在前幾篇裡痞子衡介紹的Boot Device都屬于主動啟動的Primary Boot Device（Serial NOR/NAND, Parallel NOR/NAND， SD/eMMC），試想一下如果遇到這樣的情況，你選擇啟動的某個Primary Boot Device正常工作一段時間後某次開機突然因為某種未知原因無法啟動了，此時系統無法正常工作，但如果你希望系統能夠有一定的容錯/魯棒能力，即使這種場合下也能夠保證基本工作，那應該怎麼做？别擔心，i.MXRT BootROM提供了一種解決方案，即Recovery Boot機制，BootROM支援Serial EEPROM/NOR作為Recovery Boot Device，你隻需要将備份application事先放進Recovery Boot Device即可，任何主動啟動的Primary Boot Device啟動失敗，BootROM會自動啟動Recovery Boot Device中的備份application保證系統能正常工作，是不是覺得recovery boot很貼心？今天痞子衡就為大家介紹Recovery Boot
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MCU的Serial EEPROM/NOR恢複啟動。
在前幾篇裡痞子衡介紹的Boot Device都屬于主動啟動的Primary Boot Device（Serial NOR/NAND, Parallel NOR/NAND， SD/eMMC），試想一下如果遇到這樣的情況，你選擇啟動的某個Primary Boot Device正常工作一段時間後某次開機突然因為某種未知原因無法啟動了，此時系統無法正常工作，但如果你希望系統能夠有一定的容錯/魯棒能力，即使這種場合下也能夠保證基本工作，那應該怎麼做？别擔心，i.MXRT1xxx BootROM提供了一種解決方案，即Recovery Boot機制，BootROM支援Serial EEPROM/NOR作為Recovery Boot Device，你隻需要将備份application事先放進Recovery Boot Device即可，任何主動啟動的Primary Boot Device啟動失敗，BootROM會自動啟動Recovery Boot Device中的備份application保證系統能正常工作，是不是覺得recovery boot很貼心？今天痞子衡就為大家介紹Recovery Boot：
i.MXRT1xxx支援加載恢複啟動的主要是1-bit SPI接口的EEPROM，除此以外市面上有些Serial(QSPI) NOR也相容EEPROM指令集（即1bit read/normal read模式），是以這些QSPI NOR也能被i.MXRT1xxx用作恢複啟動。關于Serial EEPROM基本知識請先看一下痞子衡的另一篇文章 EEPROM接口事實标準及Serial EEPROM簡介。
Serial EEPROM/NOR廠商非常多，對應Serial EEPROM/NOR晶片型号也很多，如果你在選型時不确定到底該為i.MXRT1xxx選擇哪一款Serial EEPROM/NOR時，可選用下面三款晶片，痞子衡均實測過：
Note1: BootROM固定使用SPI Mode(0,0)（即CPOL=0, CPHA=0）去通路外部EEPROM/NOR。 Note2: BootROM主要支援2bytes（存儲範圍為4Kb - 512Kb） / 3bytes（存儲範圍為1Mb - 128Mb）位址的外部EEPROM/NOR。
确定了Serial EEPROM/NOR晶片選型後，底下便進入Serial EEPROM/NOR硬體電路設計及與i.MXRT1xxx的信号連接配接環節：
i.MXRT1xxx對于Serial EEPROM/NOR的底層接口支援是通過内部LPSPI這個IP實作的，i.MXRT1xxx内部一共有4個LPSPI，BootROM對這4組LPSPI都支援，具體pinmux如下（适用RT1050）：
如下是典型的SPI EEPROM硬體連接配接設計，示例EEPROM晶片是CAT25512HU5I-GT3，标準1-bit SPI，直接連接配接即可:
如下是典型的QSPI NOR硬體連接配接設計，示例NOR晶片是MT25QL128ABA1ESE-OSIT，該NOR晶片為Multiple I/O，資料線為DQ[3:0]，當用作1-bit SPI模式時，僅需連接配接DQ[1:0]：
Note: 當使用QSPI Flash作為1bit SPI Flash使用時，空置的引腳IO[3:2]必須上拉，否則Flash無法正常通路。
確定Serial EEPROM/NOR硬體相關設計無誤之後，底下便是下載下傳更新Bootable Image進Serial EEPROM/NOR以供BootROM加載啟動了，在下載下傳Bootable image之前有必要先了解Serial EEPROM/NOR的加載啟動過程：
痞子衡在啟動系列文章的第六篇 Bootable image格式與加載(elftosb/.bd) 裡的最後已經介紹過non-XIP image加載啟動過程，這個過程其實已經充分地描述了Serial EEPROM/NOR的加載啟動過程。
有了non-XIP image加載啟動的背景知識，Serial EEPROM/NOR的加載啟動過程便是上電之後，在主動選擇的Primary Boot Device啟動失敗之後，BootROM會從Serial EEPROM/NOR起始位址處加載initial image資料（4KB），再根據initial image裡的IVT,Boot Data擷取Application起始位址以及總長度，然後再将Application全部拷貝到相應SRAM裡去啟動，其過程如下圖所示：
了解了Serial EEPROM/NOR加載啟動過程，我們便可以開始使用Flashloader下載下傳Application進Serial EEPROM/NOR晶片中：
