i.MXRT Boot之Serial Downloader模式

NXP管管

在上一篇文章 飞思卡尔i.MX RT系列微控制器启动篇（3）- Serial Downloader模式(sdphost, mfgtool) 里痞子衡为大家介绍了i.MXRT Boot的Serial Downloader模式，这种模式主要是用来引导启动Flashloader，那么Flashloader到底具有哪些功能？这是本篇文章痞子衡要为大家解惑的主题。


　　痞子衡在前面提过Flashloader程序主要是用来将你的Application下载进i.MXRT支持的所有外部非易失性存储器中，为后续从外部存储器启动做准备。BootROM只有启动Application功能，没有下载更新Application功能，而Flashloader最核心的就是下载更新Application功能，所以Flashloader是BootROM的完美补充。你可能会疑问，为什么不把Flashloader的下载更新Application的功能也放进BootROM里？痞子衡个人觉得应该是芯片成本问题，ROM的空间是96KB，如果把Flashloader功能也放进BootROM里，势必要扩大ROM空间，从而导致芯片成本上升，做成二级Flashloader既不占ROM空间，也方便Flashloader程序自身的维护升级（目前RT1050的Flashloader版本是1.1，你看，这不显然升级过嘛）。


一、进入Flashloader程序

1.1 官方程序包
　　恩智浦提供了 Flashloader程序包，你首先需要下载这个Flashloader包，Flashloader所有相关资源全在包里面。注：每个i.MXRT子系列均有一个以子系列名字命名的Flashloader包，即Flashloader程序并不是通用的，此处以RT1050系列为例：

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目录下


1.2 三种引导方式
　　其实引导启动Flashloader的方式并不唯一，Flashloader就是一段运行在SRAM中的应用程序而已，只要能有工具将Flashloader下载进SRAM，并将CPU的PC指针指向Flashloader的程序入口便可启动Flashloader。下面痞子衡分别介绍3种引导方式：


1.2.1 标准方式：通过sdphost
　　第一种引导方式是通过BootROM的Serial Downloader模式和sdphost.exe工具，这是恩智浦官方推荐的方式，这种方式在上一篇文章里已经详细介绍过了，这里不再赘述。
　　这种方式的优点是不需要外接调试器，缺点是涉及到BootROM启动以及IVT的知识，需要有BootROM相关知识储备。


1.2.2 简便方式：通过J-Link Commander
　　第二种引导方式是通过外接J-Link调试器和J-Link Commander工具（JLink.exe）。i.MXRT芯片JTAG口连接上J-Link调试器后，安装好Jlink驱动（痞子衡安装的是v6.30e版本），打开J-Link Commander（即\SEGGER\JLink_V630e\JLink.exe），连接上i.MXRT的Core，按顺序执行如下JLink命令：


J-Link>loadfile C:\Flashloader_i.MXRT1050_GA\Flashloader_RT1050_1.1\Flashloader\flashloader.srec


Downloading file [C:\Flashloader_i.MXRT1050_GA\Flashloader_RT1050_1.1\Flashloader\flashloader.srec]...
O.K.
J-Link>mem32 0x20002000 2


20002000 = 20215A70 20014B91
J-Link>wreg MSP 20215A70


MSP = 0x20215A70
J-Link>wreg PSP 20215A70


PSP = 0x20215A70
J-Link>SetPC 20014B91
J-Link>g


　　到这里Flashloader就已经被成功启动了，有朋友看不懂上面的一串JLink命令，痞子衡为大家解释一下：
　　- loadfile命令用于将Flashloader程序数据（.srec格式，含地址信息）下载进SRAM（0x20002000）中；
　　- mem32命令用于从起始下载地址(0x20002000)读回部分数据（8字节）确认上一步的下载操作是否成功，并且获取Flashloader的起始SP和PC值。
　　- wreg命令用于设置R13(MSP/PSP)寄存器的值，使其等于Flashloader的初始SP值。
　　- SetPC命令用于设置R15(PC)寄存器的值，使其指向Flashloader的初始PC。
　　- g命令用于让Core开始执行代码（Flashloader程序）。


　　这种方式的优点是不需要借助BootROM（你可以不用了解BootROM相关工具用法），缺点是需要额外准备一个J-Link调试器。


Note：关于JLink命令的详细解释请查阅JLink驱动软件安装目录下\SEGGER\JLink_V630e\Doc\UM08001_JLink.pdf文档里的3.2 J-Link Commander (Command line tool)一节。


