恩智浦i.MX RT1170 uSDHC eMMC啟動(dòng)時(shí)間

大家好，我是痞子衡，是正經(jīng)搞技術(shù)的痞子。今天痞子衡給大家介紹的是恩智浦i.MX RT1170 uSDHC eMMC啟動(dòng)時(shí)間。

本篇是 i.MXRT1170 啟動(dòng)時(shí)間評(píng)測(cè)第五彈，前四篇分別給大家評(píng)測(cè)了 Raw NAND 啟動(dòng)時(shí)間（基于 MIMXRT1170-EVK_Rev.B）、Serial NOR 啟動(dòng)時(shí)間（基于 MIMXRT1170-EVB_Rev.A2）、1bit SPI NOR 恢復(fù)啟動(dòng)時(shí)間（基于 MIMXRT1170-EVK_Rev.C）、Serial NAND 啟動(dòng)時(shí)間（基于 MIMXRT1170-EVKB_Rev.B）。

關(guān)于 i.MXRT 系列從 SD/eMMC 啟動(dòng)使能方法，痞子衡寫過兩篇文章，分別是 《RT600從eMMC啟動(dòng)》、《RT1050從SD啟動(dòng)》，文章里的方法其實(shí)是通用整個(gè) i.MXRT 系列的（僅一些細(xì)微差異）。最近痞子衡在支持一個(gè) RT1170 客戶，他們使用了 eMMC 啟動(dòng)，并且將板子寄給了痞子衡幫助調(diào)試問題，趁此機(jī)會(huì)，痞子衡就在客戶板卡上詳細(xì)測(cè)試一下 eMMC 啟動(dòng)時(shí)間：

一、準(zhǔn)備工作

1.1 知識(shí)儲(chǔ)備

除了依賴的底層數(shù)據(jù)傳輸接口外設(shè)類型不同之外，SD/eMMC 啟動(dòng)流程和 Serial NAND/Raw NAND 啟動(dòng)流程幾乎是一致的，因?yàn)榇鎯?chǔ)介質(zhì)角度而言兩者都是 NAND，這里就不過多展開了，參考痞子衡前面測(cè)評(píng)文章 1.1 節(jié)。

不過這里需要特別注意的是，前面測(cè)評(píng)的啟動(dòng)設(shè)備（串并行NOR/NAND）讀寫數(shù)據(jù)率性能接近于接口速率（當(dāng)然 NAND 有額外 ECC 校驗(yàn)時(shí)間），但是 SD/eMMC 因?yàn)樯婕皦膲K管理/磨損平衡處理等，設(shè)備內(nèi)部處理會(huì)產(chǎn)生更多時(shí)間開銷，所以實(shí)際數(shù)據(jù)讀寫率跟數(shù)據(jù)接口速率之間存在一定差異，這個(gè)差異因廠商產(chǎn)品里的處理算法而異，需要翻看設(shè)備芯片數(shù)據(jù)手冊(cè)。

本次測(cè)試客戶板卡上用了一顆來自江波龍的兼容 eMMC5.1 標(biāo)準(zhǔn)的 8GB 容量芯片 FEMDME008G-A8A39，在其數(shù)據(jù)手冊(cè)上接口最高速率是 400MBps（HS400模式），但是實(shí)際數(shù)據(jù)讀寫率分別是 290MBps、115MBps。

eMMC 5.1 specification compatibility
- Backward compatible to eMMC 4.41/4.5/5.0

Bus mode
- Data bus width: 1 bit (default), 4 bits, 8 bits
- Data transfer rate: up to 400 MB/s (HS 400)
- MMC I/F Clock frequency: 0~ 200 MHz

1.2 時(shí)間界定

關(guān)于時(shí)間起點(diǎn)和終點(diǎn)，參考《FlexSPI NOR啟動(dòng)時(shí)間》 里的1.2節(jié)，雖然此次測(cè)試用得是客戶板卡，但是時(shí)間起點(diǎn)我們只需要選好 POR_B 測(cè)量點(diǎn)即可。

1.3 制作應(yīng)用程序

關(guān)于應(yīng)用程序制作，參考《Serial NAND啟動(dòng)時(shí)間》 里的1.3節(jié)。其實(shí) Non-XIP 程序制作一直有一個(gè)小限制，之前的測(cè)評(píng)文章里都沒有特別強(qiáng)調(diào)，前段時(shí)間痞子衡終于專門寫了篇文章 《Non-XIP App一般鏈接限制》，大家可以了解一下。

