能從SD卡啟動的MCU了解一下？

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SD/eMMC卡啟動。

最近在恩智浦官方社區上支持了一個關于 i.MXRT 從 SD 卡啟動的案例，這讓痞子衡想起了一年前寫過的一篇《i.MXRT600從SD/eMMC啟動》，那一篇重點介紹了基于 eMMC 設備制作程序、下載程序、啟動程序的方法。雖然 SD 和 eMMC 在啟動流程上差別不大，但是細節上還是有一些不同的。借此機會，今天痞子衡再認真捋一下 SD 卡上制作、下載、啟動程序的方法：

Note：文中貼圖、代碼主要以 i.MXRT1050 為例，其余 i.MXRT1xxx 系列原理類似。

一、支持的SD/eMMC

i.MXRT 四位數和 i.MXRT 三位數用于訪問 SD/MMC 卡的外設是同一個即 uSDHC，外設本身能支持到 SD3.0。但是芯片 BootROM 里并不一定完全按 uSDHC 全功能來做實現，i.MXRT1050 BootROM 主要實現了以下類型的 SD 卡啟動支持：

? SDv2.0 or less
? eSDv2.10 rev-0.9, with or without FAST_BOOT
? SDXCv3.0

作為對比，i.MXRT600 BootROM 對于 SD 卡啟動支持與 i.MXRT1050 則稍有不同：

? SD Version 3.0 or earlier version
? SD: 1-bit/4-bit; SDR12, SDR25, SDR50 and SDR104.

全系列 MIMXRT10xx-EVK 上均配置了 MicroSD 卡槽，均連接在了第一個 uSDHC 端口上，所以我們測試 SD 啟動還是非常方便的。

二、SD/eMMC硬件連接

除了 i.MXRT1010/1015 不包含 uSDHC 外設之外，其余 i.MXRT1xxx 內部都有 2 個 uSDHC 模塊（注：uSDHC2 可能在一些小封裝上沒有引出），i.MXRT1050 BootROM 支持如下 pinmux 來連接 SD/eMMC 卡去啟動：

如下是 IMXRT1050-EVKB_Rev.A 板上 SD 卡槽連接設計，這個卡槽除了用來測試 SD 卡讀寫啟動之外，也可以通過連接 MicroSD 轉 eMMC 適配器去測試啟動 eMMC（需工作在 1/4bit bus width mode）：

三、SD/eMMC加載啟動過程

我們知道 SD/eMMC 設備中僅能放置 Non-XIP Application（鏈接到內部 SRAM 或者外部 RAM 空間），其啟動加載流程跟《從 Serial(1-bit SPI) NOR/EEPROM恢復啟動》加載流程差不多（參考文章第 3 小節）。

對于 SD 卡設備，起始偏移一般要存放系統 main boot record (MBR)，因此需要讓開，BootROM 會從固定偏移 0x400 地址處讀取 IVT 啟動頭，有了 IVT 后面就能找到 Application 去加載啟動了（在這里 RT 四位數和 RT 三位數是不一樣的）。

四、下載Application進SD/eMMC

現在假定你已經制作好一個 Bootable image 并且使用 blhost 工具與 Flashloader 建立了基本通信，正要開始將 Bootable image 下載進 SD 設備。此時我們只需要提供簡化的 4byte 配置數據就可以完成 SD 設備的配置，下面是一種 Application 下載更新示例：

// 在 SRAM 里臨時存儲 SD 配置數據
blhost -u -- fill-memory 0x20202000 0x4 0xD0000001 // 1bit, Normal Speed，uSDHC1

// 使用 SD 配置數據去配置 uSDHC 接口
blhost -u -- configure-memory 0x120 0x20202000

上述 fill-memory 命令中 0xD0000001 參數即是簡化的 4byte 配置數據，這個配置數據組織詳見下表：

上表 4byte 數據提供的配置信息主要是 SD 連接以及屬性配置。configure-memory 命令執行成功之后，底下只需要將 Bootable image 從 SD 偏移 0x400 地址處開始下載即可，具體步驟如下：

// 擦除 SD 并將 image 下載進 SD
blhost -u -- flash-erase-region 0x400 0x20000 0x120
blhost -u -- write-memory 0x400 bt_image.bin 0x120

當然以上所有繁雜的命令行操作都可以使用 MCUBootUtility 工具（v3.5及以上）來一鍵完成：

五、進入SD/eMMC啟動模式

Application 已經被成功下載進 SD 卡之后，此時我們便可以開始設置芯片從 SD 啟動。

先確定 BOOT_MODE[1:0]=2'b10，即芯片處于 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 SD 啟動模式為 4'b01xx。

六、配置eFuse啟動SD/eMMC

設置好芯片啟動模式是從 SD 啟動之后，我們還需要最后關注一下與 SD/eMMC 相關的具體特性配置，主要集中在芯片內部 eFuse 0x470 - 0x450 區域里，默認全 0 值適用 3.3V SD 卡工作在 1bit Normal Speed 模式，有需要的話切換到 4bit SDR104 更快速度模式也是可以的。