痞子衡嵌入式：恩智浦i.MX RT1xxx系列MCU启动那些事（11.B）- FlexSPI NOR连接方式大全(RT1060/1064(SIP))
大家好，我是痞子衡，是正经搞技术的痞子。今天痞子衡给大家介绍的是恩智浦i.MX RT1060/1064(SIP)两款MCU的FlexSPI NOR启动的连接方式。
上一篇文章 写完之后，痞子衡发给了做线上客户支持的同事们审阅，受到了同事们的好评，同事们希望这个系列能把所有i.MXRT家族都写一遍，于是便有了今天的文章。特别提醒阅读本文时需要有上一篇文章的基础，因为有一些重复的内容本文不会赘述。
今天的主角是i.MXRT1060和i.MXRT1064，说是两款不同的芯片，其实本质上是一款，因为i.MXRT1064是i.MXRT1060的SIP（System In a Package）版本，简单的说就是 i.MXRT1060 + 内置QSPI NOR Flash (4MB, 108MHz) = i.MXRT1064。但要真说是一款芯片吧，其实它们确实是两款不同的芯片，我们今天要聊到的FlexSPI NOR启动特性(尤其是连接方式)上两者又不一样。
i.MXRT1060是紧接着i.MXRT1050之后推出的增强型，在IP数量上进一步增多，尤其是本文重点关注的IP - FlexSPI，i.MXRT1060内部集成了两个FlexSPI模块(均是双通道8bit)，相比于i.MXRT1050的单FlexSPI模块，i.MXRT1060在双Flash启动连接的支持上要更丰富一些。而i.MXRT1064因为有内置Flash，其在单Flash启动方式则是定死的，永远从内部Flash启动，无法选择从外部Flash启动。
i.MXRT1060集成双FlexSPI的主要用意其实并不是连接两个Flash，而是一个挂Flash，另一个挂HyperRAM。HyperRAM性能与价格现在与SDRAM相差无几，但引脚减少了很多，这对于I/O资源使用紧张的i.MXRT项目很有帮助。
- Note1 : i.MXRT1060 可启动 NOR Flash 仅能挂载在 FlexSPI1 上，在系统映射地址空间分配上，给 FlexSPI1 分配的起始地址是 0x60000000，因此 XIP 应用程序需要从 0x60000000 之后的空间开始链接
- Note2 : i.MXRT1064 内部封装的 NOR Flash 挂载在 FlexSPI2 上，在系统映射地址空间分配上，给 FlexSPI2 分配的起始地址是 0x70000000，因此 XIP 应用程序需要从 0x70000000 之后的空间开始链接
一、关于Pin2Pin兼容
我们知道i.MXRT1050和i.MXRT1060均是BGA196封装，而且它们是Pin2Pin兼容，这意味着只要你的代码里使用的资源在两个芯片上都存在，那么这个代码原则上既可以跑在i.MXRT1050上，也可以跑在i.MXRT1060上。
你肯定会觉得奇怪，明明i.MXRT1060比i.MXRT1050多了一些IP模块（比如FlexSPI2），为什么还能做到Pin2Pin兼容，那FlexSPI2模块的Pinmux跑哪里去了？且听痞子衡慢慢解释，Pinmux分配都在IOMUXC模块里，i.MXRT1050上每个GPIO共支持ALT0-ALT7共8个选项，i.MXRT1060上关于ALT0-ALT7的定义与i.MXRT1050是一模一样的，这是Pin2Pin兼容的根本原因，但i.MXRT1060上部分GPIO还拓展了ALT8和ALT9，那些新增的IP模块的Pinmux都在ALT8-ALT9上。
下表示例了GPIO_EMC[11:9]的ALT定义，可以看到ALT0-ALT7的定义在两个芯片上是一样的，但是i.MXRT1060上多了ALT8定义，这正是FlexSPI2的部分Pinmux。
二、涉及FlexSPI引脚
2.1 BootROM指定
前面讲了，既然i.MXRT1060与i.MXRT1050是Pin2Pin兼容的，那么它们的BootROM在FlexSPI NOR启动的支持上是不是也一样的呢？你猜对了，虽然i.MXRT1060有两个FlexSPI模块，但是它的BootROM仅指定了从FlexSPI1启动，与i.MXRT1050是完全一致的。
我们可以在i.MXRT1060芯片参考手册System Boot这一章节找到BootROM指定的FlexSPI NOR引脚，痞子衡整理如下：
下表适用于i.MXRT1060（适用全系列封装）：
i.MXRT1064内置了一片QSPI Flash，这片Flash固定连在FlexSPI2 PortA上，具体PAD是在GPIO_SPI分组里，但是你在芯片手册里根本找不到GPIO_SPI分组，因为这是芯片封装内部的I/O，没有引到外部BGA196封装上。为了充分利用片内Flash，其BootROM指定了仅从片内Flash所连接的FlexSPI2启动。
下表适用于i.MXRT1064（适用全系列封装）：
2.2 BootROM未指定
在此也列出不在BootROM指定的FlelxSPI NOR引脚，方便后续设计双Flash时参考。
下表适用于i.MXRT106x（适用全系列封装）：
三、单Flash连接方式
3.1 对于i.MXRT1060（3种）
参考上一篇文章 的 《三、单Flash连接方式（3种）》章节，在这方面，i.MXRT1060与i.MXRT1050是一样的。
3.2 对于i.MXRT1064（1种）
单Flash连接方式对于i.MXRT1064来说就是一种，直接使用内部QSPI Flash，用户板级设计根本不需要再考虑外挂Flash。这也是i.MXRT1064相比i.MXRT1060的最大意义所在。
四、双Flash连接方式
i.MXRT1050/1020仅含单FlexSPI模块，最大可以同时挂4片QSPI Flash，i.MXRT106x的两个FlexSPI模块当然理论上可以同时挂8片Flash。仅考虑接两片Flash的话，选择真的是太多了。
4.1 对于i.MXRT1060（18+4种）
