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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一種快速定位i.MXRT600板級(jí)設(shè)計(jì)ISP[2-0]啟動(dòng)模式引腳上電時(shí)序問題的方法。

我們知道恩智浦i.MXRT600是主打音頻市場的MCU產(chǎn)品，其也是i.MXRT三位數(shù)平臺(tái)的第一款型號(hào)。這顆MCU已被眾多知名國際大廠客戶選用，在項(xiàng)目中作為協(xié)處理器負(fù)責(zé)音頻相關(guān)子功能。不少客戶都已經(jīng)到了量產(chǎn)階段，最近痞子衡在支持其中一個(gè)量產(chǎn)客戶，客戶遇到了同一批次某幾個(gè)板卡無法正常啟動(dòng)的問題。痞子衡和同事一起排查，最終發(fā)現(xiàn)是ISP[2:0]啟動(dòng)引腳電平上電時(shí)序問題。這其實(shí)是個(gè)典型問題，痞子衡今天教你一招快速定位此類問題的方法：

一、引出上電時(shí)序問題

我們先來看看客戶的問題，下面是客戶板卡簡圖，i.MXRT600是負(fù)責(zé)音頻功能的協(xié)處理器，它的啟動(dòng)引腳ISP[2:0]與主應(yīng)用處理器(AP)連接了起來（客戶項(xiàng)目設(shè)計(jì)里，AP并不負(fù)責(zé)控制i.MXRT600的啟動(dòng)模式），為了防止對(duì)i.MXRT600上電ISP引腳采樣有影響，客戶還特地在中間加了一層反向隔離電路。

注：其實(shí)i.MXRT600支持Serial Boot模式，這種模式下i.MXRT600作為協(xié)處理器，其應(yīng)用程序數(shù)據(jù)可直接由AP通過指定的UART/I2C/SPI/USB下載進(jìn)i.MXRT600的內(nèi)部RAM運(yùn)行，能省去一顆外部Flash。

客戶量產(chǎn)過程中，同一批次幾百塊板卡，有一兩塊板卡上i.MXRT600無法啟動(dòng)。客戶做了少量ABA實(shí)驗(yàn)：將無法啟動(dòng)板卡上的i.MXRT600芯片吹下來，換到能正常啟動(dòng)板卡上，依然無法啟動(dòng)。反過來，能正常啟動(dòng)板卡上的i.MXRT600芯片換到無法正常啟動(dòng)的板卡上，這塊板卡就能正常啟動(dòng)了。

從上面ABA實(shí)驗(yàn)來看，似乎不是板級(jí)設(shè)計(jì)問題，像是出問題的板卡上i.MXRT600芯片自身問題。痞子衡拿到一塊出問題的板子，上電后測量了ISP[2:0]引腳電平，其值是3'b011 - FlexSPI Boot from Port A，上電穩(wěn)定后ISP設(shè)置是沒問題的，但剛上電時(shí)i.MXRT600 BootROM到底采樣到的是什么ISP電平值沒人知道。

下面是客戶板卡上ISP部分反向隔離設(shè)計(jì)，為了驗(yàn)證是ISP采樣時(shí)機(jī)問題，我們特意對(duì)電路進(jìn)行改造將RT600_BOOT0和RT600_BOOT2分別強(qiáng)行拉高和拉低，然后給板卡重新上電，終于板卡能正常啟動(dòng)了。

所以我們可以得出初步結(jié)論，對(duì)于i.MXRT600從上電到BootROM進(jìn)行ISP采樣，這段時(shí)間不是一個(gè)嚴(yán)格固定值，因芯片制造差異，這個(gè)時(shí)間應(yīng)該是在一定范圍內(nèi)，板級(jí)供電設(shè)計(jì)時(shí)上電時(shí)間應(yīng)留有足夠余量?？蛻暨@個(gè)項(xiàng)目里上電時(shí)間余量留得不足，導(dǎo)致無法滿足個(gè)別i.MXRT600芯片ISP采樣時(shí)間要求。

二、BootROM中對(duì)于啟動(dòng)模式的處理

在介紹快速定位ISP采樣時(shí)機(jī)問題方法前，痞子衡先帶大家了解下i.MXRT600 BootROM中關(guān)于啟動(dòng)模式的處理流程。

