痞子衡嵌入式：恩智浦i.MX RTxxx系列MCU启动那些事（3）- Serial ISP模式(blhost)

小咪咪 2023-01-02 06:23 73阅读 0赞

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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**恩智浦i.MX RTxxx系列MCU的Serial ISP模式**。

在上一篇文章 [Boot配置(ISP Pin, OTP)][Boot_ISP Pin_ OTP] 里痞子衡为大家介绍了i.MXRTxxx Boot的行为配置，其中第1.2节里讲了Boot有三类行为模式：Serial ISP、Serial Boot、Device Boot，后两种都是跟App启动执行相关的行为模式，而Serial ISP模式则是相对独立的Flash下载功能，有了Serial ISP，便可省去专用Flash编程器，今天痞子衡就来详细聊一聊Serial ISP模式。

痞子衡在前面已经讲过Serial ISP模式是一种串行编程模式，在这种模式下，BootROM通过指定的UART/SPI/I2C/USB-HID口来接收来自Host（恩智浦提供了上位机工具blhost.exe或者MCUBootUtility）的Application数据，并将数据下载进i.MXRTxxx支持的所有外部非易失性存储器中，为后续从外部存储器启动做准备。

### 一、进入Serial ISP模式 ###

i.MXRTxxx上电永远是从ROM启动去执行BootROM程序，最顶层的Boot行为模式由OTP memory里的PRIMARY\_BOOT\_SRC\[3:0\]位和芯片外部ISP\[2:0\]管脚状态共同决定。假设我们正处于研发阶段，PRIMARY\_BOOT\_SRC\[3:0\]并未烧写，那想进入Serial ISP模式最直接的方式便是将ISP\[2:0\]输入状态拨成3'b110，在设计i.MXRTxxx的硬件板时ISP\[2:0\] pins应设计成可通过拨码开关选择输入电平，下图是RT600-EVK板（Rev.E）的参考设计：

![i.MXRTxxx\_Boot\_SerialISP\_Pin.PNG][i.MXRTxxx_Boot_SerialISP_Pin.PNG]

拨码开关SW5应拨向SW\_DIP-6的6，即设置ISP\[2:0\]=3'b110，此时便直接进入了Serial ISP模式。

### 二、blhost的使用 ###

进入了Serial ISP模式，此时便可以用恩智浦提供的host工具与BootROM进行命令交互，host工具在 [MCUBootUtility包][MCUBootUtility] 里。下载好MCUBootUtility包之后，在\\MCUBootUtility\\Tools\\blhost2\_3\\win下可以找到用于与BootROM通信的blhost.exe。

#### 2.1 支持的通信外设pinout ####

BootROM支持四种通信外设，分别是UART/SPI/I2C/USB-HID（其中UART和USB比较常用），pinout如下（Pinout适用RT600）：  
![i.MXRTxxx\_Boot\_SerialISP\_Pinout.PNG][i.MXRTxxx_Boot_SerialISP_Pinout.PNG]

#### 2.2 blhost用法 ####

blhost.exe是命令行工具，使用blhost可以通过上述UART/SPI/I2C/USB-HID口与BootROM进行通信与命令交互。  
　　在命令行下打开blhost.exe，输入-?命令可以看到blhost使用帮助，blhost支持的命令很多：

PS D:\NXP-MCUBootUtility\tools\blhost2_3\win> .\blhost.exe
    usage: D:\NXP-MCUBootUtility\tools\blhost2_3\win\blhost.exe
                                                                          [-?|--help]
                                                                          [-p|--port <name>[,<speed>]]
                                                                          [-u|--usb [[[<vid>,]<pid>]]]
                                                                          [-t|--timeout <ms>]
                                                                          -- command <args...>
    
    Options:
      -?/--help                    Show this help
      -p/--port <name>[,<speed>]   Connect to target over UART. Specify COM port
                                   and optionally baud rate
                                     (default=57600)
                                     If -ftbi, then port is BusPal port
      --ftdi spi[,<speed>,<polarity>,<phase>,lsb|msb] |
                  i2c[,<address>,<speed>]
                                   Use SPI or I2C for BusPal<-->Target link
                                   All parameters between square brackets are
                                   optional, but preceding parameters must be
                                   present or marked with a comma.
                                   (ex. -b spi,1000,0,1) (ex. --ftdi spi,1000,,lsb)
                                     spi:  speed(KHz),
                                           polarity(0=active_high | 1=active_low),
                                           phase(0=rising_edge | 1=falling_edge),
                                           "lsb" | "msb"
                                           (default=100,1,1,msb)
                                     i2c:  address(7-bit hex), speed(KHz)
                                           (default=0x10,100)
      -u/--usb [[[<vid>,]<pid>] | [<path>]]
                                   Connect to target over USB HID device denoted by
                                   vid/pid (default=0x15a2,0x0073) or device path
      -t/--timeout <ms>            Set packet timeout in milliseconds
                                     (default=5000)
    
