痞子衡嵌入式：恩智浦i.MX RTxxx系列MCU启动那些事（2）- Boot配置(ISP_Pin/OTP)
痞子衡 人气:5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恩智浦i.MX RTxxx系列MCU的Boot配置。
在上一篇文章 Boot简介 里痞子衡为大家介绍了Boot基本原理以及i.MXRTxxx Boot方式简介。今天痞子衡就来重点聊一聊i.MXRTxxx Boot方式具体由哪些配置决定的。
无论是什么芯片里的BootROM，其最核心的功能无非两个：一、从存放Application的存储器中加载执行；二、通过支持的通信接口接收来自Host的Application数据完成更新或直接跳转执行，所以Boot配置也主要围绕这两个核心功能。
一、Boot行为模式选择
芯片内部OTP memory中的PRIMARY_BOOT_SRC[3:0]位和芯片外部管脚ISP[2:0]状态共同决定了i.MXRTxxx Boot行为的最顶层配置，但是与上一篇文章里介绍的Kinetis/LPC/STM32 Boot Mode配置不同的是，i.MXRTxxx上电永远是从ROM里开始启动，此处的PRIMARY_BOOT_SRC[3:0]和ISP[2:0]决定的仅是BootROM程序的不同行为模式（执行代码分支），而Kinetis/LPC/STM32 Boot Mode侧重的是决定CPU从ROM还是FLASH里启动。
1.1 行为模式定义
i.MXRTxxx的Boot行为模式和接口非常丰富，甚至毫不夸张地说，其Boot行为模式可以让你眼花缭乱。在讲具体Boot模式功能前，有必要先看一下各行为模式是怎么确定的：
1.1.1 PRIMARY_BOOT_SRC[3:0]值定义
PRIMARY_BOOT_SRC[3:0]是最高优先级的行为模式定义，下表是PRIMARY_BOOT_SRC[3:0]相关值定义，可在参考手册的Non-Secure Boot ROM章节中找到。至于PRIMARY_BOOT_SRC具体在OTP memory中的位置（暂且先透露一下吧，其位于BOOT_CFG[0]的低4bit，BOOT_CFG[0]是第97个OTP Word（fuse index=0x60）），痞子衡会在后面的文章细聊。
i.MXRT600 PRIMARY_BOOT_SRC[3:0] bits：
1.1.2 ISP[2:0]管脚状态定义
当PRIMARY_BOOT_SRC[3:0] bits未烧写时（即4'b0000），ISP[2:0] pins开始决定行为模式。ISP[2:0]管脚状态是在BootROM里软件采样的，所以每一次系统软复位去重新执行BootROM时，ISP[2:0]状态都会被重新采样。
i.MXRT600 ISP[2:0] pins：
1.2 行为模式分类
不管是PRIMARY_BOOT_SRC[3:0]位还是外部管脚ISP[2:0]状态，他们决定的最终Boot行为模式是相似的，区别只是一个通过烧OTP决定（一般用于量产阶段），另一个通过切换引脚状态决定（一般用于研发阶段）。Boot行为模式看起来非常多，但概括而言总共就三大类：
1.2.1 Serial ISP模式（UART/SPI/I2C/USB-HID）
Serial ISP模式顾名思义即串行编程模式，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，并将数据下载到支持启动的外部Device中（Serial NOR/SD/eMMC/1bit Recovery SPI NOR），这种模式其实就是用于代替专用Flash编程器去烧录可执行程序文件的。
关于Serial ISP模式具体如何应用，痞子衡会在下一篇文章里进一步介绍。
1.2.2 Serial Boot模式（UART/SPI/I2C/USB-HID/USB-DFU）
Serial Boot模式即串行启动模式，这种模式看起来与第一种Serial ISP模式有点相似，因为在通信接口上是共用的（上位机工具也都是blhost.exe），除了多了个USB-DFU方式（上位机工具是开源的dfu-util）。不过两者最大的区别在于Application下载位置，Serial ISP是往外部非易失Device里下载，而Serial Boot是往芯片内部SRAM里下载并立即跳转执行。如果你了解i.MXRTyyyy的Serial Downloader模式（详见 飞思卡尔i.MX RTyyyy系列MCU启动那些事（2）- Boot配置(BOOT Pin/eFUSE) 第1.2.1节），你会发现这种模式从功能上更像i.MXRTyyyy的Serial Downloader模式。
i.MXRTyyyy里做Serial Downloader模式最主要的原因是其没有实现ISP模式，BootROM里无法提供外部Device的下载支持，而i.MXRTxxx的BootROM里既然做了ISP模式，为什么还要做Serial Boot这种行为模式呢？并且Serial Boot支持的通信接口竟多达五种，这种模式的应用场景到底是什么？痞子衡为你解惑：
- 快速验证Non-XIP image的执行：Serial Boot模式可以帮助快速验证Non-XIP image的执行，不需要操作外部Device。
- 作协处理器使用可省外部Device：如果系统设计里有两颗MCU，i.MXRTxxx作为协处理器，在Serial Boot模式下可省去存放Application的外部Device，Application直接由主处理器来加载。
1.2.3 Device Boot模式（Serial NOR/SD/eMMC/1bit Recovery SPI NOR）
Device Boot模式就是直接从选定的外部非易失Device加载Application启动，这种模式才是i.MXRTxxx最核心的模式，毕竟离线运行Application才是最重要的任务。Device Boot又分为Master Boot（Serial NOR/SD/eMMC）和Recovery Boot（1bit SPI NOR），前者是主动启动设备，后者是备份启动设备。当主动启动设备中的Application失效时，芯片会从备份启动设备中再尝试去启动一次Application，实现双重保障。
二、Boot Device具体配置
当Boot行为模式选定的是从某一类Boot Device启动，底下就是配置该Device具体属性了。假设我们选择了Serial NOR FLASH，但是Serial NOR只是一类FLASH的统称，市面上有非常多的Serial NOR芯片，每个芯片特性可能不完全一样，那么BootROM怎么知道这些不同的Serial NOR芯片的特性呢？还是通过OTP memory来指定。
OTP是i.MXRTxxx里一块特殊的存储区域，用于存放全部芯片配置信息，其中有一部分区域分配给Boot。参考手册的OTP相关章节中可见所有bit具体定义，这里痞子衡仅贴出一部分用于示例：
从上表中我们可以看到i.MXRT600上BOOT_CFG[1]，BOOT_CFG[2]共64bit的完整定义，这些定义确实是与具体Boot Device属性相关的。
这些Boot相关的Fuse定义，在这里逐一解释意义不大，需要结合具体Boot Device一起来看，痞子衡后续会在介绍每个Boot Device启动的文章里再进一步分析。
至此，恩智浦i.MX RTxxx系列MCU的Boot配置痞子衡便介绍完毕了，掌声在哪里~~~
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