痞子衡嵌入式：超級下載算法(RT-UFL)開發筆記（1） - 執行在不一樣CM內核下

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　　你們好，我是痞子衡，是正經搞技術的痞子。今天痞子衡給你們介紹的是超級下載算法開發筆記(1)之執行在不一樣CM內核下。

　　文接上篇 《RT-UFL - 一個適用全平臺i.MXRT的超級下載算法設計》，痞子衡開源的這個項目已經正式啓動了。痞子衡說過會記錄 RT-UFL 項目開發過程全部疑難點及其解決方法，和你們分享下載算法設計背後的奧祕。

　　本篇是開發筆記第一篇，我們重點聊聊這個項目的立身之本，即如何作到一個.FLM(其實就是最終的可執行機器碼)能在全部i.MXRT芯片下均能正常運行。

1、從嵌入式程序角度看i.MXRT家族差別

　　由於超級下載算法要運行於全部i.MXRT型號下，首先咱們得知道i.MXRT家族一共有哪些型號、這些不一樣型號間差別是什麼，哪些差別是影響超級下載算法的主要因素。

　　下表是當前i.MXRT家族已面世的所有9款型號(注:部分型號下不止一款芯片，但僅是內部外設數量差異)：

　　雖然從芯片自己角度去細看差別會比較多，但咱們能夠從一個嵌入式程序最根本的三大要素（指令、外設操做、連接空間）來逐必定向分析：

　　從上表咱們能夠看出i.MXRT都是基於ARM Cortex-M內核的，這實際上是整個項目立項最重要的基礎，它們的指令集一脈相承。不過雖然都是Cortex-M內核，可是涉及到三個內核處理器版本（M四、M七、M33），所以設計超級下載算法時第一要考慮的就是處理器版本差別。

　　再從外設角度來看，超級下載算法代碼可能涉及操做芯片內部的Clock（時鐘）、IOMUXC（引腳）、FlexSPI（Flash控制器）等外設，這些外設會有差別，但並不重要，咱們能夠爲不一樣i.MXRT型號引入不一樣代碼處理分支。

　　最後從連接空間來看，超級下載算法是要加載到內部RAM去執行的，這些i.MXRT內部RAM大小不一，而且在系統映射地址空間中的地址也略有不一樣，但也不重要，若是你看過痞子衡以前寫的文章 《串行NOR Flash下載算法(Keil MDK工具篇) 》，你應該知道下載算法代碼都是位置無關連接，其加載地址能夠不固定（由配套xml文件或IDE工程設置中額外指定），所以RAM的差別也不重要。

2、解決Cortex-M處理器不一樣版本指令差別

　　通過上一節的分析，咱們知道解決超級下載算法在i.MXRT全系列下運行最重要的問題就是處理不一樣Cortex-M內核指令差別。

　　在解決指令差別問題前，有一個重要問題痞子衡不得不澄清，那就是不一樣Cortex-M芯片其中斷向量表序列定義並不一樣，前16個是系統向量，這是由ARM規定的，但後面的中斷向量均是由廠商自定義的。不一樣芯片型號下，同一類型外設分配的向量號並不必定相同，所以對於一些異構雙核下跑的嵌入式程序，須要處理中斷向量表差別。可是這對於下載算法來講，不是個問題，由於下載算法不是通常的嵌入式程序，其不含中斷向量表，這意味着下載算法中沒有使用中斷響應函數，不能開啓外設中斷（這是位置無關連接致使的）。

　　好，咱們如今來解決指令差別問題。查看ARM官方資料得知，Cortex-M家族共有10款處理器（M0、M0+、M一、M三、M2三、M四、M3三、M35P、M七、M55），分屬四個架構規範(ARMv6-M、ARMv7-M、ARMv8-M、ARMv8.1-M)，架構主要和指令集息息相關。

　　再來看兩張Cortex-M指令集關係圖，從圖裏咱們能夠看出Cortex-M0/M0+/M1處理器基於ARMv6-M架構，這是一個只支持56條指令的小指令集（藍色粗框標出），全部Cortex-M處理器都支持這個56條指令的指令集。

　　看到這你是否是有所領悟？ARM公司其實爲了能讓Cortex-M用戶的軟件能重用，特意在設計Cortex-M處理器時爲其賦予了處理器向下兼容、軟件二進制向上兼容特性。通俗地說就是在較低版本Cortex-M處理器上編譯出來的機器碼能夠在較高版本Cortex-M處理器上直接執行。

　　所以爲了實現超級下載算法在i.MXRT全系列上(M四、M七、M33)運行，咱們只須要作一件事，那就是編譯生成算法文件的源MDK工程設置裏選擇Cortex-M0處理器就行，是否是超級簡單？若是你下載了CMSIS_5包，裏面的下載算法模板工程默認處理器就是ARMCM0，這並不僅是個偶然！

　　至此，超級下載算法開發筆記(1)之執行在不一樣CM內核下痞子衡便介紹完畢了，掌聲在哪裏~~~

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