痞子衡嵌入式：串行NOR Flash的Continuous read模式下软复位后i.MXRT无法启动问题解决方案之RESET#

Posted 2021-05-26 痞子衡嵌入式

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　　大家好，我是痞子衡，是正经搞技术的痞子。今天痞子衡给大家介绍的是i.MXRT上使能NOR Flash的Continuous read模式在软复位后无法正常启动问题的解决经验。

　　前一篇文章 《在i.MXRT启动头FDCB里使能串行NOR Flash的Continuous read模式》 里，痞子衡简单介绍了Flash的Continuous read模式作用与意义，并且在MIMXRT1170-EVK上尝试使能了芯成IS25WP128的Continuous read模式做了一次实践（主要是文中第三节FDCB启动头的改动）。

　　但其实在i.MXRT上使能Flash的Continuous read模式是有点小陷阱的，如果你在App代码里直接插一句 NVIC_SystemReset() 函数的调用，即对主控芯片做一次软复位，你会发现芯片没有从Flash正常启动，这是因为Flash此时仍处于Continuous read模式，这种情况下BootROM有时不能正常配置读取Flash内容去启动App。今天痞子衡就来跟大家探讨解决这个问题。

• 本系列会有多篇文章，每篇文章均从一个核心切入点出发，给出一系列具体实现方案。
• 本系列均以MIMXRT1170-EVK板为示例目标对象，板载Flash型号为芯成IS25WP128（其他i.MXRT芯片和Flash型号下实现流程也差不多，需查看对应数据手册）。

一、解决思路

　　我们知道无法启动问题是由于主芯片发生软复位但Flash仍处于Continuous read模式造成的，要解决这个问题无非如下三个角度，痞子衡会在后面具体实现方案里按这些角度全部搞一次（如果适用的话）。

• 一、ROM方面不做任何相关处理，但App在调用NVIC_SystemReset()做复位前将Flash先切回到Normal模式；
• 二、App方面不做任何相关处理，对BootROM相关配置做一些调整，让BootROM也能正常处理处于Continuous read模式的Flash；
• 三、ROM和App联合对Flash模式切换做一些特殊处理。

二、核心切入点（借助Flash的硬复位引脚功能）

　　本文找的核心切入点是利用Flash的硬件复位引脚。Flash的硬件复位引脚有两种：一种是独立的，常见于SOIC-16封装上（这种情况下对板级设计有要求，需要在板级设计时将Flash复位引脚连到主芯片i.MXRT的GPIO上）；另一种是复用在IO3上的，常用于SOIC-8封装上。

　　如果是独立的复位引脚（RESET#），则主芯片GPIO直接做拉低操作即可（注意低电平持续时间的要求，详见Flash数据手册）；如果是复用的复位引脚（RESET#/IO3），则需要先激活IO3的复位功能，然后做拉低操作。

　　在IS25WP128数据手册里可以找到RESET#信号低电平至少需要持续1us：

三、具体实现

　　本章节描述的方法，如果是在App里（这里均指XIP App）完成，那么App里增加的相关处理代码（注意是执行到的全部代码）需要是 ramfunc 属性（即运行在内部RAM里），这样操作Flash时可以不受限制。此外代码运行前需要把全局中断关掉，防止执行过程中有中断触发，导致Flash里的相关IRQHandler函数被执行。

#if (defined(__ICCARM__))
__ramfunc 
#endif
void reset_flash_to_normal(void)
{
    __disable_irq();

    // 处理代码，使Flash返回到Normal模式

    NVIC_SystemReset();
}

3.1 仅ROM方面做相关处理

　　我们先仅从ROM单方面角度来解决问题，可以先看下痞子衡之前的旧文 《深入i.MXRT1050系列ROM中串行NOR Flash启动初始化流程》 里的2.1节。i.MXRT全系列ROM里关于串行NOR Flash启动流程大同小异。

　　如果要利用ROM里集成的Flash硬件复位功能，则Flash本身必须包含独立的硬件RESET#引脚。本系列示例主芯片i.MXRT1170的fusemap表里关于RESET_PIN的相关定义如下，那么板级设计时Flash RESET#引脚应该连接到GPIO4[3]或者GPIO2[8]（根据fuse 0xC80[5]位而定），并且我们还要将fuse 0xC80[7]位烧写为1。

3.2 仅App方面做相关处理

　　上一小节里的方法先决条件是Flash要包含独立RESET#引脚，但实际客户项目中SOIC-8封装的Flash选择更多。所以我们更多应该在复用的RESET#/IO3引脚上做文章，这就要从App方面的角度来解决问题了。

　　我们先从IS25WP128数据手册看看RESET#/IO3引脚详细功能解释，主要如下两点：

1. IO3引脚仅当QE模式不使能（Flash内部Status Register[6] = 0）的时候，其功能才是HOLD#/RESET#
2. IO3引脚复用功能HOLD#/RESET#由Flash内部Read Register[7]位决定，默认值为0，是HOLD#功能

　　所以 reset_flash_to_normal() 函数里我们需要先设Status Register将Flash切到QE不使能的状态（i.MXRT启动运行App时，Flash应处于QE使能的状态），然后再设Read Register将IO3复位功能指定为RESET#，然后拉低IO3对应的GPIO直到满足复位最小时间要求，最后再将之前改写的Status Register/Read Register全部恢复。过程中主要涉及如下命令：

　　代码可以基于 \\SDK_2.9.1_MIMXRT1170-EVK\\boards\\evkmimxrt1170\\driver_examples\\flexspi\\nor\\polling_transfer\\cm7下面的 flexspi_nor_polling_transfer.c 和 flexspi_nor_flash_ops.c，并新增如下代码：

#define NOR_CMD_LUT_SEQ_IDX_WRITESTATUSREG 9
#define NOR_CMD_LUT_SEQ_IDX_SETREADPARAM   14

const uint32_t customLUT[CUSTOM_LUT_LENGTH] = {
    // ...

