痞子衡嵌入式：把玩i.MXRT1062TencentOSTinyEVB_AIoT开发板（2）在Flash调试及离线启动

  • Z时代
  • 2024-01-10
  • 分类：综合

编程

　　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.MXRT1062 TencentOS Tiny EVB_AIoT开发板在Flash调试与离线启动。

　　腾讯 TencentOS 团队于2021年12月8日联合恩智浦半导体、安谋科技发起了一个线上开发者活动 - TencentOS Tiny AIoT 应用创新大赛。为了这个大赛，腾讯 TencentOS 团队联合恩智浦半导体、厚德物联网设计了一款高性能 AIoT 评估板，用于 TencentOS tiny 基础内核和 AIoT 应用功能体验和评估。

  • 大赛主页：https://cloud.tencent.com/developer/competition/introduction/10032

　　痞子衡受邀为这个大赛准备一场直播课程（12月30日晚7点），主题是板载主控恩智浦 i.MXRT1062 芯片快速开发指南，由于课程时间限定在40分钟，要讲的内容又比较多，注定只能走马观花，所以这个系列文章就围绕 EVB_AIoT 开发板给这场直播做一个铺垫和补充。上一篇我们讲了 《开发环境搭建与点灯》，本文是第二篇，我们来讲讲在 Flash 调试与离线启动：

一、跑通串口打印

　　上一篇文章我们借助板载 DAP-Link 调试器在芯片内部 RAM 里以在线调试的方式跑通了最入门的点灯实验，今天我们换个同样也非常经典的串口打印例程，恩智浦 SDK 包里有模板工程（记得用 MCUXpresso IDE 导出）：

  • 串口例程：SDK_2.10.1_EVK-MIMXRT1060oardsevkmimxrt1060demo_appshello_world

　　hello_world 模板工程里使能的是 i.MXRT1062 UART1（管脚是 GPIO_AD_B0[13:12]]），我们查看 EVB_AIoT 板原理图，这两个 UART1 信号同样被引了出来（即下图 AT_PC_UART 信号），不过用了模拟开关 BCT4699 做了切换设计，这里我们需要改一下默认设置，将母板上 SW1 开关拨到 1-2，这样 UART1 就被连到了板载调试器虚拟串口上：

1. 开关 SW1 选择 2-3（出厂默认设置）：
   - 母板接插无线模块连通母板 DAP-Link 调试器虚拟串口 
2. 开关 SW1 选择 1-2：
   - 子板主控 UART2 连通母板接插无线模块
   - 子板主控 UART1 连通母板 DAP-Link 调试器虚拟串口

　　虽然不用更改 hello_world 模板工程的源代码，但是我们还是要按照第一篇文章 《开发环境搭建与点灯》 第 2.3 小节里指示在工程属性里勾选上 Link application to RAM 选项，此外还要调整一下工程属性 Memory details 窗口里 SRAM_DTC 的位置，不同于 led_blinky 模板工程默认用 SRAM_DTC 作主链接 RAM，这个 hello_world 模板工程默认是用外接 SDRAM 作为主链接 RAM，这个会涉及 SDRAM 初始化脚本加载问题，我们先不考虑这个问题，直接将 RAM3 移动到 RAM 位置：

　　改完后编译工程，使用板载 DAP-Link 下载工程调试，然后用串口调试助手软件打开板载 DAP-Link 调试器虚拟出的 mbed Serial Port，在 IDE 里按 F8（Resume）键让程序跑起来，这时候应该能看到 "hello world." 的打印输出。

二、i.MXRT1062 离线启动

　　目前为止，我们跑的两个例程 led_blinky 和 hello_world 均是在 i.MXRT1062 内部 TCM 里在线调试，板子断电后程序就丢失了。那么如何去使能离线启动呢？

　　这里就开始涉及 i.MXRT1062 启动话题了，建议先通读痞子衡旧文 《i.MXRT Boot简介》。i.MXRT1062 内部并没有非易失性代码存储器，所以你会在 EVB_AIoT 子板上看到有两颗华邦 W25Q64JVSIQ Flash，一颗连到了芯片 FlexSPI1 外设（管脚 GPIO_SD_B1[11:06]，这并不是唯一的启动连接 pinmux 选择，详见 《i.MXRT1060 FlexSPI NOR启动连接方式大全》 ），另一颗连到了芯片 LPSPI3 外设（管脚 GPIO_AD_B0[3:0]），这两颗 Flash 都可以用于存储应用程序代码去启动，只不过前一种连接方式能支持 XiP，后者不支持 XiP，一般情况下我们更多是用 FlexSPI 连接的 NOR Flash 去做离线启动：

　　i.MXRT1062 的启动工作主要是由固化在芯片内部的 ROM bootloader 来实现的，因为 ROM bootloader 在设计时要求支持非常多种类的存储器（串并行NOR/串并行NAND/SD卡/eMMC等）去启动，所以其定义了一套启动头来辅助启动，详见 《i.MXRT Bootable image格式与加载》一文。

