在i.MXRT1xxx系列上用NAND型啟動設備時可用兩級設計縮短啟動時間

去年痞子衡寫過一篇騷操作文章 《借助i.MXRT10xx系列INIT_VTOR功能可以縮短程序熱重啟時間》，這對于 NAND 型啟動設備上程序熱重啟時間的縮短非常有幫助。我們知道隨著項目進程的推進，代碼功能逐漸完善，程序體積也會變得越來越大，相應地啟動時間也會增大（每次復位 BootROM 都會搬移一次程序，搬移時間和程序長度成正比），痞子衡已經為大家解決了程序熱重啟時間問題，但是程序上電啟動（冷啟動）時間仍然過長怎么辦？

最近痞子衡在支持一個 RT1170 汽車電子客戶，他們使用了 eMMC 作為啟動設備，他們就對程序啟動時間比較擔心。鑒于此，痞子衡決定給他們做一個示例，這個方法其實痞子衡在 《測量RT1170 Raw NAND啟動時間》 一文 2.2 小節里簡單提及過，就是小 L2Boot + 大 App 兩級啟動設計（L2Boot盡量小，App可以很大，L2Boot起來之后去做一些用戶啟動任務，然后由L2Boot再去慢慢加載App）。那會痞子衡只是放個嘴炮，這次咱們就動個真格：

Note：本文以 eMMC 啟動設備為例，但思想方法同樣適用 Raw/Serial NAND, SD 等啟動設備。

一、RT1170從eMMC啟動

RT1xxx 系列包含兩個 uSDHC 模塊，其中 uSDHC1 主要支持 1/4-bit 模式，而 uSDHC2 可以支持 1/4/8-bit 模式，因此大部分客戶都會將 8-bit eMMC 掛在 uSDHC2 上。這個汽車電子客戶選用了來自江波龍的兼容 eMMC5.1 標準的 8GB 容量芯片 FEMDME008G-A8A39，硬件設計上內存介質供電 VCC 是 3.3V，主機接口供電 VCCQ 是 1.8V（高速）：

VCCQ = 1.8V，低功耗模式，可支持 HS200/HS400
VCCQ = 3.3V，高功耗模式，可支持 52MHz CLK SDR/DDR

要從 eMMC 啟動，首先需要準備一個 Non-XIP 程序，具體可參考 《RT上Non-App制作限制》。有了程序，然后將芯片 Boot Mode 設置為 2'b01 串行下載模式，再使用痞子衡 MCUBootUtility 工具做一鍵下載即可，軟件配置如下：

程序下載完成之后，將芯片 Boot Mode 設置為 2'b10，此外 BOOT_CFG[1/5/7/8/9] 均設為1，即從 uSDHC2 8-bit 1.8V High-Speed 模式啟動，斷電復位，你應該能看到程序從 eMMC 中被啟動了。

二、支持eMMC讀取的L2Boot設計

確認基本的 eMMC 啟動過程沒問題了，現在開始設計 L2Boot。其實這個 L2Boot 也沒啥玄機，本質上也是一個 Non-XIP 程序，只不過程序功能包含：用戶啟動任務執行、eMMC 數據讀取驅動、用戶程序加載執行。痞子衡這里的 L2Boot 設計主要涉及 eMMC 數據讀取以及用戶程序加載執行。

目前官方 SDK_2_15_000_MIMXRT1170-EVKB 里沒有單純的 eMMC 例程，但是其它 RT 型號倒是有例程 SDK_2_15_000_EVKB-IMXRT1050oardsevkbimxrt1050sdmmc_examplesmmccard_freertos，痞子衡其實就想要一個最簡單的裸機版本的 eMMC 讀寫測試。

為了不重復造輪子，痞子衡就在 SDK_2_15_000_MIMXRT1170-EVKBoardsevkbmimxrt1170ootloader_examplesflashloader 基礎上做了刪減，僅保留 eMMC 讀寫以及程序跳轉功能，代碼倉庫如下：

https://github.com/JayHeng/RT-SDMMC/tree/dev_l2boot_emmc/boards/mcu/mmc_boot

這個 L2Boot 工程里最核心的函數 bootloader_run() 如下，其中用戶程序拷貝過程目標地址和長度使用了 HARDCODE，這里其實是可以改進的（可參考 RTxxx 系列啟動設計在用戶程序中斷向量表保留區域放置 APP_EXEC_START 和 APP_LENGTH）。此外 APP_EMMC_START 設 0x80000，是因為這款 eMMC 芯片擦除單元（erase group）為 512KB，第一個 group 我們放置了 L2Boot，用戶 App 可從第二個 Group 開始放。

#define APP_EMMC_START  (0x80000)  // 用戶程序數據在eMMC中起始位置
#define APP_EXEC_START  (0x2000)   // 用戶程序首地址(中斷向量表地址)，這里是 ITCM 偏移 0x2000 處（偏移不強制）
#define APP_LENGTH      (0x6000)   // 用戶程序體大小

需要提醒的是，這個 L2Boot 務必要遵循 BootROM 對于 Non-XIP 程序加載的鏈接限制（空出前面位置給啟動頭），因為上電后其由 BootROM 加載執行。

三、L2Boot與App聯動

為了測試 L2Boot 功能是否正常，痞子衡在倉庫里也放了一個示例用戶 App 工程（其實就是 SDK 里的 hello world 例程），這個 App 由于是被 L2Boot 加載執行，所以它也不存在 BootROM 關于 Non-XIP 程序的鏈接地址限制問題了，完全看 L2Boot 的代碼設計要求。

https://github.com/JayHeng/RT-SDMMC/tree/dev_l2boot_emmc/boards/mcu/mmc_app

現在我們用 MCUBootUtility 工具依次將痞子衡倉庫里的 mmc_boot 程序（一鍵下載方式）和 mmc_app 程序（通用編程器下載方式，如下圖）下載進 eMMC 里。切換 Boot Mode 后斷電復位，如果你看到 mmc_app 正在執行，恭喜你，兩級啟動設計完成了。

至此，在i.MXRT1xxx系列上用NAND型啟動設備時可用兩級設計縮短啟動時間痞子衡便介紹完畢了，掌聲在哪里~~~