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超級下載演算法開發筆記(1)之執行在不同CM內核下,
文接上篇 《RT-UFL - 一個適用全平臺i.MXRT的超級下載演算法設計》,痞子衡開源的這個專案已經正式啟動了,痞子衡說過會記錄 RT-UFL 專案開發程序所有疑難點及其解決方法,和大家分享下載演算法設計背后的奧秘,
本篇是開發筆記第一篇,咱們重點聊聊這個專案的立身之本,即如何做到一個.FLM(其實就是最終的可執行機器碼)能在所有i.MXRT芯片下均能正常運行,
一、從嵌入式程式角度看i.MXRT家族差異
因為超級下載演算法要運行于所有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演算法的主要因素,
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,但僅是內部外設數量差別):

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式最根本的三大要素(指令、外設操作、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內核的,這其實是整個專案立項最重要的基礎,它們的指令集一脈相承,不過雖然都是Cortex-M內核,但是涉及到三個內核處理器版本(M4、M7、M33),因此設計超級下載演算法時第一要考慮的就是處理器版本差異,
再從外設角度來看,超級下載演算法代碼可能涉及操作芯片內部的Clock(時鐘)、IOMUXC(引腳)、FlexSPI(Flash控制器)等外設,這些外設會有差異,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,超級下載演算法是要加載到內部RAM去執行的,這些i.MXRT內部RAM大小不一,并且在系統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下載演算法(Keil MDK工具篇) 》,你應該知道下載演算法代碼都是位置無關鏈接,其加載地址可以不固定(由配套xml檔案或IDE工程設定中額外指定),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
經過上一節的分析,我們知道解決超級下載演算法在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個是系統向量,這是由ARM規定的,但后面的中斷向量均是由廠商自定義的,不同芯片型號下,同一型別外設分配的向量號并不一定相同,因此對于一些異構雙核下跑的嵌入式程式,需要處理中斷向量表差異,但是這對于下載演算法來說,不是個問題,因為下載演算法不是一般的嵌入式程式,其不含中斷向量表,這意味著下載演算法中沒有使用中斷回應函式,不能開啟外設中斷(這是位置無關鏈接導致的),
好,我們現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),分屬四個架構規范(ARMv6-M、ARMv7-M、ARMv8-M、ARMv8.1-M),架構主要和指令集息息相關,

再來看兩張Cortex-M指令集關系圖,從圖里我們可以看出Cortex-M0/M0+/M1處理器基于ARMv6-M架構,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悟?ARM公司其實為了能讓Cortex-M用戶的軟體能重用,特地在設計Cortex-M處理器時為其賦予了處理器向下兼容、軟體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處理器上直接執行,
因此為了實作超級下載演算法在i.MXRT全系列上(M4、M7、M33)運行,我們只需要做一件事,那就是編譯生成演算法檔案的源MDK工程設定里選擇Cortex-M0處理器就行,是不是超級簡單?如果你下載了CMSIS_5包,里面的下載演算法模板工程默認處理器就是ARMCM0,這并不只是個偶然!

至此,超級下載演算法開發筆記(1)之執行在不同CM內核下痞子衡便介紹完畢了,掌聲在哪里~~~
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