有時候MCU片內(nèi)合封Flash就是個黑盒子！

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.MXRT1064片內(nèi)Flash的RESET#引腳對程序啟動和運行的影響。

上一篇文章?《i.MXRT1024/1064片內(nèi)4MB Flash的SFDP表易丟失導致的燒錄異?！?痞子衡帶大家初步了解了 i.MXRT 上片內(nèi)合封的 4MB Flash，合封 Flash 方式一般來說比外掛方式要省事省心，但前提是你充分了解了它的合封方式、信號連接等細節(jié)。如果對這些細節(jié)沒有完全掌握，合封就像是一個黑盒子，還真不一定就比外掛可靠。

近期另有一個 RT1064 客戶反饋，產(chǎn)品在運行過程中會發(fā)生極小概率的宕機，分析發(fā)現(xiàn)宕機時（不斷電情況下）內(nèi)部 Flash 讀回的程序數(shù)據(jù)竟然全是 0x00，看起來 Flash 內(nèi)容被篡改了，但是重新上電又能正常工作，這是怎么回事？今天痞子衡就和大家聊聊這個話題：

Note：本文所述問題僅在 RT1064 上發(fā)生，不存在于 RT1024 上。

一、RT1024/1064片內(nèi)Flash連接差異

1.1 W25Q32JV不同封裝

我們知道 RT1024/RT1064 內(nèi)部合封得是 Winbond W25Q32JV 裸 Die，而 W25Q32JV 作為單獨產(chǎn)品售賣時實際上提供了非常多的封裝形式，這其中我們最熟悉得是經(jīng)典的 8 個引腳的 SOIC-8 208-mil 封裝。

從 W25Q32JV 裸 Die 本身角度來說，其一共有 9 個信號線，在 SOIC-8 上將本該單獨引出的 RESET# 信號復(fù)用到了 IO3 上（雖然這個腳本身還有一個 HOLD# 復(fù)用），而在 SOIC-16 或者 TFBGA-24 上我們就能看到這個單獨的 RESET# 信號了：

1.2 RT1024片內(nèi)RESET#連接

在 RT1024 上，內(nèi)部 Flash 的 RESET# 信號保留懸空（或其它處理），并沒有和 RT1020 之間有信號連接，這里 GPIO_AD_B1_13 被著重強調(diào)，是因為 RT1024 BootROM 會根據(jù) efuse 配置情況控制這個 I/O 來復(fù)位 Flash（顯然這里是無效的）。

1.3 RT1064片內(nèi)RESET#連接

在 RT1064 上，內(nèi)部 Flash 的 RESET# 信號被連接到了 RT1060 內(nèi)部信號 GPIO_SPI_B0_13 上，當然 RT1064 BootROM 也會根據(jù) efuse 配置情況控制這個 I/O 來復(fù)位 Flash（這時就會產(chǎn)生一定作用）。

二、不處理片內(nèi)Flash RESET#信號帶來的風險

在痞子衡舊文?《深入i.MXRT系列ROM中串行NOR Flash啟動初始化流程》?一文?2.1 復(fù)位Flash芯片?小節(jié)里，我們知道如果 efuse 里 RESET# 相關(guān) bit 被燒寫使能后，RT1064 BootROM 才會初始化 GPIO_SPI_B0_13 引腳為 GPIO 輸出模式，并且拉低拉高一次來復(fù)位 Flash，等復(fù)位結(jié)束 GPIO_SPI_B0_13 會保持高電平輸出。

// RT1064 上 RESET# 相關(guān)的 fuse
fuse 0x6e0[7] ?- FLEXSPI_RESET_PIN_EN
? ? ? ? 0 - Disable
? ? ? ? 1 - Enable

fuse 0x6e0[31] - FLEXSPI_RESET_PIN_SEL
? ? ? ? 0 - GPIO_SPI_B0_00
? ? ? ? 1 - GPIO_SPI_B0_13

但是默認情況下，RT1064 芯片出廠以及客戶都不會去燒寫跟這個 RESET# 相關(guān)的 efuse，這意味著 GPIO_SPI_B0_13 內(nèi)部引腳會一直保持上電默認狀態(tài)，那么默認是什么狀態(tài)呢？這從 IOMUXC_SW_PAD_CTL_PAD_GPIO_SPI_B0_13 寄存器默認值 0x10B0 可以得知其為輸入 Keeper 狀態(tài)。

我們知道 RESET# 信號對 Flash 來說也是輸入（從 Winbond 技術(shù)人員處得知，該信號內(nèi)部有 280K 歐姆上拉），兩個引腳相連，各自都是輸入狀態(tài)，顯然有點不太可靠。說一種極端情況，芯片上電過程中，在 Flash 端弱上拉對 RESET# 作用讓電壓爬升到有效高電平 VCC x 0.7 之前，RT1060 的 GPIO_SPI_B0_13 端輸入 Keeper 狀態(tài)先產(chǎn)生作用，這時就會產(chǎn)生一個弱下拉，由于不同芯片的器件特性差異，這里的弱上拉/下拉都存在一定的誤差范圍，最終極有可能導致 RESET# 電平處于中間不定態(tài)。此外哪怕芯片上電過程中沒問題，實際運行中，由于片內(nèi)溫度電磁環(huán)境等各方面因素，導致 RESET# 信號發(fā)生翻轉(zhuǎn)，對 XIP 程序運行穩(wěn)定性也是毀滅性打擊。

三、解決RESET#信號穩(wěn)定性的方案

為了驗證 GPIO_SPI_B0_13 信號狀態(tài)對于 RT1064 影響，痞子衡在測試 SFDP 工程里加上了這個信號的控制，當 GPIO_SPI_B0_13 輸出為低時，即 Flash RESET# 處于有效狀態(tài)，此時 Flash SFDP 都不能正常讀出，更別提內(nèi)存數(shù)據(jù)讀取操作了。

燒錄SFDP工程：https://github.com/JayHeng/func-imxrt-sip-flash-sfdp-check

那么該如何解決這個問題呢？上述原理知道后，其實方法就特別簡單了：

解決啟動問題：燒寫 fuse 0x6e0[31,7] 兩個位，讓 BootROM 去初始化 GPIO_SPI_B0_13 引腳。（大約增加 750us 啟動時間）解決跑飛問題：假如芯片沒有啟動問題，但你不想額外燒寫 fuse，那么 XIP App 運行起來后第一件事就是初始化 GPIO_SPI_B0_13 為 GPIO 輸出模式，并且設(shè)為高電平。（為了可靠性，這部分代碼可以 RAMFUNC 運行）

至此，不處理i.MXRT1064片內(nèi)Flash的RESET#引腳可能會導致無法啟動或程序跑飛痞子衡便介紹完畢了，掌聲在哪里~~~