Flash不支持SFDP，如何下載適用i.MXRT？

大家好，我是痞子衡，是正經(jīng)搞技術(shù)的痞子。今天痞子衡給大家介紹的是導(dǎo)致串行 NOR Flash 在 i.MXRT 下無法正常下載 / 啟動的常見因素之 SFDP。

i.MXRT 系列 MCU 發(fā)布已兩年多了，基于 i.MXRT 的客戶產(chǎn)品也越來越多，可以說是全面開花了。痞子衡作為 i.MXRT 產(chǎn)品線的系統(tǒng)應(yīng)用工程師，早期的時候還可以盡情做參考設(shè)計，現(xiàn)在基本大量時間都被客戶支持占據(jù)了。

因為 i.MXRT 系列都沒有內(nèi)置 Flash（RT1064, RT1024 等 SIP 型號除外），因此為其搭配一塊串行 NOR Flash 去啟動是客戶項目的第一個頭等大事，而串行 NOR Flash 廠商非常多，客戶選擇余地很大，因此我們不得不與客戶一起同茫茫 Flash 型號打交道，痞子衡也常常調(diào)侃自己已淪為 Flash 測試工程師。

痞子衡在支持客戶解決串行 NOR Flash 下載啟動問題過程中主要遇到幾個常見因素，這幾個因素可能會影響 Flash 在 i.MXRT 下無法正常使用，今天痞子衡就重點跟大家聊聊 SFDP 這個因素。

一、SFDP 標(biāo)準(zhǔn)簡介

SFDP 又叫 JESD216，是 JEDEC 協(xié)會于 2011 年開始推出的串行 Flash 接口標(biāo)準(zhǔn)，類似于 CFI 在并行 NOR Flash 上的標(biāo)準(zhǔn)。SFDP 發(fā)展至今已經(jīng)誕生了如下版本：

?

我們知道串行 Flash 廠商非常多，在 2011 年之前，大家都是各自玩，沒有明確的統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)（雖然幾個領(lǐng)頭廠商起了示范作用，但各家在具體細節(jié)上還是會有差異），這對于 Flash 用戶來說就比較麻煩了，需要把各家 Flash 手冊仔細研讀，不能漏掉任何一個細節(jié)。

隨著串行 Flash 市場需求越來越強烈，各個廠商也在鉚足勁給自家 Flash 加特性，這時候 JEDEC 站出來了，拉了幾個主要的 Flash 廠商一起訂個 SFDP 標(biāo)準(zhǔn)，有了這個標(biāo)準(zhǔn)，F(xiàn)lash 用戶就方便多了，尤其是軟件設(shè)計人員，開發(fā) Flash 驅(qū)動從此有標(biāo)準(zhǔn)可依，甚至一套驅(qū)動可以用在所有支持 SFDP 標(biāo)準(zhǔn)的 Flash 上，實現(xiàn)各廠商 Flash 之間輕松切換。

二、部分 Flash 型號不支持 SFDP

因為 SFDP 標(biāo)準(zhǔn)是 2011 年才開始推出，新興 Flash 廠商（比如兆易創(chuàng)新）的產(chǎn)品基本都是支持 SFDP 標(biāo)準(zhǔn)的，而部分老牌 Flash 廠商（比如華邦）則存在老型號和新型號共存的問題。老型號都是 2011 年前設(shè)計生產(chǎn)的，不支持 SFDP；2011 年之后設(shè)計的新型號基本都是支持 SFDP 的。

華邦目前是串行 Flash 第一大廠商，痞子衡遇到好幾個 i.MXRT 客戶，選用的華邦 NOR Flash，但 Flash 里不支持 SFDP，因此客戶支持稍微復(fù)雜一些。關(guān)于 SFDP 支持問題，痞子衡特別聯(lián)系過華邦銷售人員，得到了他們的答復(fù)，華邦 NOR Flash 家族里 W25QxxJV 和 W25QxxJW 系列都是新型號，全部支持 SFDP；而 W25QxxFV 和 W25QxxFW 系列屬于老型號，大多沒有 SFDP，但是也有如下部分型號支持 SFDP：

雖然我們可以在后續(xù)開發(fā)的過程中也能正常使用非 SFDP 標(biāo)準(zhǔn)的 Flash 以及能通過讀 SFDP 命令查詢出芯片是否支持 SFDP，但最好在 Flash 選型前就能明確知道其 SFDP 情況，這個需要跟 Flash 廠商銷售溝通好?？傊?，痞子衡推薦大家選用各廠商支持 SFDP 標(biāo)準(zhǔn)的新型號。

