NXP RT1021应用笔记

1. FlexSPI driver API

1.1 API产生背景

i.MXRT系列都是Flashless（没有内置NVM）的芯片，所以BootROM必不可少。BootROM是个很特殊的东西，本质上它是一个完整的C代码写成的系统级App，这个系统级App专门用于从外部存储器中加载用户级App执行。简单地说，BootROM就是PC机里的BIOS。

BootROM代码是存放在专门的ROM区域的（前面讲i.MXRT系列没有内置NVM，其实不够准确，其实是有内部ROM空间的，只不过这个ROM区域用户无法下载程序使用，因此等效于没有NVM），ROM顾名思义Readonly，所以BootROM代码只能随着芯片一起Tapeout，代码无法更改（其实也有ROM patch机制，以后再介绍）。

ROM空间其实挺大的，从64KB到512KB不等，因芯片启动功能复杂程度而异。下图是i.MXRT1050系列的BootROM所占空间，ROM起始地址是0x200000（起始地址在i.MXRT上都一样），ROM大小为96KB（这是标准启动功能所要的代码长度。在i.MXRT1010上是64KB - 精简启动功能，在i.MXRT1170上是256KB - 复杂启动功能）。

BootROM代码其实并没有占满全部ROM空间，总有些剩余空间（因为工艺原因，ROM空间都是8/16KB倍数），这部分空间浪费了着实可惜。如果我们能把SDK里的一些常用模块驱动（比如WDOG）顺便放进去供用户调用，既充分利用ROM空间，也为用户节省Flash空间，岂不是一举两得。此外，BootROM功能代码中也有一些现成模块驱动（比如各种启动设备存储器驱动接口）可以一并导出，这便是API由来。

这里是恩智浦官方工程师博客中关于此项的开发笔记：

其实i.MXRT1050,1020,1015系列ROM也提供了FlexSPI driver API

利用i.MXRT1xxx系列ROM提供的FlexSPI driver API可轻松IAP

1.2 支持ROM API型号

RT芯片型号	是否支持ROM API	是否全功能API
i.MXRT117x	支持	是
i.MXRT1064	支持	是
i.MXRT106x	支持	是
i.MXRT105x	未开放 -> 官宣开放	N/A -> 仅少get_config()
i.MXRT1021	未开放 -> 官宣开放	N/A -> 少get_config()和erase_all()
i.MXRT1015	未开放 -> 官宣开放	N/A -> 少get_config()和erase_all()
i.MXRT1011	支持	否（没有program()和erase()）

1.3 RT1021 FlexSPI驱动使用示例

// 找到API根结构体
#define g_bootloaderTree (*(bootloader_api_entry_t **)0x0020001c)// 定义FlexSPI配置变量
flexspi_nor_config_t config;
uint32_t instance = 0;// 需要初始化完整512bytes FlexSPI配置变量
config.memConfig.tag     = FLEXSPI_CFG_BLK_TAG
config.memConfig.version = FLEXSPI_CFG_BLK_VERSION
// ...// 调用API中init()函数
g_bootloaderTree->flexSpiNorDriver->init(instance, &config);
// 调用API中erase()函数

2. IMX RT FlexSPI的DQS信号

DQS信号是数据采样信号，实际上就是“从器件”接收“主控器件”发送的SCK时钟信号后，返回给了“主控器件”，一般低速SPI通信使用SCK作为采样时钟即可，想要通信可靠，需要数据和SCK信号之间满足Setup和Hold时间的要求，如下图：

DQS信号就是源SCK信号经过“从器件” 的同步和线路上的延迟，与数据信号是基本同步的，因此“主控器件”使用DQS信号作为数据的采样信号，可以达到比较高的速度和采样正确率。

FlexSPI接口提供了三种DQS选项，参看前面一篇记录iMX RT FlexSPI 时序及驱动程序参数设置解析。

第一种

内部虚拟读探测和内部环回流(MCR0 [RXCLKSRC = = 0) （kFLEXSPI_ReadSampleClkLoopbackInternally）

支持零设备输出保持时间的遗留设备；
节省一个引脚(DQS pad)；
支持低频时钟开机使用。
这种模式不使用DQS信号，而是内部虚拟采样信号，就是软件延迟的方式，由于无法判断外部器件的延迟，为了减少通信误码率，这种方式只能在较低速度下工作，不支持高速信号。

第二种

内部虚拟读探测和环路从DQS引脚（MCR0[RXCLKSRC]==1）（kFLEXSPI_ReadSampleClkLoopbackFromDqsPad）
比上一种模式频率更高（133M）；
支持不提供读选通脉冲的器件。
其实也是虚拟的DQS信号，只不过用到了硬件DQS引脚，可以在DQS引脚上加电容增加数据和时钟的时延。这种方式在高速时也不是很可靠，实际使用中通信频率也不高。

第三种

Flash提供读取选通脉冲信号(MCRO[RXCLKSRC]==3) （kFLEXSPI_ReadSampleClkExternalInputFromDqsPad）
支持最高频率（166M）；
支持装置提供读取选通脉冲。
这种方式就是完全的DQS引脚由从期间控制，提供真实的采样脉冲信号。由于可以保证数据和采样信号同步，这种方式的工作频率也最高。
在调试FlexSPI和FPGA通信程序的过程种发现，RT芯片采到的第一个数据总是不对，但是用ILA（片内逻辑分析）抓到的波形却都是正常的，使用的是120M 8线 SDR的通信方式，抓到的波形如下：
在FPGA上对SCK信号和数据信号做延迟又比较麻烦，因此考虑有没有其他办法。后来想到此时使用的是第二种采样方式，手册的最高速度是66M，显然是超过规定值了。RT的程序中，将采样方式改为第三种就正常了。