RT600 BootROM RM解析 (1)
RT600 RM CH41：RT6xx 非安全BootROM (1)
41.1 如何阅读本章
本章适用于所有 RT6xx 器件。
41.1.1 RT6xx 上的BootROM 有什么作用
RT6xx 是一种无内部闪存的 MCU，因此在 MCU 启动前，启动镜像需要存储在外部非易失性启动介质中。读取启动镜像时，需要BootROM 支持访问外部非易失性存储。RT6xx BootROM 支持从外部非易失性存储器（如串行 NOR FLASH、SD 卡、eMMC 设备）启动。
BootROM 固定了 FlexSPI 模块（串行 NOR 闪存）/ uSDHC 模块（SD/eMMC 存储器）与 MCU 器件之间的外部存储设备引脚连接。因此，设计应用板时，必须为启动接口提供正确的引脚连接。有关引脚连接和其他细节，请参考 41.5 节 “主启动模式”。
由于 RT6xx 支持三种不同的启动设备，ROM 需要一种方式来决定从哪个设备启动。在 RT6xx ROM 中，通过 ISP 引脚（PIO1_17（ISP2）、PIO1_16（ISP1）、PIO1_15（ISP0））或 OTP 熔丝字 0x60 配置选择启动设备。
基于 ISP 引脚的启动模式 和 ISP 下载器模式的详细信息见表 995 “基于 ISP 引脚的启动模式和 ISP 下载器模式”，基于 BOOT_CFG [0] 中 PRIMARY_BOOT_SRC 位的 OTP 详细启动设备选择见表 994“基于 BOOT_CFG [0] 中 PRIMARY_BOOT_SRC 位的主启动源”。
RT6xx BootROM 支持在 ISP 模式（系统编程模式）下通过 ROM ISP 命令擦除 / 编程 / 读取外部非易失性存储器，以将启动镜像放置到外部非易失性存储器中。更多细节，请参考 41.8.16 节 “外部存储器支持”。
41.1.2 RT6xx 如何启动
RT6xx 通过BootROM 实现支持三种启动设备。
对于 FlexSPI 串行 NOR 闪存启动，有两种可能：
加载到 RAM 启动和 XIP 启动。
- 对于加载到 RAM 启动，BootROM 运行后，会根据连接到 MCU 器件的外部 NOR 闪存类型初始化 FlexSPI 模块。ROM 从 NOR 闪存设备的偏移地址
0x1000将启动镜像加载到 MCU 内部 SRAM 中，然后跳转到 SRAM 运行启动镜像。 - 对于 XIP 启动，BootROM 仅从 NOR 闪存设备引导镜像。启动镜像内部的镜像头会告诉 ROM 该启动镜像是加载到 RAM 的镜像还是 XIP 镜像。有关启动镜像头的更多细节，请参考 表 997 “镜像头格式”。
FlexSPI 启动还支持双镜像启动。如果选择 FlexSPI 作为启动设备，默认支持根据镜像版本选择引导哪个镜像，这称为乒乓启动。
在 FlexSPI 启动期间，ROM 始终尝试引导最新版本的镜像，如果最新启动镜像引导失败，ROM 会尝试引导旧版本的镜像。如果两个镜像引导都失败，ROM 将进入 ISP 模式。
有关乒乓启动的更多细节，请参考 41.5.1.4 节 “FlexSPI 双镜像乒乓启动”。
SD/eMMC 存储设备不支持 XIP 访问，因此BootROM 仅支持加载到 RAM 启动。与 FlexSPI NOR 闪存启动一样，ROM 在上电后初始化 uSDHC 接口，将启动镜像从设备偏移地址 0x1000 复制到内部 SRAM，然后跳转到 SRAM 运行启动镜像。
有关 FlexSPI NOR 闪存和 SD/eMMC 启动的更多细节，请参考 41.3 节 “概述”。
- 当 LDO_ENABLE 外部接地为低电平时，用户必须在 VDDCORE=1.0V 或更高（低功耗 / 正常时钟模式）或 VDDCORE=1.13V（高速时钟）下启动。此后，VDDCORE 可以调整到所需电平。
- 此外，当执行任何 OTP 读 / 写功能时，无论 LDO_ENABLE 外部接地为高电平还是低电平，VDDCORE 电压必须设置为 1.0V 或更高。
- 对于 LDO_ENABLE=1，可以使用
POWER_SetLdoVoltageForFreqAPI 函数在内部将片上稳压器电压配置为 VDDCORE。
41.1.2.1 启动时的时钟速度
设备启动时使用的时钟速率由 OTP 配置决定。OTP 字 BOOT_CFG [0] 的位 7 包含 BOOT_CLK_SPEED 控制位，见表 990。
表 990. 启动时钟速率
| 模式 | 描述 | ROM 支持的性能 [1] |
|---|---|---|
