痞子衡嵌入式：超級下載演算法(RT-UFL)開發筆記（1） - 執行在不同CM內核下

痞子衡嵌入式：超級下載演算法(RT-UFL)開發筆記（1） – 執行在不同CM內核下

2020 年 11 月 12 日
筆記
D2.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超級下載演算法開發筆記(1)之執行在不同CM內核下。

　　文接上篇《RT-UFL – 一個適用全平台i.MXRT的超級下載演算法設計》，痞子衡開源的這個項目已經正式啟動了。痞子衡說過會記錄 RT-UFL 項目開發過程所有疑難點及其解決方法，和大家分享下載演算法設計背後的奧秘。

　　本篇是開發筆記第一篇，咱們重點聊聊這個項目的立身之本，即如何做到一個.FLM(其實就是最終的可執行機器碼)能在所有i.MXRT晶片下均能正常運行。

一、從嵌入式程式角度看i.MXRT家族差異

　　因為超級下載演算法要運行於所有i.MXRT型號下，首先我們得知道i.MXRT家族一共有哪些型號、這些不同型號間差異是什麼，哪些差異是影響超級下載演算法的主要因素。

　　下表是當前i.MXRT家族已面世的全部9款型號(注:部分型號下不止一款晶片，但僅是內部外設數量差別)：

　　雖然從晶片本身角度去細看差異會比較多，但我們可以從一個嵌入式程式最根本的三大要素（指令、外設操作、鏈接空間）來逐一定向分析：

　　從上表我們可以看出i.MXRT都是基於ARM Cortex-M內核的，這其實是整個項目立項最重要的基礎，它們的指令集一脈相承。不過雖然都是Cortex-M內核，但是涉及到三個內核處理器版本（M4、M7、M33），因此設計超級下載演算法時第一要考慮的就是處理器版本差異。

　　再從外設角度來看，超級下載演算法程式碼可能涉及操作晶片內部的Clock（時鐘）、IOMUXC（引腳）、FlexSPI（Flash控制器）等外設，這些外設會有差異，但並不重要，我們可以為不同i.MXRT型號引入不同程式碼處理分支。

　　最後從鏈接空間來看，超級下載演算法是要載入到內部RAM去執行的，這些i.MXRT內部RAM大小不一，並且在系統映射地址空間中的地址也略有不同，但也不重要，如果你看過痞子衡之前寫的文章《串列NOR Flash下載演算法(Keil MDK工具篇) 》，你應該知道下載演算法程式碼都是位置無關鏈接，其載入地址可以不固定（由配套xml文件或IDE工程設置中額外指定），因此RAM的差異也不重要。

二、解決Cortex-M處理器不同版本指令差異

　　經過上一節的分析，我們知道解決超級下載演算法在i.MXRT全系列下運行最重要的問題就是處理不同Cortex-M內核指令差異。

　　在解決指令差異問題前，有一個重要問題痞子衡不得不澄清，那就是不同Cortex-M晶片其中斷向量表序列定義並不同，前16個是系統向量，這是由ARM規定的，但後面的中斷向量均是由廠商自定義的。不同晶片型號下，同一類型外設分配的向量號並不一定相同，因此對於一些異構雙核下跑的嵌入式程式，需要處理中斷向量表差異。但是這對於下載演算法來說，不是個問題，因為下載演算法不是一般的嵌入式程式，其不含中斷向量表，這意味著下載演算法中沒有使用中斷響應函數，不能開啟外設中斷（這是位置無關鏈接導致的）。

　　好，我們現在來解決指令差異問題。查看ARM官方資料得知，Cortex-M家族共有10款處理器（M0、M0+、M1、M3、M23、M4、M33、M35P、M7、M55），分屬四個架構規範(ARMv6-M、ARMv7-M、ARMv8-M、ARMv8.1-M)，架構主要和指令集息息相關。