痞子衡嵌入式：簡析i.MXRT1170 XECC功能特點(diǎn)及其保護(hù)串行NOR Flash和SDRAM之道

　　大家好，我是痞子衡，是正經(jīng)搞技術(shù)的痞子。今天痞子衡給大家分享的是i.MXRT1170 XECC功能特點(diǎn)及其保護(hù)串行NOR Flash和SDRAM之道。

　　ECC 是 “Error Correcting Code” 的簡寫，ECC 能夠?qū)崿F(xiàn)錯(cuò)誤檢查和糾正，含有 ECC 功能的內(nèi)存一般稱為 ECC 內(nèi)存，使用了 ECC 內(nèi)存的系統(tǒng)在穩(wěn)定性和可靠性上得到很大提升。相比前幾代不帶 ECC 的 i.MXRT10xx 型號，新一代 i.MXRT1170 在 ECC 上做了全面武裝，從 eFuse到 FlexRAM，從 OCRAM 到外部存儲(chǔ)空間全都加上了 ECC 功能。如下表所示，不同類型的存儲(chǔ)由不同的 ECC 控制器來守護(hù)：

　　今天痞子衡給大家簡單介紹一下 i.MXRT1170 上用于保護(hù)掛載在 FlexSPI 和 SEMC 接口上的外部存儲(chǔ)器的 XECC 功能：

一、XECC功能簡介

1.1 XECC特點(diǎn)

　　從用戶角度來說，其實(shí) XECC 的設(shè)計(jì)特別簡單，當(dāng) XECC 使能后，任何對 ECC 保護(hù)區(qū)域的 AHB 訪問（注意僅 AHB 方式才能激活 XECC，IPG 方式是不受 XECC 影響的）都會(huì)被 XECC 模塊接管，WECC 組件負(fù)責(zé)根據(jù)用戶寫入的數(shù)據(jù)值產(chǎn)生 ECC 校驗(yàn)值一并存入目標(biāo)地址，RECC 組件負(fù)責(zé)根據(jù)用戶讀取的地址獲取相應(yīng) ECC 檢驗(yàn)值并做檢驗(yàn)處理后再返回?cái)?shù)據(jù)值。WECC 和 RECC 組件可獨(dú)立開關(guān)控制。

　　XECC 模塊一共有三個(gè)，分別是 XECC_FLEXSPI1、XECC_FLEXSPI2、XECC_SEMC，每個(gè)模塊均支持 4 個(gè) ECC 區(qū)域的設(shè)置（區(qū)域最小單位 4KB，即 ECC_BASE/EDD_ADDRx 寄存器的低 12bits 總是 0）。

1.2 關(guān)于ECC設(shè)計(jì)細(xì)節(jié)

　　關(guān)于 ECC 基本概念，參看《簡析i.MXRT1170 Cortex-M7 FlexRAM ECC功能特點(diǎn)、開啟步驟、性能影響》的 1.2節(jié)，這里不予贅述。

　　比如 XECC 保護(hù)掛在 FlexSPI1 上的 Flash，設(shè)置的 Flash ECC 保護(hù)區(qū)域?yàn)?0x30000000 - 0x30000FFF，共 4KB 空間。那么從實(shí)際物理空間角度（IPG 方式去讀）來說 0x30000000 處保存的是原始 4bytes 用戶數(shù)據(jù)（D0），0x30000004 處保存的是 4bytes XECC 校驗(yàn)值（E0），0x30000008 處保存的又是原始 4bytes 用戶數(shù)據(jù)（D1），0x3000000c 處保存的又是 4bytes XECC 校驗(yàn)值（E1）...

　　注意上述地址均表述的是實(shí)際物理地址，但 master 通過 AHB 總線直接讀寫 Flash 時(shí)，僅需訪問 0x30000000 - 0x300007FF 空間里的 2KB 實(shí)際用戶數(shù)據(jù)即可，完全不需在意另外 2KB 的 XECC 檢驗(yàn)值的處理，SoC 系統(tǒng)里直接做了自動(dòng)處理與地址轉(zhuǎn)換，即 0x30000000 處對應(yīng)校驗(yàn)后的 4bytes 用戶數(shù)據(jù)（D0），0x30000004 處對應(yīng)校驗(yàn)后的 4bytes 用戶數(shù)據(jù)（D1）...