1.4 下載應(yīng)用程序

應(yīng)用程序的下載需借助痞子衡開發(fā)的 NXP-MCUBootUtility 工具。由于 8bit eMMC 僅 uSDHC2 支持，客戶一般都將 eMMC 掛在 uSDHC2 引腳上，工具下載配置 eMMC 的時(shí)候，主要保證 instance 正確即可，至于其他速度模式方面的選擇，僅跟程序下載速度有關(guān)，并不影響 eMMC 啟動(dòng)時(shí)間。

對(duì) eMMC 啟動(dòng)時(shí)間產(chǎn)生影響得主要是 RT1170 芯片 fuse 里的如下配置，其中紅框選項(xiàng)是根據(jù)硬件情況必設(shè)的，籃圈選項(xiàng)是用戶可按自己要求選擇的（這里也是下一節(jié)測(cè)試啟動(dòng)時(shí)間的影響因子）。紫框里決定了 BootROM 運(yùn)行時(shí)的內(nèi)核主頻，CM7 做主核時(shí)默認(rèn)是 400MHz，可高配到 700MHz，這里我們不改 BootROM 默認(rèn)內(nèi)核頻率配置。

1.5 示波器抓取信號(hào)

一切準(zhǔn)備就緒，可以用示波器抓 eMMC 啟動(dòng)時(shí)間了。這次痞子衡偷了個(gè)懶，就測(cè)量兩路信號(hào)，一個(gè)通道監(jiān)測(cè)主芯片 POR 信號(hào)，另一個(gè)通道監(jiān)測(cè) GPIO 信號(hào)（App 里會(huì)拉低這個(gè) GPIO）。與以往不同的是，這次 GPIO 選得是復(fù)用 BOOT_CFG 功能的 pin，這個(gè) pin 加了外部強(qiáng)上拉，下一節(jié)測(cè)試結(jié)果小節(jié)里會(huì)有額外有趣發(fā)現(xiàn)。

二、開始測(cè)試

在公布結(jié)果之前，痞子衡先帶大家分析一下示波器抓取的啟動(dòng)時(shí)間波形，方便大家理解后續(xù)表格里的各項(xiàng)組成。POR 信號(hào)電壓上升時(shí)間比較緩慢，其供電來自于 VDD_1V8，我們時(shí)間起點(diǎn)暫取其標(biāo)準(zhǔn)有效值 70% - 1.2V 處。

此外我們可以看到 GPIO 在 POR 拉高之前早就被拉高，說明 GPIO 上電早于 POR，這樣的硬件設(shè)計(jì)是符合 i.MXRT 上電采樣時(shí)序規(guī)范的，痞子衡有一篇文章 《RT離線無法啟動(dòng)，請(qǐng)先查看SRC_SBMRx寄存器》 就和這點(diǎn)有關(guān)。

2.1 不同App長度測(cè)試

首先做的是不同 App 類型及長度相關(guān)的測(cè)試，App 分為鏈接在 ITCM 和 SDRAM 兩種（后者需要使能 BootROM DCD 初始化）。此外由于 SDRAM 空間大，因此測(cè)試多種 App 長度。所有的測(cè)試均在同一種 Boot Config 配置下，即痞子衡 《NAND型啟動(dòng)設(shè)備時(shí)可用兩級(jí)設(shè)計(jì)縮短啟動(dòng)時(shí)間》 一文里的配置，這也是該客戶使用的啟動(dòng)配置。

從測(cè)試結(jié)果來看，eMMC 啟動(dòng)時(shí)間在 1MB 以內(nèi) App 情況下相差無幾，跟 App 長度不成明顯正比關(guān)系。即使是 4MB 以內(nèi)，也是看不出明顯關(guān)系，但是以 4MB 為單位來看，倒是有一定正比關(guān)系。

2.2 不同速度模式測(cè)試

因?yàn)?4MB 在 SDRAM 執(zhí)行 App 有一定代表性，痞子衡就以這個(gè)為基礎(chǔ)測(cè)試了不同的 Boot Config 配置組合，在 BOOT_CFG1[0] 為 Fast Boot 情況下普遍無法啟動(dòng)（可能需要更多展開配置）。在 BOOT_CFG1[0] 為 Regular Boot 情況下，High Speed 比 Normal Speed 快近一倍，8-Bit DDR 比 8-Bit SDR 也快近一倍。

至此，恩智浦i.MX RT1170 uSDHC eMMC啟動(dòng)時(shí)間痞子衡便介紹完畢了，掌聲在哪里~~~