最近痞子衡寫了篇文章 《i.MXRT從Serial NAND啟動(dòng)時(shí)間測量》，這篇文章詳細(xì)測試了不同長度的 Non-XIP 程序在不同 NAND 訪問速度下由 BootROM 加載啟動(dòng)所需要的時(shí)間，比如 240KB 的程序在 60MHz NAND 的訪問速度下啟動(dòng)時(shí)間接近 30ms，這個(gè)啟動(dòng)時(shí)間對(duì)于有些響應(yīng)時(shí)間敏感的應(yīng)用（比如汽車電子）來說還是比較長的。

對(duì)于Non-XIP 程序，經(jīng)過冷啟動(dòng)后，其程序體本身已經(jīng)被加載進(jìn)芯片內(nèi)部 SRAM 了，除非發(fā)生 POR，否則 SRAM 中的程序會(huì)一直保持著。假設(shè)程序在惡劣的電磁環(huán)境中運(yùn)行，代碼里雖然包含異常復(fù)位的處理，但是每次程序復(fù)位啟動(dòng)時(shí)間還是和冷啟動(dòng)時(shí)間一樣長（每次都需要 BootROM 搬移加載），有點(diǎn)難以接受。那么對(duì)于這種熱啟動(dòng)的情況，程序啟動(dòng)時(shí)間能夠縮短嗎？答案是可以的，今天痞子衡就介紹下 i.MXRT 上的 INIT_VTOR 特性：

• 備注1：本文主角是i.MXRT1050，但內(nèi)容也基本適用其它i.MXRT10xx系列。

• 備注2：同樣的測試在i.MXRT1160/1170下無效，因?yàn)镃M7_INIT_VTOR所在的IOMUXC_LPSR_GPR->GPR26在軟復(fù)位下不能保持。

INIT_VTOR功能簡介

在介紹INIT_VTOR 功能之前，大家首先要對(duì) ARM Cortex-M 內(nèi)核的中斷向量表偏移寄存器 SCB->VTOR 功能有所了解，具體可以看痞子衡的舊文 《Cortex-M中斷向量表原理及其重定向方法》。

簡單來說，芯片上電啟動(dòng)后內(nèi)核都是從 SCB->VTOR 指向的地址處獲取程序中斷向量表里的第二個(gè)向量即所謂的復(fù)位函數(shù)Reset_Handler。有了復(fù)位函數(shù)，就找到了程序入口。

;摘取自 startup_MIMXRT1052.s


__vector_table
        DCD     sfe(CSTACK)
        DCD     Reset_Handler


        DCD     NMI_Handler
        DCD     HardFault_Handler
        DCD     MemManage_Handler
        DCD     BusFault_Handler
        DCD     UsageFault_Handler
        ...

對(duì)于i.MXRT1050，我們知道芯片上電復(fù)位都是執(zhí)行 BootROM 代碼，BootROM 中斷向量表固定放在了 0x0020_0000 地址處。那么這個(gè) 0x0020_0000 地址是怎么被賦給 SCB->VTOR 寄存器的呢？這就引出了本文主角 IOMUXC_GPR->GPR16[32:7] - CM7_INIT_VTOR 位，這 25bits 的 CM7_INIT_VTOR 值每次復(fù)位都會(huì)被芯片系統(tǒng)自動(dòng)加載進(jìn) SCB->VTOR[32:7] 中，其默認(rèn)值即對(duì)應(yīng) BootROM 中斷向量表地址。

正如痞子衡舊文 《妙用i.MXRT1xxx里SystemReset不復(fù)位的GPR寄存器》 提及的那樣，IOMUXC_GPR 寄存器僅在 POR 復(fù)位或者整體重新上電時(shí)才會(huì)被置位，這就意味著我們?cè)趹?yīng)用程序中只需要設(shè)置一次 CM7_INIT_VTOR 值，其后不管發(fā)生多少次類似NVIC_SystemReset() 的復(fù)位，CM7_INIT_VTOR 值都不會(huì)改變。

使用INIT_VTOR縮短程序熱重啟有了上一節(jié)的理論基礎(chǔ)，我們來做個(gè)實(shí)驗(yàn)。痞子衡找了一塊MIMXRT1050-EVK12（Rev.A）板卡，將其啟動(dòng)設(shè)備換成串行 NAND 啟動(dòng)（電阻切換到使能 U33，并將 U33 替換成華邦 W25N01GV）。

