痞子衡嵌入式：恩智浦i.MX RT1xxx系列MCU硬件那些事（2.6）- 串行NOR Flash下載算法(MCUXpresso IDE篇)

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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MCUXpresso IDE開發環境下i.MXRT的串行NOR Flash下載算法設計。

　　在i.MXRT硬件那些事系列之《在串行NOR Flash XIP調試原理》一文中，痞子衡簡單提了一下串行NOR Flash下載算法的概念，並無介紹具體設計細節，關於NOR Flash下載算法每一個IDE都有本身的一套設計，雖然基本設計理念是同樣的，可是細節方面仍是有區別。在前面的文章裏，痞子衡分別介紹過《J-Link下算法設計》、《Keil MDK下算法設計》、《IAR EWARM下算法設計》，今天痞子衡就來細聊MCUXpresso IDE下的NOR Flash下載算法：

1、MCUXpresso IDE各版本對i.MXRT的支持

　　MCUXpresso IDE是飛思卡爾和恩智浦合併以後推出的全新IDE，這個IDE是免費的，可用於新恩智浦全系列ARM Cortex-M控制器（Kinetis、LPC、JN、QN、i.MXRT等）。熟悉這兩家公司的人應該知道，其實MCUXpresso IDE就是原恩智浦LPCXpresso IDE與原飛思卡爾Kinetis Design Studio IDE的合體。

　　從恩智浦官網上看，目前最新的MCUXpresso IDE版本是v11.2.1，其可以支持目前全部已量產的i.MXRT系列。從 MCUXpresso IDE歷史各版本Release Note 上看，咱們能夠看到其各版本對i.MXRT支持狀況以下：

各版本下載地址：https://nxp.flexnetoperations.com/control/frse/product?child_plneID=756637&ver=ARC

　　MCUXpresso IDE對新MCU型號的支持雖然並非與自身版本嚴格綁定，但經過相似打patch的方式比較複雜，且官方不支持這麼作，反正這個IDE是免費的，升級又不要錢，也不須要申請license，最好仍是經過安裝最新版本的方式來實現新型號的支持。

2、爲當前MCUXpresso IDE增長新下載算法支持

　　痞子衡安裝的是最新的v11.2.1，咱們覺得RT600這顆芯片新增flash下載算法爲例介紹MCUXpresso IDE下的使用。在開始以前要特別強調一下MCUXpresso IDE與MDK/IAR很是不一樣的地方，MDK/IAR自帶的flash下載算法是跟具體硬件仿真器無關的，它能夠在全部支持的仿真器（JLink/DAPLink等）下正常使用，可是MCUXpresso IDE自帶的flash下載算法只能在CMSIS-DAP類型的仿真器下使用。若是你在MCUXPresso IDE下使用JLink，那麼下載算法只能用JLink的算法。

　　如今咱們隨便打開一個i.MXRT600 SDK工程，右擊工程進入Properties設置界面，在MCU Settings下能夠看到LinkServer Flash Driver的設置界面，這裏就是選擇flash下載算法。MCUXpresso IDE默認自帶了很是多的flash下載算法（文件後綴名是.cfx，其實就是可執行文件elf），即便是同一顆芯片RT600，能夠看到其有不少個.cfg可選，這分別對應了不一樣的flash種類以及與主芯片鏈接端口。

　　若是默認選擇的Flash下載算法文件不適用你的板子，那麼你須要本身提供合適的算法文件(.cfx)，並將其放入MCUXpresso IDE安裝目錄下(\MCUXpressoIDE_11.2.1_4149\ide\binaries\Flash)，從新打開工程選項，新增的算法會自動刷新到待選算法列表：

3、NOR Flash下載算法設計

　　MCUXpresso IDE下Flash下載算法是公開的，\MCUXpressoIDE_11.2.1_4149\MCUXpresso_IDE_User_Guide.pdf 文檔的 LinkServer Flash Support 章節有一些使用方面的介紹，能夠看一下。

