【堪智K210】 下载程序的过程原理 探索

  回忆一下下载程序的过程：k210是通过官方提供的kflash工具或者IDE来下载程序的。其中注意到每次下载程序的时候都会先烧写一个bootloader.bin，再烧写用户bin。

  疑惑：这个bootloader.bin官方又称之为fast isp或者super-flash，于是引起我的好奇，为啥每次下载程序都要先烧写它，芯片内部不是有isp了吗？这个到底是bootloader还是isp啊？

在展开探索过程前，首先给赶时间的同学说一下【结论】。这个bootloader.bin其实不是bootloader，功能是把串口数据刷写到spi flash里，取名soft_isp.bin或者temp_iap.bin更为恰当。

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为了方便，以下称这个bootloader.bin为软isp；称芯片内部isp为硬isp。

起初让我疑惑的是为啥有一个硬isp和一个软isp。
因为k210和以前熟悉的stm32芯片结构不同，stm32内部有用户flash，地址总线直接可达；而k210内部没有用户使用的flash。k210的储存结构和linux-arm芯片比较类似。

k210的flash一般是外挂一个w25qxx的spi flash，硬isp不支持spi协议，只能操作地址总线能够触及的ram，所以先在ram里运行一个支持spi协议的软isp，再来操作外部spi flash。

研究kflash.py和软isp（KendryteIDE/LocalPackage/isp）的代码，

1.首先看kflash.py

def process(...)
{
...
# download bootloader
loader.install_flash_bootloader(isp_loader) 	//下载软isp到ram地址0x80000000
...
# Boot from SRAM
self.loader.boot() 								//跳转运行软isp
...
if file_format == ProgramFileFormat.FMT_KFPKG:	//判断用户代码包是KFPKG格式还是bin格式
...
else
loader.flash_firmware(firmware_bin.read())		//软isp会接收用户代码，并下载到flash中
...
# boot from flash
loader.reset_to_boot_dan() 						//重启之后怎么运行用户代码的在下面有说
...
}

从kflash.py看，可以明显发现下载程序有两级过程。
1.硬isp接收从串口得来的软isp代码，写入ram里。
2.软isp开始运行，接收从串口得来的用户代码包，写入外部flash里。
软isp会判断用户代码包是KFPKG格式还是bin格式，如果是KFPKG格式，会解json再写入flash。

2.再看软isp代码（位于KendryteIDE/LocalPackage/isp）

#super-flash.c
static int super_flash_main_start0(void* ctx) {			//cou核0的代码
...
  core0_step1_wait_hello();
  core0_step2_read_serial();
...
}
static int super_flash_main_start1(void* ctx) {			//cou核1的代码
...
  core1_step1_blink_led();
  core1_step2_write_flash();							//写入外部flash
...
}
void super_flash_main() 								//软isp的main函数
{
...
      register_core1(super_flash_main_start1, NULL);
      super_flash_main_start0(NULL);
...	
}

static void core1_step2_write_flash() 
{
...
w25qxx_init(3, 0, 60000000);					
...
    w25qxx_write_data(writing_buff->address, 			//写入外部flash
    				  (uint8_t*)writing_buff->buff,
                      FLASH_CHUNK_SIZE);				
...
}

可以看到，软isp实际操作就是吸收串口数据，写入w25qxx flash，并没有担当bootloader功能。

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真正的bootloader到底在哪？

由于官方资料比较少，从datasheet数据手册来看，我认为上电先运行的是芯片内部一个叫做只读存储器(AXI ROM)的内部代码，这里面的代码才是真正的bootloader，它的作用是上电复制外部flash里的程序到ram里运行。

3.20 只读存储器 (ROM)
AXI ROM 负责从 SPI FLASH 中拷贝程序至芯片的 SRAM 中。
…

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  整个过程中，k210芯片内部一共有两块固化的代码起作用，一个是硬isp，一个是真正的bootloader----AXI ROM。
  没想明白的是，为什么官方不把硬isp和AXI ROM做到一起呢？或许是芯片硬件限制吧，亦或许是为了KFPKG的打包下载功能吧。