


    器件  工作电流  睡眠/待机电流  注
  连接控制器  5-30mA @32MHz  1-2μA  只有在显示屏更新/服务器更新标签价格时的轮询周期期间才消耗工作电流。系统在99.9%的时间处于睡眠模式。
  5-30mA @32MHz  1-2μA
  4Mb存储器（所期待的功耗）  1-3mA (@32MHz)  0.5μA to 1μA  外置存储器在控制器工作时得到访问，而且其占空比与控制器相同，因此99.9%的时间也处于睡眠模式。
  1-3mA (@32MHz)  0.5μA - 1μA

本文和上文只探讨了少数几种可让购物体验变得智能的组件。我们还将撰写一篇文章，介绍另外一种智能购物体验组件。除此之外还有很多其它组件，如摄像头、传感器、信标、显示屏、泛数据分析等等。欢迎阅读本应用指南，进一步了解具备深度睡眠模式的SRAM。您还可以阅读本应用指南，进一步了解如何利用HyperFlash存储器设计系统。