　　对于连接在 FlexSPI 外设上的串行 NOR Flash，其至少需要三个启动头，包括 qspiflash_config、image_vector_table、boot_data，它们需要被烧写到 Flash 中的固定偏移位置：0x0、0x1000、0x1020，这三个启动头已经在模板工程目录 xip 文件夹里的源文件里了。image_vector_table、boot_data 头正常不需要改动，qspiflash_config 头因连接的 Flash 而异：

三、MCUXpresso IDE下在Flash调试

　　要实现在 Flash 调试，首先 IDE 要能把应用程序下载进 Flash，其次被下载的应用程序要能够从 Flash 中正常启动。前者需要一个合适的 Flash 下载算法（请阅读 《MCUXpresso IDE串行NOR Flash下载算法》一文），后者需要正确的启动头以及芯片启动模式设置（请阅读 《MCUXpresso IDE下在线调试时使用不同复位策略的现象总结》 一文）。

　　板级设置方面只需要检查下子板上的 J2 拨码开关状态是不是 1-off, 2-on，即主控芯片 BOOT_MODE[1:0] 为 2"b10 - 从 Flash 启动模式，注意这个 J2 拨码开关的设置仅 POR 复位有效。

　　因为 EVB_AIoT 板上使用的这颗华邦 W25Q64JVSIQ 与恩智浦官方 MIMXRT1060-EVK 评估板上使用的芯成 IS25WP064AJBLE 特性类似，均是符合 JESD216A 标准的四线串行 NOR Flash，而且管脚连接也一致，所以它俩对于 i.MXRT 来说下载算法和启动头是一样的，我们不需要做任何改动，直接使用模板工程配置就行了。

　　在 MCUXpresso IDE 工程里去掉 Link application to RAM 选项，再检查下 LinkServer flash driver 的设置，这个默认 MIMXRT1060_SFDP_QSPI.cfx 下载算法直接可以用于下载调试 EVB_AIoT 子板上的华邦 Flash。试试看你可以在 Flash 里单步调试这个 hello_world 例程的。

四、独立烧录工具

　　除了在 MCUXpresso IDE 里通过调试器去下载程序进 Flash 启动，恩智浦还提供了独立的上位机工具来完成程序烧录，这主要借助了 i.MXRT1062 的 ROM bootloader 以及二级 Flashloader 设计，这个功能不是依靠 SWD 调试口来下载程序，而是主控芯片上指定的 UART1（GPIO_AD_B0[13:12]） 或者 USB OTG1 口去下载。

　　EVB_AIoT 母板上将 USB OTG1 信号引到了 PCIe 接头上，所以我们不方便用 USB 口去下载程序，只能用连到母板板载 DAP-Link 调试器虚拟串口上的 UART1 去下载了（这也是第一小节跑通串口打印例程的用意，确认下串口没问题）。

　　使用独立烧录工具下载前，必须先将子板上的 J2 拨码开关状态设为 1-on, 2-off，即主控芯片 BOOT_MODE[1:0] 为 2"b01 - 串行下载模式，再次提醒这个 J2 拨码开关的设置仅 POR 复位有效。下载完成后需要将 J2 切回到 1-off，2-on 看芯片启动效果。

　　独立烧录软件均支持常见的应用程序镜像文件格式（.elf/.axf/.srec/.hex/.bin），你随便用哪种格式都可以完成下载，非常方便。

4.1 MCUBootUtility

  • 下载地址1：https://github.com/JayHeng/NXP-MCUBootUtility/releases/tag/v3.4.0

  • 下载地址2：https://github.com/NXPmicro/mcu-boot-utility/releases/tag/v3.4.0

4.2 MCUXpresso Secure Provisioning Tool

  • 下载地址：https://www.nxp.com/design/software/development-software/mcuxpresso-software-and-tools-/mcuxpresso-secure-provisioning-tool:MCUXPRESSO-SECURE-PROVISIONING

　　至此，i.MXRT1062 TencentOS Tiny EVB_AIoT开发板在Flash调试与离线启动痞子衡便介绍完毕了，掌声在哪里~~~

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