IMXRT 的Boot模式_boot from fuses

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IMXRT 的Boot模式

原文链接：https://blog.csdn.net/weixin_42378319/article/details/104278245

本篇文章参考NXP技术博客整理总结，为个人学习笔记，如有错误欢迎在评论区指正，谢谢。

NXP的IMXRT系列单片机，血统来自i.mx处理器系列，除RT1064外，均没有内置flash，因此启动的boot配置相比一般单片机来说稍微复杂。

IMXRT内部有96KB的ROM，用于存储官方的BOOTROM(这部分是出厂固化好的，用户无法操作)，单片机上电后，会执行官方的BOOTROM程序，官方BOOTROM程序中支持串口、USB下载程序、从指定存储器中运行程序等功能。那么单片机的BOOTROM如何判断用户想要使用哪种功能呢？

BOOTROM通过芯片内部的寄存器SRC->SBMR2[25:24]来确定程序分支。而寄存器SRC->SBMR2[25:24]来自POR_B pin上沿时被自动采样的BOOT_MODE[1:0] pin状态。（注意：如果改变了BOOT_MODE[1:0] pins的输入状态而使用RESET_B pin去软复位，Boot行为并不会改变，因为SRC->SBMR2[25:24]值并未改变）。

下表是BOOT_MODE相关pinout信息，可在参考手册的External Signals and Pin Multiplexing章节中找到。

关于这四种模式分别的作用，引用NXP的技术痞子衡的博文

• Serial Downloader模式（UART/USB-HID）

Serial Downloader模式顾名思义即串行下载模式，在这种模式下，BootROM通过指定的USB或者UART口来接收来自Host（恩智浦提供了上位机工具sdphost.exe或者mfgtool或者MCUBootUtility）的Application数据，并将数据存储在SRAM中执行，这种模式其实就是从SRAM启动，但是如果用这种模式去Boot Application缺点很明显，每次上电都需要将Application重新下载进SRAM，无法做到脱机自动Boot，所以显然这种模式的主要目的并不是从SRAM启动Application，那它到底有什么用？
　　其实Serial Downloader模式主要是用来从SRAM中启动Flashloader，恩智浦官方提供了Flashloader程序，Flashloader程序可以用来将你的Application下载进i.MXRT1xxx支持的所有外部非易失性存储器中，为后续从外部存储器启动做准备。除此以外Serial Downloader模式还可以用来查看Fuse值。

• Boot From Fuses模式

Boot From Fuses模式从名字来看其实会让人误解，这个模式并不是从Fuse里加载Application启动的意思，而是根据Fuse里的一些Boot配置值来决定从哪个外部存储器Boot。Fuse是i.MXRT1xxx里一块特殊的存储区域，用于存放全部芯片配置信息，其中有一部分配置信息和Boot相关。
　　在参考手册Fusemap这一章节，可以看到完整的Fuse Map表，其中偏移0x460处的32bit配置数据的bit4是BT_FUSE_SEL，这个bit至关重要，决定了Boot From Fuses模式的主要行为，具体表现如下：
BT_FUSE_SEL=0：表明所有外部存储器中均没有Application，此时Boot From Fuses模式等同于Serial Downloader模式。
BT_FUSE_SEL=1：表明有外部存储器中存在有效Application，此时BootROM会根据Fuse中其他Boot配置信息进一步选择指定的外部存储器（Boot Device）去Boot。

• Internal Boot模式（Serial NOR/NAND、Parallel NOR/NAND、SD/eMMC、1bit
  Recovery SPI NOR）

Internal Boot模式其实跟Boot From Fuses模式（BT_FUSE_SEL=1时）很类似，只是这个模式下BT_FUSE_SEL的意义有点不同，具体表现如下：
BT_FUSE_SEL=0：BootROM根据BOOT_CFG[x:0] pins和Fuse中Boot配置综合决定Boot Device，其中BOOT_CFG[x:0] pins的配置会覆盖Fuse中意义相同的Boot配置信息。
BT_FUSE_SEL=1：BootROM完全根据Fuse中Boot配置信息选择指定的Boot Device去Boot。

