關(guān)于Segger J-Flash在Micron Flash固定區(qū)域下載校驗(yàn)失敗的故事

痞子衡最近在支持一個(gè) i.MXRT1170 歐美客戶，客戶項(xiàng)目里選用了來(lái)自 Micron 的四線 NOR Flash - MT25QL256ABA8E12-0AAT 作為啟動(dòng)設(shè)備，一般讀寫(xiě)倒是沒(méi)有問(wèn)題，但是在 Segger J-Flash 下燒寫(xiě)遇到了特定區(qū)域內(nèi)校驗(yàn)失敗的問(wèn)題。

從痞子衡過(guò)往豐富的 Flash 支持經(jīng)驗(yàn)來(lái)看，亞太區(qū)客戶一般選用 ISSI(芯成)/Winbond(華邦)/MXIC(旺宏)/GigaDevices(兆易創(chuàng)新) 的 Flash 比較多，痞子衡對(duì)這些廠商 Flash 可以說(shuō)是門(mén)清了。這個(gè)歐美客戶選用的是痞子衡不太熟的 Micron(鎂光) 產(chǎn)品，借著這個(gè)問(wèn)題，痞子衡帶大家一起稍微深入地了解下 Micron Flash 產(chǎn)品：

一、引出客戶問(wèn)題

首先是復(fù)現(xiàn)下客戶的問(wèn)題，痞子衡找了塊 MIMXRT1170-EVK 開(kāi)發(fā)板，將板載其他廠商 Flash 換成這顆 MT25QL256ABA8E12-0AAT（因?yàn)槭?T-PBGA24 封裝，所以需要放到原來(lái)的 OctalFlash 位置 - U21），然后將 SDK_2.11.1_MIMXRT1170-EVKoardsevkmimxrt1170driver_examplesflexspi orpolling_transfer 例程稍作適配性修改，主要是將 customLUT 里的命令表按 Micron 數(shù)據(jù)手冊(cè)命令表做調(diào)整（全用了四字節(jié)地址命令），然后跑了一下例程發(fā)現(xiàn)基本的 Flash 讀寫(xiě)擦操作沒(méi)有問(wèn)題（默認(rèn)操作的是 0x14000 處的 Sector），這表明硬件修改沒(méi)有問(wèn)題。

constuint32_tcustomLUT[CUSTOM_LUT_LENGTH]={
/*Fastreadquadmode-SDR*/
[4*NOR_CMD_LUT_SEQ_IDX_READ_FAST_QUAD]=
FLEXSPI_LUT_SEQ(kFLEXSPI_Command_SDR,kFLEXSPI_1PAD,0xEC,kFLEXSPI_Command_RADDR_SDR,kFLEXSPI_4PAD,0x20),
[4*NOR_CMD_LUT_SEQ_IDX_READ_FAST_QUAD+1]=
FLEXSPI_LUT_SEQ(kFLEXSPI_Command_DUMMY_SDR,kFLEXSPI_4PAD,0x0a,kFLEXSPI_Command_READ_SDR,kFLEXSPI_4PAD,0x04),

/*EraseSector*/
[4*NOR_CMD_LUT_SEQ_IDX_ERASESECTOR]=
FLEXSPI_LUT_SEQ(kFLEXSPI_Command_SDR,kFLEXSPI_1PAD,0xDC,kFLEXSPI_Command_RADDR_SDR,kFLEXSPI_1PAD,0x20),

/*PageProgram-quadmode*/
[4*NOR_CMD_LUT_SEQ_IDX_PAGEPROGRAM_QUAD]=
FLEXSPI_LUT_SEQ(kFLEXSPI_Command_SDR,kFLEXSPI_1PAD,0x34,kFLEXSPI_Command_RADDR_SDR,kFLEXSPI_1PAD,0x20),
[4*NOR_CMD_LUT_SEQ_IDX_PAGEPROGRAM_QUAD+1]=
FLEXSPI_LUT_SEQ(kFLEXSPI_Command_WRITE_SDR,kFLEXSPI_4PAD,0x04,kFLEXSPI_Command_STOP,kFLEXSPI_1PAD,0x00),
};

接下來(lái)就是按客戶操作流程來(lái)復(fù)現(xiàn) Segger J-Flash 燒寫(xiě)校驗(yàn)失敗問(wèn)題，客戶其實(shí)是嘗試燒寫(xiě)全部 32MB 數(shù)據(jù)來(lái)查看 J-Flash 及其配套下載算法能否適用這顆 Flash，這里痞子衡就用 《超級(jí)下載算法RT-UFL v1.0》，經(jīng)過(guò)測(cè)試，確實(shí)復(fù)現(xiàn)了客戶的問(wèn)題。

經(jīng)過(guò)反復(fù)測(cè)試，定位了問(wèn)題是這顆 Micron 32MB 的 Flash 前 3/4 區(qū)域（0x0 - 0x17FFFFF）是沒(méi)問(wèn)題的，但是在后 1/4 區(qū)域（0x1800000 - 1FFFFFF）均會(huì)出現(xiàn)校驗(yàn)錯(cuò)誤（J-Flash軟件里看擦寫(xiě)操作是能進(jìn)行的，但后面發(fā)現(xiàn)其實(shí)根本沒(méi)有正常擦寫(xiě)）。

二、Micron QuadSPI NOR Flash有什么不同？

在分析客戶問(wèn)題之前，我們先來(lái)簡(jiǎn)單認(rèn)識(shí)一下這顆 Micron NOR Flash，痞子衡瀏覽了 Micron 的官網(wǎng)以及這顆 Flash 的數(shù)據(jù)手冊(cè)，發(fā)現(xiàn)它確實(shí)跟其他廠商的 NOR Flash 設(shè)計(jì)有點(diǎn)區(qū)別。

