痞子衡
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i.MXRT四位数系列Boot配置方式

大家好,我是痞子衡,是正经搞技术的痞子。今天痞子衡给大家介绍的是飞思卡尔i.MX RTyyyy系列MCU的Boot配置

在上一篇文章 Boot简介 里痞子衡为大家介绍了Boot基本原理以及i.MXRTyyyy Boot方式简介。今天痞子衡就来重点聊一聊i.MXRTyyyy Boot方式具体由哪些配置决定的。

无论是什么芯片里的BootROM,其最核心的功能无非两个:一、从存放Application的存储器中加载执行;二、通过支持的通信接口接收来自Host的Application数据完成更新,所以Boot配置也主要围绕这两个核心功能。

一、Boot行为模式选择

BOOT_MODE[1:0] pin是决定i.MXRTyyyy Boot行为的最顶层配置,但是与上一篇文章里介绍的Kinetis/LPC/STM32 Boot Mode配置不同的是,i.MXRTyyyy上电永远是从ROM里开始启动,此处的BOOT_MODE[1:0]决定的仅是BootROM程序的不同行为模式(执行代码分支),而Kinetis/LPC/STM32 Boot Mode侧重的是决定CPU从ROM还是FLASH里启动。

1.1 BOOT_MODE[1:0] Pinout

下表是BOOT_MODE相关pinout信息,可在参考手册的External Signals and Pin Multiplexing章节中找到。  i.MXRT105x / i.MXRT106x pinout:

  i.MXRT102x pinout:

1.2 BMOD[1:0]三种模式

BOOT_MODE[1:0] pin状态是在POR_B pin上沿时被自动采样存储在芯片内部的寄存器SRC->SBMR2[25:24]中的,这两个bit也叫BMOD[1:0],BootROM其实是根据BMOD[1:0]的值来决定Boot行为的。(注意:如果改变了BOOT_MODE[1:0] pins的输入状态而使用ONOFF pin(RESET_B)去软复位,Boot行为并不会改变,因为BMOD[1:0]值并未改变)。

从上述Boot MODE pin settings表中我们可以知道,除了BMOD[1:0]=2'b11这种情况是reserved之外,其余三种情况对应三种Boot行为,痞子衡为大家逐一分析,先从最简单的行为模式(Serial Downloader)说起。

1.2.1 Serial Downloader模式(UART/USB-HID)

Serial Downloader模式顾名思义即串行下载模式,在这种模式下,BootROM通过指定的USB或者UART口来接收来自Host(恩智浦提供了上位机工具sdphost.exe或者mfgtool或者MCUBootUtility)的Application数据,并将数据存储在SRAM中执行,这种模式其实就是从SRAM启动,但是如果用这种模式去Boot Application缺点很明显,每次上电都需要将Application重新下载进SRAM,无法做到脱机自动Boot,所以显然这种模式的主要目的并不是从SRAM启动Application,那它到底有什么用?  其实Serial Downloader模式主要是用来从SRAM中启动Flashloader,恩智浦官方提供了Flashloader程序,Flashloader程序可以用来将你的Application下载进i.MXRTyyyy支持的所有外部非易失性存储器中,为后续从外部存储器启动做准备。除此以外Serial Downloader模式还可以用来查看Fuse值。  关于Serial Downloader模式以及Flashloader具体如何应用,痞子衡会在下一篇文章里进一步介绍。

1.2.2 Boot From Fuses模式

Boot From Fuses模式从名字来看其实会让人误解,这个模式并不是从Fuse里加载Application启动的意思,而是根据Fuse里的一些Boot配置值来决定从哪个外部存储器Boot。Fuse是i.MXRTyyyy里一块特殊的存储区域,用于存放全部芯片配置信息,其中有一部分配置信息和Boot相关。  

在参考手册Fusemap这一章节,可以看到完整的Fuse Map表,其中偏移0x460处的32bit配置数据的bit4是BT_FUSE_SEL,这个bit至关重要,决定了Boot From Fuses模式的主要行为,具体表现如下:

BT_FUSE_SEL=0:表明所有外部存储器中均没有Application,此时Boot From Fuses模式等同于Serial Downloader模式。

BT_FUSE_SEL=1:表明有外部存储器中存在有效Application,此时BootROM会根据Fuse中其他Boot配置信息进一步选择指定的外部存储器(Boot Device)去Boot。

