痞子衡嵌入式：飛思卡爾i.MX RTyyyy系列MCU啓動那些事（4）- Flashloader初體驗(blhost)

時間 2019-12-14

標籤痞子嵌入卡爾 i.mx rtyyyy 系列 mcu 啓動那些 flashloader 體驗 blhost 简体版

原文原文鏈接

　　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飛思卡爾i.MX RTyyyy系列MCU的Flashloader。html

　　在上一篇文章 Serial Downloader模式(sdphost, mfgtool) 裏痞子衡爲你們介紹了i.MXRTyyyy Boot的Serial Downloader模式，這種模式主要是用來引導啓動Flashloader，那麼Flashloader到底具備哪些功能？這是本篇文章痞子衡要爲你們解惑的主題。git

　　痞子衡在前面提過Flashloader程序主要是用來將你的Application下載進i.MXRT支持的全部外部非易失性存儲器中，爲後續從外部存儲器啓動作準備。BootROM只有啓動Application功能，沒有下載更新Application功能，而Flashloader最核心的就是下載更新Application功能，因此Flashloader是BootROM的完美補充。你可能會疑問，爲何不把Flashloader的下載更新Application的功能也放進BootROM裏？痞子衡我的以爲應該是芯片成本問題，ROM的空間是96KB（RT102x/RT105x）/128KB（RT106x），若是把Flashloader功能也放進BootROM裏，勢必要擴大ROM空間，從而致使芯片成本上升，作成二級Flashloader既不佔ROM空間，也方便Flashloader程序自身的維護升級（目前RT1050的Flashloader版本是1.1，你看，這不顯然升級過嘛）。sass

1、進入Flashloader程序

1.1 官方程序包

　　恩智浦提供了 Flashloader程序包，你首先須要下載這個Flashloader包，Flashloader全部相關資源全在包裏面。注：每一個i.MXRT子系列均有一個以子系列名字命名的Flashloader包，即Flashloader程序並非通用的（偷偷告訴你，其實RT105x與RT106x是通用的），此處以RT1050系列爲例：安全

　　Flashloader程序是\Flashloader_i.MXRT1050_GA\Flashloader_RT1050_1.1\Flashloader\flashloader.elf
　　Flashloader工具在\Flashloader_i.MXRT1050_GA\Flashloader_RT1050_1.1\Tools目錄下app

1.2 三種引導方式

　　其實引導啓動Flashloader的方式並不惟一，Flashloader就是一段運行在SRAM中的應用程序而已，只要能有工具將Flashloader下載進SRAM，並將CPU的PC指針指向Flashloader的程序入口即可啓動Flashloader。下面痞子衡分別介紹3種引導方式：ide

1.2.1 標準方式：經過sdphost

　　第一種引導方式是經過BootROM的Serial Downloader模式和sdphost.exe工具，這是恩智浦官方推薦的方式，這種方式在上一篇文章裏已經詳細介紹過了，這裏再也不贅述。
　　這種方式的優勢是不須要外接調試器，缺點是涉及到BootROM啓動以及IVT的知識，須要有BootROM相關知識儲備。工具

1.2.2 簡便方式：經過J-Link Commander

　　第二種引導方式是經過外接J-Link調試器和J-Link Commander工具（JLink.exe）。i.MXRT芯片JTAG口鏈接上J-Link調試器後，安裝好Jlink驅動（痞子衡安裝的是v6.30e版本），打開J-Link Commander（即\SEGGER\JLink_V630e\JLink.exe），鏈接上i.MXRT的Core，按順序執行以下JLink命令：ui

J-Link>loadfile C:\Flashloader_i.MXRT1050_GA\Flashloader_RT1050_1.1\Flashloader\flashloader.srecthis
Downloading file [C:\Flashloader_i.MXRT1050_GA\Flashloader_RT1050_1.1\Flashloader\flashloader.srec]...
O.K.
J-Link>mem32 0x20002000 2spa
20002000 = 20215A70 20014B91
J-Link>wreg MSP 20215A70
MSP = 0x20215A70
J-Link>wreg PSP 20215A70
PSP = 0x20215A70
J-Link>SetPC 20014B91
J-Link>g

　　到這裏Flashloader就已經被成功啓動了，有朋友看不懂上面的一串JLink命令，痞子衡爲你們解釋一下：
　　- loadfile命令用於將Flashloader程序數據（.srec格式，含地址信息）下載進SRAM（0x20002000）中；
　　- mem32命令用於從起始下載地址(0x20002000)讀回部分數據（8字節）確認上一步的下載操做是否成功，而且獲取Flashloader的起始SP和PC值。
　　- wreg命令用於設置R13(MSP/PSP)寄存器的值，使其等於Flashloader的初始SP值。
　　- SetPC命令用於設置R15(PC)寄存器的值，使其指向Flashloader的初始PC。
　　- g命令用於讓Core開始執行代碼（Flashloader程序）。

　　這種方式的優勢是不須要藉助BootROM（你能夠不用瞭解BootROM相關工具用法），缺點是須要額外準備一個J-Link調試器。

Note：關於JLink命令的詳細解釋請查閱JLink驅動軟件安裝目錄下\SEGGER\JLink_V630e\Doc\UM08001_JLink.pdf文檔裏的3.2 J-Link Commander (Command line tool)一節。