3.1 下載算法模板工程

　　雖然下載算法自己是公開的，但設計文檔不多，只給了示例工程。但對於工程師來講，還有什麼比給代碼來得更直接呢。

• 示例算法工程路徑：\MCUXpressoIDE_11.2.1_4149\ide\Examples\Flashdrivers\NXP\iMXRT

　　咱們就以iMXRT1050_QSPI.zip示例包裏代碼來分析其結構設計。這個示例包包含兩個工程（LPCXFlashDriverLib和iMXRT1050_QSPI），須要先編譯LPCXFlashDriverLib工程生成libLPCXFlashDriverLib.a，這個庫是iMXRT1050_QSPI工程的源文件，而後編譯iMXRT1050_QSPI工程生成咱們須要的算法文件MIMXRT1050-EVK_IS25WP064A.cfx。

　　MCUXpresso IDE下載算法這種兩級編譯的設計，與IAR/MDK下載算法結構徹底不一樣，這麼設計的主要緣由是恩智浦ARM Cortex-M內核MCU產品線衆多，而MCUXpresso IDE須要支持全部MCU，所以將公共設計的部分提取到了LPCXFlashDriverLib工程裏（爲了通用性，工程採用CM0指令集來編譯）。此外，從工程名你就能看出，還保留着上一代LPCXpresso IDE的基因。

　　LPCXFlashDriverLib工程有不少build，能夠根據ServiceMessages.c文件裏的條件編譯宏瞭解到它們的差別，其中Release_SectorHashing工程是默認選擇用於最終生成.cfx的，這個build主要是利用32 bit Fowler/Noll/Vo FNV-1a哈希算法對每一個Sector的數據下載作了校驗。

　　再到iMXRT1050_QSPI工程，這個工程就是採用具體MCU的內核指令集（CM7）來編譯，在工程設置裏能夠看到連接了LPCXFlashDriverLib工程的Release_SectorHashing生成的.a文件，若是LPCXFlashDriverLib工程選擇了其餘build，這裏也要相應改一下。

3.2 下載算法結構設計

　　算法自己設計算是幾個經常使用IDE裏最複雜的一個了。iMXRT1050_QSPI工程除了通常的FlexSPI驅動外，有兩個源文件FlashDev.c和FlashPrg.c，對這文件名有沒有很熟悉？是的，這就是標準的CMSIS開源flash算法API定義，裏面的內容也是相似的，這裏就不贅述了，須要特別強調的是這些Flash擦寫API並非MCUXpresso IDE在下載時實際調用入口。

　　算法最核心的設計在LPCXFlashDriverLib工程，先看lpcx_flash_memdev.c裏內容，這個文件裏定義了一個重要的常量結構體MemoryDevice，這個MemoryDevice會被連接在算法執行區域（前64KB的DTCM）的起始位置（0x20000000），給MCUXpresso IDE調試器提供算法所有的信息。

// MemoryDevice Instance (fill it in)
EXTERN_MEMORY_DEVICE
MemoryDeviceMsg_t MemoryDevice =
{
  MEM_FLASH_VER2_MAJ+0x0,       // Version of flash interface
                                // Magic number to identify flash driver
                                // interface
  { 0x01, 0x23, 0x45, 0x00, 0x00, 0x54, 0x32, 0x10 },
  (uint32_t)&__load_base,         // Driver load address
  (uint32_t)&__image_size,        // Size of .text and .data
  (uint32_t)&__cache,             // RAM buffer location
  (uint32_t)&__cache_size,        // RAM buffer size
  (uint32_t)&__initial_sp,        // Stack top
  (uint32_t)&__stack_size,        // Stack size
  (uint32_t)&__opmap_val,         // Bitmap of available operations - 0 = everything there
  &FlashDevice,                   // Flash Device configuration
  ServiceMessages,                // Service mailbox flash operation message
  0                               // Reserved
};

　　MemoryDevice有一個成員是ServiceMessages()函數，這個函數能夠說是算法最靈魂的部分了，它纔是MCUXpresso IDE調試器調用Flash擦寫API的真正入口，調試器經過傳入msg參數（所謂Mailbox結構）讓算法來執行具體Flash操做並獲得執行結果。這種特殊的設計可能也是MCXPpresso IDE算法僅能在CMSIS-DAP類型仿真器下使用的緣由吧。

　　至此，MCUXpresso IDE開發環境下i.MXRT的串行NOR Flash下載算法設計痞子衡便介紹完畢了，掌聲在哪裏~~~

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