AURIX? TC3xx NVM是非易失性存儲器學習筆記

前言

NVM是非易失性存儲器（Non Volatile Memory）的簡稱，在這里是指MCU的內(nèi)部Flash。本文首先介紹了MCU的整個memory map的分布，接著介紹NVM子系統(tǒng)（主要指如何訪問Flash），然后介紹PFlash/DFlash的特性，分布，F(xiàn)lash命令等內(nèi)容，最后介紹了SOTA和AB swap實現(xiàn)原理以及各個UCB的作用。

正文

1.Overview

TC3xx芯片最多有6個內(nèi)核，每個核有自己的私有的Memory以及共有的Memory。

私有的：PSPR, DSPR, PCache, DCache, DLMU, LPB。PSPR主要用來運行RAM Code，比如說有些代碼要放到RAM里面運行。DSPR主要當成SRAM來用，比如用來存放全局變量。每個內(nèi)核可以通過私有的SPB總線訪問自己私有的3M的Local PFlash Bank。

共有的：

其他核可以通過SRI總線訪問其他核的私有Memory。

帶Cache的PFLASH的地址從0x80000000開始，不帶Cache的PFLASH的地址從0xA0000000開始。

不管是0x80000000還是0xA0000000他們在物理上映射到的地址都是一樣的，使用0x80000000訪問就會經(jīng)過Cache，0xA0000000不用經(jīng)過Cache。

DFlash 0和DFLash 1可以當作模擬EEPROM來用，其中DFash1可以被HSM訪問，也就是說DFLASH1可以被HSM當成模擬的EEPROM來用。0xAFE00000到0xAFFFFFFF可以用來外擴FLASH時使用。

0x90000000開始是經(jīng)過DCache訪問核外部Ram的地址，0xB0000000是不經(jīng)過DCache訪問核外部Ram的地址。二者最終訪問的物理地址就是0xB0000000開始的核外部Ram。

2.NVM Sub-system

DMU提供操作Flash的接口，每個CPU通過PFI總線訪問Local Flash。

Prefetch Path指的是我們可以從Flash里面預取一部分指令放到Flash Prefetch Buffer里面，提高程序的運行速度。

Demand Path沒有預取指令功能，通過具體地址去Flash取某一行指令，

不管是Prefetch Path還是Demand Path，在取指的時候都會有Ecc的自動糾錯功能，比如我們從Flash取數(shù)據(jù)出來，中間有一位有錯誤，經(jīng)過Ecc的自動糾錯功能能把這一位給糾正過來。

DMU是操作Flash的接口部分，它有兩個接口，一個是Host Command接口，一個是HSM Command接口，Host接口主要給Tricore用的，HSM接口主要給HSM操作DFlash1的時候用的。

3.PFlash和DFlash

Flash主要用來存儲和運行代碼的，TC3xx里面的所有Flash的Sector都是16K（Logic Sector），128個Logic Sector組成一個1M的Physical Sector。PFlash出來用來存放主核運行的代碼外，還可以用來存放HSM運行的代碼以及TP Code，TP Code存放在Flash，SSW啟動程序里面可以調(diào)用這些TP Code。

Flash的操作都按頁作為單位的，PFlash一頁是32個Byte，DFlash一頁是8個Byte。Write Burst指令可以一次操作8個Page。

TC2xx和TC3xx的Flash的比較。

AURIX 2G相對于AURIX 1G的主要變化點。

4.SOTA & AB SWAP

當SOTA功能激活時，PFLash被劃分為兩部分，一部分用來存儲可執(zhí)行代碼（active bank），另一部分可用來讀取和寫入（inactive bank）。當APP更新完畢后，兩個部分互換，即切換上面兩種地址映射方式。在標準模式下使用PF0-1和PF4作為active bank，在Alternate模式下使用PF2-3和PF5作為active bank，就可以實現(xiàn)在A和B分區(qū)中寫入完全相同的APP程序，以相同的地址進行運行。