| 低功耗 / 正常时钟（BOOT_CLK_SPEED=0） | 在此模式下，当 LDO_ENABLE 外部接高电平时，PMC 中连接到 VDDCORE 内核电压的片上稳压器设置为默认值 1.05 V。当 LDO_ENABLE 外部接低电平时，VDDCORE 必须设置为 1.0V 或更高。 内核时钟（CPU + 系统时钟）： - 频率：48 MHz - 时钟源：48/60m_irc UART、I2C、SPI： - 时钟源：48/60m_irc USB： - USB IP 时钟源：来自晶体振荡器的 clk_in（24 MHz） |
- 频率：48 MHz UART：最高 1 Mbaud I2C：最高 200 kHz SPI：最高 12 Mbps USB：2 Mbytes/s |
| 高速时钟（OTP 熔丝决定时钟速度，BOOT_CLK_SPEED=1） | 在此模式下，当 LDO_ENABLE 接高电平时，PMC 中连接到 VDDCORE 内核电压的片上稳压器设置为默认值 1.13V。当 LDO_ENABLE 外部接低电平时，VDDCORE 必须设置为 1.13V。 内核时钟（CPU + 系统时钟）： - 频率：198 MHz - 时钟源：main_clk（以 48/60m_irc 为 PLL 时钟源的 main_pll_clk） USB： - USB IP 时钟源：来自晶体振荡器的 clk_in（24 MHz） FlexSPI： - 时钟源：aux0_pll_clk - 频率： - SDR：30/50/60/80/100/120/133/166/200 MHz - DDR：30/50/60/80/100/120/133/166/200 MHz eMMC/SD： - 时钟源：主时钟（ main_pll_clk） |
- USB：2 Mbytes/s FlexSPI：最高 166 MHz uSDHC0=198 MHz uSDHC1=99 MHz |
[1] 标注的速率为典型值。
41.1.3 分步启动 RT6xx 器件
本节介绍如何通过 FlexSPI、uSDHC 和 SPI 接口启动 RT6xx 器件。
41.1.3.1 FlexSPI NOR 启动的基本说明
本例将使用 FlexSPI NOR 闪存启动。如以上章节所述，用户需要准备一个可启动的镜像来启动设备。我们暂时称之为 image.bin 文件。
由于启动镜像需要放置在外部存储器中，ROM 支持将启动镜像编程到外部存储器中。要对外部存储器进行编程，用户首先需要获取 Bootloader 主机应用程序（https://www.nxp.com/webapp/sps/download/preDownload.jsp），该工具称为 blhost 工具，用于与BootROM 通信。blhost 工具用户指南也可以在上述链接中找到。
在使用该工具向BootROM 发送 ISP 命令之前，首先应将BootROM 配置为进入串行 ISP（系统编程）模式。在开发周期中，我们建议通过以下 ISP 引脚选择来使用 ISP 引脚将BootROM 选择为进入串行 ISP 模式，更多信息请参考表 995 “基于 ISP 引脚的启动模式和 ISP 下载器模式”。 表 991. 选择串行 ISP 模式
| 启动模式 | ISP2 PIO1_17 | ISP1 PIO1_16 | ISP0 PIO1_15 | 描述 |
|---|---|---|---|---|
| 串行 ISP（UART、SPI、I2C、USB-HID） | 高 | 高 | 低 | 使用串行接口（UART、SPI、I2C、USB-HID）对 OTP、外部 Flash、SD 或 eMMC 设备进行编程。 |
进入 ISP 模式的步骤：首先，关闭电源；其次，将 ISP 引脚的跳线设置为下表所列状态；第三，给开发板上电。完成所有这些步骤后，BootROM 进入串行 ISP 模式。
当BootROM 处于 ISP 模式时，即可通过 blhost 工具与BootROM 进行 ISP 通信。
ROM 支持通过 UART、I2C、SPI、HID 四种接口与 blhost 工具通信。表 996 “ISP 引脚分配” 显示了这些接口的引脚分配。ROM 定义了用于命令和数据传输的通信协议。有关系统编程协议的更多细节，请参考 41.8 节 “RT6xx ISP 和 IAP”。
表 992. UART 的串行 ISP 引脚
| 启动接口 | 引脚 | 功能 / 注释 |
|---|---|---|
| UART | PIO0_1 | FC0_TXD_SCL_MISO_WS |
| UART | PIO0_2 | FC0_RXD_SDA_MOSI_DATA |
在本例中，我们将使用 UART。有关其他接口的使用，请参考 blhost 工具用户指南。 在将 UART 用作通信接口之前，PC 的 COM 端口应将 TXD/RXD 引脚连接到BootROM 的 RXD/TXD 引脚。下表显示了BootROM 使用的 UART 引脚。