咱們先回顧下痞子衡的舊文《Boot配置(ISP_Pin/OTP)》，每次i.MXRT600芯片硬復(fù)位，OTP中的部分關(guān)于系統(tǒng)配置的值會(huì)被自動(dòng)加載到OCOTP模塊相應(yīng)Shadow Register里（關(guān)于OCOTP外設(shè)基礎(chǔ)知識(shí)可參考《OTP及其燒寫方法》），BootROM中主要用如下 get_runtime_boot_device_info() 函數(shù)來獲取最終啟動(dòng)模式，并將其存在全局變量 s_bootDeviceInfo 中。

注：代碼中 OCOTP->OTP_SHADOW[0x60] 寄存器低四位即芯片參考手冊(cè)里提及的 PRIMARY_BOOT_SRC[3:0]

static boot_device_info_t s_bootDeviceInfo;

void get_runtime_boot_device_info(void)
{
    // 從OTP Shadow Register獲取啟動(dòng)模式
    uint32_t bootSrc = OCOTP->OTP_SHADOW[0x60] & 0x0f;
    boot_device_info_t bootDeviceInfo = { 0 };

    if (bootSrc == 0) // Isp Pin
    {
        // 從ISP[2:0]引腳獲取啟動(dòng)模式 
        bootSrc = get_bootpin_mode();
        // 對(duì) bootDeviceInfo 成員進(jìn)一步賦值
    }
    else
    {
        // 對(duì) bootDeviceInfo 成員進(jìn)一步賦值
    }
    s_bootDeviceInfo = bootDeviceInfo;
}

每一次i.MXRT600系統(tǒng)軟復(fù)位去重新執(zhí)行BootROM時(shí)，ISP[2:0]引腳狀態(tài)都會(huì)被重新采樣，這完全是軟件采樣。ROM中ISP采樣功能函數(shù)如下面 get_bootpin_mode() 所示，代碼中做了IO電平去抖處理：

#define BOOT_PIN_DEBOUNCE_READ_COUNT 500

uint32_t get_bootpin_mode(void)
{
    uint32_t bootSrc = 0;

    // 使能GPIO外設(shè)
    CLOCK_EnableClock(kCLOCK_HsGpio1);
    RESET_PeripheralReset(kHSGPIO1_RST_SHIFT_RSTn);

    // 設(shè)置ISP引腳為GPIO模式，并使能上拉.
    IOPCTL->PIO[1][15] = IOPCTL_PIO_FSEL(0) | IOPCTL_PIO_PUPDENA(1) | IOPCTL_PIO_PUPDSEL(1) | IOPCTL_PIO_IBENA(1);
    IOPCTL->PIO[1][16] = IOPCTL_PIO_FSEL(0) | IOPCTL_PIO_PUPDENA(1) | IOPCTL_PIO_PUPDSEL(1) | IOPCTL_PIO_IBENA(1);
    IOPCTL->PIO[1][17] = IOPCTL_PIO_FSEL(0) | IOPCTL_PIO_PUPDENA(1) | IOPCTL_PIO_PUPDSEL(1) | IOPCTL_PIO_IBENA(1);

    // 配置ISP引腳GPIO屬性為數(shù)字輸入模式.
    GPIO->DIR[1] &= ~((1U << 15) | (1U << 16) | (1U << 17));

    // Note1: 管腳默認(rèn)上拉是disable的，ROM需要使能管腳上拉.
    // Note2: 從使能管腳上拉到讀取管腳值之間應(yīng)間隔10us以上.
    sw_delay_us(10);

    // 采樣ISP引腳值
    for (uint32_t pin = 17; pin >= 15; pin--)
    {
        uint32_t readCount = 0;
        for (uint32_t i = 0; i < BOOT_PIN_DEBOUNCE_READ_COUNT; i++)
        {
            readCount += GPIO->B[1][pin] & 0x1;
        }
        if (readCount >= BOOT_PIN_DEBOUNCE_READ_COUNT / 2)
        {
            bootSrc |= 0x1;
        }
        if (pin != 15)
        {
            bootSrc <<= 1;
        }
    }

    return bootSrc;
}

上面就是BootROM中關(guān)于啟動(dòng)模式的處理代碼。那么有沒有方法掛上調(diào)試器通過查后門方式直接讀取到 s_bootDeviceInfo 變量值呢？很抱歉，不可以！即使痞子衡也做不到，雖然痞子衡能通過查BootROM map文件得知這個(gè)變量放在 0x10012d38 地址處。但是i.MXRT600 BootROM中集成了《Debug Mailbox機(jī)制》，我們無法通過調(diào)試器讀取正常運(yùn)行后的ROM狀態(tài)，這條路行不通。

