痞子衡嵌入式：超級下載算法(RT-UFL)開發(fā)筆記（1） - 執(zhí)行在不同CM內(nèi)核下

本篇是超級下載算法開發(fā)筆記第一篇，咱們重點聊聊這個項目的立身之本，即如何做到一個.FLM(其實就是最終的可執(zhí)行機器碼)能在所有i.MXRT芯片下均能正常運行。

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　　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超級下載算法開發(fā)筆記(1)之執(zhí)行在不同CM內(nèi)核下。

　　文接上篇 《RT-UFL - 一個適用全平臺i.MXRT的超級下載算法設(shè)計》，痞子衡開源的這個項目已經(jīng)正式啟動了。痞子衡說過會記錄 RT-UFL 項目開發(fā)過程所有疑難點及其解決方法，和大家分享下載算法設(shè)計背后的奧秘。

　　本篇是開發(fā)筆記第一篇，咱們重點聊聊這個項目的立身之本，即如何做到一個.FLM(其實就是最終的可執(zhí)行機器碼)能在所有i.MXRT芯片下均能正常運行。

一、從嵌入式程序角度看i.MXRT家族差異

　　因為超級下載算法要運行于所有i.MXRT型號下，首先我們得知道i.MXRT家族一共有哪些型號、這些不同型號間差異是什么，哪些差異是影響超級下載算法的主要因素。

　　下表是當前i.MXRT家族已面世的全部9款型號(注:部分型號下不止一款芯片，但僅是內(nèi)部外設(shè)數(shù)量差別)：

　　雖然從芯片本身角度去細看差異會比較多，但我們可以從一個嵌入式程序最根本的三大要素（指令、外設(shè)操作、鏈接空間）來逐一定向分析：

　　從上表我們可以看出i.MXRT都是基于ARM Cortex-M內(nèi)核的，這其實是整個項目立項最重要的基礎(chǔ)，它們的指令集一脈相承。不過雖然都是Cortex-M內(nèi)核，但是涉及到三個內(nèi)核處理器版本（M4、M7、M33），因此設(shè)計超級下載算法時第一要考慮的就是處理器版本差異。

　　再從外設(shè)角度來看，超級下載算法代碼可能涉及操作芯片內(nèi)部的Clock（時鐘）、IOMUXC（引腳）、FlexSPI（Flash控制器）等外設(shè)，這些外設(shè)會有差異，但并不重要，我們可以為不同i.MXRT型號引入不同代碼處理分支。

　　最后從鏈接空間來看，超級下載算法是要加載到內(nèi)部RAM去執(zhí)行的，這些i.MXRT內(nèi)部RAM大小不一，并且在系統(tǒng)映射地址空間中的地址也略有不同，但也不重要，如果你看過痞子衡之前寫的文章 《串行NOR Flash下載算法(Keil MDK工具篇) 》，你應(yīng)該知道下載算法代碼都是位置無關(guān)鏈接，其加載地址可以不固定（由配套xml文件或IDE工程設(shè)置中額外指定），因此RAM的差異也不重要。

二、解決Cortex-M處理器不同版本指令差異

　　經(jīng)過上一節(jié)的分析，我們知道解決超級下載算法在i.MXRT全系列下運行最重要的問題就是處理不同Cortex-M內(nèi)核指令差異。

　　在解決指令差異問題前，有一個重要問題痞子衡不得不澄清，那就是不同Cortex-M芯片其中斷向量表序列定義并不同，前16個是系統(tǒng)向量，這是由ARM規(guī)定的，但后面的中斷向量均是由廠商自定義的。不同芯片型號下，同一類型外設(shè)分配的向量號并不一定相同，因此對于一些異構(gòu)雙核下跑的嵌入式程序，需要處理中斷向量表差異。但是這對于下載算法來說，不是個問題，因為下載算法不是一般的嵌入式程序，其不含中斷向量表，這意味著下載算法中沒有使用中斷響應(yīng)函數(shù)，不能開啟外設(shè)中斷（這是位置無關(guān)鏈接導(dǎo)致的）。

　　好，我們現(xiàn)在來解決指令差異問題。查看ARM官方資料得知，Cortex-M家族共有10款處理器（M0、M0+、M1、M3、M23、M4、M33、M35P、M7、M55），分屬四個架構(gòu)規(guī)范(ARMv6-M、ARMv7-M、ARMv8-M、ARMv8.1-M)，架構(gòu)主要和指令集息息相關(guān)。

　　再來看兩張Cortex-M指令集關(guān)系圖，從圖里我們可以看出Cortex-M0/M0+/M1處理器基于ARMv6-M架構(gòu)，這是一個只支持56條指令的小指令集（藍色粗框標出），所有Cortex-M處理器都支持這個56條指令的指令集。

　　看到這你是不是有所領(lǐng)悟？ARM公司其實為了能讓Cortex-M用戶的軟件能重用，特地在設(shè)計Cortex-M處理器時為其賦予了處理器向下兼容、軟件二進制向上兼容特性。通俗地說就是在較低版本Cortex-M處理器上編譯出來的機器碼可以在較高版本Cortex-M處理器上直接執(zhí)行。

　　因此為了實現(xiàn)超級下載算法在i.MXRT全系列上(M4、M7、M33)運行，我們只需要做一件事，那就是編譯生成算法文件的源MDK工程設(shè)置里選擇Cortex-M0處理器就行，是不是超級簡單？如果你下載了CMSIS_5包，里面的下載算法模板工程默認處理器就是ARMCM0，這并不只是個偶然！

　　至此，超級下載算法開發(fā)筆記(1)之執(zhí)行在不同CM內(nèi)核下痞子衡便介紹完畢了，掌聲在哪里~~~

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