混混小说衡镶入：兆易创新i.RD RT1xxx系列Xilinx启动感人的事（13.A）- LPSPI NOR开机速度(RT1170)

　　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 RT1170 1bit SPI NOR恢复启动时间。

　　本篇是i.MXRT1170启动时间评测第三弹了，前两篇分别给大家评测了Raw NAND启动时间（基于A0芯片的EVK）、Serial NOR启动时间（基于B0芯片和EVB），今天痞子衡拿到了B0芯片配套的EVK (Rev.C)，其实i.MXRT1170系列EVK还有个区别于i.MXRT10xx系列EVK的地方就是首次放了Secondary Boot Flash（挂在LPSPI接口上），老规矩，痞子衡继续为大家测一测从LPSPI Flash的恢复启动时间（这里指在ITCM执行，暂不考虑在SDRAM执行）。

一、准备工作

1.1 知识储备

　　在开始测试之前，你需要认真读一下痞子衡的旧文 《恩智浦i.MX RT1xxx系列MCU启动那些事（13）- 从Serial(1-bit SPI) EEPROM/NOR恢复启动》，对i.MXRT从1bit NOR恢复启动的原理有一个充分认识。

　　无论是Raw NAND还是Serial NOR，都属于Primary Flash，它们是一级启动设备。仅当选中的一级启动设备中没有可启动的App时（比如Flash被误擦除，比如Flash信号线有干扰，比如开启了签名但验签失败等），1bit SPI NOR才会发挥作用，BootROM会从1bit SPI NOR起始地址处加载initial image数据（4KB），再根据initial image里的IVT,Boot Data获取Application起始地址以及总长度，然后再将Application全部拷贝到相应SRAM里去启动，其过程如下图所示：

1.2 时间界定

　　关于时间终点，参考《FlexSPI NOR启动时间》 里的1.2节，方法保持一致。

1.3 制作应用程序

　　关于应用程序制作，参考《SEMC NAND启动时间》 里的1.3节。

1.4 下载应用程序

　　应用程序的下载需借助痞子衡开发的 NXP-MCUBootUtility 工具（v2.4版本及以上），EVK上的Flash型号是MX25L4006，并且连接的是主芯片的LPSPI1引脚（注意并不是任意Pinmux的LPSPI1都可以的，具体请查看芯片参考手册里System Boot章节的第一段）。

　　翻看MX25L4006的数据手册，它的总容量是512KB，Page Size是256bytes，两种Sector Size（4KB/64KB），在1bit模式下最高速度可达86MHz，因此使用 NXP-MCUBootUtility 下载时做如下配置（Spi Speed最高仅能设20MHz，这主要受限于LPSPI外设）：

　　i.MXRT1170中关于1bit SPI NOR恢复启动的eFuse配置与之前i.MXRT10xx型号有所不同（精简了SPI Address选项），我们在下载App时会顺便烧录eFuse。

1.5 示波器抓取信号

　　一切准备就绪，可以用示波器抓1bit SPI NOR启动时间了。通道一监测主芯片POR信号，通道三监测Secondary Flash片选信号（LPSPI1_PCS0），通道四监测LED GPIO信号。为了更直观地看从Primary Flash启动失败进入Secondary Flash恢复启动的过程，痞子衡特地加了通道二监测Primary Flash片选信号（FlexSPI_A_SS0）。

二、开始测试

2.1 测试结果

　　在公布结果之前，痞子衡先带大家分析一下示波器抓取的启动时间波形，方便大家理解后续表格里的各项组成。

　　通道一连接POR引脚，电平拉高是启动计时的开始，启动后会先经历BootROM时间（CM7内核先执行ROM代码，做一些常规系统初始化，读取用户启动配置（假设启动设备选的FlexSPI NOR），然后配置好FlexSPI模块），底下经历Primary Device时间，即先尝试读一下挂在FlexSPI接口上的Flash（先读FDCB，如果没有FDCB则启动失败），通道二（FlexSPI Flash的片选）信号有短暂的拉低，底下才经历BootFlash时间（此时开始访问挂在LPSPI接口上的Flash，从Flash里读取IVT、BootData以及搬移App，所以你会看到通道三（LPSPI Flash的片选）信号持续拉低了，搬移完成之后便跳转到App里执行），最后你会看到通道四电平拉高了（App在执行）。

　　分析完了启动时间组成，让我们看结果吧。痞子衡基于App长度一共做了2个测试，结果如下表所示（注：表中结果都是在2.5M次/秒的采样率下所得）：

Flash型号

Timing模式

App长度

(bytes)

App执行位置BootROM时间PrimaryDevice时间BootFlash时间总启动时间
MX25L4006

1bit, SDR, 20MHz

18066ITCM6.940 ms0.916 ms13.88 ms21.735 ms
253586ITCM6.952 ms0.920 ms146.928 ms154.8 ms

2.2 结果分析

　　根据原理和测试结果，我们有三个结论：

  • 结论1：BootROM时间差不多是固定的，大概在6.9ms

  • 结论2：Primary Device时间需根据实际情况而定，不同的一级启动设备以及不同的非完整App都可能影响最终时间

  • 结论3：BootFlash时间跟App长度成正比，跟Flash工作模式（SPI速率）也是正比（虽然没有实测）

　　至此，恩智浦i.MX RT1170 1bit SPI NOR恢复启动时间痞子衡便介绍完毕了，掌声在哪里~~~

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