痞子衡嵌入式：恩智浦i.MX RT1xxx系列MCU硬件那些事（2.4）- 串行NOR Flash下载算法(Keil MDK工具篇)
你们好，我是痞子衡，是正经搞技术的痞子。今天痞子衡给你们介绍的是Keil MDK工具下i.MXRT的串行NOR Flash下载算法设计。html
在i.MXRT硬件那些事系列之《在串行NOR Flash XIP调试原理》一文中，痞子衡简单提了一下串行NOR Flash下载算法的概念，并无介绍具体设计细节，关于NOR Flash下载算法每一个IDE/工具都有本身的一套设计，虽然基本设计理念是同样的，可是细节方面仍是有区别。上一篇痞子衡介绍了《J-Link下算法设计》，今天痞子衡就来细聊Keil MDK下的NOR Flash下载算法：git
1、Keil MDK5对i.MXRT的支持
Keil μVision能够说是MCU开发者最熟悉的IDE了，大部分人刚开始入行嵌入式学MCS-51系列单片机应该都是用得Keil C51环境（Keil μVision2），早期的Keil还只是一个小型的独立软件公司。2005年ARM收购了Keil，并于2006年集成了RealView编译器开始支持ARM Cortex-M处理器，这即是后来的Keil MDK（Keil μVision3）。github
2013年Keil μVision5发布，与Keil MDK4及以前版本不一样，Keil MDK5分红MDK Core和Software Packs两部分。MDK Core主要包含uVision5 IDE集成开发环境和ARM Compiler5。Software Packs则能够在不更换MDK Core的状况下，单独管理（下载、更新、移除）设备支持包和中间件更新包。算法
所以首次安装的Keil MDK5并无直接支持i.MXRT，须要经过Software Packs组件来单独安装i.MXRT的相关软件支持包。api
2、使用Pack Installer添加新i.MXRT型号支持
Keil MDK5里默认集成了Pack Installer，在IDE里能够直接打开其界面，手动添加所需的MCU主控相关软件包。软件包主要有两个：Device Family Pack (DFP)和Board Support Pack (BSP) ，前者是对MCU芯片自己的支持，后者是对MCU开发板的支持。微信
若是你不主动安装MCU软件包也行，当你打开SDK里的任何一个例程（以i.MXRT1060为例），若是该例程对应的MCU软件包没有安装，IDE会自动触发Pack的安装。DFP是必需要安装的，BSP要看你具体使用哪块板卡，痞子衡用得官方i.MXRT1060-EVK，所以还须要再手动安装NXP::EVK-MIMXRT1060_BSP：函数
安装完MCU软件包后，即可以正常编译SDK工程，而后在Flash下载和调试了。痞子衡使用的是恩智浦官方EVK，板子上自带了DAPLink调试器，固然除了板载调试器，咱们也能够外接J-Link调试器，在MDK工程选项里不管选择哪一种调试器，其默认Flash下载算法是同样的，都来自于DFP包（\Keil_Packs\NXP\MIMXRT1062_DFP\12.2.0\arm\MIMXRT106x_QSPI_4KB_SEC.FLM）工具
若是默认选择的Flash下载算法文件不适用你的板子，那么你须要本身提供合适的算法文件(.FLM)，并将其放入MDK安装目录下(\Keil_v5\ARM\Flash)，从新打开工程选项，新增的算法会自动刷新到待选算法列表（还有另外一种添加方式，即作一个完整的DFP包，包里包含下载算法，虽然ARM写了详尽的文档，但这种方式更适合芯片原厂去作）：ui
搞定了合适的下载算法文件，最后还须要检查下两个地址范围，一个是Flash对应的实际映射地址空间，另外一个是下载算法文件运行RAM地址空间。这点跟上一篇介绍的J-Link算法JLinkDevices.xml文件里须要填的两个地址空间设计是一致的。.net
3、NOR Flash下载算法设计
Keil MDK下Flash下载算法是开源的，有较详细的文档，文档在arm-software的github主页，根据这些文档，咱们基本能够了解其下载算法设计细节。
3.1 下载算法模板工程
Keil MDK提供了一个Flash下载算法的基础模板工程，工程在\Keil_v5\ARM\Flash\_Template\NewDevice.uvprojx，该工程仅支持MDK（不支持MDK-Lite）编译，除了工程设置外，该模板工程仅包含四个文件:
\Keil_v5\ARM\Flash\FlashOS.h \Keil_v5\ARM\Flash\_Template\FlashDev.c \Keil_v5\ARM\Flash\_Template\FlashPrg.c \Keil_v5\ARM\Flash\_Template\Target.lin
拿到基础模板工程，咱们须要根据目标MCU内核类型在工程选项里将默认的ARMCM0内核改掉，而后在FlashDev.c和FlashPrg.c里将算法API函数所有实现（默认是空的），最后编译工程生成.FLM便是咱们要的算法文件（最终.FLM实际上是经过After Build里的脚本命令将.axf直接更名的，FLM文件本质上就是axf格式文件）。
3.2 下载算法结构设计
算法自己结构其实很简单，在FlashDev.c文件中有一个名为FlashDevice的结构体常量，其原型定义在FlashOS.h中。该结构体主要给IDE提供必要的Flash信息，其值必须根据实际板卡状况填写正确。
struct FlashDevice const FlashDevice = {
FLASH_DRV_VERS, // Driver Version, do not modify!
"New Device 256kB Flash", // Device Name
ONCHIP, // Device Type
0x00000000, // Device Start Address
0x00040000, // Device Size in Bytes (256kB)
1024, // Programming Page Size
0, // Reserved, must be 0
0xFF, // Initial Content of Erased Memory
100, // Program Page Timeout 100 mSec
3000, // Erase Sector Timeout 3000 mSec
// Specify Size and Address of Sectors
0x002000, 0x000000, // Sector Size 8kB (8 Sectors)
0x010000, 0x010000, // Sector Size 64kB (2 Sectors)
0x002000, 0x030000, // Sector Size 8kB (8 Sectors)
SECTOR_END
};
除了FlashDevice以外，最核心固然是FlashPrg.c里的7个API函数，这些API函数提供了实际的Flash擦写验功能，IDE会自动按需调用这些API去实如今线下载。这些API原型是固定的，但具体函数实现是因板卡而异的。
关于算法工程还有一个不得不提的设计，那就是工程选项C/C++（包括Asm）下都勾选了Read-Only Position Independent 和 Read-Write Position Independent，代表下载算法自己不是使用固定地址连接，而是位置无关连接（也叫相对地址连接），算法代码机器码是能够被放到任意地址去执行的，这也是为何你能够在例程选项里去指定RAM for Algorithm。
3.3 下载算法API调用流程
当在IDE里启动在线下载时，IDE会先将算法文件.FLM里的可执行机器码加载进指定的RAM空间，而后组合调用来实现最重要的Flash擦除和写入，只要用户App被正确写入Flash，IDE就能正常读取Flash里代码指令进行单步调试了。以下图即是擦除和写入操做的实际API组合调用流程：
下一篇文章，痞子衡将带你们继续探究IAR EWARM下的下载算法设计，让咱们把主流Cortex-M集成开发环境的算法设计思路所有撸一遍，看看哪家更巧妙。
至此，Keil MDK工具下i.MXRT的串行NOR Flash下载算法设计痞子衡便介绍完毕了，掌声在哪里~~~
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