痞子衡嵌入式：使能i.MXRT1050,1060 Hab签名或加密启动时App链接在片内SRAM的限制
大家好，我是痞子衡，是正经搞技术的痞子。今天痞子衡给大家介绍的是使能i.MXRT1050, 1060 Hab签名或加密启动时App链接在片内SRAM的限制。
最近有客户反馈，在 RT1060 上测试 Non-XIP 程序启动，如果程序体部分链接进 0x20280000 地址之后的片内 OCRAM 区域（这部分是由 FlexRAM 分配出来的，默认 256KB）且在芯片 HAB 使能时（即包含验签流程）会启动失败，但是如果不使能 HAB，则启动正常。
这个问题其实是芯片 BootROM 里的特殊限制，并且这个特殊限制只在 i.MXRT1xxx 家族最早期的两颗型号 RT1050/1060 上存在，其余型号没有这个限制。今天痞子衡就和大家聊聊这个话题：
一、Non-XIP App一般链接限制
我们先打开 SDK 里最经典的工程 \SDK_2_14_0_MIMXRT1060-EVKB\boards\evkbmimxrt1060\demo_apps\hello_world\iar，工程默认包含了 6 种 build（其实对应了工程目录下的 6 个链接文件）：
痞子衡做了一个表格，对比了这 6 个不同 Build 的差异，本质上就是程序 RO 和 RW 段链接位置的不同导致芯片 BootROM 启动程序时需要区别对待，XIP 程序不需要搬移，Non-XIP 程序需要搬移到目标地址（片内 SRAM 或者片外 RAM）。
我们知道 i.MX RT 系列程序要想离线启动都是需要加 《IVT 启动头》 的，因为 IVT 等启动头的存在，程序中断向量表起始位置需要做一点牺牲（让出最前面的位置给启动头），这也是下表中有些 build 不能被 BootROM 加载启动的原因，因为没有让出最前面的位置。
| Build名 | Readonly位置 | 中断向量表首地址 | Readwrite位置 | 是否XIP | BootROM能否加载启动 |
|---|---|---|---|---|---|
| debug/release | 片内ITCM | 0x00000000 | 片内DTCM | 否 | 否 |
| flexspi_nor_debug/release | 片外NOR Flash | 0x60002000 | 片内DTCM | 是 | 能 |
| sdram_debug/release | 片内ITCM | 0x00000000 | 片外SDRAM | 否 | 否 |
| flexspi_nor_sdram_debug/release | 片外NOR Flash | 0x60002000 | 片外SDRAM | 是 | 能 |
| sdram_txt_debug/release | 片外SDRAM | 0x80000000 | 片内OCRAM | 否 | 否 |
| ram_0x1400_debug/release | 片内ITCM | 0x00001400 | 片内DTCM | 否 | 能 |
对于串行 NOR Flash 的 XIP build，程序中断向量表在 SDK 里默认是在偏移 0x2000 之后开始存放的（即 0x60002000），这个偏移只是一个推荐最佳值，但并不是定死的，实际上偏移最小可以是 0x1400，最大不设限（视 Flash 容量而定），这里的设计很灵活，因为这个偏移地址会被存在固定偏移 0x1000 开始的 IVT 启动头里，所以 BootROM 总能找到程序位置去跳转执行。
对于 Non-XIP build，其在 SDK 里没法直接包含启动头，所以我们需要借助恩智浦官方 MCUXpresso Secure Privisioning Tool 或者痞子衡设计的 MCUBootUtility 工具来一键添加相应启动头去下载到启动设备里。开发者只需要做一件事，就是编出一个程序可执行文件(elf/srec/hex/bin)给工具即可，这里唯一需要关心的就是偏移地址问题。跟 XIP build 不同的是，原理上 Non-XIP 程序在目标地址（片内 SRAM 或者片外 RAM）链接时并不需要让出最前面的位置，毕竟启动头是存在非易失性启动设备里的，但是 BootROM 在搬移程序时总是会连着启动头一起搬移到目标地址，这是 BootROM 的程序设计限制，所以 Non-XIP 程序也不得不让出目标地址的最前面部分。对于 NOR 型启动设备，最小偏移是 0x1400；对于 NAND 型启动设备最小偏移是 0x800；痞子衡建议一律按 SDK 里为 XIP build 推荐的统一 0x2000 偏移最省事。基于此我们在修改 IAR 相应链接文件时 m_interrupts_start 值可按如下修改：
| 链接在片内ITCM | 链接在片内DTCM | 链接在片外PSRAM/HyperRAM | 链接在片外SDRAM |
|---|---|---|---|
| 0x00002000 | 0x20002000 | 0x60002000/0x70002000 | 0x80002000 |
上表中痞子衡特意没有列出片内 OCRAM 的情况，原因是这里有点特殊，因为 OCRAM 的前 32KB （0x20200000 - 0x20207FFF）被 BootROM 用作 RW 区了。对于 Non-XIP 程序，RO 段不能链接在这里，否则 BootROM 在做程序拷贝时会冲掉自己的 RW 区导致自己程序异常，自顾都不暇还如何能正常加载用户程序。所以对于 OCRAM 的情况，我们在链接程序时要减去前 32KB 空间再按上面的经验做偏移，所以 m_interrupts_start 应设为 0x2020A000。
- Note: 不同 i.MX RT 型号 BootROM 在 OCRAM 里占用的起始位置和空间大小可能是不同的，具体需查看芯片参考手册 System Boot 章节。
二、Non-XIP App在使能HAB后的链接限制
上一小节里，我们总结出了 Non-XIP 程序的两个一般链接限制：让出最前面给启动头的位置，让出 BootROM 占据的 OCRAM 空间。这对于不签名的程序启动来说就够了，但是如果使能了 HAB 之后，必须加验签过程，情况有所变化了。痞子衡这里就不卖关子了，直接给出如下 HAB 识别区域表，这表里 RT1050/RT1060 一些空间标了红，原因是它们的 BootROM 分别对最大 TCM 的后 64KB 和最大 OCRAM 后 512KB 空间有所保留，没有全部开放给 HAB 验签。其余 RT 型号，是否使能 HAB 对程序链接无影响。