痞子衡在啟動系列文章的第四篇 Flashloader初體驗(blhost) 和第六篇 Bootable image格式與加載(elftosb/.bd) 裡分别介紹了Flashloader的基本使用以及如何将你的Application制作成Bootable image，後續内容假定你已經制作好一個Bootable image并且使用blhost工具與Flashloader建立了基本通信，正要開始将Bootable image下載下傳進Serial EEPROM/NOR。
Serial EEPROM/NOR也支援configuration block，隻不過configuration block對于BootROM恢複啟動而言不是必需的，configuration block結構原型是下面的spi_nor_eeprom_config_t，在本文裡暫不使能configuration block。
前面扯了些沒用的，那麼到底怎麼樣将Bootable image資料下載下傳進Serial EEPROM/NOR中呢？當然還是靠Flashloader工具，我們隻需要提供簡化的8byte配置資料即可。下面是一種Application下載下傳更新示例（該示例适用于 Serial NOR晶片MT25QL128ABA1ESE-OSIT）：
在上述示例裡痞子衡首先使用了fill-memory指令在0x2000位址處暫存了8byte配置資料，然後通過config-memory将這8byte資料裡的資訊配置到Flashloader的Serial EEPROM/NOR接口中，實際上這2個指令成功執行後，你就可以開始使用Flashloader下載下傳Bootable image了。那麼這8byte配置資料到底是怎麼組織的？詳見下表：
從上表我們可以知道，其實這8byte資料提供的配置資訊主要是SPI連接配接以及EEPROM/NOR Device屬性配置。configure-memory指令執行成功之後，底下image的下載下傳很簡單，隻需要将Bootable image從Serial EEPROM/NOR起始位址開始下載下傳即可，具體步驟如下：
Bootable image下載下傳成功之後，我們可以試着用read-memory從Serial EEPROM/NOR晶片裡讀回IVT,BootData,Application确認一下，Bootable image起始位址在0x0，那麼IVT,BootData應該在0x400，Application應該在0x2000：
至此，Application的下載下傳工作便結束了。
Application已經被成功下載下傳進Serial EEPROM/NOR晶片之後，此時我們便可以開始設定晶片從Serial EEPROM/NOR啟動：
在進入Boot Device選擇之前，你首先需要設定BOOT_MODE[1:0]=2'b10，即晶片處于Internal Boot模式，并且确認BT_FUSE_SEL（eFUSE偏移0x460處的32bit配置資料的bit4）為1'b0，或者也可以設定BOOT_MODE[1:0]=2'b00，即晶片處于Boot From Fuses模式，并且将BT_FUSE_SEL（eFUSE偏移0x460處的32bit配置資料的bit4）燒寫為1'b1，這裡看不懂的朋友請溫習痞子衡前面的文章 Boot配置(BOOT Pin/eFUSE)。
設定好正确Boot模式後，再來選擇Boot Device，Serial EEPROM/NOR屬于Recovery Boot Device，并不是可以主動選擇啟動的Boot device，是以并沒有BOOT_CFG pin或者eFUSE來配置選擇直接從Serial EEPROM/NOR啟動，如果想驗證從Seril EEPROM/NOR啟動是否能成功，你需要確定目前BOOT_CFG/eFUSE決定的Primary Boot Device中沒有Bootable image。
設定好晶片啟動模式是從Serial EEPROM/NOR啟動之後，我們還需要最後關注一下與Serial EEPROM/NOR相關的具體特性配置：
Serial EEPROM/NOR的配置相對還是比較簡單的，隻有4部分：Recovery Boot Enable、SPI Speed、SPI addressing、SPI Port，其中Recovery Boot Enable是一定要開啟的，SPI Port要根據闆級線路設計而定，SPI addressing根據選用的Serial EEPROM/NOR型号而定，SPI Speed是唯一的可以自由配置的選項（當然不能超過所選Serial EEPROM/NOR的最高速度）。
市面上基本大于64KB的QSPI NOR均相容EEPROM指令集（即1bit read/normal read模式）。 雖然從Serial EEPROM/NOR啟動的設計目的是用于recovery boot，但如果你硬要将Serial EEPROM/NOR作為系統裡的唯一Boot Device，也并不是不可以，你需要在闆級設計時考慮與Primary Boot Device連接配接的i.MXRT1xxx相關引腳在上電時的電平轉換（BootROM總是會嘗試先啟動Primary Boot Device）的影響。
上述所有步驟全部完成之後，複位晶片你就應該能看到你放在Serial EEPROM/NOR裡的Application已經正常地啟動了。
至此，恩智浦i.MX RT1xxx系列MCU的Serial EEPROM/NOR恢複啟動痞子衡便介紹完畢了，掌聲在哪裡~~~
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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。
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