当引脚连接准备就绪，且BootROM 也处于 ISP 模式时，主机（blhost）与BootROM 之间的通信即可开始。在对串行 NOR 闪存设备进行编程之前，我们需要使用 blhost 工具告诉BootROM 配置 FlexSPI 接口，然后可以通过 blhost 工具向BootROM 发送其他 ISP 命令（如读 / 写 / 擦除）来访问连接在 MCU 的 FlexSPI 接口上的串行 NOR 闪存。以闪存 MX25UM51345G 为例，以下命令显示了配置、擦除和将启动镜像编程到连接到 FlexSPI 接口端口 A 的外部 NOR 闪存的步骤。
1 | blhost -p <COM XX> - fill-memory 0x1c000 0x04 0xc0403001 |
以下是 blhost 工具命令用法的一些细节：
blhost -p <COM XX> - fill-memory 0x1c000 0x04 0xc0403001这会将闪存配置参数填充到 SRAM 中，0x1c000 是设备上可用的 SRAM 地址，0x4 是参数长度，0xc0403001 是闪存配置参数。不同的闪存设备和不同的闪存工作模式（如四线、八线、SDR、DDR）可能有不同的配置参数。有关参数的详细信息，请参考表 1008 “Option0 定义” 和表 1009 “Option1 定义”。更多细节请参考 41.8.16 节 “外部存储器支持”。blhost -p <COM XX> - configure-memory 0x09 0x1c000这是使用写入 RAM 地址 0x1c000 的参数来配置 FlexSPI 接口。发送此命令后，FlexSPI 完成配置，即可访问外部闪存。更多细节请参考 41.8.16 节 “外部存储器支持” 或 blhost 用户指南。blhost -p<COM X X> - flash-erase-region 0x08000000 0x10000此命令从地址 0x08000000 开始擦除外部 NOR 闪存，擦除大小为 0x10000。blhost -p <COM XX> - fill-memory 0x1c004 0x04 0xf000000fblhost -p <COM XX> - configure-memory 0x09 0x1c004此步骤用于填充为外部闪存生成闪存配置块（FCB）的参数，并触发生成 FCB 并将 FCB 编程到闪存偏移地址0x400处。FCB 用于在启动过程中配置 FlexSPI 接口。当 FlexSPI 启动开始时，ROM 首先使用默认的 1 位模式在
0x400处设置 FCB，然后使用 FCB 配置 FlexSPI 以访问 NOR 闪存。更多细节，请参考 41.5 节 “主启动模式”。更多细节可参考 41.8.16 节 “外部存储器支持” 或 41.5.1.5.3 节 “NOR 闪存配置、擦除和编程”。blhost -p <COM XX> - write-memory 0x08001000 image.bin此步骤用于将启动镜像编程到外部 NOR 闪存地址0x08001000处。确保将启动镜像编程到外部闪存偏移地址0x1000处（参考表 1000 “不同启动介质上的镜像偏移”）。由于 0x08000000 是 FlexSPI 内存映射的 AHB 地址，要将其编程到闪存设备的 0x1000 处，blhost 的编程闪存地址为 0x08001000。
FlexSPI 接口有两个端口，端口 A 和端口 B，BootROM 均支持从这两个端口启动。闪存配置参数存在一些差异。对于端口 B，闪存数据采样没有 DQS 引脚，因此我们在 SDR 模式下使用内部环回采样时钟源，这需要设置Dummy Cycle。请参考 NOR 闪存设备数据表来设置伪周期。 如果使用 DDR 模式，用户需要手动准备 FCB。ROM 不支持为 FlexSPI PORT B 的 DDR 模式自动生成 FCB。有关启用 DDR 模式的信息，请参考 41.5.1.6 节 “为连接在 PORT B 上的闪存启用八线 DDR 模式”。 对于以下所示的配置参数 0xc1503051、0x20000014 的用法，请参考 41.5.1.5.2 节 “FlexSPI NOR 闪存配置参数”。
1 | blhost -p <COM XX> - fill-memory 0x1c000 0x04 0xc1503051 |
完成所有这些步骤后，启动镜像将成功编程到外部存储器的偏移地址 0x1000 处，FlexSPI 启动 FCB 也将编程到偏移地址 0x400 处，然后即可启动设备。 ROM 支持 FlexSPI 端口 A 和端口 B 启动。关闭开发板电源，通过以下 ISP 引脚设置启动模式，然后给开发板上电，设备将引导之前编程的启动镜像。
