RT600 BootROM RM解析 (2)

RT600 RM CH41：RT6xx 非安全启动 ROM(2)

41.3 概述

内部 ROM 存储器用于存储启动代码。复位后，ARM 处理器从该存储器开始执行代码。每次器件上电或复位时，都会执行BootROM代码。

由于 RT6xx 没有用于代码和数据存储的内部 Flash，因此必须将image存储在其他位置，以便在复位时下载，或者 CPU 可以从外部存储器（XIP）执行。image可以从外部 Flash 加载到片上 SRAM 中，也可以通过串行端口（UART、SPI、I2C、USB）下载。然后对代码进行验证，引导 ROM 会将向量指向片上 SRAM。

引导加载程序根据 OTP 位和 ISP 引脚的值，以及image header类型定义，决定是将代码下载到片上 SRAM 中还是从外部存储器运行。

• BootROM 首先检查 OTP 位设置，然后检查 ISP 引脚。
• 如果 OTP 字 BOOT_CFG [0] 中的位 [3:0] 未编程（4b’0000），则引导源由 ISP 引导引脚（PIO1_15、PIO1_16 和 PIO1_17）的状态决定，见表 994。

表 994. 基于 BOOT_CFG [0] 中 PRIMARY_BOOT_SRC 位的主引导源

引导模式字段	字段	主引导源（又称主引导源）
ISP_PIN_BOOT	b’0000	ISP 引脚将决定引导源。
FLEXSPI_BOOT_PORT_A	b’0001	从 FlexSPI0 端口 A 的八 / 四路 SPI 闪存设备引导。
SDHC0_BOOT	b’0010	从连接到 SDHC0 端口的 eMMC 设备或 SD 卡引导。
SDHC1_BOOT	b’0011	从连接到 SDHC1 端口的 eMMC 设备或 SD 卡引导。
SPI_SLV_BOOT	b’0100	通过使用主引导模式的 SPI 从接口引导。
FLEXSPI_BOOT_PORT_B	b’0101	从 FlexSPI0 端口 B 的八 / 四路 SPI 闪存设备引导。
UART_BOOT	b’0110	通过使用主引导模式的 UART 接口引导。
SPI_FLASH_BOOT	b’0111	通过 SPI 接口从 1 位 NOR 闪存引导。使用的 SPI 实例由熔丝字 0x60 的位 17 到 19 选择，更多细节请参考熔丝图。
USB_HID	b’1000	通过使用主引导模式的 USB HID 接口引导。
ISP_BOOT	b’0101	进入 ISP 模式，熔丝字 0x60 的位 4 到 6 决定 ISP 模式使用的外设，更多细节请参考熔丝图。
–	b’1010	保留
FLEXSPI_REC_BOOT_PORT_B	b’1011	从 FlexSPI0 端口 B 的八 / 四路 SPI 闪存设备引导；如果未找到image，则通过 FlexComm 使用 SPI 闪存设备检查恢复引导。使用的 FlexComm 实例由熔丝字 0x60 的位 17 到 19 选择，更多细节请参考熔丝图。
FLEXSPI_REC_BOOT_PORT_A	b’1100	从 FlexSPI0 端口 A 的八 / 四路 SPI 闪存设备引导；如果未找到image，则通过 FlexComm 使用 SPI 闪存设备检查恢复引导。使用的 FlexComm 实例由熔丝字 0x60 的位 17 到 19 选择，更多细节请参考熔丝图。
SDHC0_REC_BOOT	b’1101	从 SDHC0 端口设备引导。如果未找到image，则通过 FlexComm 使用 SPI 闪存设备检查恢复引导。使用的 FlexComm 实例由熔丝字 0x60 的位 17 到 19 选择，更多细节请参考熔丝图。
SDHC1_REC_BOOT	b’1110	从 SDHC1 端口设备引导。如果未找到image，则通过 FlexComm 使用 SPI 闪存设备检查恢复引导。使用的 FlexComm 实例由熔丝字 0x60 的位 17 到 19 选择，更多细节请参考熔丝图。
–	b’1111	保留