然后按照串行 NAND 啟動(dòng)時(shí)間測試方法那樣修改SDK_2_13_0_EVKB-IMXRT1050oardsevkbimxrt1050demo_appsled_blinkyiar 例程（debug build，即代碼在 ITCM 運(yùn)行，注意修改鏈接文件中的 m_interrupts_start = 0x00002000），并在SystemInit() 函數(shù)里調(diào)用如下測試函數(shù)，根據(jù)是否設(shè)置 IOMUXC_GPR->GPR16 寄存器編譯出兩個(gè)不同鏡像文件（直接編輯 bin 文件將其均填充至 120KB）。

void set_led_gpio(void)
{
  CLOCK_EnableClock(kCLOCK_Iomuxc);
  gpio_pin_config_t USER_LED_config = {
      .direction = kGPIO_DigitalOutput,
      .outputLogic = 0U,
      .interruptMode = kGPIO_NoIntmode
  };
  GPIO_PinInit(GPIO1, 9U, &USER_LED_config);
  IOMUXC_SetPinMux(IOMUXC_GPIO_AD_B0_09_GPIO1_IO09, 0U); 
  IOMUXC_SetPinConfig(IOMUXC_GPIO_AD_B0_09_GPIO1_IO09, 0x10B0U); 


  SystemCoreClockUpdate();
  GPIO_PinWrite(GPIO1, 9U, 0U);
  SDK_DelayAtLeastUs(5000, SystemCoreClock);
  // 根據(jù)是否設(shè)置 CM7_INIT_VTOR 分別編譯兩個(gè)不同鏡像文件
  // 設(shè)置 CM7_INIT_VTOR 指向地址 0x00002000，即用戶應(yīng)用程序中斷向量表
  IOMUXC_GPR->GPR16 = (IOMUXC_GPR->GPR16 & (~IOMUXC_GPR_GPR16_CM7_INIT_VTOR_MASK)) | IOMUXC_GPR_GPR16_CM7_INIT_VTOR(0x2000 >> 7);
  NVIC_SystemReset();
  while (1);
}

然后借助 MCUBootUtility 工具將這兩個(gè)不同鏡像文件下載進(jìn)串行 NAND flash，并測試相應(yīng)啟動(dòng)時(shí)間。這里 Flash 運(yùn)行速度就選擇 60MHz：

下面是不設(shè)置 IOMUXC_GPR->GPR16 的程序啟動(dòng)時(shí)間測試結(jié)果，無論是一開始的POR 冷啟動(dòng)還是后面 NVIC_SystemReset() 引起的熱啟動(dòng)，啟動(dòng)時(shí)間都需要約 18.66ms：

下面是設(shè)置了 IOMUXC_GPR->GPR16 指向 0x2000 之后的程序啟動(dòng)時(shí)間測試結(jié)果，只有一開始的 POR 冷啟動(dòng)時(shí)間是 18.66ms，后面 NVIC_SystemReset() 引起的熱啟動(dòng)時(shí)間僅需要約 5.26ms。

上述實(shí)驗(yàn)結(jié)果證明，設(shè)置 IOMUXC_GPR->GPR16 指向應(yīng)用程序中斷向量表之后確實(shí)能縮短程序熱啟動(dòng)時(shí)間。有朋友可能會(huì)疑問，設(shè)置了從 ITCM 直接熱啟動(dòng)后為何還是有 5.26ms 的啟動(dòng)時(shí)間？這其實(shí)主要是從進(jìn)入應(yīng)用程序 Reset_Handler 到執(zhí)行到測試 GPIO 拉低時(shí)的代碼所消耗的時(shí)間，并且需要注意的是由 BootROM 加載執(zhí)行的程序默認(rèn)是在 ROM 配置后的 396MHz 主頻下執(zhí)行的（主頻夠快，測試代碼消耗時(shí)間可以忽略不計(jì)），而直接復(fù)位從ITCM 里執(zhí)行的程序是在默認(rèn)主頻 12MHz 下執(zhí)行的（主頻較慢，測試代碼消耗時(shí)間不得不計(jì)）。

最后再提一下，除了直接在應(yīng)用程序里設(shè)置 IOMUXC_GPR->GPR16 之外，也可以借助 BootROM 的 DCD 功能來設(shè)置，同樣可以借助 MCUBootUtility 直接完成（詳細(xì)步驟可參考《利用i.MXRT1xxx系列ROM集成的DCD功能可輕松配置指定外設(shè)》），痞子衡實(shí)測是有效的。

翻看i.MXRT1050 參考手冊(cè) System Boot 章節(jié)，IOMUXC_GPR寄存器地址空間也確實(shí)在有效的 DCD 設(shè)置范圍。

END

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