i.MX RT1050 FLEXSPI NOR Flash 调试使能指南：XIP启动配置与实操全流程

i.MX RT1050 作为 NXP 首款跨界处理器，在嵌入式系统中广泛应用于需要大容量存储与高速执行的场景。FLEXSPI NOR Flash 模式下的 XIP（直接执行）启动与调试，是释放其性能的关键配置，但需解决硬件适配、固件更新、工程配置等多重问题。本文基于 NXP 官方文档 AN12183，详解从硬件改造到软件调试的完整流程，覆盖 Hyper Flash/QSPI NOR Flash 多场景适配，助力开发者快速落地。

资料获取：怎样在 FLEXSPI NOR Flash 模式下使能调试

1. 核心目标与适用范围

1.1 核心目标

实现可执行文件在 FLEXSPI NOR Flash 的烧录、XIP 启动与在线调试，同时支持 Hyper Flash 与 QSPI NOR Flash 切换，兼容新型号 Flash（如 GD25Q64C）适配。

1.2 适用环境

• 硬件平台：IMXRT1050-EVK/IMXRT1050-EVKB 开发板
• 开发工具：IAR Embedded Workbench 8.22.1、MCUXpresso IDE
• 软件资源：MIMXRT1050 SDK（v2.3.1）、OpenSDA 固件、Flash 驱动（如 MIMXRT10XX_SFDP_QSPI.cfx）
• 支持 Flash 类型：板载 Hyper Flash、板载 QSPI NOR Flash（IS25WP064A）、第三方 QSPI Flash（GD25Q64C/GD25LQ64C）

2. 硬件配置：EVK/EVKB 开发板改造

2.1 IMXRT1050-EVK（标准版）设置

• 移除板载 Hyper Flash，避免干扰 QSPI NOR Flash 读写时序。
• 在 R153-R158 位置焊接 0Ω 电阻，启用 QSPI NOR Flash 硬件链路。
• 更新 OpenSDA 固件：替换为 QSPI NOR Flash 专用固件（NXP 官网可下载），原固件默认适配 Hyper Flash。

2.2 IMXRT1050-EVKB（增强版）设置

• 无需移除 Hyper Flash，仅需移除电阻 R356、R361-R366。
• 同 EVK 设置，在 R153-R158 位置焊接 0Ω 电阻。
• 更新 OpenSDA 固件至 QSPI NOR Flash 版本，确保调试与烧录兼容性。

2.3 启动模式开关配置

通过 SW7 拨码开关选择启动设备，核心配置如下：

3. XIP 启动流程解析

XIP 启动是指程序直接在外部 Flash 中执行，无需复制到内部 RAM，核心流程如下：

• 上电初始化：Arm 内核从 Boot ROM 启动，根据 BOOT_MODE 寄存器与 eFUSEs 状态选择启动设备（可通过 GPIO 引脚覆盖配置）。
• FlexSPI 配置读取：Boot ROM 在 30MHz 时钟下，从 Flash 偏移量 0 地址读取 512 字节配置参数，包含读取命令序列、FlexSPI 频率、Quad 模式使能序列等。
• 硬件参数配置：根据读取的参数初始化 IOMUXC 引脚、LUT（查找表）、时钟与 Flash 设备。
• 程序执行：若为 XIP 镜像，直接从 FlexSPI 地址（如 0x60000000）执行；若非 XIP 镜像，复制至 OCRAM 后执行。

可执行文件结构（XIP 启动必需）

• Flash 配置参数：标签 0x42464346（ASCII：FCFB），位于文件起始位置。
• IVT（中断向量表）：标签 0xD1，偏移量 0x1000，包含程序组件位置指针。
• 启动数据：指定程序位置、尺寸与标志位，偏移量 0x1020。
• DCD（设备配置数据）：标签 0xD2，偏移量 0x1030，用于 SDRAM 等外设初始化。
• 用户程序与数据：核心功能代码与资源。

四、软件配置：从固件到工程参数

4.1 OpenSDA 固件更新

• 若固件序列号小于 TR18132215，需升级至最新版，否则无法自动添加 XIP 启动所需的配置参数、IVT 等信息。
• 固件升级后，IDE 可直接识别 FLEXSPI Flash，支持一键烧录与调试。