如果未设置 PRIMARY_BOOT_SRC 位，RT6xx 将读取 ISP 引脚的状态以确定引导源。见表 995。

表 995. 基于 ISP 引脚的引导模式和 ISP 下载器模式

引导模式	ISP2 引脚 PIO1_17	ISP1 引脚 PIO1_16	ISP0 引脚 PIO1_15	描述
-	低	低	低	保留
SDIO0（SD 卡）	低	低	高	从连接到 SDIO 1 接口的 SD 卡设备引导。RT6xx 将在 SD 卡设备中查找有效image。如果未找到有效image，RT6xx 将根据表 1114“BOOT_CFG [0] 位字段” 中定义的 OTP DEFAULT_ISP_MODE 位（6:4，BOOT_CFG [0]）进入 ISP 引导模式。
FlexSPI 从端口 B 引导	低	高	低	从连接到 FlexSPI 接口 0 端口 B 的四路或八路 SPI 闪存设备引导。RT6xx 将在外部四路 / 八路 SPI 闪存设备中查找有效image。如果未找到有效image，RT6xx 将进入恢复引导或 ISP 引导模式。
FlexSPI 从端口 A 引导	低	高	高	从连接到 FlexSPI 接口 0 端口 A 的四路或八路 SPI 闪存设备引导。RT6xx 将在外部四路 / 八路 SPI 闪存设备中查找有效image。如果未找到有效image，RT6xx 将进入恢复引导或 ISP 引导模式。
SDIO 0（eMMC）	高	低	低	从连接到 SDIO 0 接口的 eMMC 设备引导。RT6xx 将在 eMMC 设备中查找有效image。如果未找到有效image，RT6xx 将根据表 1114“BOOT_CFG [0] 位字段” 中定义的 OTP DEFAULT_ISP_MODE 位（6:4，BOOT_CFG [0]）的值进入 ISP 引导模式。
-	高	低	高	保留
串行 ISP（UART、SPI、I2C、USB-HID）	高	高	低	串行接口（UART、SPI 和 I2C、USB-HID）用于对 OTP、外部 Flash、SD 或 eMMC 设备进行编程。
111	高	高	高	串行主引导（SPI 从机、I2C 从机或 UART、USB-HID）用于通过串行接口（SPI 从机、I2C 从机或 UART、USB-HID）下载引导image。

表 996 列出了 ISP 引脚分配，这些是 ROM 代码使用的默认引脚分配，无法更改。

表 996. ISP 引脚分配

引导接口	引脚 (s)	功能 / 注释
FlexSPI0 端口 A	PIO1_18	FLEXSPI0A_SCLK
	PIO1_19	FLEXSPI0A_SS0_N
	PIO1_20	FLEXSPI0A_DATA0
	PIO1_21	FLEXSPI0A_DATA1
	PIO1_22	FLEXSPI0A_DATA2
	PIO1_23	FLEXSPI0A_DATA3
	PIO1_24	FLEXSPI0A_DATA4
	PIO1_25	FLEXSPI0A_DATA5
	PIO1_26	FLEXSPI0A_DATA6
	PIO1_27	FLEXSPI0A_DATA7
	PIO1_28	FLEXSPI0A_DQS
	PIO1_29	FLEXSPI0A_SS1_N
FlexSPI0 端口 B	PIO1_29	FLEXSPI0B_SCLK
	PIO2_19	FLEXSPI0B_SS0_N
	PIO1_11	FLEXSPI0B_DATA0
	PIO1_12	FLEXSPI0B_DATA1
	PIO1_13	FLEXSPI0B_DATA2
	PIO1_14	FLEXSPI0B_DATA3
	PIO2_17	FLEXSPI0B_DATA4
	PIO2_18	FLEXSPI0B_DATA5
	PIO2_22	FLEXSPI0B_DATA6
	PIO2_23	FLEXSPI0B_DATA7
	PIO2_21	FLEXSPI0B_SS1_N
USB	USB1_VBUS
	VDD1V8
	USB1_VDD3V3
	USB1_DM
	USB1_DP
SPI 从机	PIO1_11	HS_SPI_SCK（Flexcomm 14）
	PIO1_12	HS_SPI_MISO（Flexcomm14）
	PIO1_13	HS_SPI_MOSI（Flexcomm14）
	PIO1_14	HS_SPI_SSEL0（Flexcomm14）
I2C 从机	PIO0_15	FC2_TXD_SCL_MISO_WS
	PIO0_16	FC2_RXD_SDA_MOSI_DATA
UART	PIO0_1	FC0_TXD_SCL_MISO_WS
	PIO0_2	FC0_RXD_SDA_MOSI_DATA

