痞子衡嵌入式：恩智浦i.MX RTxxx系列MCU啓動那些事（4）- OTP及其燒寫方法

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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OTP。

　　在i.MXRTxxx啓動系列第二篇文章 Boot配置(ISP Pin, OTP) 裏痞子衡提到了OTP，部分Boot配置都存儲在OTP memory裏，可是對OTP的介紹僅僅淺嘗輒止，沒有深刻，今天痞子衡就爲你們再進一步介紹OTP。

　　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，其中有一部分配置信息和Boot相關。這塊特殊存儲區域並不在ARM的4G system address空間裏，須要用特殊的方式去訪問（讀/寫），如何訪問OTP是本篇文章的重點。

1、OTP基本原理

1.1 OTP屬性（OTP, Shadow Lock）

　　OTP本質上就是i.MXRTxxx內嵌的一塊One Time Programmable memory，僅可被燒寫一次，但能夠被屢次讀取。OTP memory的燒寫大部分是按Word進行的（也有極少部分是按Bit進行的），初始狀態下全部OTP bit均爲0，經過特殊的燒寫時序能夠將bit從0改爲1，一旦某bit被燒寫成1後便再也沒法被修改（可理解爲硬件熔絲燒斷了沒法恢復）。
　　i.MXRT600的OTP memory總地址空間有2KB（word index範圍爲0x000 - 0x1FF），分爲64個BANK，每一個BANK含8個word（1word = 4bytes）。
　　OTP memory空間除了OTP特性外，還有Shadow Lock控制特性，Shadow Lock控制是OTP memory的標配，Lock控制有二種：第一種是WP，即寫保護，用於保護OTP區域對應的shadow register不能被改寫；第二種是RP，即讀保護，被保護的OTP區域對應的shadow register不能被讀取。看到這裏，你會發現i.MXRTyyyy的efuse裏的LOCK控制是同時針對efuse自己和shadow register的；而i.MXRTxxx的OTP裏的LOCK控制僅針對shadow register，那麼對OTP自己的保護在哪裏呢？先別急，後面會給你答案。
　　Shadow Lock控制在OTP的BANK0_word四、BANK1_word8/9，以下是RT600具體Lock bit定義：

關於OTP空間全部bit定義詳見Reference Manual裏的otpmap Descriptions。

1.2 OCOTP控制器與Shadow Register

　　i.MXRTxxx內部有一個硬件IP模塊叫OCOTP_CTRL，即OCOTP控制器，對OTP memory的讀寫控制操做其實都是經過這個OCOTP控制器實現的，下圖是OCOTP_CTRL模塊圖：

　　OCOTP_CTRL模塊寄存器一共分兩類：一類是IP控制寄存器，用於實現對OTP memory的讀寫操做時序控制；一類是Shadow register，用於上電時自動從OTP memory獲取數據並緩存，這樣咱們能夠直接訪問Shadow register而不用訪問OTP memory也能獲取OTP內容（注意：當芯片運行中燒寫OTP，Shadow register的值並不會馬上更新，須要執行IP控制器的reload命令或者將芯片reset才能同步）。
　　下圖是RT600裏的OCOTP_CTRL模塊寄存器map，其中Shadow register寄存器偏移地址範圍是0x000 - 0x7FF（注意並非全部OTP Word都會被加載到Shadow register裏，雖然Shadow register預留了所有的OTP位置。這點與i.MXRTyyyy efuse會所有加載到Shadow register不一樣，緣由是i.MXRTxxx的OTP裏會有不少Peripheral寄存器加載初值，若是這些OTP值目的是加載Peripheral，那就沒有必要再加載到Shadow register裏，而i.MXRTyyyy的efuse值沒有加載Peripheral寄存器的用途）。IP控制寄存器偏移地址範圍是0x800 - 0x82C:

　　痞子衡寫過關於i.MXRTyyyy的eFUSE燒寫的文章 飛思卡爾i.MX RTyyyy系列MCU啓動那些事（5）- 再聊eFUSE及其燒寫方法 ，其實i.MXRTxxx的OCOTP控制器與i.MXRTyyyy裏的OCOTP控制器很是類似，雖然二者在寄存器組織上有差別，但其共同點更多。不過說起差別，有一個地方痞子衡不得不提，那就是CTRL寄存器的bit15，在i.MXRTyyyy上這個bit是保留的，可是i.MXRTxxx上這個bit爲WORDLOCK，顧名思義即提供對操做的OTP word區域進行保護（主要是寫保護），下一節介紹的efuse-program-once命令第三個可選參數[nolock/lock]其實就是利用了這個bit。

2、使用blhost燒寫OTP

　　OTP memory的燒寫是經過OCOTP_CTRL模塊來實現的，咱們固然能夠在Application中集成OCOTP_CTRL的驅動程序，而後在Application調用OCOTP_CTRL的驅動程序完成OTP的燒寫，但這種方式並非痞子衡要介紹的重點，痞子衡要介紹的是經過Serial ISP模式配套的blhost.exe上位機工具實現OTP的燒寫。
　　痞子衡在前面的文章裏介紹過如何進入Serial ISP模式與BootROM通訊，此處假設你已經使用blhost與BootROM創建了通訊。讓咱們再來回顧一下blhost的命令help，能夠得知efuse-program-once這個命令就是咱們想要的命令。

PS D:\NXP-MCUBootUtility\tools\blhost2_3\win> .\blhost.exe
usage: D:\NXP-MCUBootUtility\tools\blhost2_3\win\blhost.exe
                       [-p|--port <name>[,<speed>]]
                       [-u|--usb [[[<vid>,]<pid>]]]
                       -- command <args...>

Command:
  efuse-program-once <addr> <data> [nolock/lock]
                               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.

　　讓咱們試一下efuse-program-once這個命令，開始試以前要解決2個問題：
　　addr參數究竟是什麼地址？幫助裏說是OTP word address，其實這個地址就是1.1節裏介紹的word index，index範圍爲0x000 - 0x1FF，對應512個可讀寫操做的OTP Word。
　　data參數究竟是什麼格式？幫助裏說是hex digits without prefix '0x'，可是彷佛沒有指明長度，咱們知道每個index對應的是4byte，那就應該是8位16進制數據（實測下來必需要填8位，若是是非8位會返回Error: invalid command or arguments）。
　　弄清了問題，那咱們作一個小測試：要求將OTP裏的REVOKE_IMG_KEY word的最低byte燒寫成0x5A。翻看OTP Memory Footprint表，找到REVOKE_IMG_KEY的index地址是0x66（對應Shadow register地址是0x40130198），命令搞起來：

PS D:\NXP-MCUBootUtility\tools\blhost2_3\win> .\blhost.exe -u -- efuse-program-once 0x66 0000005A

Inject command 'efuse-program-once'
Successful generic response to command 'efuse-program-once'
Response status = 0 (0x0) Success.

PS D:\NXP-MCUBootUtility\tools\blhost2_3\win> .\blhost.exe -u -- efuse-read-once 0x66

Inject command 'efuse-read-once'
Response status = 0 (0x0) Success.
Response word 1 = 4 (0x4)
Response word 2 = 90 (0x5a)

　　看起來命令執行正常，若是此時你用J-Link去讀取對應Shadow register的值，你會發現剛纔燒寫的OTP數據並無自動同步更新到Shadow register裏。與i.MXRTyyyy系列下Flashloader裏efuse program操做有所不一樣的是，i.MXRTxxx Serial ISP模式下blhost裏的efuse-program-once命令僅包含program命令，沒有集成reload命令。所以想要刷新Shadow register，必須復位芯片。

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