编译可在QSPI Flash上运行的程序

 引言

在前文中已经实现了一个能够在 MDK 平台进行下载代码到 QSPI Flash 中的下载算法，以及一个能跳转执行应用程序的 2nd Bootloader，但若想将代码下载到 QSPI Flash上并运行，仍需对所需执行的代码文件进行少量的修改，使其能够在 QSPI Flash 上运行。

 修改Linker文件

本文将 MindSDK 的 PLUS-F5270 hello_world 样例工程作为所需执行的文件，可通过 MindSDK 官网 获取该样例，如图 1 所示。

图1 通过官网获取 MindSDK PLUS-F5270 hello_world样例工程

打开 hello_world 样例工程，在 Options for Target 选项的Linker页面下，找到 Scatter File 选项，该选项中内容为 Linker 所使用的 Scatter File 文件路径，点击该选项右侧的 Edit ，此时样例工程中会弹出对应的 Scatter File 文件界面，如图 2 所示。

图2 打开scatter file文件界面

在弹出的 mm32f5277e_flash.scf 文件中，需要根据  QSPI 的存储器映像配置 __ROM_BASE 的数值，QSPI 外设的基础地址为 0x90000000，这个地址值来自于微控制器的用户手册的 “地址映射” 章节，如图 3 所示。因此，__ROM_BASE的数值应该为 0x90000000。

图3 QSPI 外设的存储器映像编址范围

QSPI Flash 的大小为8MB，其中 8MB = 8 * 1024 *1024 = 8388608，换算为 16 进制是 0x00800000，因此，__ROM_SIZE 的数值应该为 0x00800000。

Scatter File文件的内容修改如下：

...
/*--------------------- Flash Configuration ----------------------------------
;  Flash Configuration
;    Flash Base Address <0x0-0xFFFFFFFF:8>
;    Flash Size (in Bytes) <0x0-0xFFFFFFFF:8>
; 
 *----------------------------------------------------------------------------*/
#define __ROM_BASE      0x90000000
#define __ROM_SIZE      0x00800000
...

 

 修改源代码

在配置好 Linker 所需的 Scatter File 文件后，需要对将要执行的文件进行检查，去除可能会影响到 QSPI Flash 运行的代码，需要检查的点如下：

检查时钟初始化部分：

是否存在复位 QSPI 模块的时钟或复位 QSPI 所使用的 GPIO 引脚时钟的情况

若存在复位 QSPI 模块，则处理器将无法从 QSPI Flash 中读取下一个要执行的指令。

若存在复位 QSPI 使用引脚的时钟，则运行到引脚时钟复位后，GPIO 复位，引脚不再作为 QSPI 的接口，因此将会影响到 QSPI 与 QSPI Flash 之间的通信。

在 “hello_world” 工程中，以上代码可能会出现在 board 目录下的 “clock_init.c” 中。

检查引脚初始化部分：

是否占用 QSPI 所使用的引脚

若引脚初始化时，占用 QSPI 所需引脚，将会影响与 QSPI Flash 的通信

在 “hello_world” 工程中，以上代码可能会出现在 board 目录下的 “pin_init.c” 中。

不能出现以间接模式操作 QSPI Flash 的代码

若执行间接模式操作 QSPI Flash 的代码，会中断直接读模式，而直接读模式是执行存储在 QSPI Flash 的应用程序的基础，因此，执行间接模式操作 QSPI Flash 的代码会使应用程序跑飞。

在 “hello_world” 工程中，没有执行间接模式操作 QSPI Flash 的代码。

 添加下载算法到可执行文件

该可执行样例最终将在 QSPI Flash 中存储并运行，因此，需要添加根据实际所使用的 QSPI Flash芯片而配置的下载算法到样例工程中，以帮助调试器将指定位置的数据写入 Flash。

以配置完成的 PLUS-F5270 hello_world 样例工程为例，打开 Options for Target 的 Debug 页面，选择 Settings 选项进入 Cortex Jlink/JTrace Target Driver Setup 页面的 Flash Download ，选择 Add 选项，进入下载算法选择列表，选择前文中设置好的 MM32F5270 QSPI FlashLoader 下载算法，点击 Add 进行添加，如图 4 所示。

图4 添加下载算法到可执行文件中

此处需注意，若下载算法的大小大于 Flash Download 中 RAM for Algorithm 的 Size 选项中的大小，会导致在下载时出现 "Cannot Load Flash Programming Algorithm" 的问题，此时需适当将 Size 的大小调大一些，本文中设置 Size 为 0x2000。

 验证

配置完成在 QSPI Flash 上运行的可执行文件后，可尝试使用下载算法将整个工程下载到 QSPI Flash 中并使用 2nd Bootloader 执行这个工程。

先将前文中实现运行在片内 Flash 的 2nd Bootloader 下载到 PLUS-F5270 开发板中，再将已经配置好的添加了下载算法的 hello_world 样例工程下载到开发板中的 QSPI Flash 中。下载成功后复位微控制器，通过串口调试器可看到输出字符 "hello_world"。

图5 使用QSPI Flash的hello_world样例工程运行结果

在调试模式下，可以从 Disassemby 窗口观察到进入main函数后地址处于 0x90000950，属于 QSPI Flash 的范围内，由此可见，整个 hello_world 下载到 QSPI Flash中并且正确运行。

图6 通过调试查看样例起始地址

至此，已经验证了下载算法可用， 2nd Bootloader 可用，修改后的样例工程也可用。

但仍需验证下中断是否可用，本文修改 hello_world 工程，验证 SysTick_Handler() 能否正确执行。

 

volatile uint32_t systime = 0u;

int main(void)
{
    uint8_t ch;

    BOARD_Init();

    printf("hello, world
");

    SysTick_Config(CLOCK_SYSTICK_FREQ / 1000u);

    while (1)
    {
        if (systime > 1000)
        {
            systime = 0;
            putchar('*');
        }
    }
}

void SysTick_Handler()
{
    systime++;
}

 

将修改后的样例工程下载并运行在 QSPI Flash 上，其结果如图 7 所示。

图7 验证SysTick中断可用的样例结果

至此，也验证了中断也可正确执行。

 总结

为了编译可在QSPI Flash上运行的可执行文件，需要作出以下两件事：

修改 Linker 文件，将 ROM 的位置和大小修改为 QSPI Flash 的映射地址和大小

修改源代码中所有可能会影响访问QSPI Flash的代码，例如 GPIO 的配置，时钟的配置等

可以发现编译可在 QSPI Flash上运行的可执行文件并不难，因此可以轻松将应用程序迁移到 QSPI Flash 里。

　　审核编辑：汤梓红