痞子衡

电子技术应用专栏作家——号主痞子衡,211本硕,CSDN/博客园实力榜主,2021与非网星选创作者Top4,坚持写作超6年,目前在某知名半导体外企担任高级系统工程师。痞子衡会定期发表硬核嵌入式技术原创文章,不空谈理论,在一个个真是客户项目案例中融入嵌入式开发技巧。

是的,i.MXRT支持从串行NAND启动

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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恩智浦i.MXRT1xxx系列MCU的Serial NAND启动

最近越来越多的客户在咨询 i.MXRT1xxx 从 Serial NAND 启动的事情,让这个本来比较冷门的启动设备突然火热起来。据痞子衡的了解,其实客户主要目的是在应用里基于 Serial NAND 去做文件系统(看起来随着技术的发展,就文件系统应用或者多媒体数据存储方面而言 Raw NAND 已经不是绝对优势了),然后顺便用它做应用代码启动。借此机会,今天痞子衡就给大家介绍一下 Serial NAND 上制作、下载、启动程序的方法:

  • Note:文中贴图、代码主要以 i.MXRT1050 为例,其余 i.MXRT1xxx 系列原理类似。

一、支持的Serial NAND

Serial NAND 厂商非常多,对应 Serial NAND 芯片型号也很多,如果你在选型时不确定到底该为 i.MXRT 选择哪一款 Serial NAND 时,可选用下面四款芯片,痞子衡均实测过:

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需要特别注意的是,与 《i.MXRT从Raw NAND启动》 里既可使用纯软件 ECC 也可利用 Flash 自带硬件 ECC 特性不同的是,从 Serial NAND 启动必须依赖 Flash 自带硬件 ECC。

二、Serial NAND硬件连接

除了 i.MXRT1010/1024/1064 不支持 Serial NAND 启动之外,其余 i.MXRT1xxx 都可以支持。其中 i.MXRT10xx 系列只支持一组引脚连接组合,而 i.MXRT11xx 则支持多组引脚连接组合。i.MXRT1050 BootROM 支持如下 pinmux 来连接 Serial NAND 去启动:

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如下是 IMXRT1050EVK12_Rev.A 板上四线 QSPI Flash 连接设计,板载默认 U33 芯片是 Serial NOR Flash,我们可以换成同封装 Serial NAND,痞子衡就将其换成了 MX35LF2G24AD 来做测试,当然 FLASH_VCC 也相应改成了 3.3V:

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三、Serial NAND加载启动过程

我们知道 Serial NAND 中仅能放置 Non-XIP Application(链接到内部 SRAM 或者 外部 RAM 空间),其启动加载流程跟 《从 Serial(1-bit SPI) NOR/EEPROM恢复启动》 加载流程差不多(参考文章第 3 小节)。

i.MXRT BootROM 中对于 Serial NAND 启动流程处理和对于 Raw NAND 启动处理几乎是一样的,都是依赖 FCB 和 DBBT 这两个数据结构(当然 Serial NAND 和 Raw NAND 里对于这两个数据结构具体成员定义有差异)。关于 FCB 和 DBBT 的使用,痞子衡在《i.MXRT从Raw NAND启动》一文中三、四小节讲得很清楚,这里不再赘述。

i.MXRT1050 参考手册 System Boot 章节里画了上电启动时 BootROM 代码搜索 FCB 和 DBBT 的流程,能找到这两个数据,应用程序就能够被正常加载。这里需要特别注意,FCB 和 DBBT 是在配套 Flashloader 执行过程中动态生成的,因为涉及 NAND Flash 里具体坏块分布信息,所以无法在 PC 端直接制作 FCB 和 DBBT,这就意味着我们无法像 NOR Flash 那样事先得到一个完整的含全部启动头(FCB&DBBT&IVT&BD)的 NAND bootable image。

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四、下载Application进Serial NAND

现在假定你已经制作好一个 Bootable image 并且使用 blhost 工具与 Flashloader 建立了基本通信,正要开始将 Bootable image 下载进 Serial NAND。此时我们只需要提供简化的 12 - 44byte 配置数据就可以完成 Serial NAND 的全部配置,下面是适用 MX35LF2G24AD 的 Application 下载更新示例:

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上述 fill-memory 命令中 FCB Opt 配置数据组织详见下表:

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上述 fill-memory 命令中 NAND Opt 配置数据组织详见下表:

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上表 12 - 44byte 数据提供的配置信息主要是 FCB 和 NAND 属性。configure-memory 命令执行成功之后,底下只需要将 Bootable image 从 Serial NAND 对应 Block 地址处开始下载即可,具体步骤如下:

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当然以上所有繁杂的命令行操作都可以使用 MCUBootUtility 工具(v5.2.1及以上)来一键完成:

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五、进入Serial NAND启动模式

Application 已经被成功下载进 Serial NAND 卡之后,此时我们便可以开始设置芯片从 Serial NAND 启动。

先确定 BOOT_MODE[1:0]=2'b10,即芯片处于 Internal Boot 模式,再来选择 Boot Device,Boot Device 由 BOOT_CFG1[7:4] 这四个 pin 的输入状态决定,其中 Serial NAND 启动模式为 4'b11xx。

六、配置eFuse启动Serial NAND

设置好芯片启动模式是从 Serial NAND 启动之后,我们还需要最后关注一下与 Serial NAND 相关的具体特性配置,主要集中在芯片内部 eFuse 0x6e0/0x450 区域里,根据前面配置,这里我们只需要设置 BOOT_SEARCH_COUNT bit 为 1,其余保持默认 0 即可。

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这里单独解释下 COL_ADDRESS_WIDTH 默认 0 即 12bits,看起来对应了 4KB Page size,但是因为 ECC 特性,这样设置下的低 2KB page 空间存真实数据,高 2KB page 空间其实属于所谓 Spare 空间,会被 Flash 自动用来存放 ECC 校验码,不过这个 Spare 空间有效范围 64byte-128byte 不等(对于 MX35LF2G24AD 则是 128)。

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上述所有步骤全部完成之后,复位芯片你就应该能看到你放在 Serial NAND 里的 Application 已经正常地启动了。

至此,恩智浦i.MXRT1xxx系列MCU的Serial NAND启动痞子衡便介绍完毕了,掌声在哪里~~~

原文链接:https://mp.weixin.qq.com/s/K2wLx-uLTJmorDc7gD4HSg


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