痞子衡嵌入式：導致串列NOR Flash在i.MXRT下無法正常下載/啟動的常見因素之SFDP

• 2020 年 9 月 2 日
• 筆記
• 31.單片機i.MXRT-CM7

　　大家好，我是痞子衡，是正經搞技術的痞子。今天痞子衡給大家介紹的是導致串列NOR Flash在i.MXRT下無法正常下載/啟動的常見因素之SFDP。

　　i.MXRT系列MCU發布已兩年多了，基於i.MXRT的客戶產品也越來越多，可以說是全面開花了。痞子衡作為i.MXRT產品線的系統應用工程師，早期的時候還可以盡情做參考設計，現在基本大量時間都被客戶支援佔據了。

　　因為i.MXRT系列都沒有內置Flash（RT1064, RT1024等SIP型號除外），因此為其搭配一塊串列NOR Flash去啟動是客戶項目的第一個頭等大事，而串列NOR Flash廠商非常多，客戶選擇餘地很大，因此我們不得不與客戶一起同茫茫Flash型號打交道，痞子衡也常常調侃自己已淪為Flash測試工程師。

　　痞子衡在支援客戶解決串列NOR Flash下載啟動問題過程中主要遇到幾個常見因素，這幾個因素可能會影響Flash在i.MXRT下無法正常使用，今天痞子衡就重點跟大家聊聊SFDP這個因素。

一、SFDP標準簡介

　　SFDP又叫JESD216，是JEDEC協會於2011年開始推出的串列Flash介面標準，類似於CFI在並行NOR Flash上的標準。SFDP發展至今已經誕生了如下版本：

　　我們知道串列Flash廠商非常多，在2011年之前，大家都是各自玩，沒有明確的統一標準（雖然幾個領頭廠商起了示範作用，但各家在具體細節上還是會有差異），這對於Flash用戶來說就比較麻煩了，需要把各家Flash手冊仔細研讀，不能漏掉任何一個細節。

　　隨著串列Flash市場需求越來越強烈，各個廠商也在鉚足勁給自家Flash加特性，這時候JEDEC站出來了，拉了幾個主要的Flash廠商一起訂個SFDP標準，有了這個標準，Flash用戶就方便多了，尤其是軟體設計人員，開發Flash驅動從此有標準可依，甚至一套驅動可以用在所有支援SFDP標準的Flash上，實現各廠商Flash之間輕鬆切換。

二、部分Flash型號不支援SFDP

　　因為SFDP標準是2011年才開始推出，新興Flash廠商（比如兆易創新）的產品基本都是支援SFDP標準的，而部分老牌Flash廠商（比如華邦）則存在老型號和新型號共存的問題。老型號都是2011年前設計生產的，不支援SFDP；2011年之後設計的新型號基本都是支援SFDP的。

　　華邦目前是串列Flash第一大廠商，痞子衡遇到好幾個i.MXRT客戶，選用的華邦NOR Flash，但Flash里不支援SFDP，因此客戶支援稍微複雜一些。關於SFDP支援問題，痞子衡特別聯繫過華邦銷售人員，得到了他們的答覆，華邦NOR Flash家族裡 W25QxxJV 和 W25QxxJW 系列都是新型號，全部支援SFDP；而 W25QxxFV 和W25QxxFW 系列屬於老型號，大多沒有SFDP，但是也有如下部分型號支援SFDP：

　　雖然我們可以在後續開發的過程中也能正常使用非SFDP標準的Flash以及能通過讀SFDP命令查詢出晶片是否支援SFDP，但最好在Flash選型前就能明確知道其SFDP情況，這個需要跟Flash廠商銷售溝通好。總之，痞子衡推薦大家選用各廠商支援SFDP標準的新型號。