需要注意的是，所有NVM操作都是通過DMU使用PFLASH的物理系統(tǒng)地址執(zhí)行的，也就是說，NVM操作總是使用標準的地址映射，而不管選擇使用哪種地址映射?！癗VM操作”是一個術(shù)語，用于任何針對FLASH的命令，如程序、擦除等，但不包括讀取和執(zhí)行代碼。

有關(guān)SOTA地址映射的參數(shù)在Flash中的UCB（User Configuration Block）中進行配置，在UCB中配置后，只有當下次MCU復位的時候才會更新配置。

AB SWAP是TC3xx新增加的功能，主要給Software update over the air (OTA)用的。

簡單來講，TC3xx里面的Flash我們可以簡單的分為Bank A和Bank B，在Bank A運行程序的時候我們可以同步的去擦寫B(tài)ank B，也就是說Bank A和Bank B是完全獨立的，這樣在應用程序運行的時候也能同步的更新應用程序。

所謂的AB Swap也就是等更新完了程序之后，可以在UCB里面修改Swap mode，程序復位后新的程序就會運行。這樣的好處就是不需要bootloader也可以在線更新程序，并且在線更新程序的時候不影響當前程序的執(zhí)行的。

TC3xx中Flash最大為16M，其中的7M是支持SWAP功能的。

A Bank分為A0, A1, A2

B Bank分為B0, B1, B2

在Standard模式下，程序是從A Bank開始運行的，也就是A0, A1, A2是Active Bank，當A Bank運行的時候需要程序更新，程序更新到B Bank，更新完后切換到B Bank，程序從B Bank開始運行。

沒有使能AB Swap功能時，A0, A1, A2和B0, B1, B2是CPU0-5的Local Flash，CPU可以通過私有的總線訪問Local Flash（速度更快），使能了AB Swap之后，CPU不能使用私有總線訪問Local Flash了（速度下降），需要使用外部的SRI總線訪問Flash。

TC397有7M空間可以進行AB Swap，Tx377是3M。

如果使用HSM，則在進行SWAP只想，HSM的代碼也需要下載到inactive Bank里面，防止芯片鎖死。

不管是Standard模式還是Alternate模式，程序的執(zhí)行都是從0x80000000開始的，也就是說下載一個新的程序到B Bank，這個程序本身的地址是不需要變的，原來是0x80000000開始現(xiàn)在也是從0x80000000開始。

不管是Standard還是Alternate模式，在操作Flash的時候，傳入的參數(shù)都必須是絕對地址。如果是從Flash里面讀取數(shù)據(jù)，則需要使用相對地址。

程序在A Bank運行時，接收到新的應用程序Program到B Bank以后，接下來需要配置新的UCB_SWAP，最多可以配置16條SWAP Mode，一般來說在設(shè)置一條新的SWAP Mode以后需要把前面一條的SWAP Mode給Invalid掉。

初始化狀態(tài)是使用標準地址映射，此時SOTA模式未啟用。按以下步驟啟用SOTA：

① 用燒寫器把APP燒寫進PFlash的組A地址處。

② 向MARKERL0寫入0x00000055。

③ 向MARKERH0寫入MARKERL0的系統(tǒng)地址。

④ 向CONFERMATIONL0寫入0x57B5327F。

⑤ 向CONFERMATIONH0寫入CONFERMATIONL0的系統(tǒng)地址。

⑥ 將UCB_OTP0中SWAPEN標志位置為Enable。

⑦ 重啟MCU。

經(jīng)過上面的步驟，就事MCU進入了SOTA模式，其中步驟②-⑤是為了啟用標準地址映射。手冊中給了如下的流程圖供參考：

上面說的是第一次啟用SOTA時的配置，下面我們就來看一下SOTA啟用后，進行APP更新的步驟：

① 將新的APP寫入PFlash中未激活的部分，即上文提到的Inactive Bank，并進行準確性校驗。

② 如果新的APP被寫入組B，則向MARKERLx.SWAP寫入0x000000AA，啟用Alternate地址映射模式；如果新的APP被寫入組A，則向MARKERLx.SWAP寫入0x00000055，啟用標準地址映射模式。（x是0-15的值，從0開始向上遞增，由上文可知UCB_SWAP最多能存儲16組標志值，存滿后再擦除重新寫入。）

