i.MX RT的救援启动机制

NXP管管

i.MX RT有多种主动启动的Primary Boot Device(基本启动设备)，例如串行NOR/NAND、并行NOR/NAND、SD/eMMC等。
试想一下如果遇到这样的情况，当你选择启动的某个Primary Boot Device因未知原因无法启动了，此时系统无法正常工作，有时是尴尬的事情，有时则是严重事故的问题。此时你肯定希望系统能够有一定的容错能力，即在这种场合下也能保证基本工作。
可是怎么做到呢？
别担心，i.MX RT的BootROM提供了一种解决方案——Recovery Boot机制，即遇到任何主动启动的Primary Boot Device启动失败时，BootROM会自动启动Recovery Boot Device(救援启动设备)中的备份程序，以保证系统能正常工作。
下面，我们以i.MXRT1015为例，详细讲解这种容错方式。

一、准备工作
1.1 硬件平台——MIMXRT1015-EVK开发板
i.MX RT1015基于i.MX RT系列跨界处理器而构建，提供低成本的LQFP封装，可以进一步让客户简化电路板的设计与布局。
i.MX RT1015基于Arm® Cortex®-M7内核，运行频率500 MHz。
下面是i.MX RT1015的框图。


这是该款开发板的真容：


此开发板可以从恩智浦官网上买到。开发板的所有设计文件也可以从恩智浦的官方网站下载：http://www.nxp.com/part/MIMXRT1015-EVK?

1.2 重要角色——串行EEPROM/NOR芯片
LPSPI(Lower Power Serial Peripheral Interface)，即低功耗串行外设接口，主要支持1-位SPI接口的EEPROM，除此以外市面上有些串行(QSPI) NOR也兼容EEPROM命令集（即1bit read/normal read模式），所以这些QSPI NOR也能被i.MX RT用作救援启动。
生产串行EEPROM/NOR厂商非常多，对应串行EEPROM/NOR芯片型号也很多，如果你在选型时不确定，到底该为i.MX RT选择哪一款串行EEPROM/NOR时，下面有几款芯片可供选择(带*号的是我们实测过的)。

厂商	类型	型号
Onsemi	EEPROM	CAT25512VI-GT3 *
ATMEL	EEPROM	AT25512
Micron	1-bit NOR Flash	MT25QL128ABA1ESE-OSIT
Spansion	1-bit NOR Flash	S25FL129P
MXIC	1-bit NOR Flash	MX25L4006EM2R *

注意：
①BootROM固定使用SPI Mode(0,0)（即CPOL=0, CPHA=0）去访问外部EEPROM/NOR。
②BootROM主要支持2字节（存储范围为4Kb - 512Kb） / 3字节（存储范围为1Mb - 128Mb）地址的外部EEPROM/NOR。

1.3 得力助手——NXP-MCUBootUtility
NXP-MCUBootUtility是一个专为NXP MCU安全加密启动而设计的工具，其特性与NXP MCU里BootROM功能相对应，目前主要支持i.MX RT系列MCU芯片。
与NXP官方的标准安全加密配套工具集（OpenSSL, CST, sdphost, blhost, elftosb, BD, MfgTool2）相比，NXP-MCUBootUtility是一个真正的一站式工具，一个工具包含NXP官方所有加密配套工具的功能，并且是全图形用户界面操作。
借助于NXP-MCUBootUtility，你可以轻松上手NXP MCU安全加密启动。
具体下载地址以及功能手册请见（请下载最新版本v1.1.0）：
http://github.com/JayHeng/NXP-MCUBootUtility

下面我们分别以NOR Flash以及EEPROM为例，进行1-bit NOR Flash的示例操作。




二、NOR Flash测试
NOR Flash：MX25L4006EM2R（4M-BIT，Page 256字节，Sector 4K字节）
步骤1. 生成non-xip映像
① 打开IAR工程（此处使用i.MX RT1020的hello_world例程）。
② 选择debug，即程序在RAM里面跑。