1.2.3 高級方式：經過Ozone

　　前兩種引導方式都是把Flashloader程序當作黑盒子，只須要將其啓動運行便可，接下來痞子衡介紹的引導方式可讓你看到Flashloader源代碼而且可讓你調試Flashloader。這第三種引導方式仍是經過外接J-Link調試器，但還須要一個特殊的軟件，即SEGGER公司提供的Ozone軟件，去SEGGER先下載Ozone軟件（痞子衡下載的版本是v2.56c），下載安裝後打開Ozone軟件，第一步選擇CM7，第二步選擇SWD，第三步選擇elf文件時要選擇Flashloader下載包裏的flashloader.elf

　　確認elf文件後，點擊「Download & Reset Program」

　　此時Flashloader程序已經被下載進i.MXRT中，而且在Disassembly窗口能夠看到Flashloader彙編源程序，底下你就能夠開始調試執行Flashloader程序。因爲下載包裏的flashloader.elf文件並無包含全部Flashloader工程的信息（至少沒有包含C代碼信息，應該是恩智浦官方故意這麼作的），因此咱們使用Ozone軟件調試看不到C代碼，稍微有點遺憾。

1.3 支持的通訊外設pinout

　　Flashloader支持的通訊外設與BootROM支持的通訊外設是如出一轍的，也是USB-HID和UART，而且pinout也同樣（Pinout適用RT105x和RT102x）：

Peripheral	Instance	PAD	Port	Mode
USB	OTG1	USB_OTG1_DN	/	/
		USB_OTG1_DP
		USB_OTG1_VBUS
LPUART	1	GPIO_AD_B0_12	LPUART1_TX	ALT2
LPUART	1	GPIO_AD_B0_13	LPUART1_RX	ALT2

Note: 若是硬件板上UART_RX引腳沒有接上拉電阻，可能會致使USB-HID設備枚舉成功率下降，由於UART_RX懸空輸入會有干擾數據使得Flashloader誤覺得UART是active peripheral，因此安全起見，請保證UART_RX引腳鏈接上拉電阻。

2、blhost/elftosb/mfgtool的使用

　　Flashloader配套上位機工具備3個，elftosb.exe用於生成sb格式文件（這個工具後續會詳細介紹），mfgtool是GUI軟件（上一篇文章已經介紹過，其主要配合sb文件使用），blhost.exe是痞子衡在這裏要着重介紹的軟件。
　　blhost.exe是命令行工具，使用blhost既能夠經過UART口也能夠經過USB口與Flashloader進行通訊與命令交互。
　　在命令行下打開blhost.exe，輸入-?命令能夠看到blhost使用幫助，相比sdphost，blhost支持的命令更多：

PS C:\Flashloader_i.MXRT1050_GA\Flashloader_RT1050_1.1\Tools\blhost\win> .\blhost.exe -?
usage: C:\Flashloader_i.MXRT1050_GA\Flashloader_RT1050_1.1\Tools\blhost\win\blhost.exe
                       [-?|--help]
                       [-p|--port <name>[,<speed>]]
                       [-u|--usb [[[<vid>,]<pid>]]]
                       [-t|--timeout <ms>]
                       -- command <args...>

Options:
  -?/--help                    Show this help
  -p/--port <name>[,<speed>]   Connect to target over UART. Specify COM port
                               and optionally baud rate
                                 (default=COM1,57600)
                                 If -b, then port is BusPal port
  -u/--usb [[[<vid>,]<pid>] | [<path>]]
                               Connect to target over USB HID device denoted by
                               vid/pid (default=0x15a2,0x0073) or device path
  -t/--timeout <ms>            Set packet timeout in milliseconds
                                 (default=5000)

Memory ID:
  Internal Memory              Device internal memory space
    0                            Internal Memory
                                 (Default selected memory)
  Mapped External Memory       The memories that are remapped to internal space,
                               and must be accessed by internal addresses.
                               (IDs in this group are only used for flash-erase-all and
                               configure-memory, and ignored by write-memory, read-memory,
                               flash-erase-region and flash-image(use default 0))
    1                            QuadSPI Memory
    8                            SEMC NOR Memory
    9                            FlexSPI NOR Memory
  Unmapped External Memory     Memories which cannot be remapped to internal space,
                               and only can be accessed by memories' addresses.
                               (Must be specified for all commands with <memoryId> argument)
    256 (0x100)                  SEMC NAND Memory
    257 (0x101)                  SPI NAND Memory
    272 (0x110)                  SPI NOR/EEPROM Memory
    273 (0x111)                  I2C NOR/EEPROM Memory
    288 (0x120)                  uSDHC SD Memory
    289 (0x121)                  uSDHC MMC Memory

