AWR2243 引导加载程序流程
商标
Other TMs
1 引言
AWR2243 器件可大致分为两个子系统：
- 主子系统：
- 引导加载程序 – 负责器件初始化、引导时间测试、APLL 开环校准、加载应用程序映像、将映像下载到 SFLASH（器件管理模式 - SOP5）。
- 功能固件 – 负责整个器件的外部主机 API 通信、BSS API 握手、数据路径 (LVDS/CSI2) 控制、安全和监控。
- 雷达/毫米波子系统：
- 负责实时配置射频/模拟和数字前端，以及定期安排校准和功能安全监控。因此，毫米波前端具有自包含特性，能够自我调整以处理温度和老化效应，并且从外部主机的角度来看具有极高的易用性。
图 1-1 AWR2243 器件的简化示意图
- 负责实时配置射频/模拟和数字前端，以及定期安排校准和功能安全监控。因此，毫米波前端具有自包含特性，能够自我调整以处理温度和老化效应，并且从外部主机的角度来看具有极高的易用性。
- 主子系统是在 AWR2243 器件复位取消置位后激活的第一个可编程块。AWR2243 器件的引导加载程序托管在主子系统的只读存储器 (ROM) 中，并立即取得控制权。
- 从此时开始，AWR2243 引导加载程序可在两种模式下运行：刷写模式和执行模式。
- 引导加载程序会查找通电检测 (SOP) I/O（SOP 线路 – 从外部驱动以选择特定模式）的状态。 表 1-1 通电检测 (SOP) 线路和引导模式
SOP2 SOP1 SOP0 引导加载程序模式和运行方式 0 0 1 功能模式 主要部署模式。加载补丁（通过 SFLASH 或 SPI）后，功能固件开始执行，器件通过 SPI 由命令进行控制。在所选的高速接口 (LVDS/CSI2) 上可以获取 ADC 数据。 1 0 1 器件管理模式 闪存编程模式。使用通过 UART 传输映像的刷写实用程序将映像（补丁）下载到 SFLASH 上。 - 引导加载程序的器件管理（刷写）模式允许外部实体将客户应用程序映像加载到 SerialDataFlash (SDF)。
图 1-2 引导加载程序的刷写模式 - 引导加载程序的执行（或功能）模式具有两种引导模式：
- 引导模式 – SFLASH（开发阶段）
如果检测到存在包含有效映像的串行闪存，引导加载程序会将存储在 SDF 中的映像重新定位到 R4F 和雷达段存储器子系统。在该过程即将结束时，引导加载程序会传递控制 MSS 功能固件。
SFLASH 仅存在于器件的开发版本中，此类版本中的功能固件（MSS 和雷达段）不从 ROM 执行，因此映像较大。
图 1-3 引导加载程序的执行模式（从 SFLASH 加载映像） - 引导模式 – SPI（部署阶段）
如果未检测到串行闪存或在串行闪存中未检测到有效映像，引导加载程序会通过 SPI 从外部主机接收数据，将映像（补丁）加载到 MSS R4F 和雷达段子系统的相应存储器中。在该过程即将结束时，引导加载程序会传递控制 MSS 功能固件。
图 1-4 引导加载程序的执行模式（通过 SPI 加载映像）
- 引导模式 – SFLASH（开发阶段）
2 基本引导加载程序流程
引导加载程序操作大致可分为三个阶段：
- 器件初始化：引导加载程序使用“内置自检”(BIST) 引擎进行硬件诊断（例如，RAM 测试）
- 通过启动 APLL 来设置根时钟
- 检查 SOP 线路以继续刷写模式或执行模式
图 2-1 基本引导加载程序流程图2.1 引导模式 – SFLASH
2.1.1 映像加载序列
在功能模式下，引导加载程序尝试的第一种引导模式是从 SDF 对映像进行引导加载。此模式涉及以下步骤：
- 对 AWR2243 器件的 QSPI 引脚进行引脚多路复用
- QSPI[0]：焊球 R11
- QSPI[1]：焊球 P9
- QSPI[2]：焊球 R12
- QSPI[3]：焊球 P10
- QSPI_CLK：焊球 R10
- QSPI_CS_N：焊球 P8
- QSPI 设置为在 (系统时钟/5) = (200/5) = 40MHz 下运行
- 发出 SFLASH 可发现参数 (SFDP) 命令以检索符合 JEDEC 标准的响应，其中包含有关 SFLASH 功能和命令集的信息。当成功接收到 SFDP 响应时，该信息用于与 SDF 进行通信并进一步解释内容和加载映像。