    /* 原来 Write Status Register */
    [4 * NOR_CMD_LUT_SEQ_IDX_WRITESTATUSREG] =
        FLEXSPI_LUT_SEQ(kFLEXSPI_Command_SDR, kFLEXSPI_1PAD, 0x01, kFLEXSPI_Command_WRITE_SDR, kFLEXSPI_1PAD, 0x04),

    // 新增 Set read parameter
    [4 * NOR_CMD_LUT_SEQ_IDX_SETREADPARAM] = 
        FLEXSPI_LUT_SEQ(kFLEXSPI_Command_SDR, kFLEXSPI_1PAD, 0x63, kFLEXSPI_Command_WRITE_SDR, kFLEXSPI_1PAD, 0x04),
};

status_t flexspi_nor_set_flash_register(FLEXSPI_Type *base, uint32_t seqIdx, uint32_t regValue)
{
    flexspi_transfer_t flashXfer;
    status_t status;
    uint32_t writeValue = regValue;

    /* Write enable */
    status = flexspi_nor_write_enable(base, 0);
    if (status != kStatus_Success)
    {
        return status;
    }

    flashXfer.deviceAddress = 0;
    flashXfer.port          = kFLEXSPI_PortA1;
    flashXfer.cmdType       = kFLEXSPI_Write;
    flashXfer.SeqNumber     = 1;
    flashXfer.seqIndex      = seqIdx;
    flashXfer.data          = &writeValue;
    flashXfer.dataSize      = 1;

    status = FLEXSPI_TransferBlocking(base, &flashXfer);
    if (status != kStatus_Success)
    {
        return status;
    }

    status = flexspi_nor_wait_bus_busy(base);

    /* Do software reset. */
    FLEXSPI_SoftwareReset(base);

    return status;
}

// MIMXRT1170-EVK上GPIO10[20]引脚连到了Flash的IO3上
void reset_flash(void)
{
    gpio_pin_config_t gpio_config = {
        .direction = kGPIO_DigitalOutput,
        .outputLogic = 0U,
        .interruptMode = kGPIO_NoIntmode
    };
    GPIO_PinInit(GPIO10, 20U, &gpio_config);
    IOMUXC_SetPinMux(IOMUXC_GPIO_SD_B2_11_GPIO10_IO20, 0U);
  
    // Pin拉高
    GPIO_PinWrite(GPIO10, 20U, 1U);
    SDK_DelayAtLeastUs(10, SystemCoreClock);

    // Pin拉低10us
    GPIO_PinWrite(GPIO10, 20U, 0U);
    SDK_DelayAtLeastUs(10, SystemCoreClock);

    // Pin拉高
    GPIO_PinWrite(GPIO10, 20U, 1U);
}

void reset_flash_to_normal(void)
{
    __disable_irq();

    flexspi_nor_flash_init(EXAMPLE_FLEXSPI);

    // Disable quad mode.
    flexspi_nor_set_flash_register(EXAMPLE_FLEXSPI, NOR_CMD_LUT_SEQ_IDX_WRITESTATUSREG， 0x00);
    // Set IO3 pin to Reset func
    flexspi_nor_set_flash_register(EXAMPLE_FLEXSPI, NOR_CMD_LUT_SEQ_IDX_SETREADPARAM， 0x80);
    
    // Drive IO3 to low for at least 1us
    reset_flash();
 
    // Set back IO3 pin func
    flexspi_nor_set_flash_register(EXAMPLE_FLEXSPI, NOR_CMD_LUT_SEQ_IDX_SETREADPARAM， 0x00);
    // Enter quad mode.
    flexspi_nor_set_flash_register(EXAMPLE_FLEXSPI, NOR_CMD_LUT_SEQ_IDX_WRITESTATUSREG， 0x40);
    
    NVIC_SystemReset();
}

　　为了保证上述代码均执行在RAM里，工程链接文件里（以IAR示例）需做如下改动：

initialize by copy { readwrite, 
                     section .textrw, 
                     object fsl_common.o,
                     object I64DivZer.o,
                     object I64DivMod.o,
                     object fsl_gpio.o,
                     object fsl_flexspi.o,
                     object flexspi_nor_flash_ops.o,
                     object flexspi_nor_polling_transfer.o,
                     section CodeQuickAccess };

3.3 ROM和App联合处理

　　关于ROM和App联合处理角度，在复位引脚这个切入点上并没有什么优势，此处略去。

　　至此，i.MXRT上使能NOR Flash的Continuous read模式在软复位后无法正常启动问题的解决经验痞子衡便介绍完毕了，掌声在哪里~~~

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