MCU上简单易用的特定外设配置功能 - XMCD

从i.MX RT1160/ RT1170 B0以及后续的RT1180开始，BootROM引入了XMCD新功能，其用途与传统DCD功能（之前文章介绍过）类似。DCD可以实现对芯片指定外设的配置，常常用于配置SEMC去初始化 SDRAM。但DCD仅支持寄存器操作，因此用户需要从寄存器角度去理解去配置，这种方式较为复杂且对用户来说不够友好，对于具有复杂时序配置要求的外设来说更加难以使用。

基于此，BootROM推出了XMCD，以一种对用户更友好更直观的方式对 SDRAM/HyperRAM等外设进行配置。

不过大家可能并不熟悉该功能或者还没真正的去使用过，今天就以RT1170上的XMCD为例带大家一探究竟。

1. 何为XMCD

XMCD全称ExternalMemory Configuration Data，是i.MX RT11xx系列芯片BootROM中的新功能，与DCD类似，用于应用程序启动前对系统外设进行特定配置。XMCD数据块位于IVT头偏移0x40的位置，由XMCD头和外设特定配置块组成。 XMCD支持配置的设备类型及相应的配置块如下所示：

HyperRAM/APMemory (FlexSPI接口) – FlexSPI RAM 配置块

SDRAM (SEMC接口) – SEMC SDRAM 配置块

XMCD头的定义如图1所示：

图1 XMCD头

其中，[19:16]和[15:11]域仅对FlexSPI接口的外设有效，当选择SEMC接口时，这些区域被忽略，设为0即可。[11:0]域用于设置XMCD数据块的总大小，等于XMCD头大小+配置块大小。

下面分别介绍两种外设配置块：

1.1 FlexSPI RAM配置块

FlexSPI RAM 配置块用于配置连接到FlexSPI接口的HyperRAM或者APMemoryPSRAM外设。提供了简化版和完整版两种配置方式供用户选择。

其中，简化版配置可以满足大部分HyperRAM 或 APMemory 外设的典型应用。如图2所示，用户仅需要简单配置设备类型，频率，PINMUX等参数即可成功初始化外设。

图 2 简化版配置

当然，如果用户需要启用一些高级功能，XMCD还提供了完整的512字节FlexSPI RAM配置块以支持灵活的配置。具体的配置内容详见RT1170 Reference Manual的10.8.2.2章节。

1.2 SEMC SDRAM配置块SEMC SDRAM配置块用于配置连接到SEMC接口的SDRAM设备。与FlexSPI类似，也提供了简化版和完整版两种配置方式供用户选择。

XMCD提供了68字节数据结构用于SDRAM配置，图3展示了数据结构的前10字节内容。当选择简化配置时（即图中config_option设为0x00），仅需要配置该数据结构的前9个字节，即时钟频率，设备大小和port大小，不过该配置仅适用于连接到CS0的SDRAM外设且SDRAM相关参数是固定的，若外设连接到其他CS或当前参数无法成功初始化SDRAM，则需要使用完整配置。

若选择完整配置（即图中config_option设为0xFF），则需要配置整个68字节。完整数据结构详见Reference Manual第10.8.3.1章节。

图3 SDRAM配置数据结构（前10字节）

2. 如何使用XMCD

2.1 SDK的使用

RT1170 SDK从 2.12.0开始，就已经加入了XMCD功能且boot的时候默认使用XMCD初始化SDRAM，并采用简化版配置。

任意打开一个示例工程，都会包含xmcd.c/h文件，当工程选项预编译宏里有XIP_BOOT_HEADER_XMCD_ENABLE=1时被使能。

图4工程文件中的XMCD

不过SDK里面仅实现了使用XMCD简化配置初始化SDRAM，对于FlexSPI外设的初始化或者完整配置需要用户参考现有XMCD代码，结合前面介绍的SEMC/FlexSPI配置块的定义进行具体配置。

2.2 使用MCUBootUtility工具

NXP-MCUBootUtility是一款功能强大的一站式安全加密启动工具，其v5.3.2版本可以支持XMCD功能进行FlexSPI和SEMC外设的配置。

下载地址：https://github.com/JayHeng/NXP-MCUBootUtility/releases/tag/v5.3.2

该工具的XMCD配置界面如图5所示:

图5XMCD配置界面

该工具目前只有简化配置支持界面直接配置，完整配置需要用户生成相应的XMCD bin文件（该文件由XMC头与外设配置块组成）然后导入。

选择Use XMCD option即可进行外设的简化配置，如图6所示，选择SEMC或FlexSPI接口，然后在下方对应区域填入所需参数即可。

图6

XMCD简化配置

配置完XMCD后，用户需要再准备一份应用程序，该应用程序链接到对应外设地址中，且不用带boot header，然后导入工具，执行All-In-One Action 操作就可以成功生成可启动文件并下载到板卡中去执行。

图7是读回来的可启动文件，可以看到在IVT头偏移0x40的位置便是相应的XMCD数据。

图7 可启动文件中的XMCD数据