通常的Cortex-M核心MCU一般都會内嵌并行NOR Flash，這個并行NOR Flash是直接挂在Cortex-M核心高性能AHB總線上的，知名IDE如果支援這款MCU，也都會同時內建對應Flash的下載下傳算法，友善使用者直接在IDE裡下載下傳代碼進Flash和XIP調試，但是i.MXRT内部并沒有Flash，使用者需要自己外接Flash，那該怎麼辦？還能線上XIP調試麼？别着急，i.MXRT可以支援外接并行NOR和串行NOR實作XIP，從節省管腳數的角度，最常見的做法是将串行NOR Flash挂在i.MXRT FlexSPI總線上，FlexSPI支援XIP特性，是以原理上可以實作線上調試，今天痞子衡就為大家介紹i.MXRT上在外部串行Flash調試的原理
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恩智浦i.MX RT1xxx系列EVK在串行NOR Flash調試的原理。
本文是i.MXRT硬體那些事系列第二篇的續集，在第二篇首集中痞子衡給大家詳細介紹了EVK闆載調試器用法，有了調試器在手，從此調試不用愁。從調試代碼所在目标存儲器類别上來分，調試一般分為在SRAM調試和在Flash調試。在SRAM調試實作比較簡單，程式直接從JTAG/SWD口灌進RAM即可；在Flash調試，則相對複雜一點，因為首先需要有Flash下載下傳算法，下載下傳成功後才能調試。
通常的Cortex-M核心MCU一般都會内嵌并行NOR Flash，這個并行NOR Flash是直接挂在Cortex-M核心高性能AHB總線上的，知名IDE如果支援這款MCU，也都會同時內建對應Flash的下載下傳算法，友善使用者直接在IDE裡下載下傳代碼進Flash和XIP調試，但是i.MXRT内部并沒有Flash，使用者需要自己外接Flash，那該怎麼辦？還能線上XIP調試麼？别着急，i.MXRT可以支援外接并行NOR和串行NOR實作XIP，從節省管腳數的角度，最常見的做法是将串行NOR Flash挂在i.MXRT FlexSPI總線上，FlexSPI支援XIP特性，是以原理上可以實作線上調試，今天痞子衡就為大家介紹i.MXRT上在外部串行Flash調試的原理：
要實作在串行Flash調試，首先要能對核心進行調試。i.MXRT晶片是基于Cortex-M核心的，而Cortex核心的調試和跟蹤，當然離不開CoreSight，它是ARM公司于2004年推出的一種新的調試體系結構，也是核心授權的一部分。
CoreSight功能非常強大，其包含了很多調試元件（即各種協定），下圖來自于 CoreSight技術簡介手冊，圖中标出了CoreSight架構下的各種調試元件之間的聯系，這麼多元件一下子看起來會有點暈，如果我們按功能将這些元件分組，它們可以被分成如下三組：
源部件（Source）：晶片上跟蹤資料的來源，産生跟蹤資料發送到ATB(AMBA Trace Bus)。比如STM和ETM都屬于Source部分。 控制通路部件（Sink）：配置和控制資料流的産生，但是不産生資料流，即那些可以保持從Source過來資料的子產品。比如DAP和ECT(包含CTI和CTM)都屬于Sink部分。 彙聚點（Link）：晶片上跟蹤資料的終點，用于引導從Source到Sink過程中的類似于通道作用的子產品。比如TPIU、ETB和SWO都屬于彙聚點。
本文主要是概述性地介紹i.MXRT在外部串行Flash調試的原理，并不想深入探析CoreSight，是以對于CoreSight，我們隻需要知道是它完成了主要的調試工作，而CoreSight唯一的依賴就是要保證能通過DAP元件從AMBA總線實時通路系統記憶體和外設寄存器（當然包括外部串行Flash中的代碼）。
要實作在串行Flash調試，其次是代碼要能在串行Flash中XIP(原地執行)，即CPU要能實時從串行Flash中任意位置取指令和資料。本文講的串行Flash一般指SPI接口的NOR Flash，SPI模式可以是Single/Dual/Quad/Octal。無論是哪種SPI模式，這種接口的Flash本質上都屬于串行Flash，位址線和資料線不僅共享而且是串行的。而按照通常的了解，要能夠實作XIP，Flash應該是并行總線接口挂在AMBA上，這個并行總線應有獨立的位址線和資料線，且位址線寬度跟Flash大小相對應。那麼串行Flash為什麼能在i.MXRT上實作XIP呢？答案就是FlexSPI外設。
讓我們打開RT1050參考手冊，找到FlexSPI外設章節，可以看到如下FlexSPI子產品框圖，框圖右邊是FlexSPI與外部串行Flash的信号連接配接，框圖左邊是FlexSPI與i.MXRT系統内部總線連接配接，總線連接配接分為兩種，分别是32bit IPS BUS（即手動操作FlexSPI寄存器發送Flash讀寫指令），64bit AHB BUS（由FlexSPI翻譯AHB通路位址并自動發送相應Flash讀寫指令），串行Flash能夠XIP的奧秘就在FlexSPI外設的AHB BUS連接配接。
關于這個64bit AHB BUS連接配接，我們可以FlexSPI特性裡的Memory mapped read/write access by AHB Bus一欄找到更多細節。i.MXRT為FlexSPI外設在系統記憶體裡配置設定了AHB通路位址映射（對于XIP調試來說主要是讀通路），當CPU取指到FlexSPI AHB位址映射空間時，FlexSPI外設會自動完成從外部串行Flash讀取指令資料的工作，并将指令資料存放到AHB RX buffer裡（一共8個），CPU直接從AHB RX buffer裡擷取指令去執行，AHB RX buffer可以有效降低讀延時。
AHB RX Buffer implemented to reduce read latency. Total AHB RX Buffer size: 128 x 64 Bits 16 AHB masters supported with priority for read access 8 flexible and configurable buffers in AHB RX Buffer AHB TX Buffer implemented to buffer all write data from one AHB burst. AHB TX Buffer size: 8 x 64 Bits All AHB masters share this AHB TX Buffer. No AHB master number limitation for Write Access.
