基于SWD离线烧写OTP
嵌入式开发的最后阶段是要将成果产品化，要交付工厂量产。对于nxp i.mxrt系列的芯片来说，除了要交付给工厂项目固件外，还需要工厂写otp区域来配置芯片启动方式或者开启芯片的安全功能。离线编程器烧写固件和otp的方法有多种，如isp，swd或者jtag等。
今天就为大家介绍下，如何让离线编程器利用swd接口烧写otp。
编写otp烧写算法
直接操作寄存器来写otp的过程很繁琐。很多编程器借助flash烧写算法来烧写flash，我们也可以借助烧写flash的方法来烧写otp。 本加油站曾经有一篇《编写keil的自定义flash烧写算法flm》，在这篇文章中，作者介绍了如何利用keil来编写flash烧写算法。 编写otp烧写算法的方法和编写flash烧写算法的方法一样，只需要复用接口函数init和uninit，新增接口otpwrite。和flash相关的操作函数可以直接删掉。otp的烧写算法接口声明如下：
int init (unsigned long adr, unsigned long clk, unsigned long fnc);int uninit (unsigned long fnc);int otpwrite (unsigned long idx, unsigned long value);每个烧写算法接口函数都是对应otp驱动函数的封装。下面是这3个接口函数的参考实现：int init (unsigned long adr, unsigned long clk, unsigned long fnc) { board_bootclockrun();#if (defined(fsl_feature_ocotp_has_timing_ctrl) && fsl_feature_ocotp_has_timing_ctrl) ocotp_init(ocotp, clock_getfreq(kclock_ipgclk));#else ocotp_init(ocotp, 0u);#endif return (0); }int otpwrite (unsigned long idx, unsigned long value) { status_t status = kstatus_success; status = ocotp_writefuseshadowregister(ocotp, idx, value); return (kstatus_success == status) ? (0) : (1);}int uninit (unsigned long fnc) { ocotp_deinit(ocotp); return (0);}
以ocotp_开头的函数是otp driver接口。函数board_bootclockrun的具体实现请查看sdk内otp driver的示例。
提取算法代码
keil mdk生成的后缀为flm的算法文件实质上是一段与地址无关的代码。对于下载器来说，一种简单的使用方法是把文件内的相关函数指令提取出来。这里需要用到开源项目pyocd里的python脚本flashalgo。该项目github地址为：
https://github.com/pyocd/flashalgo
flashalgo默认会从符号表里查找erasesector等函数名。所以我们需要做一点改动，把flash相关操作的函数名换成otp相关操作的函数名。
文件flash_algo.py中集合required_symbols改动如下：
required_symbols = set([ init, uninit, otpwrite, # erasesector ])
文件generate_blobs.py中列表templates改动如下：
templates = [ (c_blob.tmpl, c_blob.c),]
c_blob.tmpl在文件夹templates中，将program_target_t改名为program_ocotp_t，并将其中和flash相关的erase、program等项删掉，新增otpwrite，新增项如下：
static const program_ocotp_t ocotp = {[...]{{'0x%08x' % (algo.symbols['otpwrite'] + header_size + entry)}}, // otpwrite[...]｝
在执行脚本之前，先安装python依赖的第三方库，命令行如下：
pip install requirements.txt
执行脚本的命令行如下：
python generate_blobs.py --blob_start 0x20000000 otp_prog.flm
这里的0x20000000是将要运行算法的目标ram地址，读者可以根据芯片ram位置配置。otp_prog.flm为上一小节keil mdk编译出来的ｆｌｍ文件。c_blob.c是生成的包含烧写算法及相关信息的文件。
烧写otp
要通过swd烧写otp，就需要实现一个swd时序协议。arm公司的开源项目daplink实现了支持arm cortex系列mcu的swd时序协议。具体的实现在文件swd_host.c内。
该项目地址是https://github.com/armmbed/daplink
这里我们使用swd_host.c中的接口来演示如何烧写otp。和otp相关的操作接口函数主要有两个：
uint8_t swd_write_memory(uint32_t address, uint8_t *data, uint32_t size)；uint32_t swd_flash_syscall_exec(const program_syscall_t *syscallparam, uint32_t entry, uint32_t arg1, uint32_t arg2, uint32_t arg3, uint32_t arg4, flash_algo_return_t return_type)；
调用otp算法需要的主要参数在文件c_blob.c中的结构体program_ocotp_t。我们仿照daplink中program_target_t给出program_ocotp_t的声明：
typedef struct { const uint32_t init; const uint32_t uninit; const uint32_t ocotpwrite; const program_syscall_t sys_call_s; const uint32_t program_buffer; const uint32_t algo_start; const uint32_t algo_size; const uint32_t *algo_blob; const uint32_t program_buffer_size;} program_ocotp_t;
调用swd_write_memory来下载烧写算法到目标地址的示例代码如下：
swd_write_memory(ocotp.algo_start, (uint8_t *)ocotp.algo_blob, ocotp.algo_size);
调用otp模块初始化函数的示例代码如下:
swd_flash_syscall_exec(&ocotp.sys_call_s, ocotp.init, 0, 0, 0, 0, flashalgo_return_bool) ;
调用otp模块写fuse函数的示例代码如下：
swd_flash_syscall_exec(&ocotp.sys_call_s, ocotp.otpwrite, fuse_idx, fuse_value, 0, 0, flashalgo_return_bool);
到此，利用swd烧写otp就介绍完了。
如果读者熟悉烧写flash的流程，会发现烧写otp和烧写flash没有差别。
otp的值可以放在编程器的配置文件中，和固件存储在一起。要想保护otp的值，可以将它们存储在硬件安全模块（hsm）中。笔者参与的基于rt1020的离线编程器采用了文章中描述的方法烧写otp。该项目预计明年初会以应用笔记的方式发布在恩智浦官网。
限于篇幅，脚本中有些和flash相关的域我没有删掉，相信聪明的读者可以自行完成。
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int init (unsigned long adr, unsigned long clk, unsigned long fnc);int uninit (unsigned long fnc);int otpwrite (unsigned long idx, unsigned long value);每个烧写算法接口函数都是对应otp驱动函数的封装。下面是这3个接口函数的参考实现：int init (unsigned long adr, unsigned long clk, unsigned long fnc) { board_bootclockrun();#if (defined(fsl_feature_ocotp_has_timing_ctrl) && fsl_feature_ocotp_has_timing_ctrl) ocotp_init(ocotp, clock_getfreq(kclock_ipgclk));#else ocotp_init(ocotp, 0u);#endif return (0); }int otpwrite (unsigned long idx, unsigned long value) { status_t status = kstatus_success; status = ocotp_writefuseshadowregister(ocotp, idx, value); return (kstatus_success == status) ? (0) : (1);}int uninit (unsigned long fnc) { ocotp_deinit(ocotp); return (0);}
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