Zephyr 在 NXP MIMXRT1160-EVK 上的双核开发指南：架构、构建、烧录与调试-育师

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Primary Git Repository for the Zephyr Project. Zephyr is a new generation, scalable, optimized, secure RTOS for multiple hardware architectures.

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本篇技术指南以 Zephyr RTOS 中 mimxrt1160_evk 板级支持包为核心，系统讲解 NXP i.MX RT1160 双核跨界 MCU 评估板在 Zephyr 下的硬件资源布局、双核（Cortex-M7/M4）内存映射与启动机制、sysbuild 双核镜像构建流程、串口控制台配置，以及基于 LinkServer / J-Link 的烧录与调试实战。读完本文，你将掌握如何在 Zephyr 中为目标mimxrt1160_evk/mimxrt1166/cm7与mimxrt1160_evk/mimxrt1166/cm4构建、烧录和调试单核及 openamp 双核应用。

板卡总览：双核跨界 MCU 评估板

MIMXRT1160-EVK 是 NXP 官方推出的 i.MX RT1160 跨界 MCU 评估板，搭载MIMXRT1166DVM6A芯片。该 SoC 采用非对称双核架构：

Cortex-M7 主核，主频 600 MHz，是默认的 primary core；
Cortex-M4 从核，主频 240 MHz。

片上资源方面，芯片集成 2MB SRAM，其中 Cortex-M7 拥有 512KB TCM，Cortex-M4 拥有 256KB TCM。得益于宽温度范围设计，该系列芯片面向消费、工业和汽车市场，从源码中的板级描述（board.yml）可以确认该板对应 SoC 型号为mimxrt1166，Kconfig 中通过SOC_PART_NUMBER_MIMXRT1166DVM6A选择具体封装型号（见 Kconfig.mimxrt1160_evk）。

板载外设与接口在文档中完整列出，是评估各种 Zephyr 驱动子系统的硬件基础：

存储器：512 Mbit SDRAM（W9825G6KH，SEMC 控制器）、128 Mbit QSPI Flash（IS25WP128，FLEXSPI 控制器）、512 Mbit Octal Flash，以及 TF 卡座（SD 卡）；
显示：MIPI LCD 连接器；
网络：10/100 Mbit/s 与 10/100/1000 Mbit/s 两路以太网 PHY；
USB：USB 2.0 OTG 与 USB 2.0 Host 连接器各一个；
音频：3.5mm 立体声耳机插孔、板载麦克风、左右扬声器输出接口；
电源：5V DC 电源插孔；
调试：JTAG 20-pin 连接器、OpenSDA（DAPLink 固件）板载调试器；
传感与扩展：MIPI 摄像头传感器连接器、Arduino 接口扩展口、CAN 总线连接器。

外部存储器：SEMC 与 FLEXSPI 的引导期初始化

该平台挂载了两块外部存储器件，均由引导阶段（boot time）的配置块完成初始化：

器件	控制器	状态与初始化方式
W9825G6KH（SDRAM）	SEMC	通过设备配置数据块（Device Configuration Data, DCD）在启动时配置 SEMC
IS25WP128（QSPI Flash）	FLEXSPI	通过Flash 配置块（Flash Configuration Block）在启动时配置 FLEXSPI

源码级印证：板级 Kconfig（Kconfig.defconfig）中，仅当编译目标为 M7（CPU_CORTEX_M7）时才默认启用DEVICE_CONFIGURATION_DATA与NXP_IMX_EXTERNAL_SDRAM，即DCD 只在主核镜像中携带，用于在启动早期初始化 SEMC 控制器。Flash 配置块则位于 xip/evkmimxrt1160_flexspi_nor_config.c 及其头文件，M7 的 defconfig 中CONFIG_FLEXSPI_CONFIG_BLOCK_OFFSET=0x400（见 mimxrt1160_evk_mimxrt1166_cm7_defconfig）指定了 Flash 配置块在镜像中的偏移位置。