表 993. 从 FlexSPI 端口 A 和端口 B 启动
| 启动模式 | ISP2 PIO1_17 | ISP1 PIO1_16 | ISP0 PIO1_15 | 描述 |
|---|---|---|---|---|
| 从端口 A 启动 FlexSPI | 低 | 高 | 高 | 从连接到 FlexSPI 接口 0 端口 A 的四线 / 八线 SPI 闪存设备启动。RT6xx 将在外部四线 / 八线 SPI 闪存设备中查找有效镜像。如果未找到有效镜像，RT6xx 将进入恢复启动或 ISP 启动模式。 |
| 从端口 B 启动 FlexSPI | 低 | 高 | 低 | 从连接到 FlexSPI 接口 0 端口 B 的四线或八线 SPI 闪存设备启动。RT6xx 将在外部四线 / 八线 SPI 闪存设备中查找有效镜像。如果未找到有效镜像，RT6xx 将进入恢复启动或 ISP 启动模式。 |
41.1.3.2 SD/eMMC 启动的基本说明
对于 SD/eMMC 启动，其过程与 FlexSPI 加载到 RAM 启动基本相同。以下是启动过程的主要步骤。有关SD/eMMC 启动的更多细节，请参考 41.5 节 “主启动模式” 中关于 SD/eMMC 启动的内容。 通过 ISP 引脚将BootROM 设置为 ISP 模式。 使用以下 blhost 命令将启动镜像写入 SD 卡：
1 | blhost -p <COM XX> - fill-memory 0x1c000 0x4 0xd0082100 |
使用以下 blhost 命令将启动镜像写入 eMMC 设备：
1 | blhost -p <COM XX> – fill-memory 0x1c000 0x4 0xC0721625 |
有关 SD/eMMC 配置参数的更多细节，请参考 41.8.16 节 “外部存储器支持”。 将镜像编程到 SD/eMMC 设备后，设置引导 ISP 引脚（表 995 “基于 ISP 引脚的启动模式和 ISP 下载器模式”）以选择 SD/eMMC 引导模式，给开发板上电，设备将从 SD/eMMC 设备启动。
41.1.3.3 1 位串行 NOR SPI 启动的基本说明
对于 1 位 SPI NOR 闪存启动，其过程与 FlexSPI 加载到 RAM 启动基本相同。选择 SPI NOR 启动时，ROM 尝试从连接到 SPI 接口的 NOR 闪存设备获取启动镜像。ROM 通过 SPI 模块使用主 1 位模式访问 NOR 闪存设备，将启动镜像复制到 SRAM，然后跳转到 SRAM 引导镜像。引导操作与 41.6 节 “恢复启动模式” 相同。不同之处在于，ROM 可以通过引导配置熔丝 BOOT_CFG [0] 的位 [3:0] 设置为 b’0111’ 直接选择 SPI 1 位启动。更多细节，请参考表 994“基于 BOOT_CFG [0] 中 PRIMARY_BOOT_SRC 位的主启动源”。
将BootROM 设置为 ISP 模式，用户可以使用以下 blhost 命令将镜像编程到连接到 SPI 接口的串行 NOR 闪存存储器中：
1 | blhost -p <COM XX> - fill-memory 0x1c000 0x04 0xc010000 |
SPI 实例由熔丝字 0x60（BOOT_CFG [0] 的位 17 至位 19）选择。更多细节，请参考 41.9 节 “OTP 驱动 API”。SPI NOR 闪存配置参数 0xc010000 的定义可在 41.8.16 节 “外部存储器支持” 中找到。
将启动镜像编程到 SPI NOR 闪存存储器后，将设备启动模式设置为 SPI NOR 启动，关闭并重新给开发板上电，设备将通过 SPI 从 1 位 NOR 闪存启动。
41.2 功能
256KB 片上BootROM，带引导程序，支持各种启动选项和 API。
- 支持基于 ISP 引脚或 OTP 设置（PRIMARY_BOOT_SRC），从应用处理器通过串行接口（UART、SPI、USB-HID）启动，或从串行 NOR（四线或八线 SPI 闪存、HyperFlash）、SD 卡或 eMMC 设备自动启动。
- 支持从串行 NOR 闪存（单线、双线、四线或八线模式，
带 / 不带 OTFAD）就地执行（XIP）。 - 提供用于 OTP 存储器编程的 OTP API，更多细节请参考 41.9 节 “OTP 驱动 API”。
- 提供访问串行闪存设备的外部闪存 API。
RT600 BootROM RM解析 (1)
https://dustofstars.github.io/NXP/RT600/BootROM/rt600-bootrom-rm解析-1/