痞子衡嵌入式：FlexSPI複位方式不當會導致i.MXRT系列下OTFAD加密啟動失敗

2021 年 3 月 4 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。今天痞子衡給大家分享的是FlexSPI複位方式不當會導致i.MXRT系列下OTFAD加密啟動失敗問題。

　　本篇是《系統時鐘配置不當會導致i.MXRT1xxx系列下OTFAD加密啟動失敗》的後續篇，我們為i.MXRT1010解決了OTFAD時鐘配置限制問題後，加密的App就一定能正常跑了嗎？其實並不一定，如果你的App跟IAP有關（即會調用FlexSPI驅動去擦寫Flash），免不了會在FlexSPI驅動里操作FlexSPI外設暫存器的軟複位位，軟複位操作方式使用不當可能會導致App無法正常運行，今天痞子衡就來好好聊一聊這個FlexSPI複位小限制：

Note1: 雖然i.MXRT1170也包含OTFAD，但是本文中的FlexSPI複位限制問題在i.MXRT1170上並不存在。

Note2: 三位數系列i.MXRT600同樣包含OTFAD，且也受本文中的FlexSPI複位限制影響。

一、問題描述

　　從恩智浦官網下載一個SDK包（痞子衡下的是v2.9.1），選擇其中 flexspi 常式 \SDK\boards\evkmimxrt1010\driver_examples\flexspi\nor\polling_transfer\ 。編譯這個 flexspi_nor_polling_transfer 工程（選擇 flexspi_nor_debug build，即XIP工程），得到可執行文件，將其下載到 MIMXRT1010-EVK 板載Flash中離線啟動（正常模式，不加密），打開串口調試助手看到如下結果：

　　這個結果是常式預期結果，你可能會對這個XIP build也能擦寫Flash感到奇怪，按說板載Flash沒有RWW功能，擦寫Flash操作不能在Flash里原地執行，但是常式的鏈接文件里已經將涉及Flash擦寫程式碼的源文件直接放在RAM里了，因此常式是可以正常執行的。

　　現在讓我們根據《系統時鐘配置不當會導致i.MXRT1xxx系列下OTFAD加密啟動失敗》文中操作使能OTFAD加密，將整個App空間都加密，記得要修復系統時鐘配置限制問題，這時候再離線啟動，看到串口調試助手沒有任何輸出，說明常式執行失敗了。查看工程源程式碼，main()函數里第一句列印前調用了 flexspi_nor_flash_init(EXAMPLE_FLEXSPI);，看起來OTFAD加密後這個Flash初始化函數執行不太正常。

　　為了定位問題方便，我們回到不加密模式，給 flexspi_nor_polling_transfer 工程加上一些輔助調試的列印資訊，主要是FlexSPI相關API函數調用前加上列印資訊。注意：需要將如下三個源文件也放到RAM中才能看到控制台完整輸出。

initialize by copy {
  object fsl_debug_console.o,
  object fsl_adapter_lpuart.o,
  object fsl_lpuart.o,
};

　　有了輔助列印資訊，我們現在再回到OTFAD加密模式，可以看到程式碼停在 FLEXSPI_UpdateLUT() 函數就沒有繼續執行下去了。本文不是為了講述如何一步步找到問題的方法，痞子衡其實知道就是 FLEXSPI_SoftwareReset() 函數惹的禍（沒有停在這個函數，是由於系統buffer的緣故），至於是什麼原因，詳見下節。

static inline void FLEXSPI_SoftwareReset(FLEXSPI_Type *base)
{
    base->MCR0 |= FLEXSPI_MCR0_SWRESET_MASK;
    while (0U != (base->MCR0 & FLEXSPI_MCR0_SWRESET_MASK))
    {
    }
}

二、原因分析

　　老規矩，痞子衡直接給答案，這是OTFAD對FlexSPI外設複位的小限制，當OTFAD被使能時，如果被加密的app程式碼是XIP執行，app里利用FlexSPI->MCR0[SWRESET]位做複位時，這個swreset複位功能會同時清掉FlexSPI->INTR[KEYDONE]位，而FlexSPI的運行依賴OTFAD解析KeyBlob的結果，當FlexSPI->INTR[KEYDONE]位是0時，對Flash的AHB訪問會被禁掉，故而發生CPU lockup，程式碼無法繼續執行。

KEYDONE位為1 - 表明OTFAD解析KeyBlob已正常完成；
KEYDONE位為0 - 表明OTFAD正在解析KeyBlob過程中;

　　FlexSPI->MCR0[SWRESET]位存在於任何一款i.MXRT晶片型號中，其功能是複位FlexSPI外設，在下面幾個場景都可以去做一次FlexSPI外設複位，不用擔心，這個外設複位並不影響FlexSPI配置暫存器里的值。不過比較遺憾的是在此時的OTFAD加密啟動使能情形下，不能再用MCR0[SWRESET]位去做複位了。

場景一：初始化FlexSPI，打開MCR0[MDIS]位使能模組時
場景二：更新了FlexSPI的LUT表後
場景三：切換了FlexSPI的工作模式後（比如使能Flash四線）
場景四：完成了FlexSPI的擦、寫命令後

三、解決方案

　　很多時候FlexSPI->MCR0[SWRESET]位更多是被用來清除AHB TX/RX Buffer（尤其是在Flash擦寫之後），在i.MXRT1010 FlexSPI外設的AHBCR暫存器里其實新增了單獨的CLRAHBTXBUF和CLRAHBRXBUF控制位，用以實現AHB TX/RX Buffer的清除。因此我們為了避免影響OTFAD加密啟動，可以使用AHBCR[CLRAHBTXBUF/CLRAHBRXBUF]位來代替MCR0[SWRESET]位去做複位。

　　因此在 flexspi_nor_polling_transfer 工程里，將FLEXSPI_SoftwareReset()函數調用全部改成如下的FLEXSPI_ClearAhbBuffer()函數調用就可以保證工程正常運行了。

static inline void FLEXSPI_ClearAhbBuffer(FLEXSPI_Type *base)
{
#if defined(FSL_FEATURE_SOC_OTFAD_COUNT) && defined(FLEXSPI_AHBCR_CLRAHBRXBUF_MASK)
    base->AHBCR |= FLEXSPI_AHBCR_CLRAHBRXBUF_MASK | FLEXSPI_AHBCR_CLRAHBTXBUF_MASK;
    base->AHBCR &= ~(FLEXSPI_AHBCR_CLRAHBRXBUF_MASK | FLEXSPI_AHBCR_CLRAHBTXBUF_MASK);
#endif
}

　　至此，FlexSPI複位方式不當會導致i.MXRT系列下OTFAD加密啟動失敗問題痞子衡便介紹完畢了，掌聲在哪裡~~~

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