** Note that not all memories are supported on all
      Kinetis Bootloader platforms.

Command:
  reset                        Reset the chip
  get-property <tag> [<memoryId> | <index>]
    1                          Bootloader version
    2                          Available peripherals
    7                          Available commands
    10                         Verify Writes flag
    11                         Max supported packet size
    12                         Reserved regions
    14                         Start of RAM, <index> is required
    15                         Size of RAM, <index> is required
    23                         QuadSpi initialization status
    24                         Target version
    25                         External Memory Attrubutes, <memoryId> is required.
  set-property <tag> <value>
    10                         Verify Writes flag
  flash-erase-region <addr> <byte_count> [memory_id]
                               Erase a region of flash according to [memory_id].
  flash-erase-all [memory_id]  Erase all flash according to [memory_id],
                               excluding protected regions.
  read-memory <addr> <byte_count> [<file>] [memory_id]
                               Read memory according to [memory_id] and write to file
                               or stdout if no file specified
  write-memory <addr> [<file>[,byte_count]| {{<hex-data>}}] [memory_id]
                               Write memory according to [memory_id] from file
                               or string of hex values,
                               e.g. data.bin (writes entire file)
                               e.g. data.bin 8 (writes first 8 bytes from file)
                               e.g. "{{11 22 33 44}}" (w/quotes)
                               e.g. {{11223344}} (no spaces)
  fill-memory <addr> <byte_count> <pattern> [word | short | byte]
                               Fill memory with pattern; size is
                               word (default), short or byte
  receive-sb-file <file>       Receive SB file
  execute <addr> <arg> <stackpointer>
                               Execute at address with arg and stack pointer
  call <addr> <arg>            Call address with arg
  configure-memory <memory_id> <internal_addr>
                               Apply configuration block at internal memory address
                               <internal_addr> to memory with ID <memory_id>
  flash-image <file> [erase] [memory_id]
                               Write a formated image <file> to memory with ID
                               <memory_id>. Supported file types: SRecord
                               (.srec and .s19) and HEX (.hex). Flash is erased
                               before writing if [erase]=erase. The erase unit
                               size depends on the target and the minimum erase
                               unit size is 1K.
  list-memory                  List all on-chip Flash and RAM regions, and off-chip
                               memories, supported by current device.
                               Only the configured off-chip memory will be list.
  efuse-program-once <addr> <data>
                               Program one word of OCOTP Field
                               <addr> is ADDR of OTP word, not the shadowed memory address.
                               <data> is hex digits without prefix '0x'
  efuse-read-once <addr>
                               Read one word of OCOTP Field
                               <addr> is ADDR of OTP word, not the shadowed memory address.
  generate-key-blob <dek_file> <blob_file>
                               Generate the Blob for given Dek Key
                               <dek_file> - input, a binary Dek Key (128 Bits) generated by CST tool.
                               <blob_file> - output, a generated blob (72 Bytes) in binary format.

** Note that not all commands/properties are supported on all
      Kinetis Bootloader platforms.

　　讓咱們嘗試一下使用blhost與Flashloader通訊（經過USB-HID），若是能獲得以下結果，說明Flashloader工做正常，能夠進行後續操做。

PS C:\Flashloader_i.MXRT1050_GA\Flashloader_RT1050_1.1\Tools\blhost\win> .\blhost.exe -u 0x15a2,0x0073 -- get-property 1
Inject command 'get-property'
Response status = 0 (0x0) Success.
Response word 1 = 1258422528 (0x4b020100)
Current Version = K2.1.0

3、下載更新Application示例

　　由於BootROM支持啓動的外部存儲器不少，因此Flashloader支持下載更新的外部存儲器也與BootROM一一對應。在上一節blhost的命令幫助裏，咱們能夠看到Memory ID裏已經給各類外部儲存器分配了ID號，在使用blhost命令時使用不一樣的ID號便可操做相應外部存儲器。
　　其實Flashloader已經把外部存儲器的下載更新Application操做封裝得很簡單也很統一，咱們其實只須要3步操做便可完成Application的下載。以Block Size爲128KB的Raw NAND爲例（即SEMC NAND Memory，Memory ID=0x100）：

// 在SRAM裏臨時存儲Raw NAND配置數據
blhost -u -- fill-memory 0x2000 0x4 0xD0010101 // ONFI 1.0, non-EDO, Timing mode 0, 8bit IO, CSX0, HW ECC Check, inital HW ECC is enabled
blhost -u -- fill-memory 0x2004 0x4 0x00010101 // image copy = 1, search stride = 1, search count = 1
blhost -u -- fill-memory 0x2008 0x4 0x00020001 // block index = 2, block count = 1

// 使用Raw NAND配置數據去配置Raw NAND接口
blhost -u -- configure-memory 0x100 0x2000

// 擦除Raw NAND並將image下載進Raw NAND
blhost -u -- flash-erase-region 0x40000 0x20000 0x100    // Erase 1 block starting from block 2
blhost -u -- write-memory 0x40000 ivt_image.bin 0x100    // Program ivt_image.bin to block 2

　　其中image.bin是包含IVT的Application鏡像數據，關於上述命令的具體意義痞子衡會在後續Raw NAND啓動的文章裏詳盡解釋，這裏只是給你們一個初步體驗。

　　至此，飛思卡爾i.MX RTyyyy系列MCU的Flashloader痞子衡便介紹完畢了，掌聲在哪裏~~~