关于Fuse中其他Boot配置信息,文章后面痞子衡会继续讲。

1.2.3 Internal Boot模式(Serial NOR/NAND、Parallel NOR/NAND、SD/eMMC、1bit Recovery SPI NOR)

Internal Boot模式其实跟Boot From Fuses模式(BT_FUSE_SEL=1时)很类似,只是这个模式下BT_FUSE_SEL的意义有点不同,具体表现如下:

BT_FUSE_SEL=0:BootROM根据BOOT_CFG[x:0] pins和Fuse中Boot配置综合决定Boot Device,其中BOOT_CFG[x:0] pins的配置会覆盖Fuse中意义相同的Boot配置信息。

BT_FUSE_SEL=1:BootROM完全根据Fuse中Boot配置信息选择指定的Boot Device去Boot。

我们可以通过更改BOOT_CFG[x:0] pins输入状态来切换Boot配置,这部分Boot配置在Fuse里也同样存在,但是使用BOOT_CFG[x:0]来更改Boot配置显然比烧写Fuse更方便快捷(也可以认为BOOT_CFG[x:0]主要用于产品开发过程中,待产品开发结束后,应直接用Fuse来锁定Boot配置)。关于BOOT_CFG[x:0] pin具体提供哪些Boot配置,文章后面痞子衡会继续讲。

二、Boot Device类型选择

前面痞子衡讲了,无论是Boot From Fuses模式还是Internal Boot模式,最终目的都是为了选择合适的Boot Device加载启动,那么Boot Device到底如何确定?主要取决于BOOT_CFG[x:0] pin以及Fuse里的BOOT_CFG1位。  

BOOT_CFG[x:0] pin(在RT105x/RT106x上是12bit,在RT102x上是10bit)跟Boot Device选择相关的是BOOT_CFG[7:4]这4个bit,对应Fuse里是偏移0x450处32bit配置数据里的bit4-7(也叫BOOT_CFG1[7:4]),本小节主要介绍的是BOOT_CFG1[7:4]。

2.1 BOOT_CFG[x:0] Pinout

下表是BOOT_CFG相关pinout信息,可在参考手册的External Signals and Pin Multiplexing章节中找到。  i.MXRT105x / i.MXRT106x pinout:

  i.MXRT102x pinout:

2.2 BOOT_CFG1[7:4]六种Device

BOOT_CFG1[7:4]用于选择具体Boot Device,无论是RT105x/RT106x还是RT102x,它们支持的外部存储器种类是一样的,但是这里的具体配置值两个芯片上稍稍有些区别(主要是SD和SEMC NAND不一样)。  

下表是BOOT_CFG1[7:4]具体配置值信息,可在参考手册的Fusemap章节中找到。  

i.MXRT105x / i.MXRT106x device selection:

  i.MXRT102x device selection:

三、Boot Device具体配置

当Boot Device已经确定之后,底下就是配置该Device具体属性了。假设我们选择了Serial NOR FLASH,但是Serial NOR只是一类FLASH的统称,市面上有非常多的Serial NOR芯片,每个芯片特性可能不完全一样,那么BootROM怎么知道这些不同的Serial NOR芯片的特性呢?还是通过BOOT_CFG[x:0] pin和Fuse来指定。

3.1 BOOT_CFG[x:0]

BOOT_CFG[x:0] pin其实是跟Fuse里是偏移0x450处32bit配置数据里的bit0-x是对应的。

BOOT_CFG[7:0] pin对应的是Fuse BOOT_CFG1[7:0]

BOOT_CFG[x:8] pin对应的是Fuse BOOT_CFG2[x-8:0]

前面讲过BOOT_CFG1[7:4]是用来确定Boot Device类型的,其余bit就是用来配置当前选择的Boot Device的具体信息,因此不同的Boot Device,这些bit的意义是不一样的。具体在Fuse里统一介绍。

3.2 eFUSE map

前面讲过,Fuse是i.MXRTyyyy里一块特殊的存储区域,用于存放全部芯片配置信息,其中有一部分区域分配给Boot。参考手册的Fusemap章节中可见所有bit具体定义,这里痞子衡仅贴出一部分用于示例:

从上表中我们可以看到i.MXRT105x上BOOT_CFG1,BOOT_CFG2共16bit的完整定义,除了BOOT_CFG1[7:4]前面已经介绍过之外,从其余bit的定义来看,确实是与具体Boot Device属性相关的。  

这些Boot相关的Fuse定义,在这里逐一解释意义不大,需要结合具体Boot Device一起来看,痞子衡后续会在介绍每个Boot Device启动的文章里再进一步分析。

至此,飞思卡尔i.MX RTyyyy系列MCU的Boot配置痞子衡便介绍完毕了,掌声在哪里~~~

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