大家好，我是痞子衡，是正經搞技術的痞子。今天痞子衡給大家介紹的是恩智浦i.MXRT1xxx系列MCU的Serial NAND啓動。
最近越來越多的客戶在諮詢 i.MXRT1xxx 從 Serial NAND 啓動的事情，讓這個本來比較冷門的啓動設備突然火熱起來。據痞子衡的瞭解，其實客戶主要目的是在應用裏基於 Serial NAND 去做文件系統（看起來隨着技術的發展，就文件系統應用或者多媒體數據存儲方面而言 Raw NAND 已經不是絕對優勢了），然後順便用它做應用代碼啓動。藉此機會，今天痞子衡就給大家介紹一下 Serial NAND 上製作、下載、啓動程序的方法：
- Note：文中貼圖、代碼主要以 i.MXRT1050 爲例，其餘 i.MXRT1xxx 系列原理類似。
一、支持的Serial NAND
Serial NAND 廠商非常多，對應 Serial NAND 芯片型號也很多，如果你在選型時不確定到底該爲 i.MXRT 選擇哪一款 Serial NAND 時，可選用下面四款芯片，痞子衡均實測過：
Macronix MX35LF2G24AD （120MHz, x4 bits, 2KB Page/128KB Block/2Gb Device, 8-bit/544byte ECC, 3.3V）
Winbond W25N01GV （104MHz, x4 bits, 2KB Page/128KB Block/1Gb Device, 1-bit/528byte ECC, 3.3V）
GigaDevice GD5F1GQ5UEYIG （133MHz, x4 bits, 2KB Page/128KB Block/1Gb Device, 4-bit/528byte ECC, 3.3V）
Micron MT29F1G01ABA （133MHz, x4 bits, 2KB Page/128KB Block/1Gb Device, 8-bit/Sector ECC, 3.3V）
需要特別注意的是，與 《i.MXRT從Raw NAND啓動》 裏既可使用純軟件 ECC 也可利用 Flash 自帶硬件 ECC 特性不同的是，從 Serial NAND 啓動必須依賴 Flash 自帶硬件 ECC。
二、Serial NAND硬件連接
除了 i.MXRT1010/1024/1064 不支持 Serial NAND 啓動之外，其餘 i.MXRT1xxx 都可以支持。其中 i.MXRT10xx 系列只支持一組引腳連接組合，而 i.MXRT11xx 則支持多組引腳連接組合。i.MXRT1050 BootROM 支持如下 pinmux 來連接 Serial NAND 去啓動：
如下是 IMXRT1050EVK12_Rev.A 板上四線 QSPI Flash 連接設計，板載默認 U33 芯片是 Serial NOR Flash，我們可以換成同封裝 Serial NAND，痞子衡就將其換成了 MX35LF2G24AD 來做測試，當然 FLASH_VCC 也相應改成了 3.3V：
三、Serial NAND加載啓動過程
我們知道 Serial NAND 中僅能放置 Non-XIP Application（鏈接到內部 SRAM 或者 外部 RAM 空間），其啓動加載流程跟 《從 Serial(1-bit SPI) NOR/EEPROM恢復啓動》 加載流程差不多（參考文章第 3 小節）。
i.MXRT BootROM 中對於 Serial NAND 啓動流程處理和對於 Raw NAND 啓動處理幾乎是一樣的，都是依賴 FCB 和 DBBT 這兩個數據結構（當然 Serial NAND 和 Raw NAND 裏對於這兩個數據結構具體成員定義有差異）。關於 FCB 和 DBBT 的使用，痞子衡在《i.MXRT從Raw NAND啓動》一文中三、四小節講得很清楚，這裏不再贅述。
i.MXRT1050 參考手冊 System Boot 章節裏畫了上電啓動時 BootROM 代碼搜索 FCB 和 DBBT 的流程，能找到這兩個數據，應用程序就能夠被正常加載。這裏需要特別注意，FCB 和 DBBT 是在配套 Flashloader 執行過程中動態生成的，因爲涉及 NAND Flash 裏具體壞塊分佈信息，所以無法在 PC 端直接製作 FCB 和 DBBT，這就意味着我們無法像 NOR Flash 那樣事先得到一個完整的含全部啓動頭(FCB&DBBT&IVT&BD)的 NAND bootable image。
四、下載Application進Serial NAND