③ 修改linker文件。打开MIMXRT1021xxxxx_ram.icf ，修改链接地址为0x0000a000。
non-xip映像需链接在SRAM里，其在Bootable image中的偏移位置是固定的（0x1000），有一点需要注意，那就是i.MX RT的应用程序的只读段（主要指ARM中断向量表）并不可以从任意地址开始链接，有一个小小的限制，必须从选定的存储器地址空间偏移0x1000之后开始链接（如选中ITCM，则必须要链接在0x00001000之后；如选中DTCM，则必须链接在0x20001000之后...）。这是因为要预留至少4KB空间给IVT、BD、DCD等数据，这个限制是BootROM自身决定的，务必要注意。此处我们修改的链接地址是0xa0000是大于0x1000。


④ 编译，生成non-xip映像hello_world.out。
步骤2. 硬件改动
根据电路图我们在MIMXRT1015-EVK的U27处，焊接串行NOR/EEPROM（此处我们选取MX25L4006EM2R），如下图：


步骤3. 使用NXP-MCUBootUtility（版本需1.1.0及其以上）
① 打开NXP-MCUBootUtility-master\bin\NXP-MCUBootUtility.exe
② 在工具的左上角，选择MCU Device为i.MXRT1015，Boot Device为LPSPI NOR/EEPROM


③ 点击Boot Device Configuration，修改存储器设置，以及选用的spi选项。


④ 将开发板上的SW8-4拨至1，其余拨至0，J1跳帽连接3-4（5V_USB_OTG_S），用USB线连接J9和电脑。
⑤ 识别到USB-HID后，点击Connect to ROM，一步自动连接至1015-EVK。

⑥ 点击Browse，选择我们在步骤1生成的non-xip映像（hello_world.out）。

⑦ SecureBoot Type 选择 DEV Unsigned Image Boot，点击All-In-One Action即可下载代码映像到开发板上。

⑧ 将SW8拨至0010（只要SW81-4不是0001(Serial Download 模式)，i.MX RT1015主动启动失败后，启用Recovery Boot，即从LPSPI启动），将J1跳帽连接至1-2，USB线连接J41和PC，打开串口调试助手，按下SW9 Reset，串口调试助手出现字符，即表示MIMXRT1015-EVK从LPSPI接口启动成功。




三、EEPROM测试
测试器件选用CAT25512VI-GT3（512K-BIT，128字节/页）
步骤1、2与前面NOR Flash测试相同，生成non-xip映像，在开发板焊上EEPROM。
步骤3. 使用NXP-MCUBootUtility
① 打开NXP-MCUBootUtility-master\bin\NXP-MCUBootUtility.exe
② 在工具的左上角，选择MCU Device为i.MXRT1015，Boot Device为LPSPI NOR/EEPROM

③ 点击Boot Device Configuration，修改存储器设置，以及选用的spi选项。

④ 将开发板的SW8-4拨至1，其余拨至0，J1跳帽连接3-4（5V_USB_OTG_S），用USB线连接J9和电脑。
⑤ 识别到USB-HID后，点击Connect to ROM，一步自动连接至MIMRT1015-EVK开发板。

⑥ 点击Browse，选择在步骤1生成的non-xip映像（hello_world.out）。
⑦ Secure Boot Type 选择 DEV Unsigned Image Boot，点击All-In-One Action下载映像。

⑧ 将SW8拨至0010（只要SW81-4不是0001(Serial Download 模式)，i.MX RT1015主动启动失败后，启用Recovery Boot，即从LPSPI启动），将J1跳帽连接至1-2，USB线连接J41和PC，打开串口调试助手，按下SW9 Reset，串口调试助手出现字符即MIMXRT1015-EVK从LPSPI接口启动成功。




四、结束语
这次对于i.MX RT的救援启动机制暂时先介绍到这里，文章主要谈了谈这种机制所需要的准备工作以及适用场景。除此之外，文章中的专为NXP MCU安全加密启动而设计的工具NXP-MCUBootUtility有没有吸引到你呢？赶紧试试吧！





文章出处：恩智浦MCU加油站

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