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[分享] 是谁说MCU寄存器一定要谨慎赋值来着?

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    发表于 2024-4-3 14:45:44 | 显示全部楼层 |阅读模式
    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不清i.MXRTxxx里FLEXSPI_MCR0寄存器保留位会造成IP CMD读写异常。
    痞子衡曾经写过一篇文章 《改动i.MXRT1xxx里IOMUXC_GPR寄存器保留位可能会造成系统异常》,这篇文章提出了一个观点,即对于 MCU 外设寄存器应使用谨慎赋值法(应该先读回初值再做位操作赋值,不要忽略初值直接整体赋值),如今三年过去了,这个经验狠狠地反噬了痞子衡一把,一度把痞子衡调试到崩溃,且听痞子衡辛酸道来:


    一、引出NAND访问问题
    痞子衡最近需要在恩智浦无线系列 SoC(RW612)上调试串行 NAND Flash 驱动,简单理解这颗芯片其实就是 RT600 + 多模无线 SIP 到一起,但是其 MCU 部分对 RT600 做了精简以及魔改。因为痞子衡对 i.MX RT 特别熟,所以自然想到先在 RT500/600 上调通串行 NAND Flash,然后再做简单移植就大功告成了,没想到被这么个想法坑惨了。


    痞子衡手里早就有成熟的 RT1050 系列串行 NAND Flash 驱动(并不是基于官方 SDK 底层驱动),单从 FlexSPI 外设角度来看,RT1xxx 和 RTxxx 差异不太大,基本是兼容的,所以痞子衡很快就将代码从 RT1050 移植到了 RT500 上,工程编译几乎是一把过,然而在 RT500 上实测时却连 NAND 的 JEDEC ID 都无法正常读取,IP CMD 获取到的值永远是 0x0。


    i.MX RT上串行NAND驱动:https://github.com/JayHeng/RT-SNAND
    由于串行 NAND Flash 驱动代码在 RT1050 上得到过验证,所以其本身不存在逻辑问题,大概率问题还是出在 FlexSPI 外设配置上,于是痞子衡经过 RT1050 vs RT500 各种单元对比测试(此处耗费时间较长),最终发现是由 FLEXSPI_MCR0[7:6] 的配置值不同引起的。


    二、关于FLEXSPI_MCR0寄存器保留位
    在 RT500 参考手册(Rev.2)以及 RT600 参考手册(Rev1.5)里查看 FlexSPI 模块的 MCR0 寄存器描述,会发现 MCR0[7:6] 是保留位,且复位默认值为 1。
    1. RT500 手册描述来看,这两个保留位可读不建议写,且读回值应该是 0
    2. RT600 手册对这两个保留位描述是 both bits must be written with ones.

    寄存器保留位

    寄存器保留位
    作为对比我们再查看一下 RT 四位数系列(如 RT1050)上相关描述,这两个位并不是保留位,其具体功能是决定访问 IP TX/RX FIFO 数据的方式是 AHB bus 还是 IP bus。默认值 1 表明只能从 AHB bus 访问 IP TX/RX FIFO,这个初始值设置其实稍微有点不合理,毕竟 AHB bus 已经有专用的 AHB TX/RX Buffer 传输数据了。

    Buffer 传输数据

    Buffer 传输数据

    三、FLEXSPI_MCR0寄存器保留位测试
    在 RT500/600 上 FLEXSPI_MCR0[7:6] 是保留位,那这个保留位到底是什么意思?到底是没有这个 ATDFEN/ARDFEN 相应功能,还是单纯不对用户开放而已,这里就需要做一个实验来验证。
    痞子衡在 RT500-EVK 上用连在 FlexSPI PortA 上的那颗四线 NOR 做测试,我们尝试用 IP CMD 发 Read JEDEC ID 命令读取 2byte 数据,在 FLEXSPI_MCR0[7:6] 为默认 2'b11 的情况下,可以看到 FLEXSPI_RFDRx 寄存器全是 0,这意味着 IP bus 根本就没有触发 IP RX FIFO 工作。

    寄存器保留位测试

    寄存器保留位测试
    将 FLEXSPI_MCR0[7:6] 设为 2'b00 再测一次,这时可以看到 FLEXSPI_RFDRx 寄存器里开始有数据了,IP bus 触发 IP RX FIFO 干活了。

    RX FIFO

    RX FIFO
    现在我们知道了,RT500/600 上 FLEXSPI_MCR0[7:6] 虽然是保留位,但是其 ATDFEN/ARDFEN 功能仍然是存在的。


    四、SDK驱动处理方法
    在官方 SDK 2.14 的 fsl_flexspi 驱动 FLEXSPI_Init() 函数里对于 MCR0 寄存器采取得是忽略初值直接整体赋值的初始化方式,其关于 ATDFEN/ARDFEN 位操作根据特性宏来做条件编译。这样的处理导致 RT500/600 上 FLEXSPI_MCR0[7:6] 永远被重置为 2'b00。例程测试结果上来看似乎没有问题,但是这里存在一定不合理的地方。
    1. 在 RTxxx 头文件 FlexSPI 模块寄存器定义里没有 ATDFEN/ARDFEN 位信息,但有如下特性宏定义
      #define FSL_FEATURE_FLEXSPI_HAS_NO_MCR0_ARDFEN (1)
      #define FSL_FEATURE_FLEXSPI_HAS_NO_MCR0_ATDFEN (1)
    2. 在 RT1xxx 头文件 FlexSPI 模块寄存器定义里有 ATDFEN/ARDFEN 位信息,无上述特性宏定义

    SDK驱动处理方法

    SDK驱动处理方法
    五、经验与教训
    回到文章开头,痞子衡推荐的 MCU 外设寄存器谨慎赋值法在这个案例里就完全失效了。我们知道 MCU 外设寄存器有保留位是业界常规做法,但是保留位到底是无功能还是功能不开放,这个要看具体情况。如果应用代码是基于官方 SDK 底层驱动,那么可能不会遇到问题。如果你需要重写底层驱动,想手撕寄存器,那就要特别小心了,关于寄存器保留位的处理是值得深思的。


    至此,不清i.MXRTxxx里FLEXSPI_MCR0寄存器保留位会造成IP CMD读写异常痞子衡便介绍完毕了,掌声在哪里~~~

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