设置完BOOT模式后，如果我们boot模式选择从外部存储器中启动（IMXRT没有用户可用的内部ROM，只可以从内部RAM启动或者外部存储器启动）那么外部存储器用哪种外部存储器呢？我们可以通过更改BOOT_CFG[x:0] pins输入状态来选择外部存储器，这部分BOOT_CFG配置在Fuse里也同样存在，但是使用BOOT_CFG[x:0]来更改Boot配置更加灵活，因为Fuse是OTP，只可以烧录一次。（也可以认为BOOT_CFG[x:0]主要用于产品开发过程中，待产品开发结束后，应直接用Fuse来锁定Boot配置）。

IMXRT支持的外部存储器表

下表是BOOT_CFG相关pinout信息，可在参考手册的External Signals and Pin Multiplexing章节中找到。

i.MXRT117x pinout：

i.MXRT105x / i.MXRT106x / i.MXRT1064 pinout：

i.MXRT102x device selection：

i.MXRT1015 device selection：

确定完外部存储区类型后，我们要配置外部存储器属性，假设我们选择了Serial NOR FLASH，但是Serial NOR只是一类FLASH的统称，市面上有非常多的Serial NOR芯片，每个芯片特性可能不完全一样，那么BootROM怎么知道这些不同的Serial NOR芯片的特性呢？还是通过BOOT_CFG[x:0] pin和Fuse来指定。

BOOT_CFG[x:0] pin其实是跟Fuse里是偏移0x450处32bit配置数据里的bit0-x是对应的。

BOOT_CFG[7:0] pin对应的是Fuse BOOT_CFG1[7:0]
BOOT_CFG[x:8] pin对应的是Fuse BOOT_CFG2[x-8:0]
　　前面讲过BOOT_CFG1[7:4]是用来确定Boot Device类型的，其余bit就是用来配置当前选择的Boot Device的具体信息，因此不同的Boot Device，这些bit的意义是不一样的，这里不再具体介绍，有需要请自行参考参考手册的Fusemap章节中可见所有bit具体定义。

参考博客 https://www.cnblogs.com/henjay724/

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i.MX - RT1052 BOOT启动

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https://blog.csdn.net/qq_42992084/article/details/107965928

引导设备支持

该芯片支持以下引导闪存设备（在开篇有简述，但这里再巩固一下）：

• 通过 FlexSPI接口的串行 NOR闪存
• 通过 FlexSPI接口的串行 NAND闪存
• 带有智能外部存储器控制器（SEMC）的并行 NOR闪存，位于 16位总线宽度的 CS0上。
• 具有 SEMC接口的 NAND闪存，位于 CS0上，总线宽度为 8位/ 16位。
• 通过 uSDHC接口的 SD / MMC / eSD / SDXC / eMMC4.4，支持大容量卡
• 通过 LPSPI进行串行 NOR / EEPROM引导
• 外部引导设备类型的选择由 BOOT_CFG1 [7：4] eFUSE 控制：

BOOT Mode引脚设置

该设备具有四种引导模式（一种保留给 NXP 使用）。 根据内部 BOOT_MODE 寄存器中存储的二进制值选择引导模式。
 通过在 POR_B 的上升沿上对 BOOT_MODE0 和 BOOT_MODE1 输入进行采样来初始化 BOOT_MODE。 在对这些输入进行采样之后，它们的后续状态不会影响 BOOT_MODE 内部寄存器的内容。 内部 BOOT_MODE 寄存器的状态可以从 SRC 引导模式寄存器（SRC_SBMR2）的 BMOD [1：0] 字段中读取。 可用的引导模式为：从 Fuses 引导，通过 USB 的串行引导和内部引导。如下图：

另外，下图的 GPIO boot overrides 列表提供了 GPIO引脚的详细信息：

BOOT 选择

i.MX RT 系列 MCU 的 Flash，除了 i.MX RT 1064 具备内部的 NOR Flash，其他型号都没有内部 Flash，这也就意味着需要外扩 Flash 才可以存储 Application，根据外扩的 Flash 类 型不同，分为 NOR Flash 以及非 NOR Flash，NOR Flash 可以 XIP，非 NOR Flash 不可 XIP。

启动的相关地址