在设备树层面，IS25WP128 被建模为 FLEXSPI 控制器下的is25wp128节点（jedec-id = [9d 70 18]、16MB 容量、4KB 擦除块），并在其中划分了 mcuboot 分区、slot0_partition（7MB）、slot1_partition（7MB）与storage_partition四个分区（见 mimxrt1160_evk.dtsi）。SDRAM 则声明为sdram0: memory@80000000，大小为 64MB。

支持的板级特性与 Shields

Zephyr 使用.. zephyr:board-supported-hw::指令从板级 yaml 自动生成硬件支持列表。从 mimxrt1160_evk_mimxrt1166_cm7.yaml 可以看到 M7 目标支持：can、counter、dma、flash、gpio、hwinfo、i2c、netif:eth、ptp_clock、pwm、spi、usb_device、usbd、watchdog；M4 目标（mimxrt1160_evk_mimxrt1166_cm4.yaml）支持dma、flash、gpio、i2c、pwm、uart。ram/flash 声明分别为 M7（256KB / 16384KB）与 M4（128KB / 128KB）。

需要注意的是，当前尚未支持的特性可参考同系列的mimxrt1170_evk超级集板卡：NXP 优先在超级集板卡上完成全平台支持（Full Platform Support），因此 mimxrt1170_evk 上已支持的特性大多可以直接复用到本板。

部分特性通过 Zephyr Shields 完成验证：

rk055hdmipi4m、rk055hdmipi4ma0、g1120b0mipi—— 用于 MIPI-DSI 显示接口；
nxp_btb44_ov5640—— 用于 MIPI-CSI 视频/摄像头接口。

设备树中对应地提供了nxp_mipi_connector（J48 MIPI FPC 接口，含背光、复位、触摸等引脚映射）与nxp_cam_connector（J2 44-pin 摄像头接口，含 RESETB/PWDN 引脚）两个 gpio-nexus 节点（见 mimxrt1160_evk_mimxrt1166_cm7.dts），并对外提供zephyr_lcdif、zephyr_mipi_dsi、nxp_mipi_csi、nxp_csi等符号供 shield 引用。

连接与 I/O 引脚分配

MIMXRT1160 SoC 共有六对 pinmux/GPIO 控制器。板级文档给出了关键引脚的复用与用途对照表，这些映射与 mimxrt1160_evk-pinctrl.dtsi 中的 pinmux 节点一一对应：

引脚名	复用功能	用途
WAKEUP	GPIO	SW7 按键
GPIO_AD_04	GPIO	LED（用户 LED D6，绿色，低电平有效）
GPIO_AD_24	LPUART1_TX	UART 控制台
GPIO_AD_25	LPUART1_RX	UART 控制台
GPIO_LPSR_00	CAN3_TX	flexcan
GPIO_LPSR_01	CAN3_RX	flexcan
GPIO_AD_29	SPI1_CS0	spi
GPIO_AD_28	SPI1_CLK	spi
GPIO_AD_30	SPI1_SDO	spi
GPIO_AD_31	SPI1_SDI	spi
GPIO_AD_08	LPI2C1_SCL	i2c
GPIO_AD_09	LPI2C1_SDA	i2c
GPIO_LPSR_05	LPI2C5_SCL	i2c（连接 FXOS8700 传感器）
GPIO_LPSR_04	LPI2C5_SDA	i2c（连接 FXOS8700 传感器）
GPIO_AD_04	FLEXPWM1_PWM2	pwm（绿色 LED 的 PWM 控制）

在设备树中，GPIO 别名与节点定义于 mimxrt1160_evk.dtsi：led0指向gpio9 3（低电平有效）、sw0指向gpio13 0的用户按键 SW7，同时定义了magn0/accel0别名指向 I2C5 上的nxp,fxos8700加速度计/磁力计（地址 0x1f），以及sdhc0指向usdhc1。PWM 控制绿色 LED 的节点为flexpwm1_pwm2（20ms 周期）。

双核内存映射与启动地址

这是本板在 Zephyr 中最重要的架构主题。板级文档给出了双核协作的地址约定：

双核启动地址

Core	Boot Address	说明
Cortex-M7	0x30000000[630K]	primary core，从 FLEXSPI 映射的 Flash 启动
Cortex-M4	0x20020000[96K]	从 OCRAM 启动

