i.MXRT三位数系列Boot之Serial ISP模式

NXP管管

i.MXRT三位数系列Boot之Serial ISP模式

        今天痞子衡给大家介绍的是恩智浦i.MX RTxxx系列MCU的Serial ISP模式。


　　在上一篇文章 Boot配置(ISP Pin, OTP) 里痞子衡为大家介绍了i.MXRTxxx Boot的行为配置，其中第1.2节里讲了Boot有三类行为模式：Serial ISP、Serial Boot、Device Boot，后两种都是跟App启动执行相关的行为模式，而Serial ISP模式则是相对独立的Flash下载功能，有了Serial ISP，便可省去专用Flash编程器，今天痞子衡就来详细聊一聊Serial ISP模式。


　　痞子衡在前面已经讲过Serial ISP模式是一种串行编程模式，在这种模式下，BootROM通过指定的UART/SPI/I2C/USB-HID口来接收来自Host（恩智浦提供了上位机工具blhost.exe或者MCUBootUtility）的Application数据，并将数据下载进i.MXRTxxx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。


一、进入Serial ISP模式
　　i.MXRTxxx上电永远是从ROM启动去执行BootROM程序，最顶层的Boot行为模式由OTP memory里的PRIMARY_BOOT_SRC[3:0]位和芯片外部ISP[2:0]管脚状态共同决定。假设我们正处于研发阶段，PRIMARY_BOOT_SRC[3:0]并未烧写，那想进入Serial ISP模式最直接的方式便是将ISP[2:0]输入状态拨成3'b110，在设计i.MXRTxxx的硬件板时ISP[2:0] pins应设计成可通过拨码开关选择输入电平，下图是RT600-EVK板（Rev.E）的参考设计：

　拨码开关SW5应拨向SW_DIP-6的6，即设置ISP[2:0]=3'b110，此时便直接进入了Serial ISP模式。


二、blhost的使用
　　进入了Serial ISP模式，此时便可以用恩智浦提供的host工具与BootROM进行命令交互，host工具在 MCUBootUtility包 里。下载好MCUBootUtility包之后，在\MCUBootUtility\Tools\blhost2_3\win下可以找到用于与BootROM通信的blhost.exe。


2.1 支持的通信外设pinout
　　BootROM支持四种通信外设，分别是UART/SPI/I2C/USB-HID（其中UART和USB比较常用），pinout如下（Pinout适用RT600）：

2.2 blhost用法
　　blhost.exe是命令行工具，使用blhost可以通过上述UART/SPI/I2C/USB-HID口与BootROM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，blhost支持的命令很多：

1. PS D:\NXP-MCUBootUtility\tools\blhost2_3\win> .\blhost.exe
   
2. usage: D:\NXP-MCUBootUtility\tools\blhost2_3\win\blhost.exe
   
3.                                                                       [-?|--help]
   
4.                                                                       [-p|--port <name>[,<speed>]]
   
5.                                                                       [-u|--usb [[[<vid>,]<pid>]]]
   
6.                                                                       [-t|--timeout <ms>]
   
7.                                                                       -- command <args...>
   
8. 
   
9. Options:
   
10.   -?/--help                    Show this help
    
11.   -p/--port <name>[,<speed>]   Connect to target over UART. Specify COM port
    
12.                                and optionally baud rate
    
13.                                  (default=57600)
    
14.                                  If -ftbi, then port is BusPal port
    
15.   --ftdi spi[,<speed>,<polarity>,<phase>,lsb|msb] |
    
16.               i2c[,<address>,<speed>]
    
17.                                Use SPI or I2C for BusPal<-->Target link
    
18.                                All parameters between square brackets are
    
19.                                optional, but preceding parameters must be
    
20.                                present or marked with a comma.
    
21.                                (ex. -b spi,1000,0,1) (ex. --ftdi spi,1000,,lsb)
    
22.                                  spi:  speed(KHz),
    
23.                                        polarity(0=active_high | 1=active_low),
    
24.                                        phase(0=rising_edge | 1=falling_edge),
    
25.                                        "lsb" | "msb"
    
26.                                        (default=100,1,1,msb)
    
27.                                  i2c:  address(7-bit hex), speed(KHz)
    
28.                                        (default=0x10,100)
    
29.   -u/--usb [[[<vid>,]<pid>] | [<path>]]
    
30.                                Connect to target over USB HID device denoted by
    
31.                                vid/pid (default=0x15a2,0x0073) or device path
    
32.   -t/--timeout <ms>            Set packet timeout in milliseconds
    
33.                                  (default=5000)
    
34. 
    
