痞子衡嵌入式：了解i.MXRTxxx系列ROM API及其与i.MXRT1xxx系列的差异

　　大家好，我是痞子衡，是正经搞技术的痞子。今天痞子衡给大家介绍的是i.MXRTxxx系列ROM API设计细节。

　　痞子衡之前写过两篇文章《利用i.MXRT1xxx系列ROM提供的FlexSPI driver API可轻松IAP》、《其实i.MXRT1050,1020,1015系列ROM也提供了FlexSPI driver API》基本把i.MXRT1xxx全系列的ROM API及其FlexSPI NOR驱动设计都讲清楚了，其实i.MXRTxxx系列的ROM API设计跟i.MXRT1xxx系列的设计思路差不多（其实本就是同一个恩智浦研发小组负责的），仅有一些微小区别，本文痞子衡主要就是点出那些区别。

一、ROM基址差异

　　ROM API代码首先是在BootROM里，BootROM代码是出厂前固化在ROM区域的。因为架构设计的关系，i.MXRTxxx系列和i.MXRT1xxx系列的ROM区域在系统内存里的映射地址不同。

　　下表是i.MXRTxxx系列代表型号i.MXRT500的部分系统内存映射，可以看到ROM区域起始地址是0x03000000（非安全域）。目前i.MXRTxxx都是Cortex-M33内核，支持TrustZone特性，所以0x13000000也是ROM起始地址（安全域），为了通用性，我们认0x03000000就可以了，这个地址在安全状态和非安全状态下都能被访问。

　　下表是i.MXRT1xxx系列代表型号i.MXRT1060的部分系统内存映射，可以看到ROM区域起始地址是0x00200000。i.MXRT1xxx系列都是Cortex-M7内核，没有TrustZone特性，不存在i.MXRTxxx上那样的两种状态域下的地址。

二、API基址备份位置差异

　　在i.MXRT1xxx系列ROM API介绍的文章里，痞子衡介绍过g_bootloaderTree地址值被复制了一份放在了BootROM中断向量表第8个向量的位置处（该向量为ARMv7-M架构下未定义的系统向量），因此读取0x0020001c处开始的4bytes便能找到i.MXRT1xxx系列的g_bootloaderTree。

　　但是由于i.MXRTxxx是Cortex-M33内核，属于ARMv8-M架构，从下图中可以看出ARMv8-M架构下中断向量表第8个向量是SecureFault，已经被定义了，因此BootROM把g_bootloaderTree地址值放到了第9个向量的位置处（该向量为ARMv8-M架构下未定义的系统向量），故读取0x03000020处开始的4bytes才能找到i.MXRTxxx系列的g_bootloaderTree（这种方式在实际API调用中并不可取，至于原因嘛，先卖个关子）。

　　下面是i.MXRT500 BootROM工程的startup文件（IAR版），g_bootloaderTree确实在第9个向量处：

        MODULE  ?cstartup

        ;; Forward declaration of sections.
        SECTION CSTACK:DATA:NOROOT(3)
        SECTION .intvec:CODE:NOROOT(2)

        EXTERN  __iar_program_start
        EXTERN  g_bootloaderTree
        PUBLIC  __vector_table
        PUBLIC  __vector_table_0x1c

        DATA

__vector_table
        DCD     sfe(CSTACK)
        DCD     Reset_Handler
        DCD     DefaultISR
        DCD     HardFault_Handler
        DCD     DefaultISR
        DCD     DefaultISR
        DCD     UsageFault_Handler
__vector_table_0x1c
        DCD     SecureFault_Handler
        DCD     g_bootloaderTree
        DCD     0
        DCD     0
        DCD     SVC_Handler
        DCD     DefaultISR
        DCD     0
        DCD     DefaultISR
        DCD     SysTick_Handler
                ;; ...

三、API原型定义差异

　　下面是i.MXRTxxx系列ROM API原型定义及其实例（适用i.MXRT500/600），基本形式跟i.MXRT1xxx差不多，但是API功能更丰富，除了FlexSPI NOR驱动，还有iap api、USB low-level driver、otp driver等（我们知道，i.MXRTxxx与LPC系列同根同源，LPC系列ROM里一般都会集成很多经典SDK驱动，比如内部flash、low power驱动，有了这些稳定的驱动API，LPC系列的用户手册里甚至都会省去这些IP的寄存器介绍，直接就是API的介绍）。

typedef struct
{
    void (*runBootloader)(void *arg);
    uint32_t version;
    const char *copyright;
    const bootloader_context_t *runtimeContext;
    const kb_interface_t *kbApi;
    const usb_driver_interface_t *usbDriver;
    const USBD_API_T *lpcUsbDriver;
    const flexspi_nor_flash_driver_t *flexspiNorDriver;
    const ocotp_driver_t *otpDriver;
    const skboot_authenticate_interface_t *skbootAuthenticate;
} bootloader_api_entry_t;

