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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超級(jí)下載算法開(kāi)發(fā)筆記(1)之執(zhí)行在不同 CM 內(nèi)核下。
文接上篇 《RT-UFL - 一個(gè)適用全平臺(tái) i.MXRT 的超級(jí)下載算法設(shè)計(jì)》，痞子衡開(kāi)源的這個(gè)項(xiàng)目已經(jīng)正式啟動(dòng)了。痞子衡說(shuō)過(guò)會(huì)記錄 RT-UFL 項(xiàng)目開(kāi)發(fā)過(guò)程所有疑難點(diǎn)及其解決方法，和大家分享下載算法設(shè)計(jì)背后的奧秘。
本篇是開(kāi)發(fā)筆記第一篇，咱們重點(diǎn)聊聊這個(gè)項(xiàng)目的立身之本，即如何做到一個(gè) .FLM(其實(shí)就是最終的可執(zhí)行機(jī)器碼)能在所有 i.MXRT 芯片下均能正常運(yùn)行。
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一、從嵌入式程序角度看 i.MXRT 家族差異
因?yàn)槌?jí)下載算法要運(yùn)行于所有 i.MXRT 型號(hào)下，首先我們得知道 i.MXRT 家族一共有哪些型號(hào)、這些不同型號(hào)間差異是什么，哪些差異是影響超級(jí)下載算法的主要因素。
下表是當(dāng)前 i.MXRT 家族已面世的全部 9 款型號(hào)(注:部分型號(hào)下不止一款芯片，但僅是內(nèi)部外設(shè)數(shù)量差別)：
雖然從芯片本身角度去細(xì)看差異會(huì)比較多，但我們可以從一個(gè)嵌入式程序最根本的三大要素（指令、外設(shè)操作、鏈接空間）來(lái)逐一定向分析：
從上表我們可以看出 i.MXRT 都是基于 ARM Cortex-M 內(nèi)核的，這其實(shí)是整個(gè)項(xiàng)目立項(xiàng)最重要的基礎(chǔ)，它們的指令集一脈相承。不過(guò)雖然都是 Cortex-M 內(nèi)核，但是涉及到三個(gè)內(nèi)核處理器版本（M4、M7、M33），因此設(shè)計(jì)超級(jí)下載算法時(shí)第一要考慮的就是處理器版本差異。
再?gòu)耐庠O(shè)角度來(lái)看，超級(jí)下載算法代碼可能涉及操作芯片內(nèi)部的 Clock（時(shí)鐘）、IOMUXC（引腳）、FlexSPI（Flash 控制器）等外設(shè)，這些外設(shè)會(huì)有差異，但并不重要，我們可以為不同 i.MXRT 型號(hào)引入不同代碼處理分支。
最后從鏈接空間來(lái)看，超級(jí)下載算法是要加載到內(nèi)部 RAM 去執(zhí)行的，這些 i.MXRT 內(nèi)部 RAM 大小不一，并且在系統(tǒng)映射地址空間中的地址也略有不同，但也不重要，如果你看過(guò)痞子衡之前寫(xiě)的文章 《串行 NOR Flash 下載算法(Keil MDK 工具篇) 》，你應(yīng)該知道下載算法代碼都是位置無(wú)關(guān)鏈接，其加載地址可以不固定（由配套 xml 文件或 IDE 工程設(shè)置中額外指定），因此 RAM 的差異也不重要。
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二、解決 Cortex-M 處理器不同版本指令差異
經(jīng)過(guò)上一節(jié)的分析，我們知道解決超級(jí)下載算法在 i.MXRT 全系列下運(yùn)行最重要的問(wèn)題就是處理不同 Cortex-M 內(nèi)核指令差異。
在解決指令差異問(wèn)題前，有一個(gè)重要問(wèn)題痞子衡不得不澄清，那就是不同 Cortex-M 芯片其中斷向量表序列定義并不同，前 16 個(gè)是系統(tǒng)向量，這是由 ARM 規(guī)定的，但后面的中斷向量均是由廠商自定義的。不同芯片型號(hào)下，同一類(lèi)型外設(shè)分配的向量號(hào)并不一定相同，因此對(duì)于一些異構(gòu)雙核下跑的嵌入式程序，需要處理中斷向量表差異。但是這對(duì)于下載算法來(lái)說(shuō)，不是個(gè)問(wèn)題，因?yàn)橄螺d算法不是一般的嵌入式程序，其不含中斷向量表，這意味著下載算法中沒(méi)有使用中斷響應(yīng)函數(shù)，不能開(kāi)啟外設(shè)中斷（這是位置無(wú)關(guān)鏈接導(dǎo)致的）。
好，我們現(xiàn)在來(lái)解決指令差異問(wèn)題。查看 ARM 官方資料得知，Cortex-M 家族共有 10 款處理器（M0、M0+、M1、M3、M23、M4、M33、M35P、M7、M55），分屬四個(gè)架構(gòu)規(guī)范(ARMv6-M、ARMv7-M、ARMv8-M、ARMv8.1-M)，架構(gòu)主要和指令集息息相關(guān)。
再來(lái)看兩張 Cortex-M 指令集關(guān)系圖，從圖里我們可以看出 Cortex-M0/M0+/M1 處理器基于 ARMv6-M 架構(gòu)，這是一個(gè)只支持 56 條指令的小指令集（藍(lán)色粗框標(biāo)出），所有 Cortex-M 處理器都支持這個(gè) 56 條指令的指令集。
看到這你是不是有所領(lǐng)悟？ARM 公司其實(shí)為了能讓 Cortex-M 用戶的軟件能重用，特地在設(shè)計(jì) Cortex-M 處理器時(shí)為其賦予了處理器向下兼容、軟件二進(jìn)制向上兼容特性。通俗地說(shuō)就是在較低版本 Cortex-M 處理器上編譯出來(lái)的機(jī)器碼可以在較高版本 Cortex-M 處理器上直接執(zhí)行。
因此為了實(shí)現(xiàn)超級(jí)下載算法在 i.MXRT 全系列上(M4、M7、M33)運(yùn)行，我們只需要做一件事，那就是編譯生成算法文件的源 MDK 工程設(shè)置里選擇 Cortex-M0 處理器就行，是不是超級(jí)簡(jiǎn)單？如果你下載了 CMSIS_5 包，里面的下載算法模板工程默認(rèn)處理器就是 ARMCM0，這并不只是個(gè)偶然！
至此，超級(jí)下載算法開(kāi)發(fā)筆記(1)之執(zhí)行在不同 CM 內(nèi)核下痞子衡便介紹完畢了，掌聲在哪里~~~