關于FlexSPI AHB位址映射，可見下面的RT1050 memory map表，AHB映射起始位址為0x60000000，最大支援504MB的空間（适用RT1010/RT1020/RT1050/RT1060）。如果是RT1064，AHB映射起始位址改為0x70000000；如果是RT1170，除了0x60000000映射位址外還新增了0x30000000的位址映射。FlexSPI AHB映射位址讀通路包含以下特點：
Cachable and Non-Cachable access Prefetch Enable/Disable Burst size: 8/16/32/64 bits All burst type: SINGLE/INCR/WRAP4/INCR4/WRAP8/INCR8/WRAP16/INCR16
要實作在串行Flash調試，最後要確定代碼被成功下載下傳到串行Flash中。串行Flash的讀寫不像通路RAM那樣簡單，是需要一套專門的FlexSPI NOR Flash驅動的，即所謂的Flash下載下傳算法。
串行Flash種類很多，雖然大多都符合JESD216标準，但是具體到某個廠家生産的Flash，還是有細微差別的。有的Flash下載下傳算法力求支援盡可能多的Flash，而有的Flash下載下傳算法則僅針對某個系列Flash。不管是哪種Flash下載下傳算法，對于i.MXRT這樣沒有内部Flash的晶片而言，Flash下載下傳算法都是要跟具體的i.MXRT開發闆相關聯的，因為開發闆決定了Flash連接配接的pinmux，Flash下載下傳算法裡FlexSPI管腳初始化要與開發闆相比對。
每個IDE的Flash下載下傳算法設計不盡相同，本文暫不詳細介紹具體Flash下載下傳算法，後續文章會對常見IDE的Flash下載下傳算法設計進行詳解。
CoreSight架構，FlexSPI特性，NOR Flash下載下傳算法都介紹過了，在串行Flash調試的充分條件都有了。現在痞子衡為大家綜合介紹一下調試過程。下面是痞子衡特地畫的簡圖，其實調試過程概述起來并不複雜，當你啟動IDE調試時，預先放在IDE裡的Flash下載下傳算法（可執行檔案）會首先通過調試器下載下傳到i.MXRT内部FlexRAM中，下載下傳算法需要提供FlexSPI外設初始化和NOR Flash擦除、燒寫功能API，然後調試器繼續将應用程式代碼（二進制機器碼）分段緩存在FlexRAM裡，并調用Flash下載下傳算法API去完成應用程式的燒寫（從FlexRAM到Flash中），應用程式完全下載下傳結束之後，便由CoreSight開始接管調試工作，此時CPU已經可以通過AHB總線通路挂在FlexSPI外設上的串行Flash裡的應用程式代碼資料，是以CoreSight當然可以完成實時代碼運作控制與跟蹤，你在IDE裡也就可以進行單步調試啦。
至此，恩智浦i.MX RT1xxx系列EVK在串行NOR Flash調試的原理痞子衡便介紹完畢了，掌聲在哪裡~~~
文章會同時釋出到我的 部落格園首頁、CSDN首頁、微信公衆号 平台上。
微信搜尋"痞子衡嵌入式"或者掃描下面二維碼，就可以在手機上第一時間看了哦。
最後歡迎關注痞子衡個人微信公衆号【痞子衡嵌入式】，一個專注嵌入式技術的公衆号，跟着痞子衡一起玩轉嵌入式。
衡傑(痞子衡)，目前就職于恩智浦MCU系統部門，擔任嵌入式系統應用工程師。
專欄内所有文章的轉載請注明出處：http://www.cnblogs.com/henjay724/
與痞子衡進一步交流或咨詢業務合作請發郵件至 [email protected]
可以關注痞子衡的Github首頁 https://github.com/JayHeng，有很多好玩的嵌入式項目。
關于專欄文章有任何疑問請直接在部落格下面留言，痞子衡會及時回複免費(劃重點)答疑。
痞子衡郵箱已被私信擠爆，技術問題不推薦私信，堅持私信請先掃碼付款(5元起步)再發。