痞子衡嵌入式：恩智浦i.MX RT1xxx系列MCU启动那些事（10.A）- FlexSPI NAND启动时间(RT1170)
大家好，我是痞子衡，是正经搞技术的痞子。今天痞子衡给大家介绍的是恩智浦i.MX RT1170 FlexSPI NAND启动时间。
本篇是 i.MXRT1170 启动时间评测第四弹，前三篇分别给大家评测了 Raw NAND 启动时间（基于 MIMXRT1170-EVK_Rev.B）、Serial NOR 启动时间（基于 MIMXRT1170-EVB_Rev.A2）、1bit SPI NOR 恢复启动时间（基于 MIMXRT1170-EVK_Rev.C）。最近痞子衡刚写了篇 《i.MXRT从Serial NAND启动》，趁热打铁，索性在新板卡 MIMXRT1170-EVKB_Rev.B 上再测一下 Serial NAND 的启动时间（这里指在 ITCM 执行，暂不考虑在 SDRAM 执行）。
一、准备工作
1.1 知识储备
除了依赖的底层外设类型不同之外，Serial NAND 启动流程与 Raw NAND 启动流程几乎是一致的，因为存储介质角度而言两者都是 NAND。我们知道 NAND 中仅能放置 Non-XIP Application，其不支持原地执行，所以需要 BootROM 来完成 Application 拷贝工作（从 NAND 到 ITCM），为了辅助 BootROM 完成工作，我们需要在 NAND 中放一些特殊数据（即下面的 FCB, DBBT, IVT）。
BootROM 首先从 NAND 中读取 FCB（此时是利用 eFuse 0x940 和 0xC80 里的简化时序配置选项），FCB 中含有三类信息：用户设置的完整时序配置数据(可选的)、DBBT 位置，IVT 位置。BootROM 首先会检查是否存在完整时序配置数据，如果有，则使用这个数据重新配置 NAND 访问时序。然后 BootROM 会继续获取 DBBT 数据，获知当前 NAND 的坏块信息，接下来便是根据 IVT 信息获取 Application 数据完成拷贝（拷贝过程中需要避开坏块）。
1.2 时间界定
关于时间起点和终点，参考《FlexSPI NOR启动时间》 里的1.2节，方法保持一致。EVKB_Rev.B 上时间起点位置 POR 直接引到了 J92-2，无需额外飞线了，不过这个点位有很多电容，会导致电压上升时间缓慢，影响起点选择，后面会特别备注。
1.3 制作应用程序
关于应用程序制作，参考《SEMC NAND启动时间》 里的1.3节。这次测试对长度方面做一些优化，代码改动后的测试工程编出来大小是 21516 bytes，我们可以用二进制编辑器打开 .bin 文件在后面直接插入一些数据将其凑整成 24KB，按此方法可以多做几个不同长度的 image。
1.4 下载应用程序
应用程序的下载需借助痞子衡开发的 NXP-MCUBootUtility 工具（v5.2.1版本及以上），我们需要对 EVKB 板卡做一些改动，将原 U23 - NOR Flash 改为 GigaDevice GD5F1GQ5UEYIG。
翻看 GD5F1GQ5UEYIG 的数据手册，它的总容量是 1Gb，Page Size 是 2KB，最高速度可达 133MHz，因此使用 NXP-MCUBootUtility 下载时做如下配置（不同测试，我们仅需调整 Max Frequency 选项即可）：
1.5 示波器抓取信号
一切准备就绪，可以用示波器抓 NAND 启动时间了。这次痞子衡偷了个懒，就测量两路信号，通道一监测主芯片 POR 信号，通道二监测 LED GPIO 信号。
二、开始测试
2.1 测试结果
在公布结果之前，痞子衡先带大家分析一下示波器抓取的启动时间波形，方便大家理解后续表格里的各项组成。POR 信号电压上升时间比较缓慢，其供电来自于 VDD_1V8，我们时间起点暂取其标准有效值 70% - 1.2V 处。
现在让我们看结果吧，痞子衡基于 Flash 速度和 App 长度组合做了很多测试，结果如下表所示（注：表中结果都是在 50M 次/秒的采样率下所得）：
| Flash型号 | App长度 | Flash Timing模式 | 测量启动时间 | 修正启动时间 |
|---|---|---|---|---|
| GD5F1GQ5UEYIG | 24KB | 30MHz | 11.66 ms | 10.88 ms |
| 50MHz | 10.26 ms | 9.48 ms | ||
| 60MHz | 9.86 ms | 9.08 ms | ||
| 72MHz | 9.46 ms | 8.68 ms | ||
| 80MHz | 9.32 ms | 8.54 ms | ||
| 100MHz | 9.1 ms | 8.32 ms | ||
| 133MHz | 8.86 ms | 8.08 ms | ||
| 240KB | 30MHz | 48.06 ms | 47.28 ms | |
| 50MHz | 34.66 ms | 33.88 ms | ||
| 60MHz | 29.46 ms | 28.68 ms | ||
| 72MHz | 26.66 ms | 25.88 ms | ||
| 80MHz | 24.26 ms | 23.48 ms | ||
| 100MHz | 22.46 ms | 21.68 ms | ||
| 133MHz | 21.76 ms | 20.98 ms |
2.2 结果修正
启动时间包含 BootROM 和 BootFlash 时间，因为这次测试痞子衡没有拉出 NAND CS# 信号，所以无法直接测量出 BootROM 时间，但是可以根据结果推算，选取 24KB 和 240KB 在 30MHz 下测试的两组结果：
BootROM_time + 24KB_60MHz_BootFlash_time = 9.86ms
BootROM_time + 240KB_60MHz_BootFlash_time = 29.46ms
24KB_60MHz_BootFlash_time * 10 = 240KB_60MHz_BootFlash_time（假定）
得出 BootROM_time = 7.68ms
前几篇测试痞子衡得到的 BootROM 时间都是 6.9ms，看来时间起点 POR 按 70% VDD_1V8 的选择偏早，应该要往后再移一些，如果修正结果的话，那上表里的所有结果全部要再减去 （7.68-6.9）ms 才是更精确的启动时间结果。
至此，恩智浦 i.MX RT1170 FlexSPI NAND 启动时间痞子衡便介绍完毕了，掌声在哪里~~~
欢迎订阅
文章会同时发布到我的 博客园主页、CSDN主页、知乎主页、微信公众号 平台上。
微信搜索"痞子衡嵌入式"或者扫描下面二维码，就可以在手机上第一时间看了哦。