三、快速定位ISP[2:0]電平采樣問題

第一小節(jié)介紹的客戶項(xiàng)目啟動(dòng)問題，其實(shí)還算比較好定位，因?yàn)橛蠥BA實(shí)驗(yàn)在先，基本可以明確問題就出在ISP采樣時(shí)機(jī)上。但更多時(shí)候，在客戶項(xiàng)目研發(fā)階段，沒有ABA實(shí)驗(yàn)的條件，可能僅有一塊板卡，并且Flash配置以及App里啟動(dòng)頭是否正確都尚待驗(yàn)證。這種情況下，我們就需要一種快速甄別是否是ISP采樣時(shí)機(jī)因素導(dǎo)致的啟動(dòng)問題。

當(dāng)芯片無法啟動(dòng)時(shí)，我們第一想法肯定是要得知第二小節(jié)介紹里 s_bootDeviceInfo 到底是什么值，這樣我們就能反推ISP引腳到底在ROM里是什么采樣值，但這條路行不通。換個(gè)角度想，我們能不能不讓BootROM去采樣ISP引腳，換一種替代方式來決定啟動(dòng)模式，如果這種情況下能按替代設(shè)置去啟動(dòng)，就也可以反證ISP引腳采樣時(shí)機(jī)有問題。

這種啟動(dòng)模式替代設(shè)置方法就是痞子衡今天要教大家的方法，利用調(diào)試器臨時(shí)改寫OCOTP->OTP_SHADOW[0x60]值（對(duì)的，我們可以不燒寫OTP），改寫完成后對(duì)芯片做一次軟復(fù)位即可。OCOTP->OTP_SHADOW寄存器組僅芯片硬件復(fù)位或者執(zhí)行OCOTP更新命令其值才會(huì)被重新加載，軟復(fù)位不會(huì)影響其值。

四、在MIMXRT685-EVK上做一次實(shí)驗(yàn)

讓我們?cè)贛IMXRT685-EVK上做一次實(shí)驗(yàn)，這塊板卡上Flash連到了FlexSPI0 Port B上，我們隨意下載一個(gè)SDK XIP工程，并將ISP引腳撥碼設(shè)為3'b010 - FlexSPI Boot from Port B，復(fù)位后芯片能正常啟動(dòng)，工程運(yùn)行正常。

現(xiàn)在我們將ISP引腳撥碼設(shè)為3'b110 - Serial ISP，軟復(fù)位后芯片進(jìn)入了ISP下載模式，不會(huì)從Flash啟動(dòng)。查芯片頭文件得知 OCOTP->OTP_SHADOW[0x60] 寄存器地址是 0x50130180，我們現(xiàn)在嘗試改寫這個(gè)寄存器。

/** OCOTP - Register Layout Typedef */
typedef struct {
  __IO uint32_t OTP_SHADOW[496];                   /**< OTP shadow register N, array offset: 0x0, array step: 0x4 */
       uint8_t RESERVED_0[64];
  __IO uint32_t OTP_CTRL;                          /**< Control/address register, offset: 0x800 */
  // 省略...
} OCOTP_Type;

/** Peripheral OCOTP base address */
#define OCOTP_BASE                               (0x50130000u)
/** Peripheral OCOTP base address */
#define OCOTP_BASE_NS                            (0x40130000u)
/** Peripheral OCOTP base pointer */
#define OCOTP                                    ((OCOTP_Type *)OCOTP_BASE)
/** Peripheral OCOTP base pointer */
#define OCOTP_NS                                 ((OCOTP_Type *)OCOTP_BASE_NS)

掛上J-Link調(diào)試器，打開J-Link Commander，連接芯片，注意選擇"MIMXRT685_M33"，然后使用w4命令在0x50130180地址處寫入0x00000005（在PRIMARY_BOOT_SRC[3:0]定義里，4'b0101是QSPI_B_BOOT）。

繼續(xù)執(zhí)行reset和go命令（或者按一下板載軟復(fù)位按鈕RESET BUTTON SW3），這時(shí)候你可以看到芯片從Flash正常啟動(dòng)了，SDK XIP工程又運(yùn)行起來了，顯然這時(shí)候ISP引腳電平設(shè)置被忽略了，因此我們找到了有效的啟動(dòng)模式替代設(shè)置方法。