表 996. ISP 引脚分配（续）

引导接口	引脚 (s)	功能 / 注释
SDIO0	PIO1_30	SD0_CLK
	PIO1_31	SD0_CMD
	PIO2_0	SD0_D[0]
	PIO2_1	SD0_D[1]
	PIO2_2	SD0_D[2]
	PIO2_3	SD0_D[3]
	PIO2_4	SD0_WR_PRT
	PIO2_5	SD0_D[4]
	PIO2_6	SD0_D[5]
	PIO2_7	SD0_D[6]
	PIO2_8	SD0_D[7]
	PIO2_9	SD0_CARD_DET_N
	PIO2_10	SD0_RESET_N
	PIO2_11	SD0_VOLT
SDIO1	PIO3_8	SD1_CLK
	PIO3_9	SD1_CMD
	PIO3_10	SD1_D[0]
	PIO3_11	SD1_D[1]
	PIO3_12	SD1_D[2]
	PIO3_13	SD1_D[3]
	PIO3_14	SD1_WR_PRT
	PIO3_15	SD1_D[4]
	PIO3_16	SD1_D[5]
	PIO3_17	SD1_D[6]
	PIO3_18	SD1_D[7]
	PIO3_19	SD1_CARD_DET_N
	PIO3_20	SD1_RESET_N
	PIO3_21	SD1_VOLT
SPI 闪存（恢复引导）	-	用于恢复 SPI 闪存引导的 Flexcomm 端口。
	FC0	使用 Flexcomm0 引脚 PIO0_0（SCK）、PIO0_1（MISO）、PIO0_2（MOSI）、PIO0_3（SSEL）
	FC1	使用 Flexcomm1 引脚 PIO0_7（SCK）、PIO0_8（MISO）、PIO0_9（MOSI）、PIO0_10（SSEL）[1]
	FC2	使用 Flexcomm2 引脚 PIO0_14（SCK）、PIO0_15（MISO）、PIO0_16（MOSI）、PIO0_17（SSEL）
	FC3	使用 Flexcomm3 引脚 PIO0_21（SCK）、PIO0_22（MISO）、PIO0_23（MOSI）、PIO0_24（SSEL）
	FC4	使用 Flexcomm4 引脚 PIO0_28（SCK）、PIO0_29（MISO）、PIO0_30（MOSI）、PIO0_31（SSEL）
	FC5	使用 Flexcomm5 引脚 PIO1_3（SCK）、PIO1_4（MISO）、PIO1_5（MOSI）、PIO1_6（SSEL）
	FC6	使用 Flexcomm6 引脚 PIO3_25（SCK）、PIO3_26（MISO）、PIO3_27（MOSI）、PIO3_28（SSEL）
	FC7	使用 Flexcomm 7 引脚 PIO4_0（SCK）、PIO4_1（MISO）、PIO4_2（MOSI）、PIO4_3（SSEL）
ISP	PIO1_17	ISP 选择位 2
	PIO1_16	ISP 选择位 1
	PIO1_15	ISP 选择位 0

[1] 注：SPI 闪存恢复引导引脚功能与 JTAG 边界扫描功能复用。为确保不会意外进入边界扫描模式，应使用弱下拉电阻（100 kohm）将 TRST 引脚外部拉低，以确保 SPI 闪存恢复引导操作正常。

图 187. 顶层引导流程

图 187 显示了顶层引导流程。引导流程在复位释放后开始。CPU 时钟由 OTP 字段 BOOT_CLK_SPEED 决定，默认情况下为来自 IRC48M 时钟源的 48 MHz。如果 PRIMARY_BOOT_SRC = 4b’0000，引导 ROM 将根据 PRIMARY_BOOT_SRC 或复位期间 ISP 引脚的状态确定引导模式。当 Cortex-M33 启动引导加载程序时，SWD 访问将被禁用，直到引导image开始执行或引导加载程序进入 ISP 模式。

一旦确定引导模式，并且在所选外部 Flash 设备（SD、eMMC 或串行 NOR Flash）上存在引导image，ROM 引导加载程序将开始将image 头的前 64 字节从外部 Flash 设备复制到片上 SRAM 中。image的开头遵循表 997 中提到的格式。如果boot image通过串行接口（通过 UART、SPI 或 USB）下载，则包括image头在内的整个image已加载到 SRAM 中。

