有人說高性能MCU片內(nèi)合封Flash不可靠？

大家好，我是痞子衡，是正經(jīng)搞技術(shù)的痞子。今天痞子衡給大家介紹的是i.MXRT1024/1064片內(nèi)4MB Flash的SFDP表易丟失導(dǎo)致的燒錄異常。

我們知道 i.MXRT 系列本身并沒有片內(nèi)非易失性存儲器作為啟動設(shè)備，所以硬件工程師第一件事便是為 i.MXRT 搭配一顆外置代碼存儲器，而串行 NOR Flash 往往是代碼存儲器的第一選擇。既然這是剛需，為何不直接合封一顆經(jīng)典的 NOR Flash 進芯片內(nèi)部呢？是的，恩智浦也考慮到了這一點，這便有了 i.MXRT1024/1064 這兩顆內(nèi)置 Flash 的型號（至于沒有給 i.MXRT 全系列強制標(biāo)配 NOR Flash，也跟代碼存儲器類型以及容量、速度需求不一有關(guān)）。

近期有一個 RT1064 客戶反饋，在給產(chǎn)品做量產(chǎn)時出現(xiàn)芯片無法正常使用 J-Link 或者恩智浦官方下載工具下載程序到片內(nèi) Flash 的現(xiàn)象，恰好痞子衡手頭有一塊官方 RT1064-EVK 板卡也無法燒錄程序，經(jīng)過痞子衡的一番摸索，發(fā)現(xiàn)片內(nèi) Flash 竟然沒有有效的 SFDP 表，這是怎么回事？且聽痞子衡細(xì)說：

一、RT片內(nèi)Flash簡介

1.1 W25Q32JV

芯片合封技術(shù)實際上并不是什么新鮮事，對于 RT1024/1064 來說，就是將 RT1020/RT1060 的 Die 與選定的一顆 NOR Flash Die 封裝在一起，RT 與 Flash 之間的信號連接在片內(nèi)完成。

那么 RT1024/1064 內(nèi)置的 NOR Flash 到底來自哪家供應(yīng)商呢？這可以借助 SDK_2_16_000_EVK-MIMXRT1064boardsevkmimxrt1064driver_examplesflexspinor_internalpolling_transfer 例程簡單修改一下代碼，讀回 Flash 的 JEDEC ID 得知是來自全球排名第一的 NOR Flash 廠商 Winbond 的 W25Q32JV-IQ/JQ（4MB, 四線, 133MHz SDR，3.3V）。

1.2 RT1024片內(nèi)連接

在 RT1024 上使用了如下 PAD 連接到了片內(nèi) Flash，這些 PAD 同時也是外部引腳。（注意其中 GPIO_SD_B1_05 并沒有被 BootROM 初始化，因為片內(nèi) Flash 不能直接高速啟動）

1.3 RT1064片內(nèi)連接

在 RT1064 上使用了如下 PAD 連接到了片內(nèi) Flash，這些 PAD 僅是內(nèi)部引腳，沒有引到外部。（不過在 BGA 225 封裝的 RT1060X 型號上被引出了）

二、SFDP對于燒錄工具的重要性

JESD216 是一個關(guān)于串行 NOR Flash 的標(biāo)準(zhǔn)，它“規(guī)范”了 NOR Flash 廠商的產(chǎn)品。這里的“規(guī)范”兩字加了引號，因為這個標(biāo)準(zhǔn)比較有意思，并不是先有標(biāo)準(zhǔn)，再有 Flash 產(chǎn)品，而是先有各大廠商的 Flash 產(chǎn)品出來，然后 JESD216 才開始總結(jié)這些不同廠商的產(chǎn)品特性，企圖形成一個看起來比較統(tǒng)一的規(guī)范。

目前主流 NOR Flash 廠商產(chǎn)品都是支持 JESD216 標(biāo)準(zhǔn)的，這體現(xiàn)在如下 Read SFDP (0x5A) 命令時序統(tǒng)一上。JESD216 標(biāo)準(zhǔn)定義了一個 256 字節(jié)大小的 SFDP 表，這個表收納了該 Flash 的幾乎全部特性（速度、容量、寄存器分布、命令集等等），對于軟件驅(qū)動開發(fā)者來說尤其重要。

SFDP 表結(jié)構(gòu)大概是這樣，一開始是 signature 以及 version，然后是 Flash 各種屬性信息?？吹竭@你就能明白為啥 SFDP 對于燒錄工具的重要性了，燒錄工具依賴底層的 Flashloader，而 Flashloader 一般設(shè)計上是追求通用的，所以其會先獲取 Flash SFDP 表進行解析得到 Flash 全部信息，然后根據(jù)這些信息加載合適的軟件驅(qū)動去讀寫擦 Flash。因此如果得不到正確的 SFDP 表，那么依賴通用 Flashloader 的燒錄工具便無法正常工作。J-Link 以及恩智浦官方燒錄工具都是基于通用 Flashloader 思想設(shè)計的。

三、Winbond NOR Flash的SFDP操作

翻開以 W25Q32JV 為代表的 Winbond NOR Flash 數(shù)據(jù)手冊，我們從其模塊框圖可以得知 Flash 內(nèi)部存儲顆粒由三種類型組成， 地址范圍 0x000000 - 0x3FFFFF 的 Memory Block，地址范圍 0x000000 - 0x0000FF 的 SFDP，地址范圍 0x001000 - 0x0030FF 的 Security Registers。對于 Memory Block 的讀寫擦操作我們再熟悉不過了，那后兩種類型該用什么命令操作呢？

繼續(xù)查看數(shù)據(jù)手冊，找到了如下關(guān)于 Security Registers 的專用讀寫擦命令時序。上一節(jié)介紹了 Read SFDP 命令，似乎 SFDP 這個地址空間僅支持讀操作，那么 SFDP 數(shù)據(jù)是如何在 Flash 出廠時被寫入的呢？到底是直接固化（隨芯片 TO）？還是 OTP 一次性專用后門命令擦寫的？帶著這個疑惑，痞子衡咨詢了 Winbond 技術(shù)人員，他們告知其實 Security Registers 擦寫命令可以同樣擦寫 SFDP 空間。

即 Security Registers 讀寫擦命令時序里地址參數(shù) A15-12 設(shè) 4'b0000 時，實際操作得就是 SFDP 空間（雖然手冊里沒有明說這一點）?；谶@個消息，痞子衡找了一個正常的 RT1064-EVK 板卡讀出其有效的 SFDP 表數(shù)據(jù)，然后將該 SFDP 表寫入異常的 RT1064-EVK 板卡，這時候下載工具就能夠正常燒錄了。所以 RT1024/RT1064 芯片發(fā)生這種異常，要么是出廠漏燒了 SFDP 表，要么是 SFDP 被用戶誤擦除過。

至此，i.MXRT1024/1064片內(nèi)4MB Flash的SFDP表易丟失導(dǎo)致的燒錄異常痞子衡便介紹完畢了，掌聲在哪里~~~