能从SD卡启动的MCU了解一下？

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.MXRT1xxx系列MCU的SD/eMMC卡启动。

最近在恩智浦官方社区上支持了一个关于 i.MXRT 从 SD 卡启动的案例，这让痞子衡想起了一年前写过的一篇《i.MXRT600从SD/eMMC启动》，那一篇重点介绍了基于 eMMC 设备制作程序、下载程序、启动程序的方法。虽然 SD 和 eMMC 在启动流程上差别不大，但是细节上还是有一些不同的。借此机会，今天痞子衡再认真捋一下 SD 卡上制作、下载、启动程序的方法：

• Note：文中贴图、代码主要以 i.MXRT1050 为例，其余 i.MXRT1xxx 系列原理类似。

一、支持的SD/eMMC

i.MXRT 四位数和 i.MXRT 三位数用于访问 SD/MMC 卡的外设是同一个即 uSDHC，外设本身能支持到 SD3.0。但是芯片 BootROM 里并不一定完全按 uSDHC 全功能来做实现，i.MXRT1050 BootROM 主要实现了以下类型的 SD 卡启动支持：

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

作为对比，i.MXRT600 BootROM 对于 SD 卡启动支持与 i.MXRT1050 则稍有不同：

• 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，均连接在了第一个 uSDHC 端口上，所以我们测试 SD 启动还是非常方便的。

二、SD/eMMC硬件连接

除了 i.MXRT1010/1015 不包含 uSDHC 外设之外，其余 i.MXRT1xxx 内部都有 2 个 uSDHC 模块（注：uSDHC2 可能在一些小封装上没有引出），i.MXRT1050 BootROM 支持如下 pinmux 来连接 SD/eMMC 卡去启动：

如下是 IMXRT1050-EVKB_Rev.A 板上 SD 卡槽连接设计，这个卡槽除了用来测试 SD 卡读写启动之外，也可以通过连接 MicroSD 转 eMMC 适配器去测试启动 eMMC（需工作在 1/4bit bus width mode）：

三、SD/eMMC加载启动过程

我们知道 SD/eMMC 设备中仅能放置 Non-XIP Application（链接到内部 SRAM 或者 外部 RAM 空间），其启动加载流程跟 《从 Serial(1-bit SPI) NOR/EEPROM恢复启动》 加载流程差不多（参考文章第 3 小节）。

对于 SD 卡设备，起始偏移一般要存放系统 main boot record (MBR)，因此需要让开，BootROM 会从固定偏移 0x400 地址处读取 IVT 启动头，有了 IVT 后面就能找到 Application 去加载启动了（在这里 RT 四位数和 RT 三位数是不一样的）。

四、下载Application进SD/eMMC

现在假定你已经制作好一个 Bootable image 并且使用 blhost 工具与 Flashloader 建立了基本通信，正要开始将 Bootable image 下载进 SD 设备。此时我们只需要提供简化的 4byte 配置数据就可以完成 SD 设备的配置，下面是一种 Application 下载更新示例：

// 在 SRAM 里临时存储 SD 配置数据
blhost -u -- fill-memory 0x20202000 0x4 0xD0000001 // 1bit, Normal Speed，uSDHC1

// 使用 SD 配置数据去配置 uSDHC 接口
blhost -u -- configure-memory 0x120 0x20202000

上述 fill-memory 命令中 0xD0000001 参数即是简化的 4byte 配置数据，这个配置数据组织详见下表：

上表 4byte 数据提供的配置信息主要是 SD 连接以及属性配置。configure-memory 命令执行成功之后，底下只需要将 Bootable image 从 SD 偏移 0x400 地址处开始下载即可，具体步骤如下：

// 擦除 SD 并将 image 下载进 SD
blhost -u -- flash-erase-region 0x400 0x20000 0x120
blhost -u -- write-memory 0x400 bt_image.bin 0x120

当然以上所有繁杂的命令行操作都可以使用 MCUBootUtility 工具（v3.5及以上）来一键完成：

五、进入SD/eMMC启动模式

Application 已经被成功下载进 SD 卡之后，此时我们便可以开始设置芯片从 SD 启动。

先确定 BOOT_MODE[1:0]=2'b10，即芯片处于 Internal Boot 模式，再来选择 Boot Device，Boot Device 由 BOOT_CFG1[7:4] 这四个 pin 的输入状态决定，其中 SD 启动模式为 4'b01xx。

六、配置eFuse启动SD/eMMC

设置好芯片启动模式是从 SD 启动之后，我们还需要最后关注一下与 SD/eMMC 相关的具体特性配置，主要集中在芯片内部 eFuse 0x470 - 0x450 区域里，默认全 0 值适用 3.3V SD 卡工作在 1bit Normal Speed 模式，有需要的话切换到 4bit SDR104 更快速度模式也是可以的。

七、几个注意事项

1. RT 四位数与 RT 三位数在 uSDHC 编号上不同，RT 四位数是 uSDHC1-2, 而 RT 三位数则是 uSDHC0-1，这反映在第四节 option.instance 设置里。
2. eMMC 协议是向下兼容 SD 协议的，因此如果使用一块 MicroSD 转 eMMC 小卡插 进官方 EVK 板的 SD 卡槽做测试，那么启动模式不管是 SD 1/4bit 或者 eMMC 4bit 模式均是能正常启动 eMMC 程序的。
3. 在 MIMXRT1170-EVKB Rev.B 板卡上，需要设置成 4bit 模式（BOOT_CFG2[1]=1）才能正常启动 SD 卡里程序。

上述所有步骤全部完成之后，复位芯片你就应该能看到你放在 SD 里的 Application 已经正常地启动了。

至此，恩智浦i.MXRT1xxx系列MCU的SD/eMMC卡启动痞子衡便介绍完毕了，掌声在哪里~~~

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