35. Memory ID:
    
36.   Internal Memory              Device internal memory space
    
37.     0                            Internal Memory
    
38.                                  (Default selected memory)
    
39.     16 (0x10)                    Execute-only region on internal flash
    
40.                                  (Only used for flash-erase-all)
    
41.   Mapped External Memory       The memories that are remapped to internal space,
    
42.                                and must be accessed by internal addresses.
    
43.                                (IDs in this group are only used for flash-erase-all and
    
44.                                configure-memory, and ignored by write-memory, read-memory,
    
45.                                flash-erase-region and flash-image(use default 0))
    
46.     1                            QuadSPI Memory
    
47.     9                            FlexSPI NOR Memory
    
48.   Unmapped External Memory     Memories which cannot be remapped to internal space,
    
49.                                and only can be accessed by memories' addresses.
    
50.                                (Must be specified for all commands with <memoryId> argument)
    
51.     272 (0x110)                  SPI NOR/EEPROM Memory
    
52.     288 (0x120)                  uSDHC SD Memory
    
53.     289 (0x121)                  uSDHC MMC Memory
    
54. 
    
55. ** Note that not all memories are supported on all platforms.
    
56. 
    
57. Command:
    
58.   reset                        Reset the chip
    
59.   get-property <tag> [<memoryId> | <index>]
    
60.                                Return bootloader specific property.
    
61.                                <memoryId> and <index> are required by some properties.
    
62.                                <memoryId> = 0, <index> = 0, if not specified.
    
63.                                <memoryId> and <index> are ignored for the other properties.
    
64.                                If <index> is over the range supported by the device, bootloader
    
65.                                will treat as <index> = 0.
    
66. 
    
67.     1                          Bootloader version
    
68.     2                          Available peripherals
    
69.     3                          Start of program flash, <index> is required
    
70.     4                          Size of program flash, <index> is required
    
71.     5                          Size of flash sector, <index> is required
    
72.     6                          Blocks in flash array, <index> is required
    
73.     7                          Available commands
    
74.     9                          Last Error
    
75.     10                         Verify Writes flag
    
76.     11                         Max supported packet size
    
77.     14                         Start of RAM, <index> is required
    
78.     15                         Size of RAM, <index> is required
    
79.     23                         QuadSpi initialization status
    
80.     24                         Target version
    
81.     25                         External memory attrubutes, <memoryId> is required
    
82.     27                         Flash page size, <index> is required
    
83.     28                         Interrupt notifier pin
    
84.     29                         FFR key store update option
    
85.   set-property <tag> <value>
    
86.     10                         Verify Writes flag
    
87.     28                         Interrupt notifier pin
    
88.                                <value>:
    
89.                                    bit[31] for enablement, 0: disable, 1: enable
    
90.                                    bit[7:0] for GPIO pin index
    
91.                                    bit[15:8] for GPIO port index
    
92.     29                         FFR key store update option
    
93.                                <value>:
    
94.                                    0 for Keyprovisioning
    
95.                                    1 for write-memory
    
96.   flash-erase-region <addr> <byte_count> [memory_id]
    
97.                                Erase a region of flash according to [memory_id].
    
98.   flash-erase-all [memory_id]  Erase all flash according to [memory_id],
    
99.                                excluding protected regions.
    
100.   read-memory <addr> <byte_count> [<file>] [memory_id]
     
101.                                Read memory according to [memory_id] and write to file
     
102.                                or stdout if no file specified
     
103.   write-memory <addr> [<file>[,byte_count]| {{<hex-data>}}] [memory_id]
     
104.                                Write memory according to [memory_id] from file
     
105.                                or string of hex values,
     
106.                                e.g. data.bin (writes entire file)
     
107.                                e.g. data.bin 8 (writes first 8 bytes from file)
     
108.                                e.g. "{{11 22 33 44}}" (w/quotes)
     
109.                                e.g. {{11223344}} (no spaces)
     
110.   fill-memory <addr> <byte_count> <pattern> [word | short | byte]
     
111.                                Fill memory with pattern; size is
     
112.                                word (default), short or byte
     
113.   receive-sb-file <file>       Receive SB file
     
114.   execute <addr> <arg> <stackpointer>
     
115.                                Execute at address with arg and stack pointer
     
116.   call <addr> <arg>            Call address with arg
     
117.   configure-memory <memory_id> <internal_addr>
     
118.                                Apply configuration block at internal memory address
     
119.                                <internal_addr> to memory with ID <memory_id>
     
120.   key-provisioning <operation> [arguments...]
     
