痞子衡嵌入式：恩智浦i.MX RT1xxx系列MCU啟動那些事（11.2）- FlexSPI NOR連接方式大全(RT1060/1064(SIP))

i.MXRT1060是緊接著i.MXRT1050之後推出的增強型，在IP數量上進一步增多，尤其是本文重點關註的IP - FlexSPI，i.MXRT1060內部集成了兩個FlexSPI模塊(均是雙通道8bit)，相比於i.MXRT1050的單FlexSPI模塊，i.MXRT1060在雙Flash啟動... ...

　　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恩智浦i.MX RT1060/1064(SIP)兩款MCU的FlexSPI NOR啟動的連接方式。

　　上一篇文章《FlexSPI NOR啟動連接方式(RT1015/1020/1050)》寫完之後，痞子衡發給了做線上客戶支持的同事們審閱，受到了同事們的好評，同事們希望這個系列能把所有i.MXRT家族都寫一遍，於是便有了今天的文章。特別提醒閱讀本文時需要有上一篇文章的基礎，因為有一些重覆的內容本文不會贅述。
　　今天的主角是i.MXRT1060和i.MXRT1064，說是兩款不同的晶元，其實本質上是一款，因為i.MXRT1064是i.MXRT1060的SIP（System In a Package）版本，簡單的說就是 i.MXRT1060 + 內置QSPI NOR Flash (4MB, 108MHz) = i.MXRT1064。但要真說是一款晶元吧，其實它們確實是兩款不同的晶元，我們今天要聊到的FlexSPI NOR啟動特性(尤其是連接方式)上兩者又不一樣。
　　i.MXRT1060是緊接著i.MXRT1050之後推出的增強型，在IP數量上進一步增多，尤其是本文重點關註的IP - FlexSPI，i.MXRT1060內部集成了兩個FlexSPI模塊(均是雙通道8bit)，相比於i.MXRT1050的單FlexSPI模塊，i.MXRT1060在雙Flash啟動連接的支持上要更豐富一些。而i.MXRT1064因為有內置Flash，其在單Flash啟動方式則是定死的，永遠從內部Flash啟動，無法選擇從外部Flash啟動。
　　i.MXRT1060集成雙FlexSPI的主要用意其實並不是連接兩個Flash，而是一個掛Flash，另一個掛HyperRAM。HyperRAM性能與價格現在與SDRAM相差無幾，但引腳減少了很多，這對於I/O資源使用緊張的i.MXRT項目很有幫助。

一、關於Pin2Pin相容

　　我們知道i.MXRT1050和i.MXRT1060均是BGA196封裝，而且它們是Pin2Pin相容，這意味著只要你的代碼里使用的資源在兩個晶元上都存在，那麼這個代碼原則上既可以跑在i.MXRT1050上，也可以跑在i.MXRT1060上。
　　你肯定會覺得奇怪，明明i.MXRT1060比i.MXRT1050多了一些IP模塊（比如FlexSPI2），為什麼還能做到Pin2Pin相容，那FlexSPI2模塊的Pinmux跑哪裡去了？且聽痞子衡慢慢解釋，Pinmux分配都在IOMUXC模塊里，i.MXRT1050上每個GPIO共支持ALT0-ALT7共8個選項，i.MXRT1060上關於ALT0-ALT7的定義與i.MXRT1050是一模一樣的，這是Pin2Pin相容的根本原因，但i.MXRT1060上部分GPIO還拓展了ALT8和ALT9，那些新增的IP模塊的Pinmux都在ALT8-ALT9上。
　　下表示例了GPIO_EMC[11:9]的ALT定義，可以看到ALT0-ALT7的定義在兩個晶元上是一樣的，但是i.MXRT1060上多了ALT8定義，這正是FlexSPI2的部分Pinmux。

二、涉及FlexSPI引腳

2.1 BootROM指定

　　前面講了，既然i.MXRT1060與i.MXRT1050是Pin2Pin相容的，那麼它們的BootROM在FlexSPI NOR啟動的支持上是不是也一樣的呢？你猜對了，雖然i.MXRT1060有兩個FlexSPI模塊，但是它的BootROM僅指定了從FlexSPI1啟動，與i.MXRT1050是完全一致的。
　　我們可以在i.MXRT1060晶元參考手冊System Boot這一章節找到BootROM指定的FlexSPI NOR引腳，痞子衡整理如下：

　　下表適用於i.MXRT1060（適用全系列封裝）：

　　i.MXRT1064內置了一片QSPI Flash，這片Flash固定連在FlexSPI2 PortA上，具體PAD是在GPIO_SPI分組裡，但是你在晶元手冊里根本找不到GPIO_SPI分組，因為這是晶元封裝內部的I/O，沒有引到外部BGA196封裝上。為了充分利用片內Flash，其BootROM指定了僅從片內Flash所連接的FlexSPI2啟動。
　　下表適用於i.MXRT1064（適用全系列封裝）：

