我们不一样 - i.MXRT两大阵营ROM API设计

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我们不一样 - i.MXRT两大阵营ROM API设计

大家好，我是痞子衡，是正经搞技术的痞子。今天痞子衡给大家介绍的是i.MXRTxxx系列ROM API设计细节。


痞子衡之前写过两篇文章 《利用i.MXRT1xxx系列ROM提供的FlexSPI driver API可轻松IAP》、《其实i.MXRT1050,1020,1015系列ROM也提供了FlexSPI driver API》 基本把i.MXRT1xxx全系列的ROM API及其FlexSPI NOR驱动设计都讲清楚了，其实i.MXRTxxx系列的ROM API设计跟i.MXRT1xxx系列的设计思路差不多（其实本就是同一个恩智浦研发小组负责的），仅有一些微小区别，本文痞子衡主要就是点出那些区别。

一、ROM基址差异
ROM API代码首先是在BootROM里，BootROM代码是出厂前固化在ROM区域的。因为架构设计的关系，i.MXRTxxx系列和i.MXRT1xxx系列的ROM区域在系统内存里的映射地址不同。

下表是i.MXRTxxx系列代表型号i.MXRT500的部分系统内存映射，可以看到ROM区域起始地址是0x03000000（非安全域）。目前i.MXRTxxx都是Cortex-M33内核，支持TrustZone特性，所以0x13000000也是ROM起始地址（安全域），为了通用性，我们认0x03000000就可以了，这个地址在安全状态和非安全状态下都能被访问。

二、API基址备份位置差异
在i.MXRT1xxx系列ROM API介绍的文章里，痞子衡介绍过g_bootloaderTree地址值被复制了一份放在了BootROM中断向量表第8个向量的位置处（该向量为ARMv7-M架构下未定义的系统向量），因此读取0x0020001c处开始的4bytes便能找到i.MXRT1xxx系列的g_bootloaderTree。


但是由于i.MXRTxxx是Cortex-M33内核，属于ARMv8-M架构，从下图中可以看出ARMv8-M架构下中断向量表第8个向量是SecureFault，已经被定义了，因此BootROM把g_bootloaderTree地址值放到了第9个向量的位置处（该向量为ARMv8-M架构下未定义的系统向量），故读取0x03000020处开始的4bytes才能找到i.MXRTxxx系列的g_bootloaderTree（这种方式在实际API调用中并不可取，至于原因嘛，先卖个关子）。

下面是i.MXRT500 BootROM工程的startup文件（IAR版），g_bootloaderTree确实在第9个向量处：

1.   MODULE  ?cstartup
   
2. 
   
3.         ;; Forward declaration of sections.
   
4.         SECTION CSTACK:DATA:NOROOT(3)
   
5.         SECTION .intvec:CODE:NOROOT(2)
   
6. 
   
7.         EXTERN  __iar_program_start
   
8.         EXTERN  g_bootloaderTree
   
9.         PUBLIC  __vector_table
   
10.         PUBLIC  __vector_table_0x1c
    
11. 
    
12.         DATA
    
13. 
    
14. __vector_table
    
15.         DCD     sfe(CSTACK)
    
16.         DCD     Reset_Handler
    
17.         DCD     DefaultISR
    
18.         DCD     HardFault_Handler
    
19.         DCD     DefaultISR
    
20.         DCD     DefaultISR
    
21.         DCD     UsageFault_Handler
    
22. __vector_table_0x1c
    
23.         DCD     SecureFault_Handler
    
24.         DCD     g_bootloaderTree
    
25.         DCD     0
    
26.         DCD     0
    
27.         DCD     SVC_Handler
    
28.         DCD     DefaultISR
    
29.         DCD     0
    
30.         DCD     DefaultISR
    
31.         DCD     SysTick_Handler
    
32.                 ;; ...

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三、API原型定义差异
下面是i.MXRTxxx系列ROM API原型定义及其实例（适用i.MXRT500/600），基本形式跟i.MXRT1xxx差不多，但是API功能更丰富，除了FlexSPI NOR驱动，还有iap api、USB low-level driver、otp driver等（我们知道，i.MXRTxxx与LPC系列同根同源，LPC系列ROM里一般都会集成很多经典SDK驱动，比如内部flash、low power驱动，有了这些稳定的驱动API，LPC系列的用户手册里甚至都会省去这些IP的寄存器介绍，直接就是API的介绍）。

1. typedef struct
   
2. {
   
3.     void (*runBootloader)(void *arg);
   
4.     uint32_t version;
   
5.     const char *copyright;
   
6.     const bootloader_context_t *runtimeContext;
   
7.     const kb_interface_t *kbApi;
   
8.     const usb_driver_interface_t *usbDriver;
   
9.     const USBD_API_T *lpcUsbDriver;
   
10.     const flexspi_nor_flash_driver_t *flexspiNorDriver;
    
11.     const ocotp_driver_t *otpDriver;
    
12.     const skboot_authenticate_interface_t *skbootAuthenticate;
    
13. } bootloader_api_entry_t;
    
14. 
    