图 2-2 映像加载序列要点：
- ROM 引导加载程序根据 SDF 发布的用以响应 SFDP 命令的最高功能模式（四路/双路/单路）执行从 SDF 读取数据的操作。
- 对于支持四路模式的 SDF 型号，将发出四路模式命令；如果未设置四路使能 (QE) 位，则通信将失败。在此类情况下，加载流程假定 SDF 中的“四路使能 (QE)”位已设置。
2.1.2 ROM 辅助映像下载序列
通过将器件置于刷写模式便会进入 ROM 辅助映像下载序列。更多有关与外部主机握手以接收映像的详细信息，请参阅第 3 节。与 SDF 的通信如图 2-3 所示。
图 2-3 ROM 辅助映像下载序列要点：
- ROM 辅助下载应支持所有闪存型号，这些型号允许使用 1 个虚拟字节和 24 位寻址的“内存映射模式”和“页面程序命令 (0x2)”。
- “四路使能”位的设置因 SDF 供应商而异。ROM 引导加载程序支持在该流程中为 Spansion 和 Macronix 型号（仅限某些特定器件型号）设置“四路使能”位。
除了对通过 UART 接收的每个数据包进行基于校验和的完整性检查之外，还会对整个映像执行基于 CRC32 的完整性检查。当数据包被接收并写入到 SDF 时，会递增计算 CRC32。
2.2 引导模式 – SPI
在功能模式下，如果在预定义的 SDF 位置找不到有效的映像标头，引导加载程序将进入基于 SPI 的引导加载模式。
此模式涉及以下步骤：
- 对 SPI 引脚进行引脚多路复用 - [SPI_MOSI：焊球 R8，SPI_MISO：焊球 P5，SPI_CLK：焊球 R9，SPI_CS_N：焊球 R7，以及 SPI_HOST_INTR：焊球 P6（AWR2243 器件）]
- 按照雷达接口控制文档中定义的“通信协议”与外部主机进行通信，以便通过 SPI 接收作为消息数据包加载的映像。
- 加载完所有映像后，便会应用 ROM 的补丁，然后功能固件开始执行，再通过 SPI 接收控制 API 命令并通过高速接口 (LVDS/CSI2) 发出数据。
与外部主机的握手如图 2-4 所示。
图 2-4 引导模式 - SPI3 通过 UART（引导加载程序服务）编程串行数据闪存
TI 的 AWR2243 器件支持与 SDF 连接，以便获取在引导加载过程中要加载的映像。在预量产阶段，ROM 的优先级降低，MasterSS 和 RadarSS 固件的大部分执行工作都在 RAM 中发生。因此，大小相当大的映像存在于具有 QSPI 接口的 SDF 中时，加载速度会更快。
闪存编程器通过 UART 连接到器件。具体如下：
- MSS_UARTA [RX：焊球 N5 和 TX：焊球 N6（AWR2243 器件）]
- 波特率：115200
- 最大数据块大小：240 字节
“Write File to SFLASH”和“Write File to SRAM”命令仅支持最大 240 字节的数据块大小。
该文件分为 N 条命令，其中：
N = (文件大小/240) + ((文件大小%240) ? 1：0) 也是如此。
3.1 要下载的文件
以下一个或多个二进制文件包含要下载的文件：
- RadarSS 映像（完整固件（预量产）或补丁（如果有，量产器件））
- MasterSS 映像（功能固件（预量产）或补丁（如果有，量产器件））
在 AWR2243 ES3.0（量产型号）中，这两个映像合并为单个 MetaImage 文件，必须将此文件刷写到器件中。
TI 用于 XWR12xx 的 DeviceFirmwarePackage (DFP) 将包括同时要下载到 MasterSS 和 RadarSS 的必要文件。
TI 用于 XWR14xx 的 mmWaveSDK 包将包括“Image Creator”实用程序，该实用程序将帮助构建包含上述组件的完整映像，以便与 XWR14xx 器件搭配使用。
3.2 闪存编程序列
- 将器件引导至 SOP 5 模式（请参阅表 1-1）
- 打开“UniFlash”工具。[如 mmWaveSDK 中所列]
- 通过 UARTA COM 端口连接到器件。（器件需要 UART 中断信号，此信号由 UniFlash 工具生成）
