はじめに

Sipeed MaixduinoなどのK210用にloborisがブートローダーKbootを公開しているので使ってみます。

Kbootについて

Kbootのブートプロセス

Kbootのブートプロセスは下図のようになっています。

stage #0
ブートROMのコードにより、stage #0のコードがフラッシュメモリからRAMの先頭に読み込まれる
stage #1
Kbootのstage #0のコードにより、stage #1のコードがフラッシュメモリからRAMの上位に読み込まれる
stage #2
Kbootのstage #1のコードにより、ブート構成（インデックス）を検索し、アクティブなアプリのコードがフラッシュメモリからRAMの先頭に読み込まれて、アプリを実行する

ブート構成（インデックス）

開始	終了	長さ	内容
`0x000`	`01F`	`32`	アプリケーションエントリー #0
`0x020`	`03F`	`32`	アプリケーションエントリー #1
`0x040`	`05F`	`32`	アプリケーションエントリー #2
`0x060`	`07F`	`32`	アプリケーションエントリー #3
`0x080`	`09F`	`32`	アプリケーションエントリー #4
`0x0A0`	`0BF`	`32`	アプリケーションエントリー #5
`0x0C0`	`0DF`	`32`	アプリケーションエントリー #6
`0x0E0`	`0FF`	`32`	アプリケーションエントリー #7
`0x100`	`103`	`4`	構成フラグ
`0x104`	`11F`	`4`	予約
`0x120`	`11F`	`4`	未使用, ユーザーデータ

各アプリケーションのエントリーの内容は次のようになっています。

開始	長さ	内容
`0`	`4`	構成エントリー ID (ビット 4-31) + エントリーフラグ (ビット 0-4)
`4`	`4`	SPI フラッシュ内のアプリケーションアドレス
`8`	`4`	SPI フラッシュ内のアプリケーションサイズ. これはアプリケーションの `.bin` ファイルのサイズ
`12`	`4`	アプリケーションの CRC32 値 (32ビット)
`16`	`16`	アプリケーション名（Null で終了した文字列）

SPIフラッシュメモリのメモリマッピング

インストール

インストールはKbootをダウンロード（クローン）し、buildディレクトリでktoolを使用します。

kboot.kfpkgには、ブートローダーとデフォルトのブート構成情報が入っています。

git clone https://github.com/loboris/Kboot
cd build
# まずはこれ（bootloader_lo.bin bootloader_hi.bin, config.bin）
./ktool.py -p /dev/ttyUSB0 -b 2000000 kboot.kfpkg

# デフォルトアプリ
./ktool.py -p /dev/ttyUSB0 -a 65536 -b 2000000 default.bin

# MicroPython (FreeRTOS SDK)
./ktool.py -p /dev/ttyUSB0 -a 524288 -b 2000000 MicroPython.bin

# dvp_ov (Standalone SDK)
./ktool.py -p /dev/ttyUSB0 -a 2621440 -b 2000000 dvp_ov.bin

# maixpy (Standalone SDK)
./ktool.py -p /dev/ttyUSB0 -a 2621440 -b 2000000 maixpy.bin

Windowsの場合は、このようになります。ポートやボードは自動認識しますが、"-p COMxx" のように通信ポート、"-B goE" のようにボードを指定することもできます。

git clone https://github.com/loboris/Kboot
cd build
# まずはこれ（bootloader_lo.bin bootloader_hi.bin, config.bin）
ktool.py -b 2000000 kboot.kfpkg

# デフォルトアプリ
./ktool.py -a 65536 -b 2000000 default.bin

# MicroPython (FreeRTOS SDK)
./ktool.py -a 524288 -b 2000000 MicroPython.bin

# dvp_ov (Standalone SDK)
./ktool.py -a 2621440 -b 2000000 dvp_ov.bin

# maixpy (Standalone SDK)
./ktool.py -a 2621440 -b 2000000 maixpy.bin

調整

Kbootは起動時にブート構成（インデックス）を読み込み、最初のアクティブなアプリを読み込んで起動します。デフォルトでは、起動時にK210のIO18(18pin)をGNDにするとアプリの一覧を表示して、シリアル接続のコンソールからアプリを選択することができます。

MaixduinoはIO18が端子に出ていないので、代わりにD9あたりを使いたくなります。その場合、MaixduinoのD7ピンはIO15なので、bootloader_hiのソース50行目の値を修正してリコンパイルします。

main.c

// Constants
/*
 * Pin used to enter interactive mode and request the user
 * to select which application to load
 * Any valid and not used K210 gpio can be used except gpio#16 (0 ~ 15 & 17 ~ 47)
 */
#define BOOT_PIN            18 <-- ここを15に修正する
#define GPIO_KEY            2

PlatformIO

PlatformIOを使用している場合、そのままではフラッシュメモリの先頭にアプリをアップロードして、上記で設定した内容がすべて上書きされます。デフォルトアプリの場所（0x00010000）にアプリをアップロードするにはPlatformIOのプロジェクトのplatformio.iniを次のように設定します。

ktool.pyは C:\Users<ユーザー>.platformio\packages\ktool\ktool.py に配置した例です。

Windowsの場合ポートは-p COMxxで指定します（xxに数字が入ります。デバイスマネージャー等で確認してください）。ポートはKtoolが自動判定してくれますが、MaixduinoはK210とESP32用にポートが２つあるので指定が必要になることがあります。ボードは-B goEのように指定します。選択肢にMaixduinoもありますが、私の環境ではgoEを指定した方が成功します。

platformio.ini

upload_flags =
    -a
    65536 
    -p
    COMxx
    -b
    2000000
    -B
    goE
upload_command = $PROJECT_PACKAGES_DIR/ktool/ktool.py $UPLOAD_FLAGS -t $SOURCE

まとめ

Maixduinoのフラッシュメモリは6Mバイトあるので、Sipeed社のMaixPy、LoborisのMicroPython、その他のアプリを切り替えて実行することができます。

ESP32に関してはEspressif Systems社がフラッシュメモリの標準のパーティションマップを提供していますが、K210の場合はそれがないのでloborisのKbootのメモリマップが一つの参考になるかもしれません。

Maixduinoでマルチブートする①