2.2 BootROM未指定

　　在此也列出不在BootROM指定的FlelxSPI NOR引腳，方便後續設計雙Flash時參考。

　　下表適用於i.MXRT106x（適用全系列封裝）：

三、單Flash連接方式

3.1 對於i.MXRT1060（3種）

　　參考上一篇文章《FlexSPI NOR啟動連接方式(RT1015/1020/1050)》的《二、單Flash連接方式（3種）》章節，在這方面，i.MXRT1060與i.MXRT1050是一樣的。

3.2 對於i.MXRT1064（1種）

　　單Flash連接方式對於i.MXRT1064來說就是一種，直接使用內部QSPI Flash，用戶板級設計根本不需要再考慮外掛Flash。這也是i.MXRT1064相比i.MXRT1060的最大意義所在。

四、雙Flash連接方式

　　i.MXRT1050/1020僅含單FlexSPI模塊，最大可以同時掛4片QSPI Flash，i.MXRT106x的兩個FlexSPI模塊當然理論上可以同時掛8片Flash。僅考慮接兩片Flash的話，選擇真的是太多了。

4.1 對於i.MXRT1060（18+4種）

　　參考上一篇文章《FlexSPI NOR啟動連接方式(RT1015/1020/1050)》的《三、雙Flash連接方式（18種）》章節，在這方面，i.MXRT1060也同樣支持i.MXRT1050所支持的18種連接方式。需要註意的是這18種連接均是基於FlexSPI1。
　　除了上述18種連接外，在i.MXRT1060上還可以實現FlexSPI1和FlexSPI2上各連接一個Flash，這是i.MXRT1060相比i.MXRT1050的獨特優勢，使用兩個FlexSPI模塊可以天然解決在Code Flash中原地執行代碼去擦寫Data Flash這個難題。
　　所在在i.MXRT1060上又新增瞭如下4種組合方式：

Num	FlexSPI1 1st Option BootROM指定		FlexSPI2 BootROM未指定
Num	A_SS0	A_DATA[3:0] A_SCLK	A_SS0	A_SS1	A_DATA[3:0] A_SCLK	B_SS0	B_SS1	B_DATA[3:0] B_SCLK
1	✔ Code	✔	✔ Data		✔
2	✔ Code	✔		✔ Data	✔
3	✔ Code	✔				✔ Data		✔
4	✔ Code	✔					✔ Data	✔

4.2 對於i.MXRT1064（3+16種）

　　i.MXRT1064片內Flash固定為Code Flash，因此我們只需要外掛一片Data Flash就行。所以對於i.MXRT1064來說，雙Flash方案需要從頭設計，有了前面的基礎，咱們按葫蘆畫瓢吧：

Note：下麵組合方案中第17種方案，因為涉及跟內部QSPI共信號，所以外掛Flash需跟內部QSPI Flash型號保持一致。恩智浦並沒有公佈i.MXRT1064內部QSPI具體型號，但其實這也不是秘密，自己網上搜一搜相關信息吧，痞子衡就不在這裡透露了。

Num	FlexSPI 1st Option									FlexSPI 2nd Option				FlexSPI2
	BootROM未指定													BootROM指定		BootROM未指定
	A_SS0	A_SS1	A_DATA[3:0] A_SCLK	B_SS0	B_SS1	B_SCLK	B_DATA[3:0]	A_SS1	B_SS0	A_SS0	A_SS1	A_DATA[3:0] A_SCLK	B_DATA[3:0]	A_SS0	A_DATA[3:0] A_SCLK	A_SS1	B_SS0	B_SS1	B_DATA[3:0] B_SCLK
1	✔ Data		✔											✔ Code	✔
2		✔ Data	✔											✔ Code	✔
3			✔					✔ Data						✔ Code	✔
4			✔							✔ Data				✔ Code	✔
5			✔								✔ Data			✔ Code	✔
6	✔ Data											✔		✔ Code	✔
7		✔ Data										✔		✔ Code	✔
8								✔ Data				✔		✔ Code	✔
9										✔ Data		✔		✔ Code	✔
10											✔ Data	✔		✔ Code	✔
11				✔ Data		✔	✔							✔ Code	✔
12					✔ Data	✔	✔							✔ Code	✔
13						✔	✔		✔ Data					✔ Code	✔
14				✔ Data		✔							✔	✔ Code	✔
15					✔ Data	✔							✔	✔ Code	✔
16						✔			✔ Data				✔	✔ Code	✔
17														✔ Code	✔	✔ Data
18														✔ Code	✔		✔ Data		✔
19														✔ Code	✔			✔ Data	✔

五、雙FlexSPI主要用意

　　最後再簡單介紹一下雙FlexSPI的主要用意，我們知道對於一些帶LCD屏的i.MXRT項目，常常需要大的顯存，晶元內部雖有高達1MB的RAM，但往往也捉襟見肘，所以我們一般還需要外掛一片RAM。在i.MXRT1050上我們是通過SEMC介面來接SDRAM，而到了i.MXRT1060上，除了接SDRAM之外，我們還可以通過FlexSPI介面連HyperRAM，HyperRAM相比SDRAM在I/O占用上要少一些，這樣我們就可以省出更多的I/O用作其他設計。這才是雙FlexSPI的核心價值。