    Memory ID:
      Internal Memory              Device internal memory space
        0                            Internal Memory
                                     (Default selected memory)
        16 (0x10)                    Execute-only region on internal flash
                                     (Only used for flash-erase-all)
      Mapped External Memory       The memories that are remapped to internal space,
                                   and must be accessed by internal addresses.
                                   (IDs in this group are only used for flash-erase-all and
                                   configure-memory, and ignored by write-memory, read-memory,
                                   flash-erase-region and flash-image(use default 0))
        1                            QuadSPI Memory
        9                            FlexSPI NOR Memory
      Unmapped External Memory     Memories which cannot be remapped to internal space,
                                   and only can be accessed by memories' addresses.
                                   (Must be specified for all commands with <memoryId> argument)
        272 (0x110)                  SPI NOR/EEPROM Memory
        288 (0x120)                  uSDHC SD Memory
        289 (0x121)                  uSDHC MMC Memory
    
    ** Note that not all memories are supported on all platforms.
    
    Command:
      reset                        Reset the chip
      get-property <tag> [<memoryId> | <index>]
                                   Return bootloader specific property.
                                   <memoryId> and <index> are required by some properties.
                                   <memoryId> = 0, <index> = 0, if not specified.
                                   <memoryId> and <index> are ignored for the other properties.
                                   If <index> is over the range supported by the device, bootloader
                                   will treat as <index> = 0.
    
        1                          Bootloader version
        2                          Available peripherals
        3                          Start of program flash, <index> is required
        4                          Size of program flash, <index> is required
        5                          Size of flash sector, <index> is required
        6                          Blocks in flash array, <index> is required
        7                          Available commands
        9                          Last Error
        10                         Verify Writes flag
        11                         Max supported packet size
        14                         Start of RAM, <index> is required
        15                         Size of RAM, <index> is required
        23                         QuadSpi initialization status
        24                         Target version
        25                         External memory attrubutes, <memoryId> is required
        27                         Flash page size, <index> is required
        28                         Interrupt notifier pin
        29                         FFR key store update option
      set-property <tag> <value>
        10                         Verify Writes flag
        28                         Interrupt notifier pin
                                   <value>:
                                       bit[31] for enablement, 0: disable, 1: enable
                                       bit[7:0] for GPIO pin index
                                       bit[15:8] for GPIO port index
        29                         FFR key store update option
                                   <value>:
                                       0 for Keyprovisioning
                                       1 for write-memory
      flash-erase-region <addr> <byte_count> [memory_id]
                                   Erase a region of flash according to [memory_id].
      flash-erase-all [memory_id]  Erase all flash according to [memory_id],
                                   excluding protected regions.
      read-memory <addr> <byte_count> [<file>] [memory_id]
                                   Read memory according to [memory_id] and write to file
                                   or stdout if no file specified
      write-memory <addr> [<file>[,byte_count]| {
       {<hex-data>}}] [memory_id]
                                   Write memory according to [memory_id] from file
                                   or string of hex values,
                                   e.g. data.bin (writes entire file)
                                   e.g. data.bin 8 (writes first 8 bytes from file)
                                   e.g. "{
       {11 22 33 44}}" (w/quotes)
                                   e.g. {
       {11223344}} (no spaces)
      fill-memory <addr> <byte_count> <pattern> [word | short | byte]
                                   Fill memory with pattern; size is
                                   word (default), short or byte
      receive-sb-file <file>       Receive SB file
      execute <addr> <arg> <stackpointer>
                                   Execute at address with arg and stack pointer
      call <addr> <arg>            Call address with arg
      configure-memory <memory_id> <internal_addr>
                                   Apply configuration block at internal memory address
                                   <internal_addr> to memory with ID <memory_id>
      key-provisioning <operation> [arguments...]
                                   <enroll>
                                       Key provisioning enroll. No argument for this operation
                                   <set_user_key> <type> <file>[,<size>]
                                       Send the user key specified by <type> to bootloader. <file> is
                                       the binary file containing user key plaintext. If <size> is not
                                       specified, the entire <file> will be sent. Otherwise, only send
                                       the first <size> bytes
                                   <set_key> <type> <size>
                                       Generate <size> bytes of the key specified by <type>
                                   <write_key_nonvolatile> [memoryID]
                                       Write the key to a nonvolatile memory
                                   <read_key_nonvolatile> [memoryID]
                                       Load the key from a nonvolatile memory to bootloader
                                   <write_key_store> <file>[,<size>]
                                       Send the key store to bootloader. <file> is the binary file
                                       containing key store. If <size> is not specified, the entire
                                       <file> will be sent. Otherwise, only send the first <size> bytes
                                   <read_key_store> <file>
                                       Read the key store from bootloader to host(PC). <file> is the
                                       binary file to store the key store
      flash-image <file> [erase] [memory_id]
                                   Write a formated image <file> to memory with ID
                                   <memory_id>. Supported file types: SRecord
                                   (.srec and .s19) and HEX (.hex). Flash is erased
                                   before writing if [erase]=erase. The erase unit
                                   size depends on the target and the minimum erase
                                   unit size is 1K.
      list-memory                  List all on-chip Flash and RAM regions, and off-chip
                                   memories, supported by current device.
                                   Only the configured off-chip memory will be list.
      efuse-program-once <addr> <data> [nolock/lock]
                                   Program one word of OCOTP Field
                                   <addr> is ADDR of OTP word, not the shadowed memory address.
                                   <data> is hex digits without prefix '0x'
      efuse-read-once <addr>
                                   Read one word of OCOTP Field
                                   <addr> is ADDR of OTP word, not the shadowed memory address.
      generate-key-blob <dek_file> <blob_file>
                                   Generate the Blob for given Dek Key
                                   <dek_file> - input, a binary Dek Key (128 Bits) generated by CST tool.
                                   <blob_file> - output, a generated blob (72 Bytes) in binary format.
    