//! @brief Static API tree.
__root const bootloader_api_entry_t g_bootloaderTree @".rom_api_tree_section" = {
    .runBootloader = bootloader_user_entry,
    .version = MAKE_VERSION('K', 3, 0, 0),
    .copyright = "Copyright 2019 NXP.",
    .runtimeContext = &g_bootloaderContext,
    .kbApi = &g_romApiInterface,
    .usbDriver = &g_usbDriverInterface,
    .flexspiNorDriver = &g_flexspiNorFlashDriverInterface,
    .otpDriver = &g_otpDriverInterface,
    .skbootAuthenticate = &g_skbootAuthenticateInterface,
};

四、API实例链接差异

　　i.MXRT1xxx系列ROM API实例g_bootloaderTree都是让链接器自由链接的，因此每个具体型号的实际ROM API链接地址没有一致的规律可循（这也是为什么要在中断向量表里固定位置统一保存一份），而这点在i.MXRTxxx上有了改进，i.MXRTxxx里将g_bootloaderTree放到了 .rom_api_tree_section 段里，在链接文件里将该段固定链接在ROM区域最后4KB处（BootROM代码没有把全部ROM空间用尽）。

　　下面是i.MXRTxxx BootROM源文件中g_bootloaderTree的定义，加了段修饰。此外还有额外的k_romcrc，标示API实例区域的结束。

__root const bootloader_api_entry_t g_bootloaderTree @".rom_api_tree_section" = {
    .runBootloader = bootloader_user_entry,
    .version = MAKE_VERSION('K', 3, 0, 0),
    .copyright = "Copyright 2019 NXP.",
    .runtimeContext = &g_bootloaderContext,
    // ...
};

__root const uint32_t k_romcrc @".romcrc" = 0xdeadbeef;

　　下面是i.MXRTxxx链接文件（IAR工程）中 .rom_api_tree_section 段的处理（i.MXRT500型号示例，ROM空间是192KB）。你可能好奇为啥ROM_API_TREE_xx等值是放在0x13000000开始的安全域ROM空间映射，BootROM属于上电启动第一级，负责芯片系统的安全和启动，当然是工作在安全状态下，可以访问安全域地址空间。

define symbol __ICFEDIT_region_ROM_API_TREE_start__     = 0x1302f000;
define symbol __ICFEDIT_region_ROM_API_TREE_end__       = 0x1302f0ff;
define symbol __ICFEDIT_region_ROM_CRC_CHECKSUM_start__ = 0x1302fffc;
define symbol __ICFEDIT_region_ROM_CRC_CHECKSUM_end__   = 0x1302ffff;

define region ROM_API_TREE_region = mem:[from  __ICFEDIT_region_ROM_API_TREE_start__ to  __ICFEDIT_region_ROM_API_TREE_end__];
define region ROM_CRC_CHECKSUM = mem:[from  __ICFEDIT_region_ROM_CRC_CHECKSUM_start__ to  __ICFEDIT_region_ROM_CRC_CHECKSUM_end__];

place in ROM_API_TREE_region { section .rom_api_tree_section };
place in ROM_CRC_CHECKSUM { section .romcrc };

　　基于上面的设计，你才会在i.MXRT500参考手册里Non-Secure Boot ROM章节看到如下ROM API地址及结构信息图（图中仅标了常用的API功能函数），实际ROM API调用时，App的执行其实都是经过ROM引导和认证的，App中既可以访问安全域地址（0x1302f000）来调用API，也可以访问非安全域地址（0x0302f000）来调用API。

　　最后再来回答前面卖的关子，为什么i.MXRTxxx系列通过BootROM中断向量表第9个向量值来访问ROM API这种方式并不可取？其实从BootROM煞费苦心地将g_bootloaderTree固定链接在ROM区域最后4KB处，你就能看出其用意。如果你挂上调试器直接访问i.MXRTxxx的ROM区域前20KB的空间，你会发现无法访问，在App里AHB方式读这个区域，也会直接产生HardFault，因为BootROM里做了特殊设计故意隐藏了前20KB空间，这个空间里存放了BootROM想要保护的数据和代码，至于内容是啥，纯属机密，恕不奉告，哈哈。

　　至此，i.MXRTxxx系列ROM API设计细节痞子衡便介绍完毕了，掌声在哪里~~~

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posted @ 2020-08-06 21:47 痞子衡阅读(1781) 评论(0) 编辑收藏举报

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