痞子衡嵌入式：恩智浦i.MX RT1xxx系列MCU硬件那些事（2.4）- 串行NOR Flash下載算法(Keil MDK工具篇)

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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Keil MDK工具下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/工具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。上一篇痞子衡介紹了《J-Link下算法設計》，今天痞子衡就來細聊Keil MDK下的NOR Flash下載算法：

1、Keil MDK5對i.MXRT的支持

　　Keil μVision能夠說是MCU開發者最熟悉的IDE了，大部分人剛開始入行嵌入式學MCS-51系列單片機應該都是用得Keil C51環境（Keil μVision2），早期的Keil還只是一個小型的獨立軟件公司。2005年ARM收購了Keil，並於2006年集成了RealView編譯器開始支持ARM Cortex-M處理器，這即是後來的Keil MDK（Keil μVision3）。

　　2013年Keil μVision5發佈，與Keil MDK4及以前版本不一樣，Keil MDK5分紅MDK Core和Software Packs兩部分。MDK Core主要包含uVision5 IDE集成開發環境和ARM Compiler5。Software Packs則能夠在不更換MDK Core的狀況下，單獨管理（下載、更新、移除）設備支持包和中間件更新包。

　　所以首次安裝的Keil MDK5並無直接支持i.MXRT，須要經過Software Packs組件來單獨安裝i.MXRT的相關軟件支持包。

2、使用Pack Installer添加新i.MXRT型號支持

　　Keil MDK5裏默認集成了Pack Installer，在IDE裏能夠直接打開其界面，手動添加所需的MCU主控相關軟件包。軟件包主要有兩個：Device Family Pack (DFP)和Board Support Pack (BSP) ，前者是對MCU芯片自己的支持，後者是對MCU開發板的支持。

　　若是你不主動安裝MCU軟件包也行，當你打開SDK裏的任何一個例程（以i.MXRT1060爲例），若是該例程對應的MCU軟件包沒有安裝，IDE會自動觸發Pack的安裝。DFP是必需要安裝的，BSP要看你具體使用哪塊板卡，痞子衡用得官方i.MXRT1060-EVK，所以還須要再手動安裝NXP::EVK-MIMXRT1060_BSP：

　　安裝完MCU軟件包後，即可以正常編譯SDK工程，而後在Flash下載和調試了。痞子衡使用的是恩智浦官方EVK，板子上自帶了DAPLink調試器，固然除了板載調試器，咱們也能夠外接J-Link調試器，在MDK工程選項裏不管選擇哪一種調試器，其默認Flash下載算法是同樣的，都來自於DFP包（\Keil_Packs\NXP\MIMXRT1062_DFP\12.2.0\arm\MIMXRT106x_QSPI_4KB_SEC.FLM）

　　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(.FLM)，並將其放入MDK安裝目錄下(\Keil_v5\ARM\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（還有另外一種添加方式，即作一個完整的DFP包，包裏包含下載算法，雖然ARM寫了詳盡的文檔，但這種方式更適合芯片原廠去作）：

　　搞定了合適的下載算法文件，最後還須要檢查下兩個地址範圍，一個是Flash對應的實際映射地址空間，另外一個是下載算法文件運行RAM地址空間。這點跟上一篇介紹的J-Link算法JLinkDevices.xml文件裏須要填的兩個地址空間設計是一致的。

3、NOR Flash下載算法設計

　　Keil MDK下Flash下載算法是開源的，有較詳細的文檔，文檔在arm-software的github主頁，根據這些文檔，咱們基本能夠了解其下載算法設計細節。

• 算法主頁： https://arm-software.github.io/CMSIS_5/Pack/html/flashAlgorithm.html

3.1 下載算法模板工程

　　Keil MDK提供了一個Flash下載算法的基礎模板工程，工程在\Keil_v5\ARM\Flash\_Template\NewDevice.uvprojx，該工程僅支持MDK（不支持MDK-Lite）編譯，除了工程設置外，該模板工程僅包含四個文件:

\Keil_v5\ARM\Flash\FlashOS.h
\Keil_v5\ARM\Flash\_Template\FlashDev.c
\Keil_v5\ARM\Flash\_Template\FlashPrg.c
\Keil_v5\ARM\Flash\_Template\Target.lin

　　拿到基礎模板工程，咱們須要根據目標MCU內核類型在工程選項裏將默認的ARMCM0內核改掉，而後在FlashDev.c和FlashPrg.c裏將算法API函數所有實現（默認是空的），最後編譯工程生成.FLM便是咱們要的算法文件（最終.FLM實際上是經過After Build裏的腳本命令將.axf直接更名的，FLM文件本質上就是axf格式文件）。

3.2 下載算法結構設計

　　算法自己結構其實很簡單，在FlashDev.c文件中有一個名爲FlashDevice的結構體常量，其原型定義在FlashOS.h中。該結構體主要給IDE提供必要的Flash信息，其值必須根據實際板卡狀況填寫正確。

struct FlashDevice const FlashDevice  =  {
   FLASH_DRV_VERS,             // Driver Version, do not modify!
   "New Device 256kB Flash",   // Device Name 
   ONCHIP,                     // Device Type
   0x00000000,                 // Device Start Address
   0x00040000,                 // Device Size in Bytes (256kB)
   1024,                       // Programming Page Size
   0,                          // Reserved, must be 0
   0xFF,                       // Initial Content of Erased Memory
   100,                        // Program Page Timeout 100 mSec
   3000,                       // Erase Sector Timeout 3000 mSec

// Specify Size and Address of Sectors
   0x002000, 0x000000,         // Sector Size  8kB (8 Sectors)
   0x010000, 0x010000,         // Sector Size 64kB (2 Sectors) 
   0x002000, 0x030000,         // Sector Size  8kB (8 Sectors)
   SECTOR_END
};

　　除了FlashDevice以外，最核心固然是FlashPrg.c裏的7個API函數，這些API函數提供了實際的Flash擦寫驗功能，IDE會自動按需調用這些API去實如今線下載。這些API原型是固定的，但具體函數實現是因板卡而異的。

　　關於算法工程還有一個不得不提的設計，那就是工程選項C/C++（包括Asm）下都勾選了Read-Only Position Independent 和 Read-Write Position Independent，代表下載算法自己不是使用固定地址連接，而是位置無關連接（也叫相對地址連接），算法代碼機器碼是能夠被放到任意地址去執行的，這也是爲何你能夠在例程選項裏去指定RAM for Algorithm。

3.3 下載算法API調用流程

　　當在IDE裏啓動在線下載時，IDE會先將算法文件.FLM裏的可執行機器碼加載進指定的RAM空間，而後組合調用來實現最重要的Flash擦除和寫入，只要用戶App被正確寫入Flash，IDE就能正常讀取Flash裏代碼指令進行單步調試了。以下圖即是擦除和寫入操做的實際API組合調用流程：

• 算法API詳解: https://arm-software.github.io/CMSIS_5/Pack/html/algorithmFunc.html

　　下一篇文章，痞子衡將帶你們繼續探究IAR EWARM下的下載算法設計，讓咱們把主流Cortex-M集成開發環境的算法設計思路所有擼一遍，看看哪家更巧妙。

　　至此，Keil MDK工具下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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