    ** Note that not all commands/properties are supported on all platforms.

当使用串口转USB模块连接i.MXRTxxx的Flexcomm UART0或者使用USB Cable连接上USB1口后可以看到PC设备管理器会识别出相关设备：

![i.MXRTxxx\_Boot\_SerialISP\_device\_manager.PNG][i.MXRTxxx_Boot_SerialISP_device_manager.PNG]

让我们尝试一下使用blhost与BootROM通信，先试一下USB通信:

> PS D:\\NXP-MCUBootUtility\\tools\\blhost2\_3\\win> **.\\blhost.exe -u 0x1fc9,0x0020 -- get-property 1**
> 
>     Inject command 'get-property'
>     Response status = 0 (0x0) Success.
>     Response word 1 = 1258487808 (0x4b030000)
>     Current Version = K3.0.0

再接着试一下UART通信，似乎通信失败了。需要注意的是，当使用USB通信过一次之后，BootROM已经激活USB外设，不会再去检测其他外设（包括UART），如果想使用UART通信，需要将板子reset一次，使BootROM重回外设检测状态。

> PS D:\\NXP-MCUBootUtility\\tools\\blhost2\_3\\win> **.\\blhost.exe -p COM25 -- get-property 1**
> 
>     Error: Initial ping failure: No response received for ping command.

### 三、下载更新Application示例 ###

因为BootROM支持启动的外部存储器很多，所以Serial ISP模式下进行Application更新操作要指定具体的外部存储器类型。在上一节blhost的命令帮助里，我们可以看到Memory ID里已经给各种外部储存器分配了ID号，在使用blhost命令时使用不同的ID号即可操作相应外部存储器。  
　　其实BootROM里已经把外部存储器的下载更新Application操作封装得很简单也很统一，我们其实只需要3步操作即可完成Application的下载。以备份启动的1bit SPI NOR为例（即Flexcomm SPI NOR Memory，Memory ID=0x110）：

// 在SRAM里临时存储1bit SPI NOR配置数据
    blhost -p COMx -- fill-memory 0x1C000 0x4 0xC0300000 // Flexcomm SPI3, NOR Flash
    
    // 使用1bit SPI NOR配置数据去配置Flexcomm SPI接口
    blhost -p COMx -- configure-memory 0x110 0x1C000
    
    // 擦除1bit SPI NOR并将image下载进1bit SPI NOR
    blhost -p COMx -- flash-erase-region 0x0 0x20000 0x110
    blhost -p COMx -- write-memory 0x1000 bt_image.bin 0x110

其中bt\_image.bin是填充了Image类型数据的Application镜像，关于上述命令的具体意义痞子衡会在后续Serial(1-bit SPI) NOR恢复启动的文章里详尽解释，这里只是给大家一个初步体验。

至此，恩智浦i.MX RTxxx系列MCU的Serial ISP模式痞子衡便介绍完毕了，掌声在哪里~~~

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