首先是 Flash 容量，其他廠商一般都是能夠提供從 512Kb 到 2Gb 全范圍的 Flash 產(chǎn)品，但是 Micron 串行 NOR Flash 最小容量就是 128Mb，果然是國(guó)際 Memory 大廠，設(shè)計(jì)就是豪橫。但是從 Flash 作為 XIP 啟動(dòng)設(shè)備角度而言，128Mb 其實(shí)挺多的，普通的嵌入式項(xiàng)目沒(méi)有這么大的代碼存儲(chǔ)需求。

其次是 NOR Flash 里的高頻問(wèn)題 《QE bit 設(shè)計(jì)》，一般 Flash 的 IO2/3 引腳復(fù)用功能都是通過(guò)內(nèi)部狀態(tài)寄存器里的 QE 位來(lái)控制，QE 關(guān)閉則 IO2/3 是 RESET#/HOLD#/WP# 功能：如果 QE 開(kāi)啟則 IO2/3 用于數(shù)據(jù)傳輸（這種情況下才可以用 Quad I/O 相關(guān)命令）。

然而 Micron Flash 根本就沒(méi)有 QE 位控制，IO2/3 功能主要靠當(dāng)前命令類型來(lái)決定：如果是 Single SPI 或者 Dual I/O SPI 命令，則 IO2/3 是 RESET#/HOLD#/WP# 功能；如果是 Quad I/O SPI 命令，則 IO2/3 用于傳輸數(shù)據(jù)。

其它設(shè)計(jì)上的區(qū)別就不再詳細(xì)展開(kāi)了，等用到具體功能查看數(shù)據(jù)手冊(cè)再去了解對(duì)比。

三、找到問(wèn)題原因

現(xiàn)在來(lái)分析客戶問(wèn)題，F(xiàn)lash 后 1/4 區(qū)域在 J-Flash 下校驗(yàn)錯(cuò)誤，那我們先修改 polling_transfer 例程去操作 0x1800000 之后的 Sector，發(fā)現(xiàn)確實(shí)跑不過(guò)。如果不是 Flash 介質(zhì)問(wèn)題，也不是讀寫(xiě)擦命令問(wèn)題，那只能有一種解釋，那就是 Flash 里這個(gè)區(qū)域被保護(hù)了，F(xiàn)lash 里是有非易失寄存器可以設(shè)置軟件保護(hù)的，但是默認(rèn)應(yīng)該是全部區(qū)域不保護(hù)，而第一小節(jié)里我們先跑了 polling_transfer 例程驗(yàn)證 Flash 讀寫(xiě)，那大概率這個(gè)例程里有修改 Flash 內(nèi)部寄存器操作，經(jīng)過(guò)排查痞子衡定位到了 flexspi_nor_enable_quad_mode() 函數(shù)。

#defineFLASH_QUAD_ENABLE0x40U

constuint32_tcustomLUT[CUSTOM_LUT_LENGTH]={
/*EnableQuadmode*/
[4*NOR_CMD_LUT_SEQ_IDX_WRITESTATUSREG]=
FLEXSPI_LUT_SEQ(kFLEXSPI_Command_SDR,kFLEXSPI_1PAD,0x01,kFLEXSPI_Command_WRITE_SDR,kFLEXSPI_1PAD,0x04),
};

intmain(void)
{
//代碼省略

/*Enterquadmode.*/
status=flexspi_nor_enable_quad_mode(EXAMPLE_FLEXSPI);
if(status!=kStatus_Success)
{
returnstatus;
}

//代碼省略
}

第二小節(jié)介紹里我們知道 Micron Flash 是沒(méi)有 QE 位設(shè)計(jì)的，因此 flexspi_nor_enable_quad_mode() 函數(shù)在這里是多余的，這個(gè)函數(shù)是將 0x40 寫(xiě)入到了命令標(biāo)號(hào)為 0x01 的 Status Register（這個(gè)操作適用于 ISSI Flash），我們?cè)跀?shù)據(jù)手冊(cè)里找到這個(gè)寄存器定義，發(fā)現(xiàn)被置位的 bit 6 是塊保護(hù)控制位 BP[3:0] 里的最高位，并且 BP[3:0] 設(shè)置是非易失性的（斷電不丟失）。

再進(jìn)一步往下找 BP[3:0] 設(shè)置與 Flash 空間對(duì)應(yīng)關(guān)系，發(fā)現(xiàn) 4'b1000 設(shè)置就是保護(hù)后 1/4 區(qū)域里的所有 block，至今似乎真相大白了。為了驗(yàn)證發(fā)現(xiàn)，我們需要將 Status Register 重設(shè)為 0x00，然后再用 J-Flash 燒寫(xiě)一次，這時(shí)候校驗(yàn)失敗問(wèn)題消失了，一切恢復(fù)正常。

回顧這個(gè)故事，如果痞子衡事先不用 polling_transfer 例程去操作一次 Flash，或者即使跑了例程但事先意識(shí)到了 Micron Flash 沒(méi)有 QE 設(shè)計(jì)而刪除 flexspi_nor_enable_quad_mode() 函數(shù)，也就無(wú)法復(fù)現(xiàn)客戶問(wèn)題了，這也是本次故事里最神奇的地方，客戶和痞子衡犯了同樣的失誤，也許這就是緣分？

審核編輯：劉清