痞子衡嵌入式：在含多個i.MXRT的主從系統中共享一顆Flash啟動的方法與實踐(上篇)

　　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多個i.MXRT共享一顆Flash啟動的方法。

　　有些特殊的客戶應用會采用多顆 i.MXRT 芯片設計一主多從的硬件架構（目的不一，或仿多核 MCU 系統、或拓展 GPIO 數量），因為 i.MXRT 片內無非易失性存儲器，這時候為整個系統配置合適的啟動設備保證每個 i.MXRT 都能加載程序正常啟動是頭等大事。

　　因為 i.MXRT 支持的啟動設備類型眾多，此處我們暫討論連接在 FlexSPI 外設上的 NOR Flash 作為啟動設備。熟悉 i.MXRT 的朋友都知道，其片內 ROM 功能強大，這種情況下系統可采用的 Flash 連接啟動方式并不單一，今天痞子衡就和大家討論下這個話題并且給大家介紹一種創新方法：

Note：本篇是上篇，主要介紹理論方法，下篇為具體實踐。

一、多i.MXRT系統啟動的傳統設計

1.1 每個i.MXRT獨享一個Flash

　　首先介紹得是大家直覺里第一反應的方案，那就是每個 i.MXRT 都有專屬 Flash，互不干擾，這種方案沒啥好說的，就是簡單粗暴，但是它也有明顯的優缺點：

- 優點：
1. 系統啟動快，多 i.MXRT 同時啟動
2. 每個 i.MXRT 均可以 XiP 啟動
3. 每個 i.MXRT 單獨更新專屬 Flash（可同時進行，OTA 加速且程序版本管理簡單）
- 缺點：
1. 硬件設計稍復雜，PCB 面積大，Flash 數量多導致成本高
2. 程序燒寫流程增多（需燒寫多顆 Flash），量產不便

1.2 僅主i.MXRT連接一個Flash

　　當主從系統里從 i.MXRT 數量多到一定程度，上述方法里的缺點就被無限放大了，Flash 數量扎眼，量產時間過長，這時候項目經理一定會跳出來讓你降成本（Flash成本，產線時間成本），于是你就開始想辦法減少 Flash 數量。

　　此時我們可以借助 i.MXRT 的 ROM ISP 功能，由主 i.MXRT 先啟動運行 Flash 里的 bootloader ，然后由 bootloader 來讀取 Flash 里的應用程序并通過 ISP 接口直接加載到從 i.MXRT 的內部 SRAM 里運行（多個從 i.MXRT 可按序串行下載也可并行下載，從 bootloader 設計角度來說一般是按序串行下載），當然這種方式同樣有明顯的優缺點：

- 優點：
1. 簡化了硬件設計，PCB 面積減小，僅需一顆 Flash
2. 簡化了程序燒寫流程（僅需燒寫一顆 Flash），方便量產
- 中性：
1. 僅有主 i.MXRT 可以 XiP 啟動，從 i.MXRT 都只能 Non-XiP 啟動
2. 主 i.MXRT 統一負責 OTA 升級任務（loading 較大）
- 缺點：
1. 需要額外設計符合 ROM ISP 協議的 bootloader 讓主 i.MXRT 執行去加載從 i.MXRT 程序
2. 整個系統啟動時間變長（如果從 i.MXRT 程序由 bootloader 按序串行下載，UART 接口速度慢）
3. 如果從 i.MXRT 程序不同，Flash 里會分區域存儲不同程序，帶來復雜的 OTA 版本管理問題

二、一種共享Flash啟動的創新方法

　　上述改進方法達到了降硬件成本的目的，但是也帶來了一個無法避免的系統整體啟動時間過長的問題（bootloader 實現 ROM ISP 功能如果選擇 USB 接口，需要額外加 Hub，還是存在硬件成本問題；如果選擇 UART 接口，速度較低，程序加載時間無法忍受）。

　　有沒有更好的方法？痞子衡既然這么問了，那就一定是有！我們可以創新地把一顆 Flash 同時連到多個 i.MXRT 上，主 i.MXRT 能夠控制所有從 i.MXRT 的 POR_B 電平。系統上電，主 i.MXRT 先 Non-XIP 啟動，然后主 i.MXRT 逐一釋放從 i.MXRT 的 POR_B 讓它們分時占用 Flash 去 Non-XIP 啟動，現在我們再來分析下它的優缺點：

- 優點：
1. 簡化了硬件設計，PCB 面積減小，僅需一顆 Flash
2. 簡化了程序燒寫流程（僅需燒寫一顆 Flash），方便量產
- 中性：
1. bootloader 可有可無，即使有也非常簡單，無需承擔程序加載任務
2. 整個系統啟動時間可控（分時復用 Flash 啟動，FlexSPI 接口加載速度較高）
3. 系統里僅有一個 i.MXRT（可主可從）可以 XiP 啟動，其余 i.MXRT 都只能 Non-XiP 啟動
4. 每個 i.MXRT 均可承擔 OTA 升級任務，具有一定靈活性
- 缺點：
1. 如果從 i.MXRT 程序不同，Flash 里會分區域存儲不同程序，帶來復雜的 OTA 版本管理問題