第 7 课：配置板载 XPI NOR Flash

第 6 课已经把绿色 LED 接入 Board。本课继续描述固件所在的板载 NOR Flash：先从原理图确认器件与 XPI0 连接，再从芯片手册确认映射地址，最后把控制器、Flash、分区和 XIP 配置写入 Board。

完成后，Board 文件中会形成下面这条启动与取指关系：

上电复位
  → BootROM 配置 XPI0
  → XPI0 访问板载 U5 NOR Flash
  → Flash 映射到 CPU 地址 0x80000000
  → Zephyr 固件从该地址直接执行（XIP）

本课先检查源文件中的器件、地址和引用关系。编译、烧录以及断电后重新启动的结果将在第 8 课统一验证。

从原理图确认 U5 与 XPI0 的连接

先观察原理图中的 U5 及其与 HPM6E70 的连接：

图 9-1　板载 U5 为 MX25L12833F；CS0、SCLK、D0～D3 分别连接 HPM6E70 的 PB30、PB29、PB27、PB28、PB26、PB31。来源：工程原理图 hardware/hpm6e70-board/DshanMCU-HPM6E8Y_SCH_V1.pdf，并与 hpm_iomux.h 中 XPI0 引脚复用定义核对一致。

沿网络名称可以确认：U5 不是接在普通 SPI 控制器上，而是接在 HPM6E70 的 XPI0 总线上。

U5 信号	HPM6E70 管脚	作用
CS0	PB30	片选
SCLK	PB29	串行时钟
D0	PB27	数据线 0
D1	PB28	数据线 1
D2	PB26	数据线 2
D3	PB31	数据线 3

这组对应关系可以用 HPM SDK 的引脚复用表独立核对——sdk_env/hpm_sdk/soc/HPM6E00/HPM6E80/hpm_iomux.h 中，PB30 只定义了 XPI0_CA_CS0、PB29 只定义了 XPI0_CA_SCLK，数据线同理；引脚能承担哪个 XPI0 功能由芯片固化，不随连线改变。

器件型号中的 128 表示容量为 128 Mbit。设备树使用字节描述容量，因此需要换算：

128 Mbit ÷ 8 = 16 MiB = 0x01000000 Byte

后面 flash0 的容量应填写 DT_SIZE_M(16)。

从芯片手册确认 CPU 看到的地址

外部 Flash 的物理连线只能说明它接在 XPI0 上，不能决定 CPU 从哪个地址访问它。映射地址要查 HPM6E00 系列用户手册的系统内存映射表。

图 9-2　XPI0 存储空间从 0x80000000 开始。来源：先楫半导体《HPM6E00 系列用户手册 Rev0.6》第 16.1 节、第 214 页。后续版本可从 HPM6E00 系列官方资料页面 获取。

手册中的 0x80000000 是 XPI0 外接存储器映射到 CPU 地址空间后的起点。当前板载 Flash 容量为 16 MiB，所以本板实际使用的映射范围是：

起始地址：0x80000000
结束地址：0x80FFFFFF
容量：    0x01000000 Byte（16 MiB）

区分控制器地址与 Flash 映射地址

打开 HPMicro 维护的公共 SoC 设备树：

sdk_glue/dts/riscv/hpmicro/hpm6exx.dtsi

搜索 xpi0:，可以看到控制器已经由 SoC 层定义：

xpi0: xpi@f3000000 {
    compatible = "hpmicro,xpi";
    reg = <0xf3000000 DT_SIZE_K(16)>;
    #address-cells = <1>;
    #size-cells = <1>;
    status = "disabled";
};

这里同时出现了两个不同用途的地址，不能混用：

地址	描述的对象	用途
0xF3000000	XPI0 控制器寄存器	驱动配置 XPI0 控制器
0x80000000	XPI0 外接存储器映射窗口	CPU 读取指令和 Flash 数据

SoC 层已经提供 xpi0: 标签、寄存器地址和地址单元格式。Board 不重新创建控制器，只需要启用它，并在其下面描述本板实际焊接的 U5。

对照 binding 与官方参考 Board

先打开 HPMicro Flash binding：

sdk_glue/dts/bindings/mtd/hpmicro,hpmicro-flash.yaml

其中把三个 XPI NOR 启动配置字定义为必填属性：

compatible: "hpmicro,hpmicro-flash"

properties:
  "nor-cfg-opt-hdr":
    type: int
    required: true
  "nor-cfg-opt-opt0":
    type: int
    required: true
  "nor-cfg-opt-opt1":
    type: int
    required: true

binding 说明“属性必须存在以及数据类型是什么”，但不提供当前硬件应填写的数值。再打开同系列官方参考 Board：

sdk_glue/boards/hpmicro/hpm6e00evk/hpm6e00evk.dts

在 &xpi0 中可以找到已经验证过的 HPMicro XPI NOR 节点结构和启动配置字：

nor-cfg-opt-hdr = <0xfcf90001>;
nor-cfg-opt-opt0 = <0x05>;
nor-cfg-opt-opt1 = <0x1000>;