- 刷写所需的映像 <META_IMAGE1/META_IMAGE2/META_IMAGE3/META_IMAGE4>
对于 AWR2243 ES3.0，用户必须选择单个 MetaImage 文件 (META_IMAGE1)。
3.3 支持的命令和格式
| 命令 | 命令 ID | 说明 | 字段 |
|---|---|---|---|
| PING | 0x20 | 器件以 ACK 进行响应 | |
| OPEN FILE | 0x21 | 此命令提供关于所下载的文件类型的详细信息 | File Size：所下载的文件总大小。 |
| File Type：META IMG1(4)、META IMG2(5)、META IMG3(6) 和 META IMG4(7) | |||
| Storage type：2 - SFLASH 和 4 - SRAM | |||
| WRITE FILE to SFLASH | 0x24 | 此命令提供要写入 SFLASH 的文件内容 | |
| WRITE FILE to RAM | 0x26 | 此命令提供文件内容并将文件直接写入 RAM | |
| CLOSE FILE | 0x22 | 此命令指示文件下载结束 | Storage type：2 - SFLASH 和 4 - SRAM |
| GET STATUS | 0x23 | 此命令用于请求上一条命令的状态。器件以发出的上一条命令的状态进行响应 | |
| ERASE DEVICE | 0x28 | 此命令用于擦除 SFALSH 内容 | |
| GET VERSION | 0x2F | 此命令用于请求 ROM 版本。器件以版本信息进行响应 | |
| ACK response | 0xCC | 器件的响应。 |
图 3-1 主机 ↔ XWR 器件 UART 通信每条 UART 命令中的 8 位校验和是命令有效负载所有字节的无符号值的简单无符号和，其中仅保留总和的最低有效 8 位。例如，计算校验和的伪代码为：
checksum = 0对于有效负载中的每个字节，checksum = (checksum + (unsigned) byte) AND (0xFF)。
从器件返回的 STATUS RESPONSE 是基于最后执行的可操作命令的引导加载程序错误状态。 可操作命令包括 OPEN、WRITE TO FLASH、CLOSE 和 ERASE。PING、GET STATUS 和 GET VERSION 等状态命令不会影响 STATUS RESPONSE 中报告的错误状态。可能返回的 STATUS 值如下：
- 0x00 = INITIAL_STATUS（在发出任何可操作命令之前）
- 0x40 = SUCCESS
- 0x4B = ACCESS_IN_PROGRESS
- 从主机发送的命令中的任何 RESERVED 字段都应设置为 0x0
3.4 刷写序列
图 3-2 显示了闪存编程序列。初始握手始于外部主机发出的 UART 中断。此中断之后是图 3-2 所示的命令序列。引导加载程序使用命令响应协议。因此，主机应在发送每条命令后等待，直至接收到来自器件的 ACK 响应。请注意，GET STATUS 命令的独特之处在于其只返回 STATUS RESPONSE 消息而不发送 ACK 响应。
图 3-2 刷写序列要点：
- 主机处理器需要将每个文件/映像拆分为较小的块，并在 WRITE TO FLASH 命令中发送每个块。该命令的 LENGTH 字段应设置为有效负载总大小（包括映像数据块和用于 0x24 操作码的 1 个字节）+ 2。最大块大小为 243 - 3 = 240 字节。
- 在 UART 命令中，字的字节顺序为大端字节序（即先发送最高有效字节）。BSS/MSS/Config 映像应按照其在二进制文件中的顺序以字节的形式进行传输。
- ERASE 命令不是必需的，但可用于确保在写入新映像之前清除整个 SDFLASH。
- GET STATUS 命令不是必需的，但可用于检查器件的状态。
- GET VERSION 命令不是必需的，但可以由主机处理器用于根据器件的器件版本以不同的方式运行。