双核内存布局

内存	地址[大小]	用途
flexspi1	0x30000000[16M]	Cortex-M7 Flash
sdram0	0x80030000[64M]	Cortex-M7 RAM
ocram	0x20020000[512K]	Cortex-M4 "flash"
sram1	0x20000000[128K]	Cortex-M4 RAM
ocram2	0x200C0000[512K]	Mailbox/共享内存

需要特别留意：ocram2 只有前 16KB 被正确设置了 MPU region 属性，可用于共享内存。

源码印证：M7 设备树的chosen节点将zephyr,sram指向sdram0、zephyr,code-partition指向slot0_partition、zephyr,cpu1-region指向ocram、zephyr,ipc指向mailbox_a；M4 设备树则将zephyr,sram指向sram1（并注释提示：使用 DMA 时 SRAM 必须选非缓存区域，否则会出问题）、zephyr,flash指向ocram_m4_itcm、nxp,m4-partition指向slot1_partition、zephyr,ipc指向mailbox_b（见 mimxrt1160_evk_mimxrt1166_cm4.dts）。

Kconfig 层面（Kconfig.defconfig）为 M4 目标自动开启了BUILD_OUTPUT_INFO_HEADER，并将DT_CHOSEN_IMAGE_M4 = nxp,m4-partition，同时通过BUILD_OUTPUT_ADJUST_LMA按dt_chosen_reg_addr_hex与 ocram 基地址之差调整输出镜像的 LMA 偏移——这正是 M4 镜像能直接"落到"ocram 区域执行的底层机制。

系统时钟与串口

系统时钟：MIMXRT1160 SoC 默认使用SysTick作为系统时钟源，M7 目标以 600MHz 运行（SYS_CLOCK_HW_CYCLES_PER_SEC为 600000000），M4 目标以 240MHz 运行（240000000），该默认值同样定义于 Kconfig.defconfig。当使能电源管理（power management）时，板载32KHz 低频振荡器将作为 GPT 定时器的时钟源来产生系统时钟，从而允许进入更低功耗状态，代价是时钟分辨率降低。设备树中gpt_hw_timer与systick同时被使能，注释明确说明：若使能电源管理，将改用 GPT 定时器以便门控核心时钟（见 mimxrt1160_evk_mimxrt1166_cm7.dts）。

串口：MIMXRT1160 SoC 共有 12 个 UART，其中LPUART1 配置为控制台（zephyr,console与zephyr,shell-uart均指向lpuart1，波特率 115200，并配置了 default/sleep 两套 pinmux 状态），其余 UART 未使用。

构建双核镜像（Dual-Core Build）

双核 sample 的工作机制是：M7 从 Flash 中将 M4 镜像加载到共享的 ocram 区域，然后将 M4 的启动地址设置为该区域。目前唯一启用双核构建的 sample 是openamp（对应仓库中的 samples/subsys/ipc/openamp）。

烧录顺序至关重要：必须先烧录 M4 镜像（使其写入 Flash），再烧录 M7 镜像。openamp的 sysbuild 构建会通过设置镜像顺序（image order）自动完成这一流程。此外，SECOND_CORE_MCUX（MCUX launcher）机制在 M4 目标开启时会自动生成一个最小的 "launcher" 镜像烧录到 M7 核，用于把 M4 镜像拷入 ocram 并启动 M4。

单核构建下，从核（M4）可以正常调试；但在双核构建下，调试 M4 前应将其置于一个循环（loop）中，再附加调试器。

构建运行于 M4 核的应用

由于 M4 没有独立的可引导 Flash，任何针对 M4 核的应用都必须由 M7 先执行代码来"拉起"：把 M4 镜像拷入 ocram 区域，然后启动 M4 核。使用 sysbuild 构建 M4 目标时，工具链会自动生成并烧录一个最小 launcher 镜像到 M7 核，负责加载并启动 M4。因此，开发独立的 M4 应用时推荐使用 sysbuild，例如构建 hello_world：

west build -b mimxrt1160_evk/mimxrt1166/cm4 samples/hello_world --sysbuild west flash

