大家好，我是痞子衡，是正经搞技术的痞子。今天痞子衡给大家介绍的是一种基于MCUBoot协议的二级SPI加载APP提速方案。
在开始本文内容之前，有必要先介绍一下 MCUBoot 概念，这里并不是指 Zephyr RTOS 配套的那个 OTA 方案，而是指源于恩智浦 Kinetis 系列 BootROM 集成的那套与上位机交互的通信协议(又叫 blhost 协议)。
目前 i.MX RT3digits 以及 RT1170/1180 均支持这套 MCUBoot 协议，该协议发展至今已有 10 多年，其实现相当稳定可靠，不过随着最近两年智能眼镜的火热，i.MXRT 三位数（RT600/700）作为协处理器在智能眼镜应用里大放光彩，MCUBoot 实现在这个应用场景下有一些性能瓶颈，主要表现在主处理器通过 MCUBoot 协议给协处理器加载 APP 的速度较慢，这就是本文要讨论的话题：
一、SPI加载APP方案应用场景
当前智能眼镜普遍采用 MPU+MCU 双主控架构，在这样的架构下目前有两种非易失性存储器（NVM）搭配方式： 一、给两个主控分别搭配一块 NVM，存放各自的启动程序，互不依赖；二、只给 MPU 搭配一块 NVM，这块 NVM 同时存放 MPU,MCU的启动程序，MPU 启动后由其负责 MCU 的程序加载。
两个存储器搭配方案各有优缺点，但在智能眼镜这个对 PCB 面积要求严苛的场景下，方案二目前是个大趋势，少用了一颗 NVM 节省了面积，不过也同时引入了额外启动时间（MPU 给 MCU 加载程序）。
这里需要注意的是方案二并不是任何一个 MCU 都可以完成的，这个 MCU 一般情况下是 flashless 的，其需要有一个 BootROM，这个 BootROM 得支持从 Host 获取程序往内部 SRAM 加载并且还能够跳转执行，恩智浦 RT3digits 系列均支持这个特性。
MCUBoot 协议通信接口方面，恩智浦 RT3digits 支持 UART, SPI, I2C, USB 四种，其中 SPI 是速度、主机实现复杂度、MPU 外设资源三方面考量的最均衡选择。
二、原SPI加载APP方案痛点
我们直接从一个真实客户案例来看直接利用恩智浦 RT3digits BootROM 里的 MCUboot 协议实现完成 SPI 加载 APP 所需时间，这个客户设计的 RT685 程序约 1.3MB，其由高通 AR1 通过 SPI 加载所需总时间约为 3.8s，是不是觉得很长？
让我们拆解这个时间组成，MCUBoot 协议规定最大一包交互数据为 512 个字节，那么 1.3MB 的程序需要分成约 2700 包进行传输，客户用示波器实际抓取发现一包 512 字节数据传输实际耗时约为 1.4ms。在这 1.4ms 里，包括纯数据包本身 SPI 传输时间（350s）、AR1 处理时间（750us）、RT685 处理时间（300us）。
- Note1: RT685 处理时间解析详见痞子衡旧文 《了解主从系统中i.MXRT系列MCU从主处理器接收App数据包超时机制》
- Note2: 纯数据包本身 SPI 传输时间（350s）是以 RT685 MCUBoot 默认支持的 12MHz SPI 频率计算的（这里也可以通过烧写 otp 配置到 50MHz）。
相信大家一眼就能发现时间大头消耗在 AR1 处理上，在与客户沟通过程中发现，AR1 端比较难优化（SPI 读写切换固定开销很大），那么即使我们努力减少 RT685 处理时间，整体加载时间优化效果也不会太理想。
三、二级SPI加载APP提速方案
既然 AR1 端处理一包数据的 SPI 读写切换时间比较难优化，那么我们换个思路，能不能减少 AR1 需要处理的数据包数量呢？答案是可以的，这就是痞子衡要介绍的 SPI 二级加载方案。
我们首先设计一个 32KB 以内的 RT685 loader 程序，先由 AR1 通过原来的方式加载这个 loader（预计额外耗时约 90ms），然后 loader 程序在 RT685 上运行起来之后，AR1 继续与 loader 进行交互完成最终 1.3MB 应用程序的加载。
这里二级 loader 里与上位机交互协议方式实现是自由的，但为了 AR1 加载程序的一致性，我们可以在 RT685 loader 里沿用 MCUBoot 协议但对其进行一些优化，比如增大单包数据大小到 ~64KB，这样就可以将原先 1.3MB 共 2700 包的数据减少到 20 多包，相应的 AR1 处理次数也大幅下降，经此优化程序最终加载时间可从 3.8s 缩减到约 700ms。
二级 loader 程序说起来很简单，其实具体设计起来还是有很多细节要考量的（痞子衡后续会详细介绍实现细节以及测试方法），因此痞子衡开源了这个项目（imxrt-turbo-spiboot），目前已经支持 RT500、RT685，后续还要增加支持 RT700 等系列。
至此，一种基于MCUBoot协议的二级SPI加载APP提速方案痞子衡便介绍完毕了，掌声在哪里~~~
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