1.2.3 高级方式：通过Ozone

　　前两种引导方式都是把Flashloader程序当做黑盒子，只需要将其启动运行即可，接下来痞子衡介绍的引导方式可以让你看到Flashloader源代码并且可以让你调试Flashloader。这第三种引导方式还是通过外接J-Link调试器，但还需要一个特殊的软件，即SEGGER公司提供的Ozone软件，去SEGGER先下载Ozone软件（痞子衡下载的版本是v2.56c），下载安装后打开Ozone软件，第一步选择CM7，第二步选择SWD，第三步选择elf文件时要选择Flashloader下载包里的flashloader.elf

确认elf文件后，点击“Download & Reset Program”

此时Flashloader程序已经被下载进i.MXRT中，并且在Disassembly窗口可以看到Flashloader汇编源程序，底下你就可以开始调试执行Flashloader程序。由于下载包里的flashloader.elf文件并没有包含所有Flashloader工程的信息（至少没有包含C代码信息，应该是恩智浦官方故意这么做的），所以我们使用Ozone软件调试看不到C代码，稍微有点遗憾。

1.3 支持的通信外设pinout

　　Flashloader支持的通信外设与BootROM支持的通信外设是一模一样的，也是USB-HID和UART，并且pinout也一样（Pinout适用RT105x和RT102x）：

二、blhost/elftosb/mfgtool的使用

　　Flashloader配套上位机工具有3个，elftosb.exe用于生成sb格式文件（这个工具后续会详细介绍），mfgtool是GUI软件（上一篇文章已经介绍过，其主要配合sb文件使用），blhost.exe是痞子衡在这里要着重介绍的软件。
　　blhost.exe是命令行工具，使用blhost既可以通过UART口也可以通过USB口与Flashloader进行通信与命令交互。
　　在命令行下打开blhost.exe，输入-?命令可以看到blhost使用帮助，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
  -p/--port <name>[,<speed>]
  -u/--usb [[[<vid>,]<pid>] | [<path>]]
  -t/--timeout <ms>


Memory ID:
  Internal Memory
    0                            Internal Memory
  Mapped External Memory
    1                            QuadSPI Memory
    8                            SEMC NOR Memory
    9                            FlexSPI NOR Memory
  Unmapped External Memory
    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


Command:
  reset
  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>
  flash-erase-region <addr> <byte_count> [memory_id]
  flash-erase-all [memory_id]
  read-memory <addr> <byte_count> [<file>] [memory_id]
  write-memory <addr> [<file>[,byte_count]| {{<hex-data>}}] [memory_id]
  fill-memory <addr> <byte_count> <pattern> [word | short | byte]
  receive-sb-file <file>
  execute <addr> <arg> <stackpointer>
  call <addr> <arg>
  configure-memory <memory_id> <internal_addr>
  flash-image <file> [erase] [memory_id]
  list-memory
  efuse-program-once <addr> <data>
  efuse-read-once <addr>
  generate-key-blob <dek_file> <blob_file>
　　让我们尝试一下使用blhost与Flashloader通信（通过USB-HID），如果能得到如下结果，说明Flashloader工作正常，可以进行后续操作。


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


三、下载更新Application示例


　　因为BootROM支持启动的外部存储器很多，所以Flashloader支持下载更新的外部存储器也与BootROM一一对应。在上一节blhost的命令帮助里，我们可以看到Memory ID里已经给各种外部储存器分配了ID号，在使用blhost命令时使用不同的ID号即可操作相应外部存储器。
　　其实Flashloader已经把外部存储器的下载更新Application操作封装得很简单也很统一，我们其实只需要3步操作即可完成Application的下载。以Raw NAND为例（即SEMC NAND Memory，Memory ID=0x100）：


// 在SRAM里临时存储Raw NAND配置数据
blhost -u -- fill-memory 0x2000 0x4 0xD0030101 // ONFI 1.0, non-EDO, Timing mode 0, 8bit IO, CSX0
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配置数据去配置Raw NAND接口
blhost -u -- configure-memory 0x100 0x2000


// 擦除Raw NAND并将image下载进Raw NAND
blhost -u -- flash-erase-region 0x100000 0x80000 0x100    // Erase 1 block starting from block 2
blhost -u -- write-memory 0x100000 image.bin 0x100        // Program image.bin to block 2
　　其中image.bin是包含IVT的Application镜像数据，关于上述命令的具体意义痞子衡会在后续Raw NAND启动的文章里详尽解释，这里只是给大家一个初步体验。



　　至此，飞思卡尔i.MX RT系列MCU的Flashloader痞子衡便介绍完毕了，掌声在哪里~~~






作者：痞子衡                    文章出处： 痞子衡嵌入式

阅读全文