③ MARKERHx.ADDR、CONFIRMATIONLx.CODE和CONFIRMATIONHx.ADDR配置同上文。

④ 向CONFIRMATIONL(x-1).CODE再次寫入0xFFFFFFFF，來使上一組UCB_SWAP值失效。向PFlash再次寫入全1的值不會導致PFlash操作錯誤。

手冊中給了下面這個流程圖供參考:

5.UCB

參考：TC3xx芯片的UCB詳解

UCB里面如果帶Password，即使UCB已經(jīng)Confirm了，還是可以通過輸入Password擦寫UCB。如果是不帶Password的UCB，如果UCB配置成Confirm了，那這個UCB就無法改寫了。

對于有些UCB是不可以被擦掉或者有ECC的Error，如果這個UCB被擦除或者含有ECC的Error，這個芯片可能就會被鎖死。

UCB_BMHD的BMI，BMHDID，STAD，CRCCBMHD,CRCBMHD_N這5個位域不能有Uncorrectable ECC Error，否則芯片就會鎖死。所以在不能在操作UCB_BMHD的時候突然掉電，或者沒有擦除已有的BMHD就去寫B(tài)MHD。

UCB的Confirmation Code中UNLOCKED和CONFIRMED是合法的，ERASED和ERRORED狀態(tài)是Error狀態(tài)。所有的UCB在出場的時候都是處于UNLOCKED狀態(tài)的，在UNLOCKED狀態(tài)時所有的UCB內(nèi)容都是可以讀出來的，包括Password。UCB在CONFIRMED狀態(tài)時，除了Password其他都是可以讀出來的。

UCB_BMHD主要是用來設(shè)置程序的啟動地址的。UCB_BMHD_COPY主要起到一個備份的作用，比如在擦除UCB_BMHD_ORIN的時候突然掉電，導致UCB_BMHD_ORIN變成Error狀態(tài)，這個時候就可以讀取UCB_BMHD_COPY的內(nèi)容。

BMHD0中Password是被BMHD1-3所共享的，也就是說BMHD1-3被設(shè)為Confirmed后需要通過BMHD0的Password調(diào)用disable protection去解鎖其他BMHD1-3。

BMHD被寫保護的條件有兩個：

1.UCB_BMHDx的Confirmation狀態(tài)處于CONFIRMED狀態(tài)，并且Disable Protection沒有被激活（通過加載UCB_BMHD0中的Password）。

2.UCB_BMHDx的confirmation狀態(tài)是ERRORED。

UCB_PFLASH主要用來設(shè)置PFLASH的讀寫保護。PFLASH的讀保護是全局的（只有一個配置項），寫保護是每個Sector都能進行單獨設(shè)置的，如果PFLASH讀保護了，相當于也是寫保護了（不讓讀，肯定就不能寫了）。

UCB_DFLASH主要用來配置DFLASH0的模式，Single Ended Sensing還是Complement Sensing。配置RAM是否在Power On Reset后是否進行清零，以及選擇那幾塊RAM進行清零。

UCB_SWAP主要用來配置SWAP模式的。

所有UCB的擦寫是有次數(shù)限制的，這個擦寫的限制是保證UCB中數(shù)據(jù)可以保存20年。在數(shù)據(jù)保存20年的前提下，對每一個UCB的擦寫次數(shù)是100次，對所有UCB的擦寫次數(shù)總共是500次。

審核編輯：劉清