聊聊 Microsemi SmartFusion2 系列FPGA SOC芯片 ISP IAP 在线升级中的一些大坑

开发的产品用到 SmartFusion2 的FPGA 型号 M2S010，这个FPGA芯片内部自带硬核 Cortex®-M3，并且M3可以直接内部链接FPGA资源，这样对于需要灵活分配引脚功能，增加自定义FPGA硬件加速算法模块，添加N多路TIM，UART，SPI等等外设是非常好用的，唯一不好的就是比较贵。。。。

最近做的东西要卖到国外，国外客户要对我们的产品进行二次开发，由于没有给产品加入在线升级功能，导致后来双方协同开发不太愉快，每次程序需要修改都要寄一次新硬件，浪费时间不说，还让客户对我们的产品产生了不好的印象，总之老板不高兴，客户也不高兴了，锅当然是要甩给我们开发部的。。。

原先以为ISP IAP在线升级功能挺简单，用STM32芯片多年了，对在线升级已经轻车熟路，M2S010虽然多了个FPGA，但是内核跟STM32是一样的，依葫芦画瓢即可。因此按照老套路添加读写内部FLASH的程序，运行中的程序接收新程序，然后擦除自身，再写入新程序，写完程序，DEBUG，OK，搞定收工。

谁知道，这货芯片有个特性，只要芯片没有加密锁定，按照STM32来说就是还在调试状态，没有进行读保护的时候是可以按照stm32的方式进行升级的，但是如果这个芯片加了读保护，也就是加密后，就不能简单的这样处理了，因此按照stm32的套路进行升级是会失败的。

后来仔细研究M2S010的芯片手册和Libero 编译器的帮助手册，才知道这芯片需要在线升级程序的话，需要通过芯片自身提供的内核服务函数来进行，也就是 mss_sys_services.c 这个文件内的

uint8_t MSS_SYS_initiate_iap
(
    uint8_t mode,
    uint32_t bitstream_spi_addr
);

void MSS_SYS_start_isp
(
    uint8_t mode,
    comblk_page_handler_t page_read_handler,
    sys_serv_isp_complete_handler_t isp_completion_handler
);

这两个函数来进行，IAP是内核自动调用升级程序，整个升级过程自动完成，但是硬件必须引出MSS内核的SPI0外设，SPI0外接一颗W25Q32之类的SPI flash即可。ISP是可以自定义升级数据获取来源，可以通过串口，网口，usb，spi等待方式，一边获取数据一边进行升级，ISP相比于IAP更加灵活方便，对于SPI0已经被占用的情况下可以通过别的方式获取升级数据流。升级过程比较简单，Libero软件可以直接成测试的ISP和IAP工程，用IAR或者MDK编译一下即可测试，这个文档比较详细，就不多说了。

下面说说坑在哪里：

第一点，所有升级文档和工程都说用内部20/50MHz RC做时钟，经我实际测试，其实不必须的，用外部XTAL晶体做时钟一样可以。

第二点，调用升级函数的时候芯片会进入Flash Freeze模式，这个模式下连接到FPGA   Fabric的所有外设和IO都是不可用的，只有MSS内核直接引出的IO和外设是可以使用的，也就是说如果你的外设或者IO引脚是连接到Fabric的话，进入升级函数后你想操作IO什么的会直接卡死在内核等待函数。

第三点，Flash Freeze模式下DDR内存也是不可用的，想省事先把升级文件放到DDR再一次性升级的，不可行

第四点，工程设置内Flash Freeze设置要按下图设置

第五点，也是最重要的一点，升级时操作的SPI0或者别的IO引脚，必须设置为Flash Freeze模式下可用，否则进入升级函数后也会卡死在内核等待完成状态不能继续，设置如下图

上图可见只有MSS直接引出的引脚是可以设置Flash Freeze模式下可用的，其余Frabic引出脚都是灰色的不可设置状态

 

以上经验都是被坑了好几天摸索出来的，目前测试升级OK，芯片是不错，就是用的人太少，不像stm32一样资料满天飞，小白都可以7天入门到精通，很多时候遇到莫名其妙的问题只能自己啃手册和帮助文档，文档也是说得不清不楚，需要自己不断测试。

简单分享经验，希望对遇到这个问题的人有所帮助。