BootROM 检查以下内容以确保image完整性：

• 使用头和image标记验证image。
• 使用 CRC32 验证image（如果image头中启用了 CRC 检查功能）。

引导加载程序通过检查位于偏移量 0x24（imageType）的image类型开始扫描用户image。如果检测到有效image类型，则开始验证image头。通过读取image头中偏移量 0x34（imageLoadAddress）处的image加载地址并将其用作指向有效image头结构的指针，继续对image头进行鉴定。如果 imageType 和 imageLoadAddress 均不为零，则 imageLoadAddress 指向的地址必须包含正在检查的image头。

image头验证完成后，通过检查image类型字段继续进行鉴定。更多详细信息请参见表 998。如果可引导（非 XIP）image位于外部闪存中，整个image将首先加载到片上 SRAM 中，然后如果启用了 CRC 校验功能，将使用image头中的 imageLength 字段作为长度来执行 CRC 校验。

如果 CRC 功能启用，将对image（片上或外部 XIP image）执行 CRC 校验。CRC 计算从image起始偏移 0x0 处开始，持续到 imageLength 字段指定的字节数（不包括 crcChecksum 字段）。CRC 计算完成后，通过将结果与image头中的 crcChecksum 字段进行比较来确定image有效性：若匹配，则判定image有效，否则判定为无效。

表 997. image header 格式

偏移量	字段	描述
0x00-0x1F	保留	-
0x20	imageLength	image长度
0x24	imageType	image类型 0x0000 - 普通image 0x0001 - 普通签名image 0x0002 - 普通 CRC image 0x0003 - 加密签名image 0x0004 - 普通签名 XIP image 0x0005 - 普通 CRC XIP image 0x8001 - 包含KeyStore的普通签名image 0x8003 - 包含KeyStore的加密签名image
0x28	authBlockOffset/crcChecksum	认证块偏移量 或 CRC32 校验和
0x2C-0x33	保留	-
0x34	imageLoadAddress	image加载地址
0x38-0x3F	保留	-

表 998. Plain image布局

偏移量	字段	描述
0x00	堆栈指针 Stack Pointer	普通 CM33 内核异常处理程序
0x04	复位处理程序 Reset Handler
0x08	NMI_Handler	不可屏蔽中断处理程序
0x0C	HardFault_Handler	硬错误处理程序
0x10	MemManage_Handler	内存管理错误处理程序
0x14	BusFault_Handler	总线错误处理程序
0x18	UsageFault_Handler	使用错误处理程序
0x1C	SecureFault_Handler	安全错误处理程序
0x20	imageLength	image长度
0x24	imageType	image类型 0x0000 - 普通image 0x0001 - 普通签名image 0x0002 - 普通 CRC image 0x0004 - 普通签名 XIP image 0x0005 - 普通 CRC XIP image 0x8001 - 包含密钥存储的普通签名image
0x28	authBlockOffset	认证块偏移量或 CRC32 校验和
0x2C	SVC Handler	普通 CM33 内核异常处理程序
0x30	DebugMon_Handler	调试监控处理程序
0x34	imageLoadAddress	image加载地址 注：imageLoadAddress 必须 ≥ 0x1C000。 地址 0x0 - 0x1BFFF 由 ROM 使用，直至用户代码启动。
0x38	PendSV_Handler	PendSV 处理程序（普通 CM33 内核异常处理程序）
0x3C	SysTick_Handler	系统滴答定时器处理程序

表 999. XIP 镜像布局（FlexSPI）

偏移量	宽度（字节）	字段	描述
0x0000_0000	256	KeyBlob用于 OTFAD	可选。若未启用 OTFAD，则全部编程为 0x00。
0x0000_0400	512	闪存配置块（FCB）	OSPI 闪存配置块。若 OTP 中的 FLEXSPI_AUTO_PROBE_EN 未熔断，则需要此块。
0x0000_0600	4	Boot image version	使用双镜像乒乓引导时，此字段用于存储引导镜像版本。更多细节请参考 FlexSPI 引导。
0x0000_0800	2048	KeyStore	固定 KeyStore 字段。若启用 KeyStore 功能，则需要此字段。
0x0000_1000	image大小	Bootable image	引导镜像，以有效image header开始。