---- 　　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 RT1170 Raw NAND啟動時間**。 　　關於i.MXRT1170這顆劃時代的MCU，痞子衡去年10月在其剛釋出的時候，專門寫過一篇文章介紹過其特點（詳見 [《終於可以放開聊一聊i.MXRT1170這顆劃時代MCU了》](https://www.cnblogs.com/henjay724/p/11624973.html)），眼看著其上市日期越來越近了，恩智浦軟硬體技術支援團隊也正在緊鑼密鼓地開發SDK以及參考設計。因為官方首次在i.MXRT1170 EVK板上（Rev.B）放了一片旺巨集的Raw NAND晶片，而i.MXRT當然是支援從Raw NAND啟動的，因此痞子衡打算為大家測一測Raw NAND的啟動時間（這裡指在ITCM執行，暫不考慮在SDRAM執行）。 ### 一、準備工作 #### 1.1 知識儲備 　　在開始測試之前，你需要認真讀一下痞子衡的舊文 [《恩智浦i.MX RT1xxx系列MCU啟動那些事（8）- 從Raw NAND啟動》](https://www.cnblogs.com/henjay724/p/9173425.html)，對i.MXRT從Raw NAND啟動的原理有一個充分認識。 　　Raw NAND啟動不同於你最熟悉的Serial NOR啟動，由於NAND訪問的特殊性（僅能按Page讀，且允許壞塊），因此其僅支援Non-XIP Application（即需要把Application image從NAND中全部拷貝出來，放到RAM中執行），無法原地執行。這個拷貝工作就由晶片內部的BootROM來完成，為了讓BootROM順利完成拷貝工作，我們需要在NAND中放一些特殊資料（即下面的FCB, DBBT, IVT）。 　　FCB永遠放在NAND的第一個block裡的固定位置，BootROM首先從NAND中讀取FCB（此時是利用eFuse 0x940和0xC80裡的簡化時序配置選項），FCB中含有三類資訊：使用者設定的完整時序配置資料(可選的)、DBBT位置，IVT位置。BootROM首先會檢查是否存在完整時序配置資料，如果有，則使用這個資料重新配置NAND訪問時序。然後BootROM會繼續獲取DBBT資料，獲知當前NAND的壞塊資訊，接下來便是根據IVT資訊獲取Application資料完成拷貝（拷貝過程中需要避開壞塊）。 #### 1.2 時間界定 　　說到啟動時間的界定，其實無非是找到時間起點以及時間終點。 　　時間起點很好辦，根據i.MXRT1170晶片POR訊號變化即可（下圖中的RST_TGTMCU_B的上升沿），也就是晶片開始上電為起點。 　　時間終點稍微有點難辦，如果監測Raw NAND訊號（比如CE#最後一個上沿）有點難抓，也不夠精準，畢竟BootROM拷貝完所有Application image資料後是否還會做一些校驗工作才會跳轉不得而知，所以還是以執行到Application為準。到了Application的執行就簡單了，在Application里加個GPIO翻轉（比如點燈）即可，我們只需抓取這個GPIO的訊號變化（抓下圖中R1855的上升沿）。 #### 1.3 製作應用程式 　　現在我們開始製作測試用的Non-XIP Application，以\SDK_xxx_MIMXRT1170-EVK\boards\evkmimxrt1170\demo_apps\led_blinky\cm7\下的工程為基礎，但需要做一些修改。 　　痞子衡以IAR工程示例，首先需要選中debug build（release也行），這個build即是在ITCM中執行的Non-XIP版本，而且其連結檔案裡的m_interrupts_start也需要從0x00000000修改為0x00002000（這裡如果不明白的話，繼續回去看痞子衡寫的Raw NAND啟動文章）。 　　這個工程裡的led_blinky.c裡已經有GPIO翻轉程式碼了，但是位置在main()函式裡，為了得到儘量準確的啟動時間，我們應該把GPIO翻轉的程式碼提前，下面是程式Reset_Handler程式碼，原則上我們應該要在這裡加彙編，但是為了簡單起見，我們也可以在SystemInit()函式里加C程式碼（痞子衡認為在data/bss段初始化之前就可以了）。 ```C PUBWEAK Reset_Handler SECTION .text:CODE:REORDER:NOROOT(2) Reset_Handler CPSID I ; Mask interrupts LDR R0, =0xE000ED08 LDR R1, =__vector_table STR R1, [R0] LDR R2, [R1] MSR MSP, R2 LDR R0, =SystemInit BLX R0 CPSIE I ; Unmask interrupts LDR R0, =__iar_program_start BX R0 ``` 　　編譯後可以得到一個17732 bytes的Application（可以生成.srec格式，方便後面下載），但是我們知道Raw NAND啟動時間跟Application長度是成正比的（主要耗時就是在拷貝上），所以我們還需要再製作一個稍微大一些的Application，可以直接在程式碼里加上如下const陣列定義，並且在IAR的Option/Linker/Input裡的Keep symbols里加上s_dummyBuffer，防止這個陣列被優化掉。 ```C const uint8_t s_dummyBuffer[1024*230] = {0}; ``` #### 1.4 下載應用程式 　　應用程式的下載需藉助痞子衡開發的[NXP-MCUBootUtility](https://github.com/JayHeng/NXP-MCUBootUtility)工具（v2.2版本及以上），將i.MXRT啟動模式設到SDP模式（EVK上SW1撥碼開關設為4'b0001），然後給板子上電。軟體的使用不予贅述，NAND具體配置如下即可，後面的測試我們只需要更改ONFI Timing Mode這一個引數。 > Note: 這個工具會自動生成FCB（包含完整NAND時序配置）, DBBT， IVT並將其和Application一起下載進Raw NAND中 　　程式下載完成後，將i.MXRT啟動模式設到Internal Boot模式（EVK上SW1撥碼開關設為4'b0010），並且將啟動裝置設為Raw NAND（EVK上SW2撥碼開關設為10'b0000010000），斷電重啟你應該就可以看到LED燈會亮，這代表Raw NAND啟動成功了。 #### 1.5 示波器抓取訊號 　　一切準備就緒，可以用示波器抓Raw NAND啟動時間了。除了通道一監測POR訊號，通道三監測LED GPIO訊號，為了更直觀地看啟動過程，痞子衡特地加了通道二來監測NAND_CE#訊號，這樣可以看到Application拷貝過程。 ### 二、開始測試 #### 2.1 影響因素 ##### 2.1.1 App長度 　　App的長度是影響啟動時間的第一因素。痞子衡在前面 1.3節 製作應用程式裡，已經制作了兩個不同長度的App用於測試。 ##### 2.1.2 NAND訪問模式 　　NAND訪問模式是影響啟動時間的第二因素。SEMC支援的NAND訪問模式一共兩種，分別是IPG CMD模式和AXI CMD模式，前者是應用程式手動發命令去一次讀取4byte資料到SEMC資料暫存器，然後再從暫存器中取資料；後者是應用程式訪問指定的AXI空間（假定也是取4byte），由SEMC自動發命令讀取4byte並放到對應AXI對映空間裡。 　　[NXP-MCUBootUtility](https://github.com/JayHeng/NXP-MCUBootUtility)工具裡所依賴的flashloader固定使用IPG CMD模式，因此想切換到AXI CMD模式，需要從SDK/middleware/mcu-boot中獲取flashloader原始碼，修改原始碼（在semc_nand_mem_config()函式中做如下修改）後重新編譯使用。 　　使用修改後的flashloader程式下載完成Application之後，需要在回讀的image資料中偏移0x109的地址檢視資料（0x01代表AXI，0x00代表IPG）。 　　痞子衡繼續使用示波器抓取NAND_RE#訊號如下： 　　這是IPG CMD模式下的時序（ONFI timing mode5）： 　　這是AXI CMD模式下的時序（ONFI timing mode5）： 　　從上述時序上看，AXI CMD模式讀取資料明顯比IPG CMD模式更高效，每4byte訪問之後的間隔時間大大縮短。 ##### 2.1.3 ONFI Timing Mode 　　ONFI Timing Mode是影響啟動時間的第三因素。[NXP-MCUBootUtility](https://github.com/JayHeng/NXP-MCUBootUtility)工具中支援更改ONFI Timing Mode（主要是將設定寫進FCB），痞子衡查了下EVK板上這顆NAND晶片，能支援mode0 - mode5一共6種模式，我們就先來看看最慢的mode0和最快的mode5是否設定生效。在程式下載完成之後，需要在回讀的image資料中偏移0x153的地址檢視資料（0x01代表mode0，0x06代表mode5）。 　　Raw NAND訪問是通過SEMC模組實現的，SEMC一次會從NAND讀取4byte放到內部32bit資料暫存器中，痞子衡使用示波器抓取NAND_RE#訊號如下： 　　這是ONFI Timing Mode0下的時序： 　　這是ONFI Timing Mode5下的時序： 　　從上述時序上看，ONFI Timing Mode設定是生效的，mode5耗時確實比mode0短一些，與ONFI 1.0手冊裡規定的數值基本是吻合的。 #### 2.2 測試結果 　　前面分析完了影響因素，現在到了公佈結果的時候了，痞子衡基於前面的影響因子組合一共做了8個測試，結果如下表所示。總之一句話，想要最快的啟動時間，設為AXI訪問模式以及ONFI Timing Mode5即可，另外如果對啟動時間敏感（比如Auto應用），不妨做兩級啟動（Boot+App），Boot儘量小，App可以很大，Boot起來之後去做一些啟動任務（響應CAN，點亮LCD屏），然後由Boot再去慢慢載入App。

NAND訪問模式	ONFI時序模式	Application長度	啟動時間
IPG CMD	mode 0 - 10MHz	17732 bytes	40.58ms
IPG CMD	mode 5 - 50MHz	17732 bytes	38.90ms
IPG CMD	mode 0 - 10MHz	253252 bytes	172.3ms
IPG CMD	mode 5 - 50MHz	253252 bytes	164.3ms
AXI CMD	mode 0 - 10MHz	17732 bytes	32.8ms
AXI CMD	mode 5 - 50MHz	17732 bytes	32.6ms
AXI CMD	mode 0 - 10MHz	253252 bytes	104.9ms
AXI CMD	mode 5 - 50MHz	253252 bytes	78.86ms

　　測試結果波形圖較多，痞子衡且放一張（AXI, mode0, 17732bytes）給大家看看吧。 　　至此，恩智浦i.MX RT1170 Raw NAND啟動時間痞子衡便介紹完畢了，掌聲在哪裡~~~ ### 歡迎訂閱 文章會同時釋出到我的 [部落格園主頁](https://www.cnblogs.com/henjay724/)、[CSDN主頁](https://blog.csdn.net/Henjay724)、[微信公眾號](http://weixin.sogou.com/weixin?type=1&query=痞子衡嵌入式) 平臺上。 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。 ![](http://henjay724.com/image/github/pzhMcu_qrcode_258x2