这个限制对于默认 FlexRAM 配置的 RT1050 倒是没有影响，但是 RT1060 的默认 256KB FlexRAM - OCRAM 0x20280000 - 0x202BFFFF 空间从此就不能放含签名的 Non-XIP 程序了。
| 芯片 | 片内SRAM区域 | BootROM占用区 | HAB识别区域 |
|---|---|---|---|
| i.MXRT117x M7 | ITCM 512KB（0x00000000 - 0x0007FFFF） DTCM 512KB（0x20000000 - 0x2007FFFF） OCRAM 2MB （0x20200000 - 0x203FFFFF） |
OCRAM 48KB（0x20240000 - 0x2024BFFF） | ITCM 512KB（0x00000000 - 0x0007FFFF） DTCM 512KB（0x20000000 - 0x2007FFFF） OCRAM 256KB（0x20200000 - 0x2023FFFF） OCRAM 1744KB（0x2024C000 - 0x203FFFFF） |
| i.MXRT116x M7 | ITCM 512KB（0x00000000 - 0x0007FFFF） DTCM 512KB（0x20000000 - 0x2007FFFF） OCRAM 1MB （0x20200000 - 0x202FFFFF） |
OCRAM 48KB（0x20240000 - 0x2024BFFF） | ITCM 512KB（0x00000000 - 0x0007FFFF） DTCM 512KB（0x20000000 - 0x2007FFFF） OCRAM 256KB（0x20200000 - 0x2023FFFF） OCRAM 720KB（0x2024C000 - 0x202FFFFF） |
| i.MXRT106x | ITCM 512KB （0x00000000 - 0x0007FFFF） DTCM 512KB （0x20000000 - 0x2007FFFF） OCRAM 1MB （0x20200000 - 0x202FFFFF） |
OCRAM 32KB （0x20200000 - 0x20207FFF） | ITCM 512KB （0x00000000 - 0x0007FFFF） DTCM 512KB （0x20000000 - 0x2007FFFF） OCRAM 480KB（0x20208000 - 0x2027FFFF） |
| i.MXRT105x | ITCM 512KB （0x00000000 - 0x0007FFFF） DTCM 512KB （0x20000000 - 0x2007FFFF） OCRAM 512KB（0x20200000 - 0x2027FFFF） |
OCRAM 32KB （0x20200000 - 0x20207FFF） | ITCM 448KB （0x00000000 - 0x0006FFFF） DTCM 448KB （0x20000000 - 0x2006FFFF） OCRAM 480KB（0x20208000 - 0x2027FFFF） |
| i.MXRT104x | ITCM 512KB （0x00000000 - 0x0007FFFF） DTCM 512KB （0x20000000 - 0x2007FFFF） OCRAM 512KB（0x20200000 - 0x2027FFFF） |
OCRAM 32KB （0x20200000 - 0x20207FFF） | ITCM 480KB （0x00000000 - 0x00077FFF） DTCM 480KB （0x20000000 - 0x20077FFF） OCRAM 480KB（0x20208000 - 0x2027FFFF） |
| i.MXRT102x | ITCM 256KB （0x00000000 - 0x0003FFFF） DTCM 256KB （0x20000000 - 0x2003FFFF） OCRAM 256KB（0x20200000 - 0x2023FFFF） |
OCRAM 32KB （0x20200000 - 0x20207FFF） | ITCM 224KB （0x00000000 - 0x00037FFF） DTCM 224KB （0x20000000 - 0x20037FFF） OCRAM 224KB（0x20208000 - 0x2023FFFF） |
| i.MXRT1015 | ITCM 128KB （0x00000000 - 0x0001FFFF） DTCM 128KB （0x20000000 - 0x2001FFFF） OCRAM 128KB（0x20200000 - 0x2021FFFF） |
OCRAM 32KB （0x20200000 - 0x20207FFF） | ITCM 96KB （0x00000000 - 0x00017FFF） DTCM 96KB （0x20000000 - 0x20017FFF） OCRAM 96KB （0x20208000 - 0x2021FFFF） |
| i.MXRT1011 | ITCM 128KB （0x00000000 - 0x0001FFFF） DTCM 128KB （0x20000000 - 0x2001FFFF） OCRAM 128KB（0x20200000 - 0x2021FFFF） |
OCRAM 22KB （0x20200000 - 0x202057FF） | ITCM 96KB （0x00000000 - 0x00017FFF） DTCM 96KB （0x20000000 - 0x20017FFF） OCRAM 106KB（0x20205800 - 0x2021FFFF） |
至此，使能i.MXRT1050,1060 Hab签名或加密启动时App链接在片内SRAM的限制痞子衡便介绍完毕了，掌声在哪里~~~
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