痞子衡嵌入式：恩智浦i.MX RTxxx系列MCU啓動那些事（2）- Boot配置(ISP_Pin/OTP)

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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恩智浦i.MX RTxxx系列MCU的Boot配置。

　　在上一篇文章 Boot簡介 裏痞子衡爲你們介紹了Boot基本原理以及i.MXRTxxx Boot方式簡介。今天痞子衡就來重點聊一聊i.MXRTxxx Boot方式具體由哪些配置決定的。

　　不管是什麼芯片裏的BootROM，其最核心的功能無非兩個：1、從存放Application的存儲器中加載執行；2、經過支持的通訊接口接收來自Host的Application數據完成更新或直接跳轉執行，因此Boot配置也主要圍繞這兩個核心功能。

1、Boot行爲模式選擇

　　芯片內部OTP memory中的PRIMARY_BOOT_SRC[3:0]位和芯片外部管腳ISP[2:0]狀態共同決定了i.MXRTxxx Boot行爲的最頂層配置，可是與上一篇文章裏介紹的Kinetis/LPC/STM32 Boot Mode配置不一樣的是，i.MXRTxxx上電永遠是從ROM裏開始啓動，此處的PRIMARY_BOOT_SRC[3:0]和ISP[2:0]決定的僅是BootROM程序的不一樣行爲模式（執行代碼分支），而Kinetis/LPC/STM32 Boot Mode側重的是決定CPU從ROM仍是FLASH裏啓動。

1.1 行爲模式定義

　　i.MXRTxxx的Boot行爲模式和接口很是豐富，甚至絕不誇張地說，其Boot行爲模式可讓你眼花繚亂。在講具體Boot模式功能前，有必要先看一下各行爲模式是怎麼肯定的：

1.1.1 PRIMARY_BOOT_SRC[3:0]值定義

　　PRIMARY_BOOT_SRC[3:0]是最高優先級的行爲模式定義，下表是PRIMARY_BOOT_SRC[3:0]相關值定義，可在參考手冊的Non-Secure Boot ROM章節中找到。至於PRIMARY_BOOT_SRC具體在OTP memory中的位置（暫且先透露一下吧，其位於BOOT_CFG[0]的低4bit，BOOT_CFG[0]是第97個OTP Word（fuse index=0x60）），痞子衡會在後面的文章細聊。
　　i.MXRT600 PRIMARY_BOOT_SRC[3:0] bits：

1.1.2 ISP[2:0]管腳狀態定義

　　當PRIMARY_BOOT_SRC[3:0] bits未燒寫時（即4'b0000），ISP[2:0] pins開始決定行爲模式。ISP[2:0]管腳狀態是在BootROM裏軟件採樣的，因此每一次系統軟復位去從新執行BootROM時，ISP[2:0]狀態都會被從新採樣。
　　i.MXRT600 ISP[2:0] pins：

1.2 行爲模式分類

　　不論是PRIMARY_BOOT_SRC[3:0]位仍是外部管腳ISP[2:0]狀態，他們決定的最終Boot行爲模式是類似的，區別只是一個經過燒OTP決定（通常用於量產階段），另外一個經過切換引腳狀態決定（通常用於研發階段）。Boot行爲模式看起來很是多，但歸納而言總共就三大類：

1.2.1 Serial ISP模式（UART/SPI/I2C/USB-HID）

　　Serial ISP模式顧名思義即串行編程模式，在這種模式下，BootROM經過指定的UART/SPI/I2C/USB-HID口來接收來自Host（恩智浦提供了上位機工具blhost.exe或者MCUBootUtility）的Application數據，並將數據下載到支持啓動的外部Device中（Serial NOR/SD/eMMC/1bit Recovery SPI NOR），這種模式其實就是用於代替專用Flash編程器去燒錄可執行程序文件的 。
　　關於Serial ISP模式具體如何應用，痞子衡會在下一篇文章裏進一步介紹。

1.2.2 Serial Boot模式（UART/SPI/I2C/USB-HID/USB-DFU）

　　Serial Boot模式即串行啓動模式，這種模式看起來與第一種Serial ISP模式有點類似，由於在通訊接口上是共用的（上位機工具也都是blhost.exe），除了多了個USB-DFU方式（上位機工具是開源的dfu-util）。不過二者最大的區別在於Application下載位置，Serial ISP是往外部非易失Device裏下載，而Serial Boot是往芯片內部SRAM裏下載並當即跳轉執行。若是你瞭解i.MXRTyyyy的Serial Downloader模式（詳見 飛思卡爾i.MX RTyyyy系列MCU啓動那些事（2）- Boot配置(BOOT Pin/eFUSE) 第1.2.1節），你會發現這種模式從功能上更像i.MXRTyyyy的Serial Downloader模式。
　　i.MXRTyyyy裏作Serial Downloader模式最主要的緣由是其沒有實現ISP模式，BootROM裏沒法提供外部Device的下載支持，而i.MXRTxxx的BootROM裏既然作了ISP模式，爲何還要作Serial Boot這種行爲模式呢？而且Serial Boot支持的通訊接口竟多達五種，這種模式的應用場景究竟是什麼？痞子衡爲你解惑：

• 快速驗證Non-XIP image的執行：Serial Boot模式能夠幫助快速驗證Non-XIP image的執行，不須要操做外部Device。
  
• 做協處理器使用可省外部Device：若是系統設計裏有兩顆MCU，i.MXRTxxx做爲協處理器，在Serial Boot模式下可省去存放Application的外部Device，Application直接由主處理器來加載。

1.2.3 Device Boot模式（Serial NOR/SD/eMMC/1bit Recovery SPI NOR）

　　Device Boot模式就是直接從選定的外部非易失Device加載Application啓動，這種模式纔是i.MXRTxxx最核心的模式，畢竟離線運行Application纔是最重要的任務。Device Boot又分爲Master Boot（Serial NOR/SD/eMMC）和Recovery Boot（1bit SPI NOR），前者是主動啓動設備，後者是備份啓動設備。當主動啓動設備中的Application失效時，芯片會從備份啓動設備中再嘗試去啓動一次Application，實現雙重保障。

2、Boot Device具體配置

　　當Boot行爲模式選定的是從某一類Boot Device啓動，底下就是配置該Device具體屬性了。假設咱們選擇了Serial NOR FLASH，可是Serial NOR只是一類FLASH的統稱，市面上有很是多的Serial NOR芯片，每一個芯片特性可能不徹底同樣，那麼BootROM怎麼知道這些不一樣的Serial NOR芯片的特性呢？仍是經過OTP memory來指定。
　　OTP是i.MXRTxxx裏一塊特殊的存儲區域，用於存放所有芯片配置信息，其中有一部分區域分配給Boot。參考手冊的OTP相關章節中可見全部bit具體定義，這裏痞子衡僅貼出一部分用於示例：

　　從上表中咱們能夠看到i.MXRT600上BOOT_CFG[1]，BOOT_CFG[2]共64bit的完整定義，這些定義確實是與具體Boot Device屬性相關的。
　　這些Boot相關的Fuse定義，在這裏逐一解釋意義不大，須要結合具體Boot Device一塊兒來看，痞子衡後續會在介紹每一個Boot Device啓動的文章裏再進一步分析。

　　至此，恩智浦i.MX RTxxx系列MCU的Boot配置痞子衡便介紹完畢了，掌聲在哪裏~~~