SD NAND-贴片式TF卡-存储卡-免费申样 | 拓优星辰移动版

主页 > 新闻中心 > 技术问答 >

MK米客方德 SD NAND用于TWS充电盒:低功耗与小容量存储设计

 

TWS真无线耳机的充电盒看起来不缺存储需求——耳机固件OTA要通过盒子中转,盒盖开合、耳机入仓出仓、充放电次数要记录,激活信息和防伪数据要固化——但数据量其实很小,1Gb(128MB)的SLC SD NAND就绰绰有余。MK米客方德SD NAND(贴片式SD卡)待机电流约130μA,实测连续读约33mA、连续写约41mA,标准SDIO/SPI接口直连主控、免驱开发,6×8mm LGA-8封装适合充电盒内部寸土寸金的PCB。

充电盒到底要存什么

拆开看,充电盒的存储负载主要有四类:
  1. 固件镜像:耳机本体没地方放大固件,新固件先下载到盒子、再在入仓充电时转给耳机,包体通常几百KB到2~3MB;
  2. 事件记录:开合盖、入仓、复位等动作,每条几十字节;
  3. 设备信息:序列号、激活状态、配对密钥等,数据量小但要求掉电不丢;
  4. 运行日志:充放电曲线、异常告警,用于售后分析。
数据量算一笔账:开合记录每次按32字节、每天20次计,10年累计不到3MB;即使固件按双分区冗余存放两个3MB镜像,128MB容量也只用了个零头。

低功耗设计要点

充电盒靠小电池长期待机,存储芯片的待机功耗必须管住。几个实测与设计要点:
  • SD NAND待机电流约130μA,相对盒子主控和无线通信模块的功耗占比很低;以500mAh电池估算,光存储芯片的待机消耗对应理论续航超过100天,实际系统中用户无感知;
  • SD总线空闲时可以停掉CLK时钟省电,下次读写前先恢复时钟再发命令唤醒;
  • 写操作瞬时电流约41mA,建议供电能力按不小于200mA设计,电源用DC-DC而非小电流LDO,避免低电量写入时供电跌落;
  • 引脚紧张的低功耗主控可以走SPI模式,4根线即可通信,初始化时钟低于400kHz、初始化完成后再提速,FatFS文件系统直接挂载。

可靠性与容量替代

充电盒有一个和车载终端类似的工况:电池耗尽时是硬关机,没有优雅关机流程。SD NAND内置的异常掉电保护、ECC纠错和坏块管理保证写到一半的记录不损坏文件系统,Smart Function还能统计异常掉电次数,售后时用来判断用户是否长期低电量使用。
不少老方案充电盒用Nor Flash(一种接口简单、按字节读写的小容量闪存)存固件,但固件体积涨到2~3MB后,16Mb/32Mb的Nor既装不下、成本也不低。1Gb SD NAND的价格与256Mb Nor相近,容量却是后者的数倍,且自带FatFS文件系统,固件包以文件形式管理,升级双分区也容易实现。
封装和量产环节也贴合充电盒的制造特点:LGA-8封装只有6×8mm,和一颗小尺寸电源IC占地相当;回流焊按无铅工艺峰值不超过260℃、峰值时间10秒以内的常规曲线即可,湿敏等级MSL3,散料上线前120℃烘烤8小时即满足产线要求。贴片器件没有卡座,盒子跌落、运输振动不会产生接触不良,售后返修中存储相关的故障占比随之大幅降低。对年出货量数十万台的TWS产品来说,每减少一类接触性故障,省下的售后和物流成本都相当可观。

一个实际场景

某TWS耳机品牌迭代第三代充电盒,新增空间音频固件和双耳日志回传功能,固件包从800KB涨到3.2MB,原16Mb Nor放不下。选型改用MKDV1GIL-AST(1Gb SLC,擦写寿命10万次,-40℃~85℃),软件侧FatFS挂载即用、无需写Flash驱动,双分区固件冗余顺带做上;整机待机电流实测增加约0.1mA,按盒子典型使用节奏对续航无可感知影响,而存储容量扩大了数十倍。
另外两个细节也值得在设计阶段考虑:耳机固件从盒子转发的过程通常持续几分钟,期间用户可能合盖取机导致传输中断,固件中转区采用临时文件下载、整包校验通过后再重命名为正式包的做法,配合SD NAND的写入原子性,半截固件不会被误启动;激活信息、配对密钥这类数据写入频次极低但安全性要求高,放在独立文件并由主控加密,和日志区物理分区隔离,避免日志擦写反复触碰关键数据所在区域。

小结

TWS充电盒存储选型的关键词是小容量、低待机、掉电安全:1Gb SLC SD NAND容量覆盖固件中转和事件记录,130μA级待机不拖累电池续航,内置掉电保护应对电量耗尽硬关机,标准SD协议免驱开发。对成本和PCB面积都敏感的可穿戴设备来说,这是比小容量Nor更从容的选择。

(责任编辑:拓优星辰)