参考上一篇文章 的 《四、双Flash连接方式（18种）》章节，在这方面，i.MXRT1060也同样支持i.MXRT1050所支持的18种连接方式。需要注意的是这18种连接均是基于FlexSPI1。
除了上述18种连接外，在i.MXRT1060上还可以实现FlexSPI1和FlexSPI2上各连接一个Flash，这是i.MXRT1060相比i.MXRT1050的独特优势，使用两个FlexSPI模块可以天然解决在Code Flash中原地执行代码去擦写Data Flash这个难题。
所在在i.MXRT1060上又新增了如下4种组合方式：
| Num | FlexSPI1 1st Option BootROM指定 |
FlexSPI2 BootROM未指定 |
||||||
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| A_SS0 | A_DATA[3:0] A_SCLK |
A_SS0 | A_SS1 | A_DATA[3:0] A_SCLK |
B_SS0 | B_SS1 | B_DATA[3:0] B_SCLK |
|
| 1 | ? Code |
? | ? Data |
? | ||||
| 2 | ? Code |
? | ? Data |
? | ||||
| 3 | ? Code |
? | ? Data |
? | ||||
| 4 | ? Code |
? | ? Data |
? | ||||
4.2 对于i.MXRT1064（3+16种）
i.MXRT1064片内Flash固定为Code Flash，因此我们只需要外挂一片Data Flash就行。所以对于i.MXRT1064来说，双Flash方案需要从头设计，有了前面的基础，咱们按葫芦画瓢吧：
Note：下面组合方案中第17种方案，因为涉及跟内部QSPI共信号，所以外挂Flash需跟内部QSPI Flash型号保持一致。恩智浦并没有公布i.MXRT1064内部QSPI具体型号，但其实这也不是秘密，自己网上搜一搜相关信息吧，痞子衡就不在这里透露了。
| Num | FlexSPI 1st Option | FlexSPI 2nd Option | FlexSPI2 | ||||||||||||||||
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| BootROM未指定 | BootROM指定 | BootROM未指定 | |||||||||||||||||
| A_SS0 | A_SS1 | A_DATA[3:0] A_SCLK |
B_SS0 | B_SS1 | B_SCLK | B_DATA[3:0] | A_SS1 | B_SS0 | A_SS0 | A_SS1 | A_DATA[3:0] A_SCLK |
B_DATA[3:0] | A_SS0 | A_DATA[3:0] A_SCLK |
A_SS1 | B_SS0 | B_SS1 | B_DATA[3:0] B_SCLK |
|
| 1 | ? Data |
? | ? Code |
? | |||||||||||||||
| 2 | ? Data |
? | ? Code |
? | |||||||||||||||
| 3 | ? | ? Data |
? Code |
? | |||||||||||||||
| 4 | ? | ? Data |
? Code |
? | |||||||||||||||
| 5 | ? | ? Data |
? Code |
? | |||||||||||||||
| 6 | ? Data |
? | ? Code |
? | |||||||||||||||
| 7 | ? Data |
? | ? Code |
? | |||||||||||||||
| 8 | ? Data |
? | ? Code |
? | |||||||||||||||
| 9 | ? Data |
? | ? Code |
? | |||||||||||||||
| 10 | ? Data |
? | ? Code |
? | |||||||||||||||
| 11 | ? Data |
? | ? | ? Code |
? | ||||||||||||||
| 12 | ? Data |
? | ? | ? Code |
? | ||||||||||||||
| 13 | ? | ? | ? Data |
? Code |
? | ||||||||||||||
| 14 | ? Data |
? | ? | ? Code |
? | ||||||||||||||
| 15 | ? Data |
? | ? | ? Code |
? | ||||||||||||||
| 16 | ? | ? Data |
? | ? Code |
? | ||||||||||||||
| 17 | ? Code |
? | ? Data |
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| 18 | ? Code |
? | ? Data |
? | |||||||||||||||
| 19 | ? Code |
? | ? Data |
? | |||||||||||||||
五、双FlexSPI主要用意
最后再简单介绍一下双FlexSPI的主要用意，我们知道对于一些带LCD屏的i.MXRT项目，常常需要大的显存，芯片内部虽有高达1MB的RAM，但往往也捉襟见肘，所以我们一般还需要外挂一片RAM。在i.MXRT1050上我们是通过SEMC接口来接SDRAM，而到了i.MXRT1060上，除了接SDRAM之外，我们还可以通过FlexSPI接口连HyperRAM，HyperRAM相比SDRAM在I/O占用上要少一些，这样我们就可以省出更多的I/O用作其他设计。这才是双FlexSPI的核心价值。
至此，恩智浦i.MX RT1060/1064(SIP)两款MCU的FlexSPI NOR启动的连接方式痞子衡便介绍完毕了，掌声在哪里~~~
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