大家好，我是痞子衡，是正經搞技術的痞子。今天痞子衡給大家分享的是i.MXRT1170 XECC功能特點及其保護序列NOR Flash和SDRAM之道。
ECC 是 “Error Correcting Code” 的簡寫，ECC 能夠實現錯誤檢查和糾正，含有 ECC 功能的記憶體一般稱為 ECC 記憶體，使用了 ECC 記憶體的系統在穩定性和可靠性上得到很大提升。相比前幾代不帶 ECC 的 i.MXRT10xx 型號，新一代 i.MXRT1170 在 ECC 上做了全面武裝，從 eFuse到 FlexRAM，從 OCRAM 到外部儲存空間全都加上了 ECC 功能。如下表所示，不同型別的儲存由不同的 ECC 控制器來守護：
今天痞子衡給大家簡單介紹一下 i.MXRT1170 上用於保護掛載在 FlexSPI 和 SEMC 介面上的外部儲存器的 XECC 功能：
一、XECC功能簡介
1.1 XECC特點
從使用者角度來說，其實 XECC 的設計特別簡單，當 XECC 使能後，任何對 ECC 保護區域的 AHB 訪問（注意僅 AHB 方式才能啟用 XECC，IPG 方式是不受 XECC 影響的）都會被 XECC 模組接管，WECC 元件負責根據使用者寫入的資料值產生 ECC 校驗值一併存入目標地址，RECC 元件負責根據使用者讀取的地址獲取相應 ECC 檢驗值並做檢驗處理後再返回資料值。WECC 和 RECC 元件可獨立開關控制。
XECC 模組一共有三個，分別是 XECC_FLEXSPI1、XECC_FLEXSPI2、XECC_SEMC，每個模組均支援 4 個 ECC 區域的設定（區域最小單位 4KB，即 ECC_BASE/EDD_ADDRx 暫存器的低 12bits 總是 0）。
1.2 關於ECC設計細節
關於 ECC 基本概念，參看《簡析i.MXRT1170 Cortex-M7 FlexRAM ECC功能特點、開啟步驟、效能影響》 的 1.2節，這裡不予贅述。
1.2.1 ECC檢驗能力
XECC 中每 4bits 資料就會計算出一個 ECC 校驗值（4bits），不同於 FlexRAM ECC 會有專門的獨立儲存空間用於存放 ECC 校驗值，XECC 校驗值是緊跟著放在源資料後面的，這意味著 XECC 校驗值會佔據目標儲存器（Flash 或 SDRAM）裡受 ECC 保護區域的一半空間。
| 儲存型別 | ECC校驗資料塊大小 | ECC校驗值長度 | ECC校驗能力 |
|---|---|---|---|
| Raw NAND | 512 bytes | 4 bytes | 5-bit檢錯，4-bit糾錯 |
| XECC | 4bits | 4bits | 2-bit檢錯，1-bit糾錯 |
為便於 master 通過 AHB 匯流排訪問，實際 XECC 檢驗值是拓展到 32bits 來儲存的，即 32bits 原始資料後面會緊跟著 32bits XECC 檢驗值，如此往復如下圖所示。
比如 XECC 保護掛在 FlexSPI1 上的 Flash，設定的 Flash ECC 保護區域為 0x30000000 - 0x30000FFF，共 4KB 空間。那麼從實際物理空間角度（IPG 方式去讀）來說 0x30000000 處儲存的是原始 4bytes 使用者資料（D0），0x30000004 處儲存的是 4bytes XECC 校驗值（E0），0x30000008 處儲存的又是原始 4bytes 使用者資料（D1），0x3000000c 處儲存的又是 4bytes XECC 校驗值（E1）...
注意上述地址均表述的是實際實體地址，但 master 通過 AHB 匯流排直接讀寫 Flash 時，僅需訪問 0x30000000 - 0x300007FF 空間裡的 2KB 實際使用者資料即可，完全不需在意另外 2KB 的 XECC 檢驗值的處理，SoC 系統裡直接做了自動處理與地址轉換，即 0x30000000 處對應校驗後的 4bytes 使用者資料（D0），0x30000004 處對應校驗後的 4bytes 使用者資料（D1）...
