jicheng0622

【原创】All in One Flash Algorithm for i.MXRT1050/1020 on IAR

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       快两年了啊,我这博客又该长草了,想当年。。。哎,别想了,没事儿来扫一扫灰拔拔草就行了,老老实实的做一个“前浪“,偶尔浪一把就行了,咱下面直接进入正题吧

闲唠:

       外部SPI Flash的在线调试烧写问题自打i.MXRT发布以来就一直相伴而生(没办法啊,谁让它自打娘胎里出生就不带内置Flash呢),期间很多RT用户在抱怨外部SPI Flash烧写的兼容性问题和稳定性问题,作者我本人更是历经千锤百炼软磨硬泡方才求得真经,练就一身好脾气,咳咳,现在回过头来,一声感叹,一切皆是浮云遮住了望眼,拨云见日之后会发现,so easy~妈妈再也不用担心我没事乱拍桌子了。。。

项目来源

       RT1050/RT1020的SPI Flash烧写算法一直以来都是各自为政,不同的IDE(IAR,Keil和MCUXpresso),不同的调试工具(J-Flash)都是维护自己的一套Flash烧写算法,再加上一些NXP第三方partner(比如野火,正点原子,周立功)也会针对自己的开发板适配板载QSPI Flash的算法,毕竟NXP官方没给出一个统一的烧写算法,大家只能是怎么方便怎么来了。好在自打i.MXRT1060以后的产品,其芯片自带的ROM里包含了一套完整的Flash操作API,而且IAR最新版本里针对RT1060以及以后的产品都是使用这个标准统一的API来操作外部SPI Flash(代码不可见,只开放API供调用)。不过“后浪”的确弥补了这个缺憾,那“前浪”咋办,不能就晾在沙滩上吧??虽然作为已经量产很久的RT1050/RT1020,它的ROM不可能后面再加上去这套API了,但是NXP虽然关上了一道门却敞开了一扇窗,在RT1050/RT1020的SDK软件包里实际上是包含了这套统一SPI Flash操作的API源码的(\boards\evkbimxrt1050\bootloader_examples\flashloader),这套源码很庞大,包含了UART/USB通信以及SD卡/eMMC/SPI Nand/SPI Nor等其他Memory的操作,我花了不少时间,踏坑无数之后,方摘出来最精简的代码来实现IAR下真正的All in One Flash烧写算法,并规避修正了一些之前遇到过的IAR调试出现的莫名其妙的问题,希望能就此终结i.MXRT SPI Flash在IAR下调试仿真的问题,让大家自由的在RT产品中放飞自我,哈哈。

使用方法:

       至于大家关心的Keil下的Flash算法,我实际上之前开源过一个版本并放到我的博客里,不过后面测试还是有些不稳定的,待该最新版算法测试稳定之后,我会更新到Keil下,请大家关注我之前的那篇Keil算法博客更新。下面让我们看看,这套算法怎么使用吧:

如何生成flashloader执行文件.out

(1)首先该算法工程支持RT1050, RT1020和RT1060(RT1060 IAR官方给的是调用ROM API的方式,我这里是给出SDK里的源码,不保证完全一样哈,只能说是用法一致)如下图,选择不同的工程配置之后,重新编译链接以生成不同的Flash烧写算法可执行文件.out;

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(2)将上一步生成的.out文件以及本工程目录下对应芯片的.flash文件(以RT1050为例,FlashIMXRT1050EVKFlexSPI.out和FlashIMXRT1050EVKFlexSPI.flash这两个文件)拷贝到IAR的安装目录下(以我电脑路径为例,C:\Program Files (x86)\IAR Systems\Embedded Workbench 8.4\arm\config\flashloader\NXP),覆盖源文件即可。这里可能会有疑问,只拷贝.out文件不就行吗,它是真正的Flashloader可执行文件,为什么还要拷贝.flash文件呢。IAR自带的.flash文件里会要求下载时先加载.mac脚本文件以初始化MCU的时钟以及管脚复用等操作,但是我修改后的flash烧写算法已经把时钟初始化和管脚配置都放在.out文件里了,这样就没必要再加载.mac初始化脚本了,所以新的.flash文件我去掉了预加载.mac文件的步骤;