三、不支援SFDP的Flash如何適用i.MXRT下載

　　如果你認真看過痞子衡寫的i.MXRT啟動系列文章，你應該知道i.MXRT之所以能夠支援市面上幾乎所有的串列NOR Flash啟動是靠的512 byte的FDCB結構體，這個結構體原型即flexspi_nor_config_t，它可以描述啟動所需的所有Flash參數資訊。

　　i.MXRT在啟動時首先會用1bit SDR時序模式去獲取用戶放在Flash開始或偏移0x400處（因i.MXRT型號而異）的FDCB，然後根據FDCB里的資訊去進一步配置啟動，因此Flash里有無SFDP其實不影響啟動，只要在FDCB里描述清楚即可。

　　但是Flash里有無SFDP非常影響在i.MXRT相關配套工具下的擦寫操作（俗稱下載），因為所有工具（JLink、各IDE、ROM配套Flashloader、痞子衡的MCUBootUtility）默認都是基於SFDP來設計Flash下載演算法的。

　　僅以ROM配套Flashloader為例，其上位機工具是blhost.exe，它有如下經典的命令序列。這個序列就是利用用戶提供簡化的串列Flash配置值0xc0000007（描述一般的四線QSPI）來初始化FlexSPI以及Flash，為後續擦寫操作做準備。

blhost -u -- fill-memory 0x20202000 4 0xc0000007
blhost -u -- configure-memory 0x9 0x20202000

　　configure-memory命令底層到底是什麼樣的邏輯呢？讓我們找到任何一個SDK包，在\SDK_2.x.x_MIMXRTxxxx-EVK\middleware\mcu-boot\src\memory\src\flexspi_nor_memory.c里可以找到如下函數flexspi_nor_mem_config()，它就是其底層邏輯，在這個函數里我們可以看到，Flashloader會判斷傳來的config值到底是簡化的serial_nor_config_option_t，還是完整的flexspi_nor_config_t。

　　如果config是簡化的serial_nor_config_option_t，Flashloader會調用flexspi_nor_get_config()函數去自動填充生成完整的flexspi_nor_config_t，你可以繼續去看flexspi_nor_get_config()函數的實現，對於普通四線QSPI，其就是根據Flash里讀回的SFDP表內容來做的填充，因此這種方式下SFDP不可缺。

status_t flexspi_nor_mem_config(uint32_t *config)
{
    status_t status = kStatus_InvalidArgument;
    bool isNorConfigOption = false;

    serial_nor_config_option_t *option = (serial_nor_config_option_t *)config;
    flexspi_nor_config_t *norConfig = (flexspi_nor_config_t *)config;

    if (option->option0.B.tag == kSerialNorCfgOption_Tag)
    {
        status = flexspi_nor_get_config(s_flexspiNorContext.instance, &s_flexspiNorConfigBlock, option);
        // ...
        isNorConfigOption = true;
    }
    else if (norConfig->memConfig.tag == FLEXSPI_CFG_BLK_TAG)
    {
        memcpy(&s_flexspiNorConfigBlock, norConfig, sizeof(flexspi_nor_config_t));
        isNorConfigOption = true;
    }
    // ...

    if (isNorConfigOption)
    {
        status = flexspi_nor_flash_init(s_flexspiNorContext.instance, &s_flexspiNorConfigBlock);
        // ...
    }

    return status;
}

　　上面這種0xc0000007搞定一切四線QSPI的方式僅適用於含SFDP的Flash，對於不含SFDP的Flash怎麼辦呢。其實上面已經給了解決方法，那就是直接提供完整的FDCB，因此i.MXRT相關配套工具下載演算法都需要相應改一下，痞子衡在兩個項目上都做了非SFDP Flash支援：

1. J-Link下載演算法源工程，可以參考 /boards/msft_rt600_xproject/flash_algo_b0_silicon/Keil_JLink 這個源工程
2. MCUBootUtility v2.3更新，參看文章 《MCUBootUtility v2.3發布，這次不再放過任何一款Flash》 第2.3節

　　至此，導致串列NOR Flash在i.MXRT下無法正常下載/啟動的常見因素之SFDP痞子衡便介紹完畢了，掌聲在哪裡~~~

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