本课按下面的边界使用这些资料：

配置内容	当前值的依据
U5 型号、XPI0 信号连接	本板原理图
16 MiB 容量	U5 器件容量
0x80000000 映射起点	HPM6E00 系列用户手册
Flash 节点结构和三个启动配置字	HPM6E00EVK 参考 Board
属性名称与必填约束	HPMicro Flash binding

参考 Board 还设置了 zephyr,code-partition = &slot0_partition，因为它把代码区选到 image-0 分区。当前课程采用从 Flash 映射起点 0x80000000 直接执行的最小 XIP 方案，因此只指定 Flash 和控制器，不设置 zephyr,code-partition。

在 Board DTS 中选择 Flash 与控制器

打开：

boards/hpmicro/dshanmcu_hpm6e70/dshanmcu_hpm6e70.dts

第 5 课已经在 chosen 中选择三个内存区域和 UART0。添加 Flash 之前，先在工程根目录检查这五项仍然存在：

Select-String `
  -Path .\boards\hpmicro\dshanmcu_hpm6e70\dshanmcu_hpm6e70.dts `
  -Pattern "zephyr,sram = &sram", `
           "zephyr,itcm = &ilm", `
           "zephyr,dtcm = &dlm", `
           "zephyr,console = &uart0", `
           "zephyr,shell-uart = &uart0" `
  -SimpleMatch

应得到五条匹配结果。如果缺少其中任何一项，先回到第 5 课补齐对应内容，再继续添加 Flash。

在根节点已有的 chosen { ... }; 中加入第一条：

zephyr,flash = &flash0;

它告诉 Zephyr：当前 Board 的主 Flash 是稍后创建的 flash0。

再加入第二条：

zephyr,flash-controller = &xpi0;

它告诉 Zephyr：flash0 由公共 SoC DTSI 中的 XPI0 控制器访问。此时完整的 chosen 应为：

chosen {
    zephyr,console = &uart0;
    zephyr,shell-uart = &uart0;
    zephyr,sram = &sram;
    zephyr,flash = &flash0;
    zephyr,itcm = &ilm;
    zephyr,dtcm = &dlm;
    zephyr,flash-controller = &xpi0;
};

七项属性的课程来源如下：

属性	写入位置
zephyr,console、zephyr,shell-uart	第 5 课的 UART0 控制台配置
zephyr,sram、zephyr,itcm、zephyr,dtcm	第 5 课建立 Board DTS 时选择 SoC 内存区域
zephyr,flash、zephyr,flash-controller	本课的 XPI NOR Flash 配置

不要加入 zephyr,code-partition。本课程的代码链接起点仍是整个 Flash 映射区的起点 0x80000000。

启用 XPI0 并描述板载 Flash

在 Board DTS 的根节点结束符之后追加 &xpi0 节点。先写入控制器和 Flash 的基本属性：

&xpi0 {
    status = "okay";

    flash0: flash@0 {
        compatible = "hpmicro,hpmicro-flash", "soc-nv-flash";
        reg = <0x80000000 DT_SIZE_M(16)>;
        status = "okay";
        erase-block-size = <4096>;
        write-block-size = <1>;

        /* 复用 HPM6E00EVK 已验证的 XPI NOR 启动配置字。 */
        nor-cfg-opt-hdr = <0xfcf90001>;
        nor-cfg-opt-opt0 = <0x05>;
        nor-cfg-opt-opt1 = <0x1000>;
    };
};

各字段分别解决不同的问题：

字段	当前作用
status = "okay"	启用 XPI0 控制器和 Flash 设备
flash0:	建立供 chosen 引用的设备树标签
compatible	选择 HPMicro Flash 驱动并继承通用 NOR Flash 属性
reg	描述 CPU 映射起点和 16 MiB 容量
erase-block-size	描述 4 KiB 擦除粒度
write-block-size	描述最小可写单位
三个 nor-cfg-opt-*	交给 HPM BootROM/XPI ROM API 配置外部 NOR

节点名中的 flash@0 是 XPI0 总线下的子节点名称；真正的 CPU 映射地址由 reg = <0x80000000 ...> 给出。

为当前 Flash 驱动补齐分区标签

打开当前 HPMicro Flash 驱动：

sdk_glue/drivers/flash/flash_hpmicro.c

搜索 FIXED_PARTITION_，可以看到页面布局代码会读取下面五个标签：

boot_partition
slot0_partition
slot1_partition
scratch_partition
storage_partition

