痞子衡嵌入式：了解i.MXRTxxx系列ROM中靈活的串列NOR Flash啟動硬複位引腳選擇

2021 年 7 月 22 日
筆記
D1.單片機i.MXRT-CM33

　　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i.MXRTxxx系列ROM中靈活的串列NOR Flash啟動硬複位引腳選擇。

　　關於 i.MXRT 系列 BootROM 中串列 NOR Flash 啟動流程，痞子衡寫過一篇非常詳細的文章《深入i.MXRT1050系列ROM中串列NOR Flash啟動初始化流程》，這篇文章主要針對 i.MXRT1xxx 四位數系列，但基本上也適用 i.MXRTxxx 三位數系列，僅一些細節處有區別。

　　在串列 NOR Flash 熱啟動過程中（非首次上電複位，而是單純系統軟複位 NVIC_SystemReset），有很多場景下均需要先複位一下 Flash ，將其恢復到默認的 Normal 模式，然後 Flash 才能被 BootROM 正常啟動。這些場景包括 Flash 在上次系統運行時被配置到了某種特殊運行模式（QSPI 進入 Continuous Read 或者 QPI 模式，Octal Flash 進入 OPI 模式等），或者直接進到了低功耗模式（Deep Power Down）。

　　本文就是介紹利用 BootROM 里集成的 Flash 硬複位功能來完成 Flash 複位操作。閑話少敘，進入正文：

備註1：本文主要針對已量產的 i.MXRT500/600 。

備註2：本文僅適用那些包含獨立 RESET# 引腳的 Flash。

一、BootROM中實現

　　在《深入i.MXRT1050系列ROM中串列NOR Flash啟動初始化流程》一文的 2.1 節里，我們知道在 i.MXRT1xxx 四位數系列 BootROM 里同樣集成了 Flash 硬複位功能，但是用於連接 Flash RESET# 引腳的 GPIO 是固定的（i.MXRT1050 上是GPIO1[9]，i.MXRT1170 上是GPIO4[3] / GPIO2[8]），這對 PCB 設計有一定限制，如果被指定的 GPIO 在項目設計里有不可替代的功能，那隻能放棄 BootROM 里這個 Flash 複位功能了。

　　鑒於 i.MXRT1xxx 里 GPIO 指定不夠靈活的缺陷，恩智浦 ROM 小組在 i.MXRTxxx 系列裡做了改進，我們來看 i.MXRT600 的 fusemap 表，其中 BOOT_CFG[1] 里關於 QSPI_RESET_PIN 定義如下：

　　我們看到了 3bit GPIO_PORT （0-7）和 5bit GPIO_PIN_NUM （0-31）設置，有了這個設置，用於連接 Flash RESET# 引腳的 GPIO 選擇就非常靈活了，基本可以涵蓋所有 GPIO，因此項目 PCB 設計里只要隨便找一個空閑的 GPIO 連到 Flash RESET# 引腳即可。

　　該功能在 BootROM 里實現程式碼大概如下：

const clock_ip_name_t k_GpioClocks[8] = { kCLOCK_HsGpio0, kCLOCK_HsGpio1, kCLOCK_HsGpio2, kCLOCK_HsGpio3,
                                          kCLOCK_HsGpio4, kCLOCK_HsGpio5, kCLOCK_HsGpio6, kCLOCK_HsGpio7 };

const RSTCTL_RSTn_t k_GpioResets[8] = { kHSGPIO0_RST_SHIFT_RSTn, kHSGPIO1_RST_SHIFT_RSTn, kHSGPIO2_RST_SHIFT_RSTn, kHSGPIO3_RST_SHIFT_RSTn, 
                                        kHSGPIO4_RST_SHIFT_RSTn, kHSGPIO5_RST_SHIFT_RSTn, kHSGPIO6_RST_SHIFT_RSTn, kHSGPIO7_RST_SHIFT_RSTn};

if (OCOTP->OTP_SHADOW[0x61] & 0x400)
{
    // Initialize Reset Pin
    uint32_t portInstance = (OCOTP->OTP_SHADOW[0x61] & 0x3800) >> 15;
    uint32_t gpioInstance = (OCOTP->OTP_SHADOW[0x61] & 0x7c000) >> 18;

    // Enable Clock before accessing registers
    CLOCK_EnableClock(k_GpioClocks[portInstance]);
    RESET_PeripheralReset(k_GpioResets[portInstance]);

    // Configure the port to GPIO mode with pull-up resistor enabled.
    IOPCTL->PIO[portInstance][gpioInstance] = IOPCTL_PIO_FSEL(0) | IOPCTL_PIO_PUPDENA(1) | IOPCTL_PIO_PUPDSEL(1) | IOPCTL_PIO_FULLDRIVE(1);
    GPIO->DIRSET[portInstance] = (1u << gpioInstance);

    // High
    GPIO->SET[portInstance] = (1u << gpioInstance);
    flexspi_sw_delay_us(250);
    // Low
    GPIO->CLR[portInstance] = (1u << gpioInstance);
    flexspi_sw_delay_us(250);
    // High
    GPIO->SET[portInstance] = (1u << gpioInstance);
    flexspi_sw_delay_us(500);
}

二、在MIMXRT685-EVK上實踐

　　我們現在在官方 MIMXRT685-EVK 上實測一下這個功能，EVK 上選用的 Flash 型號是旺宏的 MX25UM51345G，這顆 Flash 有獨立的 RESET# 引腳（A4），它被連到了主晶片的 PIO2_12 腳上。

　　要想激活 BootROM 中 Flash 硬複位功能需要燒寫 eFuse（也可以寫相應 OCOTP Shadow Register 來替代，Shadow Register 只在上電或者觸發 OCOTP refresh 命令時從 eFuse 中載入一次值，其後即使軟複位 Shadow Register 值也不丟失），我們暫且用寫 Shadow Register 方式來測試。

　　正好前段時間痞子衡在做 SBL 項目寫了篇文章《在SBL項目實戰中妙用i.MXRT1xxx里SystemReset不複位的GPR暫存器》，裡面就有系統軟複位需求，在支援 i.MXRT600 時就遇到了問題，因為第一次啟動後 MIMXRT685-EVK 上的這顆 Octal Flash 被配置到了 OPI 模式，需要複位後才能再次被 BootROM 正常啟動，所以我們直接就用上了 BootROM 里的 Flash 硬複位功能，程式碼很簡單：

void isp_cleanup_enter(uint32_t flag)
{
    CLOCK_EnableClock(kCLOCK_Rtc);
    RTC->CTRL &= ~RTC_CTRL_SWRESET_MASK;
    RTC->GPREG[0] = flag;

    // Reset Flash to normal mode by BootROM
    // QSPI_RESET_PIN_ENABLE = 1'b1, GPIO_PORT = 3'b010, GPIO_PIN_NUM = 5'b01100
    OCOTP->OTP_SHADOW[0x61] = 0x314000;
    __DSB();

    NVIC_SystemReset();
}

　　至此，i.MXRTxxx系列ROM中靈活的串列NOR Flash啟動硬複位引腳選擇痞子衡便介紹完畢了，掌聲在哪裡~~~

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