三、不支持 SFDP 的 Flash 如何適用 i.MXRT 下載

如果你認真看過痞子衡寫的 i.MXRT 啟動系列文章，你應(yīng)該知道 i.MXRT 之所以能夠支持市面上幾乎所有的串行 NOR Flash 啟動是靠的 512 byte 的 FDCB 結(jié)構(gòu)體，這個結(jié)構(gòu)體原型即 flexspi_nor_config_t，它可以描述啟動所需的所有 Flash 參數(shù)信息。

i.MXRT 在啟動時首先會用 1bit SDR 時序模式去獲取用戶放在 Flash 開始或偏移 0x400 處（因 i.MXRT 型號而異）的 FDCB，然后根據(jù) FDCB 里的信息去進一步配置啟動，因此 Flash 里有無 SFDP 其實不影響啟動，只要在 FDCB 里描述清楚即可。

但是 Flash 里有無 SFDP 非常影響在 i.MXRT 相關(guān)配套工具下的擦寫操作（俗稱下載），因為所有工具（JLink、各 IDE、ROM 配套 Flashloader、痞子衡的 MCUBootUtility）默認都是基于 SFDP 來設(shè)計 Flash 下載算法的。

僅以 ROM 配套 Flashloader 為例，其上位機工具是 blhost.exe，它有如下經(jīng)典的命令序列。這個序列就是利用用戶提供簡化的串行 Flash 配置值 0xc0000007（描述一般的四線 QSPI）來初始化 FlexSPI 以及 Flash，為后續(xù)擦寫操作做準(zhǔn)備。

blhost -u -- fill-memory 0x20202000 4 0xc0000007
blhost -u -- configure-memory 0x9 0x20202000

configure-memory 命令底層到底是什么樣的邏輯呢？讓我們找到任何一個 SDK 包，在 SDK_2.x.x_MIMXRTxxxx-EVKmiddlewaremcu-bootsrcmemorysrcflexspi_nor_memory.c 里可以找到如下函數(shù) flexspi_nor_mem_config()，它就是其底層邏輯，在這個函數(shù)里我們可以看到，F(xiàn)lashloader 會判斷傳來的 config 值到底是簡化的 serial_nor_config_option_t，還是完整的 flexspi_nor_config_t。

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如果 config 是簡化的 serial_nor_config_option_t，F(xiàn)lashloader 會調(diào)用 flexspi_nor_get_config()函數(shù)去自動填充生成完整的 flexspi_nor_config_t，你可以繼續(xù)去看 flexspi_nor_get_config()函數(shù)的實現(xiàn)，對于普通四線 QSPI，其就是根據(jù) Flash 里讀回的 SFDP 表內(nèi)容來做的填充，因此這種方式下 SFDP 不可缺。

?

status_t flexspi_nor_mem_config(uint32_t *config)
{
? ? status_t status = kStatus_InvalidArgument;
? ? bool isNorConfigOption = false;

? ? serial_nor_config_option_t *option = (serial_nor_config_option_t *)config;
? ? flexspi_nor_config_t *norConfig = (flexspi_nor_config_t *)config;

? ? if (option->option0.B.tag == kSerialNorCfgOption_Tag)
? ? {
? ? ? ? status = flexspi_nor_get_config(s_flexspiNorContext.instance, &s_flexspiNorConfigBlock, option);
? ? ? ? // ...
? ? ? ? isNorConfigOption = true;
? ? }
? ? else if (norConfig->memConfig.tag == FLEXSPI_CFG_BLK_TAG)
? ? {
? ? ? ? memcpy(&s_flexspiNorConfigBlock, norConfig, sizeof(flexspi_nor_config_t));
? ? ? ? isNorConfigOption = true;
? ? }
? ? // ...

? ? if (isNorConfigOption)
? ? {
? ? ? ? status = flexspi_nor_flash_init(s_flexspiNorContext.instance, &s_flexspiNorConfigBlock);
? ? ? ? // ...
? ? }

? ? return status;
}

上面這種 0xc0000007 搞定一切四線 QSPI 的方式僅適用于含 SFDP 的 Flash，對于不含 SFDP 的 Flash 怎么辦呢。其實上面已經(jīng)給了解決方法，那就是直接提供完整的 FDCB，因此 i.MXRT 相關(guān)配套工具下載算法都需要相應(yīng)改一下，痞子衡在兩個項目上都做了非 SFDP Flash 支持：

1. J-Link 下載算法源工程，可以參考 /boards/msft_rt600_xproject/flash_algo_b0_silicon/Keil_JLink 這個源工程
2. MCUBootUtility v2.3 更新，參看文章 《MCUBootUtility v2.3 發(fā)布，這次不再放過任何一款 Flash》 第 2.3 節(jié)

至此，導(dǎo)致串行 NOR Flash 在 i.MXRT 下無法正常下載 / 啟動的常見因素之 SFDP 痞子衡便介紹完畢了，掌聲在哪里~~~