4.2 工程宏定义配置（IAR 环境）

SDK 例程需启用 3 个核心宏，控制 XIP 启动头文件的添加与功能：

配置路径：IAR 工程 → Options → C/C++ Compiler → Preprocessor → Defined symbols，添加上述宏定义。

4.3 链接文件配置

打开链接文件MIMXRT1052xxxxx_flexspi_nor.icf，确认核心地址分配：

• 启动配置参数起始地址：0x60000000（m_boot_hdr_conf_start）
• IVT 起始地址：0x60001000（m_boot_hdr_ivt_start）
• 启动数据起始地址：0x60001020（m_boot_hdr_boot_data_start）
• DCD 数据起始地址：0x60001030（m_boot_hdr_dcd_data_start）

五、多场景烧录实操指南

5.1 烧录至板载 Hyper Flash

• 拨码开关配置为 Hyper Flash 启动（SW7-2=ON、SW7-3=ON，其余 OFF），上电。
• 打开 SDK 例程（如 hello_world），选择 target 为flexspi_nor_debug。
• 编译工程并烧录，配置串口终端（波特率 115200、8N1）。
• 按下 SW3 重启开发板，串口打印 “hello world” 即成功。

5.2 烧录至板载 QSPI NOR Flash

• 拨码开关配置为 QSPI Flash 启动（SW7-3=ON，其余 OFF），更新 OpenSDA 固件。
• 打开例程，找到evkbimxrt1050_hyper_config.c文件。
• 注释hyperflash_config结构体，替换为qspiflash_config（或直接替换为附件中 QSPI 适配文件）。
• 编译烧录，重启后通过串口验证结果。

5.3 烧录至第三方 QSPI Flash（以 GD25Q64C 为例）

• 替换工程配置：用qspiflash_config替换hyperflash_config，适配 GD25Q64C 参数（如 Flash 容量 4MB、Quad 模式）。
• 修改 FlashLoader：打开FlashIMXRT1050_EVK_FlexSPI_Example工程，调整 LUT 序列与状态寄存器写格式（GD25Q64C 为 8 位写格式）。
• 编译 FlashLoader 生成.out文件，复制至 IAR 安装路径下的 flashloader 目录。
• 按板载 QSPI Flash 烧录步骤操作，串口验证启动结果。

5.4 MCUXpresso IDE 烧录配置

• 选择 Flash 驱动：MCU Settings → Flash Drivers，添加MIMXRT10XX_SFDP_QSPI.cfx（支持 SFDP 协议，兼容多数标准 SPI NOR Flash）。
• 配置内存映射：指定 Flash 起始地址与容量，匹配目标 Flash 参数。
• 编译烧录，支持在线调试与断点设置。

六、关键配置差异与注意事项

6.1 Hyper Flash 与 QSPI NOR Flash 核心差异

6.2 调试注意事项

• 断点设置：使用 Dap-link 调试时，需将断点类型设为硬件断点（IAR 配置路径：Options → Debugger → CMSIS-DAP → --drv_default_breakpoint=1）。
• 固件兼容性：确保 OpenSDA 固件版本匹配 Flash 类型，否则会导致烧录失败。
• 供电适配：GD25Q64C 需 3.3V 供电，需修改开发板供电电压（默认 1.8V）。

6.3 启动头文件修改（XIP 适配关键）

参考目标 Flash datasheet，修改flexspi_nor_config_t参数：

• sflashPadType：Quad 模式设为kSerialFlash_4Pads，Dual 模式设为kSerialFlash_2Pads。
• serialClkFreq：根据 Flash 规格设置（如 100MHz、133MHz）。
• lookupTable：配置 Fast Read 指令序列（如 Quad 模式指令 0xEB，Dummy 周期 0x06）。

i.MX RT1050 的 FLEXSPI NOR Flash 调试与 XIP 启动配置，核心在于硬件链路适配、固件更新与工程参数匹配。通过本文的分步操作，可实现板载 Flash、第三方 Flash 的灵活切换，满足不同存储容量与执行速度需求。该方案适用于工业控制、智能硬件等场景，为大容量程序部署提供高效解决方案。