1.2.2 ECC錯誤觸發處理
ECC 錯誤分兩種，分別是 1-bit 錯誤和 2-bit 錯誤（針對 4bits 資料而言）。從軟體層面來看，1-bit 錯誤可以不用管，XECC 模組會自動糾錯。我們主要處理 2-bit 錯誤，由於 2-bit 錯誤僅能檢錯，無法糾錯，所以發生了這個錯誤，就意味著讀取的資料不可靠了。對於 1/2 bit錯誤，XECC 均提供了中斷響應（XECC_xxModule_INT_IRQn / XECC_xxModule_FATAL_INT_IRQn）。
對於 32bits 資料而言，XECC 是可以糾正其中發生的 8bits 錯誤的，但前提是按序分割開的每 4bits 資料位僅能有 1bit 錯誤，如果這 4bits 資料位裡有多 bit 錯誤，我們依然想校正的話，需要藉助 Data Swap 功能，這裡不再單獨展開，可檢視 RM 瞭解細節。
二、開啟XECC的步驟
2.1 啟用XECC特性
晶片出廠，預設是沒有啟用 XECC 特性的，如果需要開啟 XECC，需要燒寫 efuse，fusemap 中 0x840[3] 對應的是 XECC_ENABLE bit，我們需要將這個 bit 燒寫成 1，才能啟用 XECC 特性。
2.2 初始化儲存器介面外設
在初始化 XECC 模組之前一般先初始化儲存器介面外設，這裡我們先初始化 FlexSPI1，因為測試板卡 MIMXRT1170-EVK 上預設是 FlexSPI1 連線的序列 NOR Flash。
void init_flexspi_flash(void)
{
flexspi_nor_flash_init(FLEXSPI1);
// 儘量等待 FlexSPI 匯流排空閒再退出
if ((FLEXSPI1->MCR0 & FLEXSPI_MCR0_MDIS_MASK) != FLEXSPI_MCR0_MDIS_MASK)
{
while (!FLEXSPI_GetBusIdleStatus(FLEXSPI1));
}
FLEXSPI_SoftwareReset(FLEXSPI1);
}
2.3 SDK驅動初始化XECC
然後可以直接利用 SDK 裡的 fsl_xecc 驅動對 XECC 模組進行初始化，程式碼非常簡單，如下示例程式碼就是初始化 XECC_FLEXSPI1，使能 0x30000000 - 0x30000FFF 區域的讀寫 ECC 功能：
#include "fsl_xecc.h"
void init_flexspi_xecc(void)
{
xecc_config_t config;
XECC_GetDefaultConfig(&config);
// 同時使能讀寫 XECC
config.enableXECC = true;
config.enableWriteECC = true;
config.enableReadECC = true;
// 設定 ECC 區域（0x30000000 - 0x30000FFF）
config.Region0BaseAddress = FlexSPI1_AMBA_BASE;
config.Region0EndAddress = FlexSPI1_AMBA_BASE + 0x1000;
// 初始化 XECC 模組
XECC_Init(XECC_FLEXSPI1, config);
}
2.4 AHB方式讀寫ECC目標區域
最後就是利用 《其實i.MXRT下改造FlexSPI driver同樣支援AHB方式去寫入NOR Flash》 一文 3.3 節裡的 flexspi_nor_flash_program() 函式來對 Flash 做 AHB 方式的寫入，以啟用 XECC 工作。為了驗證 XECC 是否工作正常，可以分別用 IPG 和 AHB 方式讀回寫入的區域看最終結果。
SDK_ALIGN(static uint8_t s_nor_program_buffer[256], 4);
static uint8_t s_nor_ipg_read_buffer[256];
static uint8_t s_nor_ahb_read_buffer[256];
void test_flash_ecc_rw(void)
{
// 擦除 Flash 0x30000000 開始的 4KB 區域（1個Sector）
flexspi_nor_flash_erase_sector(FLEXSPI1, 0x0);
for (uint32_t i = 0; i < 0xFFU; i++)
{
s_nor_program_buffer[i] = i;
}
// AHB 方式寫 256 位元組資料進 Flash 0x30000000 開始的地址
flexspi_nor_flash_program(FLEXSPI1, 0x30000000, s_nor_program_buffer, 256);
DCACHE_CleanInvalidateByRange(0x30000000, 0x1000);
// IPG 方式從 Flash 0x30000000 開始的地址讀出 256 位元組資料
flexspi_nor_flash_read(FLEXSPI1, 0x0, (void *)s_nor_ipg_read_buffer, 256);
// AHB 方式從 Flash 0x30000000 開始的地址讀出 256 位元組資料
memcpy((void *)s_nor_ahb_read_buffer, (void *)0x30000000, 256);
}
至此，簡析i.MXRT1170 XECC功能特點及其保護序列NOR Flash和SDRAM之道痞子衡便介紹完畢了，掌聲在哪裡~~~
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