1.2.2 ECC錯(cuò)誤觸發(fā)處理

　　ECC 錯(cuò)誤分兩種，分別是 1-bit 錯(cuò)誤和 2-bit 錯(cuò)誤（針對 4bits 數(shù)據(jù)而言）。從軟件層面來看，1-bit 錯(cuò)誤可以不用管，XECC 模塊會(huì)自動(dòng)糾錯(cuò)。我們主要處理 2-bit 錯(cuò)誤，由于 2-bit 錯(cuò)誤僅能檢錯(cuò)，無法糾錯(cuò)，所以發(fā)生了這個(gè)錯(cuò)誤，就意味著讀取的數(shù)據(jù)不可靠了。對于 1/2 bit錯(cuò)誤，XECC 均提供了中斷響應(yīng)（XECC_xxModule_INT_IRQn / XECC_xxModule_FATAL_INT_IRQn）。

　　對于 32bits 數(shù)據(jù)而言，XECC 是可以糾正其中發(fā)生的 8bits 錯(cuò)誤的，但前提是按序分割開的每 4bits 數(shù)據(jù)位僅能有 1bit 錯(cuò)誤，如果這 4bits 數(shù)據(jù)位里有多 bit 錯(cuò)誤，我們依然想校正的話，需要借助 Data Swap 功能，這里不再單獨(dú)展開，可查看 RM 了解細(xì)節(jié)。

二、開啟XECC的步驟

2.1 激活XECC特性

　　芯片出廠，默認(rèn)是沒有激活 XECC 特性的，如果需要開啟 XECC，需要燒寫 efuse，fusemap 中 0x840[3] 對應(yīng)的是 XECC_ENABLE bit，我們需要將這個(gè) bit 燒寫成 1，才能激活 XECC 特性。

2.2 初始化存儲(chǔ)器接口外設(shè)

　　在初始化 XECC 模塊之前一般先初始化存儲(chǔ)器接口外設(shè)，這里我們先初始化 FlexSPI1，因?yàn)闇y試板卡 MIMXRT1170-EVK 上默認(rèn)是 FlexSPI1 連接的串行 NOR Flash。

void init_flexspi_flash(void)
{
    flexspi_nor_flash_init(FLEXSPI1);

    // 盡量等待 FlexSPI 總線空閑再退出
    if ((FLEXSPI1->MCR0 & FLEXSPI_MCR0_MDIS_MASK) != FLEXSPI_MCR0_MDIS_MASK)
    {
        while (!FLEXSPI_GetBusIdleStatus(FLEXSPI1));
    }

    FLEXSPI_SoftwareReset(FLEXSPI1);
}

2.3 SDK驅(qū)動(dòng)初始化XECC

　　然后可以直接利用 SDK 里的 fsl_xecc 驅(qū)動(dòng)對 XECC 模塊進(jìn)行初始化，代碼非常簡單，如下示例代碼就是初始化 XECC_FLEXSPI1，使能 0x30000000 - 0x30000FFF 區(qū)域的讀寫 ECC 功能：

#include "fsl_xecc.h"

void init_flexspi_xecc(void)
{
    xecc_config_t config;
    XECC_GetDefaultConfig(&config);

    // 同時(shí)使能讀寫 XECC
    config.enableXECC     = true;
    config.enableWriteECC = true;
    config.enableReadECC  = true;

    // 設(shè)置 ECC 區(qū)域（0x30000000 - 0x30000FFF）
    config.Region0BaseAddress = FlexSPI1_AMBA_BASE;
    config.Region0EndAddress  = FlexSPI1_AMBA_BASE + 0x1000;

    // 初始化 XECC 模塊
    XECC_Init(XECC_FLEXSPI1, &config);
}

2.4 AHB方式讀寫ECC目標(biāo)區(qū)域

　　最后就是利用《其實(shí)i.MXRT下改造FlexSPI driver同樣支持AHB方式去寫入NOR Flash》一文 3.3 節(jié)里的 flexspi_nor_flash_program() 函數(shù)來對 Flash 做 AHB 方式的寫入，以激活 XECC 工作。為了驗(yàn)證 XECC 是否工作正常，可以分別用 IPG 和 AHB 方式讀回寫入的區(qū)域看最終結(jié)果。

SDK_ALIGN(static uint8_t s_nor_program_buffer[256], 4);
static uint8_t s_nor_ipg_read_buffer[256];
static uint8_t s_nor_ahb_read_buffer[256];

void test_flash_ecc_rw(void)
{
    // 擦除 Flash 0x30000000 開始的 4KB 區(qū)域（1個(gè)Sector）
    flexspi_nor_flash_erase_sector(FLEXSPI1, 0x0);

    for (uint32_t i = 0; i < 0xFFU; i++)
    {
        s_nor_program_buffer[i] = i;
    }
    // AHB 方式寫 256 字節(jié)數(shù)據(jù)進(jìn) Flash 0x30000000 開始的地址
    flexspi_nor_flash_program(FLEXSPI1, 0x30000000, s_nor_program_buffer, 256);

    DCACHE_CleanInvalidateByRange(0x30000000, 0x1000);

    // IPG 方式從 Flash 0x30000000 開始的地址讀出 256 字節(jié)數(shù)據(jù)
    flexspi_nor_flash_read(FLEXSPI1, 0x0, (void *)s_nor_ipg_read_buffer, 256);

    // AHB 方式從 Flash 0x30000000 開始的地址讀出 256 字節(jié)數(shù)據(jù)
    memcpy((void *)s_nor_ahb_read_buffer, (void *)0x30000000, 256);
}