配置 PSoC 6 MCU 复位后的启动时间

只看该作者 · 2023-10-8 11:01

本帖最后由 IFXLingling 于 2023-10-8 11:02 编辑

复位后，首先运行的是引导启动代码，依次执行下列步骤：

如果有硬件初始化代码，先执行代码。
验证用户闪存中的 TOC2（目录）是否有效。
获取 App0 Reset Handler 函数。
配置 SWD/JTAG 管脚。
延迟执行（等待窗口/监听窗口）。
启动用户应用程序。

关于引导启动代码的更多细节，请参见 PSoC 6架构 TRM 的 "Boot Code" 一章。

复位时的各操作时序图如下所示：：

Figure 1. 启动时序图（见 PSoC 6编程规范）

可见，总启动时间为： tstartup = tlite_up + tboot + tlisten

下表列出了各时间项、具体时长和内容说明（具体时长详见 PSoC 6 编程规范）：

[td]

名称	时间项	时长	内容说明
上电时间	tlite_up	最长 250 µs	复位命令后到 CPU 开始执行引导启动代码的时间
引导启动时间	tboot	0.7 – 600 ms	引导启动代码执行步骤 1 到 4 所花费的时间。
监听窗口 / 等待时间	tlisten	20 ms（0 – 100 ms 区间内变化）	监听窗口默认需要20 ms （引导启动代码执行的第五步），用于连接编程器，进入编程模式。 MCU 监听主机发送正确的 SWJ 命令序列。

你可以创建一个简单的应用程序，切换 CM0+ 应用程序中的一个管脚，看看复位后应用程序启动需要多长时间。以下为复位后运行用户应用程序耗时截图：

图中耗时约为21 ms （具体数值可能会上下浮动）。这个启动时间可能无法满足要求复位后快速响应的应用。

为什么启动时间在21 ms 左右?

仔细观察会发现，绝大部分时间是由监听窗口消耗的（~20 ms）。

在PSoC 6 MCU中，监听窗口由 TOC2 （目录）控制。TOC2这种数据结构，提供了用户闪存中特定内容的位置信息，如安全映像、用户应用程序和闪存引导启动参数。详细的 TOC2 格式如下所示。更多信息请参见 PSoC 6 架构 TRM的 "Boot Code" 一章：

修改4:2（LISTEN_WINDOW），配置监听窗口。

注意，如果把监听窗口设置为0 ms 或修改其他位（例如修改SWJ_PINS_CTL，禁用SWJ），就不能再对器件进行编程。请确保仅修改LISTEN_WINDOW位。

建议将监听窗口设置为 1 ms ，该数值适用于大多数应用。在本文所附工程文件中，使用FLASHBOOT_WAIT_1MS宏修改了TOC2结构，将LISTEN_WINDOW设置为 1 ms（值 = 2）。用 CY8CKIT-062-WIFI-BT 套件进行测试。

复制

/** Flashboot parameters */



#define FLASHBOOT_FLAGS ((FLASHBOOT_VALIDATE_NO << TOC_FLAGS_APP_VERIFY_POS) \



                                | (FLASHBOOT_WAIT_1MS << TOC_FLAGS_DELAY_POS) \



                                | (FLASHBOOT_CLK_50MHZ << TOC_FLAGS_CLOCKS_POS))



/** TOC2 in SFlash */



CY_SECTION(".cy_toc_part2") __USED static const cy_stc_toc_t cy_toc2 =



{



    .objSize     = sizeof(cy_stc_toc_t) - sizeof(uint32_t),     /**< Object Size (Bytes) excluding CRC */



    .magicNum    = 0x01211220,                                  /**< TOC2 ID (magic number) */



    .appAddr1    = 0x10000000u,                                 /**< Application start address */



    .tocFlags    = FLASHBOOT_FLAGS,                             /**< Flashboot flags stored in TOC2 */



    .crc         = 0UL                                          /**< CRC populated by cymcuelftool */



};

修改 TOC2 的值后，需更新用于验证 TOC2 的 CRC 值。在 PSoC Creator 完成构建后，CyMCUElfTool 会自动完成该更新。

ModusToolbox 中，向 Makefile 添加下列 post-build 命令，为应用签名，生成 TOC2 CRC。

在 ModusToolbox 安装目录下的 tools_2.x 文件夹中找到 cymcuelftool.exe ，复制并粘贴到应用程序目录中（此步骤在本文所附工程中已完成）。
运行构建前，先将该命令中的应用访问路径修改为绝对路径。

POSTBUILD=./cymcuelftool.exe --sign "<path_to_application>/mtb-psoc6-reduce-startup-time/build/CY8CKIT-062-WIFI-BT/Debug/mtb-psoc6-reduce-startup-time.elf" --output "<path_to_application>/mtb-psoc6-reduce-startup-time/build/CY8CKIT-062-WIFI-BT/Debug/mtb-psoc6-reduce-startup-time.elf" --hex "<path_to_application>/mtb-psoc6-reduce-startup-time/build/CY8CKIT-062-WIFI-BT/mtb-psoc6-reduce-startup-time.hex"

本文附带的文档中包括 ModusToolbox 和 PSoC Creator 工程文件。

ModusToolbox 工程文件：在CM4应用程序中切换管脚 10.1，监听窗口设为 1 ms。该工程使用预构建的 CM0p 映像，
因为 CM0p 应用程序是先启动的，你可以使用双 CPU 应用模板，在 CM0p 应用程序中切换管脚。这样操作在时间上会更精准，因为 CM0p 应用程序与 CM4 应用程序启动存在先后顺序， CM0p 到 CM4 之间通常会有几微秒的延迟。
PSoC Creator 工程文件： 分别切换 CM0p 应用程序的 10.0 管脚和 CM4 应用程序的 10.1 管脚，将监听窗口设为 1 ms 。连接逻辑分析仪，按下套件上的复位开关。应该能看到从 XRES到CM0p 执行应用程序的启动时间约为 2 ms，相比 21 ms，有很大改进。对于 ModusToolbox 应用程序，读数区间可以从复位开始到 CM4 应用程序启动结束。