SPI Nor Flash QE位的问题说明

       接下来就是要讨论目前SPI Flash的兼容性问题,这个我之前在Keil烧写算法博客里已经吐槽过一次了。i.MXRT如果是在XIP模式下工作的话(代码执行在片外SPI Nor Flash),片外的SPI Flash带宽是很大的一个瓶颈,所以我们尽可能地都是把Flash的频率设成最快,同时把支持4线SPI模式使能(目前应该绝大多数SPI Flash都支持四线了),而JEDEC组织当年发布第一个SPI Flash标准版本JEDEC216的时候,我猜测那会儿应该各个Flash厂家并没有4线模式的产品(或者当年开会讨论的时候喝高了把这个事忘了?Who knows),所以并没有把QE(四线使能位)加入Flash自带的SFDP(Serial Flash Discoverable Parameters)表里面,而后面各大厂家出来4线模式之后,这个QE位的乱象就出来了,不同家的Flash甚至一个厂家的Flash它的QE位使能方式都是不一样的,这个乱象直到2013年JEDEC216A版本出来后才把QE位加入到SFDP里面,但是已经来不及了,我查看了下,目前市面上常用的几个SPI Flash厂家(包括GD,Winbond和MXIC)生产的大多数产品仍然只兼容JEDEC216最早期版本(我的采集样本少了点,只看到了ISSI的SPI Nor Flash兼容216A),这就意味着,任何一个算法都没办法通过统一的命令(一般常用SFDP读命令)来获取QE位的使能方法,所以我们看到目前市面上的所有SPI Flash烧写器默认配置都是只把image烧进去并不管QE的使能与否,除非手动修改或者定制化。

命令配置字

       所以无论是IAR自带的RT1060 ROM API方式的Flash烧写算法还是我自己移植过来的算法内部都有通过SFDP命令获取SPI Flash的操作命令格式,但是会判断它的协议版本,如果是A版本及以后的版本,软件会从SFDP表里自动读取QE使能方式并使能,如果是第一个版本的JEDEC216就需要外部手动给该Flash算法输入命令配置字(默认不使能),该命令配置字格式如下图:

       该命令配置字Option0为32位格式数据,每个参数占用4bits,这里我重点提一下Max Freq和QE Type这两个参数,其中Max Freq见下表,需要根据自己选择的Flash数据手册填入对应的数字(没错,这个最大频率也没包括在SFDP里,所以只能是手动了),Flash算法会按照该参数配置RT芯片的FlexSPI接口时钟来擦写Flash,所以把该值配置成spec可允许的最大值可以提高烧写速度,至于QE的使能方式,目前市面上绝大多数SPI Flash一共存在上表列出的4种方式,也是需要查看自己选用的Flash数据手册来,下图我列了两个常用的SPI Nor Flash(GD25Q32和W25Q32)的QE使能方式供参考,其中GD25Q32的配置字应为0xC0000406,而W25Q32的配置字应为0xC0000205,其他家产品依此方式查找对比即可。

如何给IAR Flashoader传入命令配置字

(1)下面我们接着看在IAR下如何把通过上述方法得到的配置字作为参数传给Flash烧写算法,右键你的应用工程,进入Debugger->Download,勾选中Override default .board file,然后点击下面的Edit;

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(2)接着点击下面的Edit(还记得这个.flash文件吧,前面提到的Flash算法工程目录下让一块拷贝的文件,在这里也是有用的),最后在Extra Parameters里面敲入--Opt0 0xC0000205,即可适配华邦W25Q32的SPI NorFlash了;

(3)最后选择上面两图的Ok即会弹出保存按钮,把新改好的Debug配置文件.board保存在当前应用代码的工程目录下如下图,以后再点击IAR的调试下载按钮就可以把我们上面填进去的参数传给Flash擦写算法了。

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常用QSPI Norflash配置字示例

       为了大家刚开始不熟悉搞错,也是为了给大家demo打个样,下面我列了几个常用的SPI Nor Flash的配置字可以直接使用,不在此列表里的则要参考我上面提到的方法来自己配置了,再搞不定那就抱歉了,我也帮不到你了,咳咳。

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尾语:

      本项目的开源链接如下,大家觉着还可以别忘了右上角点个星哈“Star”,哈哈。行了,老夫先退下了,还会再来的哈。最后再表下衷心,原创发布于ChinaAET,转载请标明出处,当然还是吐槽下,AET的博客编辑界面还是一如既往的难用啊,哎。。。

https://github.com/jicheng0622/All-in-One-Flash-Algorithm-for-RT1050-RT1020/blob/master/IAR