121.                                <enroll>
     
122.                                    Key provisioning enroll. No argument for this operation
     
123.                                <set_user_key> <type> <file>[,<size>]
     
124.                                    Send the user key specified by <type> to bootloader. <file> is
     
125.                                    the binary file containing user key plaintext. If <size> is not
     
126.                                    specified, the entire <file> will be sent. Otherwise, only send
     
127.                                    the first <size> bytes
     
128.                                <set_key> <type> <size>
     
129.                                    Generate <size> bytes of the key specified by <type>
     
130.                                <write_key_nonvolatile> [memoryID]
     
131.                                    Write the key to a nonvolatile memory
     
132.                                <read_key_nonvolatile> [memoryID]
     
133.                                    Load the key from a nonvolatile memory to bootloader
     
134.                                <write_key_store> <file>[,<size>]
     
135.                                    Send the key store to bootloader. <file> is the binary file
     
136.                                    containing key store. If <size> is not specified, the entire
     
137.                                    <file> will be sent. Otherwise, only send the first <size> bytes
     
138.                                <read_key_store> <file>
     
139.                                    Read the key store from bootloader to host(PC). <file> is the
     
140.                                    binary file to store the key store
     
141.   flash-image <file> [erase] [memory_id]
     
142.                                Write a formated image <file> to memory with ID
     
143.                                <memory_id>. Supported file types: SRecord
     
144.                                (.srec and .s19) and HEX (.hex). Flash is erased
     
145.                                before writing if [erase]=erase. The erase unit
     
146.                                size depends on the target and the minimum erase
     
147.                                unit size is 1K.
     
148.   list-memory                  List all on-chip Flash and RAM regions, and off-chip
     
149.                                memories, supported by current device.
     
150.                                Only the configured off-chip memory will be list.
     
151.   efuse-program-once <addr> <data> [nolock/lock]
     
152.                                Program one word of OCOTP Field
     
153.                                <addr> is ADDR of OTP word, not the shadowed memory address.
     
154.                                <data> is hex digits without prefix '0x'
     
155.   efuse-read-once <addr>
     
156.                                Read one word of OCOTP Field
     
157.                                <addr> is ADDR of OTP word, not the shadowed memory address.
     
158.   generate-key-blob <dek_file> <blob_file>
     
159.                                Generate the Blob for given Dek Key
     
160.                                <dek_file> - input, a binary Dek Key (128 Bits) generated by CST tool.
     
161.                                <blob_file> - output, a generated blob (72 Bytes) in binary format.
     
162. 
     
163. ** Note that not all commands/properties are supported on all platforms.

复制代码

　当使用串口转USB模块连接i.MXRTxxx的Flexcomm UART0或者使用USB Cable连接上USB1口后可以看到PC设备管理器会识别出相关设备：

　让我们尝试一下使用blhost与BootROM通信，先试一下USB通信:



PS D:\NXP-MCUBootUtility\tools\blhost2_3\win> .\blhost.exe -u 0x1fc9,0x0020 -- get-property 1

1. Inject command 'get-property'
   
2. Response status = 0 (0x0) Success.
   
3. Response word 1 = 1258487808 (0x4b030000)
   
4. Current Version = K3.0.0

复制代码

再接着试一下UART通信，似乎通信失败了。需要注意的是，当使用USB通信过一次之后，BootROM已经激活USB外设，不会再去检测其他外设（包括UART），如果想使用UART通信，需要将板子reset一次，使BootROM重回外设检测状态。


PS D:\NXP-MCUBootUtility\tools\blhost2_3\win> .\blhost.exe -p COM25 -- get-property 1

1. Error: Initial ping failure: No response received for ping command.

复制代码

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Serial ISP模式下进行Application更新操作要指定具体的外部存储器类型。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BootROM里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。以备份启动的1bit SPI NOR为例（即Flexcomm SPI NOR Memory，Memory ID=0x110）：】

1. // 在SRAM里临时存储1bit SPI NOR配置数据
   
2. blhost -p COMx -- fill-memory 0x1C000 0x4 0xC0300000 // Flexcomm SPI3, NOR Flash
   
3. 
   
4. // 使用1bit SPI NOR配置数据去配置Flexcomm SPI接口
   
5. blhost -p COMx -- configure-memory 0x110 0x1C000
   
6. 
   
7. // 擦除1bit SPI NOR并将image下载进1bit SPI NOR
   
8. blhost -p COMx -- flash-erase-region 0x0 0x20000 0x110
   
9. <font size="3" face="微软雅黑">blhost -p COMx -- write-memory 0x1000 bt_image.bin 0x110</font>

复制代码

其中bt_image.bin是填充了Image类型数据的Application镜像，关于上述命令的具体意义痞子衡会在后续Serial(1-bit SPI) NOR恢复启动的文章里详尽解释，这里只是给大家一个初步体验。




作者：痞子衡

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