現在假定你已經制作好一個 Bootable image 並且使用 blhost 工具與 Flashloader 建立了基本通信，正要開始將 Bootable image 下載進 Serial NAND。此時我們只需要提供簡化的 12 - 44byte 配置數據就可以完成 Serial NAND 的全部配置，下面是適用 MX35LF2G24AD 的 Application 下載更新示例：
// 在 SRAM 裏臨時存儲 Serial NAND 配置數據（FCB Opt）
blhost -u -- fill-memory 0x20202000 0x4 0xC2000103 // searchCount=2, searchStride = 64 pages, Address type: Block Address, Option Block size: 3 long words
blhost -u -- fill-memory 0x20202004 0x4 0x2020200C // nand opt address
blhost -u -- fill-memory 0x20202008 0x4 0x4004 // image0 從 Block 4 開始，長度最大 4 個 Block
// 在 SRAM 裏臨時存儲 Serial NAND 配置數據（NAND Opt）
blhost -u -- fill-memory 0x2020200C 0x4 0xC0020023 // Flash size: 2Gbit, 1 Plane, 64 Pages/Block, 2KB Page Size, Max Freq:60MHz
// 使用 Serial NAND 配置數據去配置 FlexSPI 接口以及寫入完整 FCB, DBBT 數據
blhost -u -- configure-memory 0x101 0x20202000
上述 fill-memory 命令中 FCB Opt 配置數據組織詳見下表：
上述 fill-memory 命令中 NAND Opt 配置數據組織詳見下表：
上表 12 - 44byte 數據提供的配置信息主要是 FCB 和 NAND 屬性。configure-memory 命令執行成功之後，底下只需要將 Bootable image 從 Serial NAND 對應 Block 地址處開始下載即可，具體步驟如下：
// 擦除 Serial NAND 並將 image 下載進 Serial NAND
blhost -u -- flash-erase-region 0x4 0x4 0x101 // 從第4個Block開始擦除，範圍爲4個Block長度
blhost -u -- write-memory 0x4 bt_image.bin 0x101 // 從第4個Block開始下載含 ivt, bd 的鏡像文件
當然以上所有繁雜的命令行操作都可以使用 MCUBootUtility 工具（v5.2.1及以上）來一鍵完成：
五、進入Serial NAND啓動模式
Application 已經被成功下載進 Serial NAND 卡之後，此時我們便可以開始設置芯片從 Serial NAND 啓動。
先確定 BOOT_MODE[1:0]=2'b10，即芯片處於 Internal Boot 模式，再來選擇 Boot Device，Boot Device 由 BOOT_CFG1[7:4] 這四個 pin 的輸入狀態決定，其中 Serial NAND 啓動模式爲 4'b11xx。
六、配置eFuse啓動Serial NAND
設置好芯片啓動模式是從 Serial NAND 啓動之後，我們還需要最後關注一下與 Serial NAND 相關的具體特性配置，主要集中在芯片內部 eFuse 0x6e0/0x450 區域裏，根據前面配置，這裏我們只需要設置 BOOT_SEARCH_COUNT bit 爲 1，其餘保持默認 0 即可。
這裏單獨解釋下 COL_ADDRESS_WIDTH 默認 0 即 12bits，看起來對應了 4KB Page size，但是因爲 ECC 特性，這樣設置下的低 2KB page 空間存真實數據，高 2KB page 空間其實屬於所謂 Spare 空間，會被 Flash 自動用來存放 ECC 校驗碼，不過這個 Spare 空間有效範圍 64byte-128byte 不等（對於 MX35LF2G24AD 則是 128）。
上述所有步驟全部完成之後，復位芯片你就應該能看到你放在 Serial NAND 裏的 Application 已經正常地啓動了。
至此，恩智浦i.MXRT1xxx系列MCU的Serial NAND啓動痞子衡便介紹完畢了，掌聲在哪裏~~~
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