15. //! @brief Static API tree.
    
16. __root const bootloader_api_entry_t g_bootloaderTree @".rom_api_tree_section" = {
    
17.     .runBootloader = bootloader_user_entry,
    
18.     .version = MAKE_VERSION('K', 3, 0, 0),
    
19.     .copyright = "Copyright 2019 NXP.",
    
20.     .runtimeContext = &g_bootloaderContext,
    
21.     .kbApi = &g_romApiInterface,
    
22.     .usbDriver = &g_usbDriverInterface,
    
23.     .flexspiNorDriver = &g_flexspiNorFlashDriverInterface,
    
24.     .otpDriver = &g_otpDriverInterface,
    
25.     .skbootAuthenticate = &g_skbootAuthenticateInterface,
    
26. };

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四、API实例链接差异
i.MXRT1xxx系列ROM API实例g_bootloaderTree都是让链接器自由链接的，因此每个具体型号的实际ROM API链接地址没有一致的规律可循（这也是为什么要在中断向量表里固定位置统一保存一份），而这点在i.MXRTxxx上有了改进，i.MXRTxxx里将g_bootloaderTree放到了 .rom_api_tree_section 段里，在链接文件里将该段固定链接在ROM区域最后4KB处（BootROM代码没有把全部ROM空间用尽）。


下面是i.MXRTxxx BootROM源文件中g_bootloaderTree的定义，加了段修饰。此外还有额外的k_romcrc，标示API实例区域的结束。

1. __root const bootloader_api_entry_t g_bootloaderTree @".rom_api_tree_section" = {
   
2.     .runBootloader = bootloader_user_entry,
   
3.     .version = MAKE_VERSION('K', 3, 0, 0),
   
4.     .copyright = "Copyright 2019 NXP.",
   
5.     .runtimeContext = &g_bootloaderContext,
   
6.     // ...
   
7. };
   
8. 
   
9. __root const uint32_t k_romcrc @".romcrc" = 0xdeadbeef;

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下面是i.MXRTxxx链接文件（IAR工程）中 .rom_api_tree_section 段的处理（i.MXRT500型号示例，ROM空间是192KB）。你可能好奇为啥ROM_API_TREE_xx等值是放在0x13000000开始的安全域ROM空间映射，BootROM属于上电启动第一级，负责芯片系统的安全和启动，当然是工作在安全状态下，可以访问安全域地址空间。

1. define symbol __ICFEDIT_region_ROM_API_TREE_start__     = 0x1302f000;
   
2. define symbol __ICFEDIT_region_ROM_API_TREE_end__       = 0x1302f0ff;
   
3. define symbol __ICFEDIT_region_ROM_CRC_CHECKSUM_start__ = 0x1302fffc;
   
4. define symbol __ICFEDIT_region_ROM_CRC_CHECKSUM_end__   = 0x1302ffff;
   
5. 
   
6. define region ROM_API_TREE_region = mem:[from  __ICFEDIT_region_ROM_API_TREE_start__ to  __ICFEDIT_region_ROM_API_TREE_end__];
   
7. define region ROM_CRC_CHECKSUM = mem:[from  __ICFEDIT_region_ROM_CRC_CHECKSUM_start__ to  __ICFEDIT_region_ROM_CRC_CHECKSUM_end__];
   
8. 
   
9. place in ROM_API_TREE_region { section .rom_api_tree_section };
   
10. place in ROM_CRC_CHECKSUM { section .romcrc };

复制代码

基于上面的设计，你才会在i.MXRT500参考手册里Non-Secure Boot ROM章节看到如下ROM API地址及结构信息图（图中仅标了常用的API功能函数），实际ROM API调用时，App的执行其实都是经过ROM引导和认证的，App中既可以访问安全域地址（0x1302f000）来调用API，也可以访问非安全域地址（0x0302f000）来调用API。

最后再来回答前面卖的关子，为什么i.MXRTxxx系列通过BootROM中断向量表第9个向量值来访问ROM API这种方式并不可取？其实从BootROM煞费苦心地将g_bootloaderTree固定链接在ROM区域最后4KB处，你就能看出其用意。如果你挂上调试器直接访问i.MXRTxxx的ROM区域前20KB的空间，你会发现无法访问，在App里AHB方式读这个区域，也会直接产生HardFault，因为BootROM里做了特殊设计故意隐藏了前20KB空间，这个空间里存放了BootROM想要保护的数据和代码，至于内容是啥，纯属机密，恕不奉告，哈哈。



至此，i.MXRTxxx系列ROM API设计细节痞子衡便介绍完毕了，掌声在哪里~~~




文章出处:痞子衡嵌入式

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小恩GG

妥妥的干货分享！非常赞！