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借助i.MXRT10xx系列INIT_VTOR功能可以縮短程序熱重啟時間。
最近痞子衡寫了篇文章 《i.MXRT從Serial NAND啟動時間測量》，這篇文章詳細測試了不同長度的 Non-XIP 程序在不同 NAND 訪問速度下由 BootROM 加載啟動所需要的時間，比如 240KB 的程序在 60MHz NAND 的訪問速度下啟動時間接近 30ms，這個啟動時間對于有些響應(yīng)時間敏感的應(yīng)用（比如汽車電子）來說還是比較長的。
對于 Non-XIP 程序，經(jīng)過冷啟動后，其程序體本身已經(jīng)被加載進芯片內(nèi)部 SRAM 了，除非發(fā)生 POR，否則 SRAM 中的程序會一直保持著。假設(shè)程序在惡劣的電磁環(huán)境中運行，代碼里雖然包含異常復位的處理，但是每次程序復位啟動時間還是和冷啟動時間一樣長（每次都需要 BootROM 搬移加載），有點難以接受。那么對于這種熱啟動的情況，程序啟動時間能夠縮短嗎？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，因為CM7_INIT_VTOR所在的IOMUXC_LPSR_GPR->GPR26在軟復位下不能保持。
一、INIT_VTOR功能簡介
在介紹 INIT_VTOR 功能之前，大家首先要對 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向量即所謂的復位函數(shù) Reset_Handler。有了復位函數(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
...
對于 i.MXRT1050，我們知道芯片上電復位都是執(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 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 值每次復位都會被芯片系統(tǒng)自動加載進 SCB->VTOR[32:7] 中，其默認值即對應(yīng) BootROM 中斷向量表地址。
正如痞子衡舊文 《妙用i.MXRT1xxx里SystemReset不復位的GPR寄存器》 提及的那樣，IOMUXC_GPR 寄存器僅在 POR 復位或者整體重新上電時才會被重置，這就意味著我們在應(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() 的復位，CM7_INIT_VTOR 值都不會改變。
二、使用INIT_VTOR加速程序熱重啟
有了上一節(jié)的理論基礎(chǔ)，我們來做個實驗。痞子衡找了一塊 MIMXRT1050-EVK12（Rev.A）板卡，將其啟動設(shè)備換成串行 NAND 啟動（電阻切換到使能 U33，并將 U33 替換成華邦 W25N01GV）。
然后按照串行 NAND 啟動時間測試方法那樣修改 \SDK_2_13_0_EVKB-IMXRT1050\boards\evkbimxrt1050\demo_apps\led_blinky\iar 例程（debug build，即代碼在 ITCM 運行，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 工具將這兩個不同鏡像文件下載進串行 NAND flash，并測試相應(yīng)啟動時間。這里 Flash 運行速度就選擇 60MHz：
下面是不設(shè)置 IOMUXC_GPR->GPR16 的程序啟動時間測試結(jié)果，無論是一開始的 POR 冷啟動還是后面 NVIC_SystemReset() 引起的熱啟動，啟動時間都需要約 18.66ms：
下面是設(shè)置了 IOMUXC_GPR->GPR16 指向 0x2000 之后的程序啟動時間測試結(jié)果，只有一開始的 POR 冷啟動時間是 18.66ms，后面 NVIC_SystemReset() 引起的熱啟動時間僅需要約 5.26ms。
上述實驗結(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能縮短程序熱啟動時間。有朋友可能會疑問，設(shè)置了從 ITCM 直接熱啟動后為何還是有 5.26ms 的啟動時間？這其實主要是從進入應(yīng)用程序 Reset_Handler 到執(zhí)行到測試 GPIO 拉低時的代碼所消耗的時間，并且需要注意的是由 BootROM 加載執(zhí)行的程序默認是在 ROM 配置后的 396MHz 主頻下執(zhí)行的（主頻夠快，測試代碼消耗時間可以忽略不計），而直接復位從 ITCM 里執(zhí)行的程序是在默認主頻 12MHz 下執(zhí)行的（主頻較慢，測試代碼消耗時間不得不計）。
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)》），痞子衡實測是有效的。
翻看 RT1050 參考手冊 System Boot 章節(jié)，IOMUXC_GPR 寄存器地址空間也確實在有效的 DCD 設(shè)置范圍。
至此，借助i.MXRT10xx系列INIT_VTOR功能可以縮短程序熱重啟時間痞子衡便介紹完畢了，掌聲在哪里~~~
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