因此，即使本课暂时只运行直接 XIP 的最小应用，设备树也要提供这五个标签，否则启用 Flash 驱动后会在设备树宏展开阶段缺少定义。

回到 Board DTS，在刚才三个 nor-cfg-opt-* 属性之后、flash0 的结束符之前加入：

partitions {
    compatible = "fixed-partitions";
    #address-cells = <1>;
    #size-cells = <1>;

    boot_partition: partition@0 {
        label = "mcuboot";
        reg = <0x3000 0x40000>;
    };

    slot0_partition: partition@43000 {
        label = "image-0";
        reg = <0x43000 DT_SIZE_K(1536)>;
    };

    slot1_partition: partition@1c3000 {
        label = "image-1";
        reg = <0x1c3000 DT_SIZE_K(1536)>;
    };

    scratch_partition: partition@343000 {
        label = "image-scratch";
        reg = <0x343000 DT_SIZE_K(128)>;
    };

    storage_partition: partition@363000 {
        label = "storage";
        reg = <0x363000 DT_SIZE_K(128)>;
    };
};

reg 中的第一个数是相对 Flash 起点的偏移，第二个数是分区大小。这套布局沿用官方参考 Board，满足当前驱动对五个标签的要求，也为后续 MCUboot 使用预留结构。

这些分区不会自动改变本课固件的链接起点。只有 chosen 明确设置 zephyr,code-partition 时，Zephyr 才会把所选分区当作代码区；当前 Board 没有设置它，所以最小应用仍从 0x80000000 直接 XIP。

在 defconfig 中启用 XIP 与 Flash

打开：

boards/hpmicro/dshanmcu_hpm6e70/dshanmcu_hpm6e70_defconfig

先加入 XIP：

# 固件位于 XPI0 映射区，CPU 直接从外部 NOR Flash 取指。
CONFIG_XIP=y

XIP 是 Execute In Place，表示指令保留在外部 Flash 中，CPU 通过 XPI 映射窗口直接取指，不需要先把整份固件复制到 SRAM。

再启用 Flash 子系统：

# 编译 Zephyr Flash API 与 HPMicro Flash 驱动。
CONFIG_FLASH=y

DTS 负责描述“Flash 接在哪里、映射多大、由哪个控制器访问”；Kconfig 负责决定“XIP 与 Flash 驱动代码是否进入固件”。两部分需要同时存在。

沿引用关系检查 Flash 配置

先检查 chosen 是否指向 flash0 和 xpi0：

Select-String `
  -Path .\boards\hpmicro\dshanmcu_hpm6e70\dshanmcu_hpm6e70.dts `
  -Pattern "zephyr,flash = &flash0", `
           "zephyr,flash-controller = &xpi0" `
  -SimpleMatch

再检查 Flash 的地址、容量和启动配置字：

Select-String `
  -Path .\boards\hpmicro\dshanmcu_hpm6e70\dshanmcu_hpm6e70.dts `
  -Pattern "reg = <0x80000000 DT_SIZE_M(16)>", `
           "nor-cfg-opt-hdr", `
           "nor-cfg-opt-opt0", `
           "nor-cfg-opt-opt1" `
  -SimpleMatch

然后检查驱动要求的五个分区标签：

Select-String `
  -Path .\boards\hpmicro\dshanmcu_hpm6e70\dshanmcu_hpm6e70.dts `
  -Pattern "boot_partition:", `
           "slot0_partition:", `
           "slot1_partition:", `
           "scratch_partition:", `
           "storage_partition:" `
  -SimpleMatch

最后确认 Board 默认启用了 XIP 和 Flash：

Select-String `
  -Path .\boards\hpmicro\dshanmcu_hpm6e70\dshanmcu_hpm6e70_defconfig `
  -Pattern "CONFIG_XIP=y", `
           "CONFIG_FLASH=y" `
  -SimpleMatch

四次检查都能找到对应内容时，源文件中的关系应为：

chosen zephyr,flash ───────────────→ flash0
chosen zephyr,flash-controller ────→ xpi0
xpi0 ──────────────────────────────→ 0xF3000000 控制器寄存器
flash0 reg ────────────────────────→ 0x80000000，16 MiB 映射窗口
CONFIG_XIP ────────────────────────→ 从 Flash 映射区直接取指

第 8 课将执行完整构建，并在生成的设备树、链接结果和固件文件中验证这条关系；随后通过烧录、断电复位和串口日志确认 BootROM 能从板载 U5 启动应用。

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