若希望禁用这一自动 launcher 行为，可在构建时追加：

-DSB_CONFIG_SECOND_CORE_MCUX_LAUNCHER=n

调试探针配置

板载调试器为OpenSDA（DAPLink），支持两种使用方式：

LinkServer runner（配合板载默认 CMSIS-DAP 固件）；
将板载调试电路刷写为 Segger J-Link 固件，或外接 J-Link 探针。

从 board.cmake 可以看到三种 runner 的设备参数已预配置：

M7 目标（或SECOND_CORE_MCUX）：linkserver --device=MIMXRT1166xxxxx:MIMXRT1160-EVK、jlink --device=MIMXRT1166xxx6_M7 --reset-after-load、pyocd --target=mimxrt1160_cm7；
M4 目标：jlink --device=MIMXRT1166xxx6_M4（注意：J-Link 需 V7.50 以上，且因板上默认启动核为 M7，调试时仅支持运行 cm4 镜像）、pyocd --target=mimxrt1160_cm4。

使用 LinkServer

安装 LinkServer 调试主机工具并确保其加入 PATH 即可。LinkServer 与板载调试器自带的 CMSIS-DAP 固件直接兼容。

使用 J-Link

安装 J-Link 调试主机工具并确保其加入 PATH。随后可用 west 显式指定 jlink runner：

west flash -r jlink

配置串口控制台

无论选择哪种调试探针，串口控制台都通过 OpenSDA 微控制器充当 USB 转串口适配器。硬件准备如下：

确认跳线J5 与 J8 处于 ON（出厂默认即 ON），以将 UART 信号连接到 OpenSDA 微控制器；
用 USB 线将 PC 连接到板上的J11接口。

在串口终端（minicom、putty 等）中使用以下参数：

波特率（Speed）：115200
数据位（Data）：8 bits
校验（Parity）：None
停止位（Stop bits）：1

烧录与调试实战（hello_world）

以下以hello_world为例展示完整烧录流程。上电前，请将拨码开关 SW1 拨到0001b：

west build -b mimxrt1160_evk/mimxrt1166/cm7 samples/hello_world west flash

烧录完成后断电，将 SW1 改为0010b，重新上电，打开串口终端，按下 SW4 按钮复位板卡，终端应输出：

***** Booting Zephyr OS v2.6.0-xxxx-xxxxxxxxxxxxx ***** Hello World! mimxrt1160_evk

调试同样以 hello_world 为例：

west build -b mimxrt1160_evk/mimxrt1166/cm7 samples/hello_world west debug

打开串口终端，在调试器中单步执行应用，终端应输出：

***** Booting Zephyr OS v2.4.0-xxxx-xxxxxxxxxxxxx ***** Hello World! mimxrt1160_evk

（上述输出中的版本号与构建标识随实际 Zephyr 版本而变化，属示例格式。）

双核开发要点小结

启动依赖：M7 是唯一拥有可执行 Flash 映射（FLEXSPI XIP）的核，M4 镜像始终存放在 Flash 分区中、运行时由 M7（或 sysbuild 自动生成的 launcher）搬运到 ocram 并引导执行；
烧录顺序：双核场景先 M4 后 M7，openamp 的 sysbuild 已自动编排；
共享内存：核间通信使用 ocram2 区域，但仅前 16KB 具备正确的 MPU 属性，设计共享数据结构时须注意这一边界；
控制台：LPUART1 @ 115200-8-N-1，通过 OpenSDA 的 J11 USB 口输出；
调试器：默认 CMSIS-DAP + LinkServer，亦可切换 J-Link（-r jlink）；
boot 配置：烧录/启动模式由 SW1 拨码决定（0001b烧录，0010b运行），复位键为 SW4。

上述结论均可追溯到本板的设备树（mimxrt1160_evk.dtsi、cm7 dts、cm4 dts）、Kconfig（Kconfig.defconfig、Kconfig.mimxrt1160_evk）以及 runner 配置（board.cmake）。对于文档中未列出的其他特性，可参考同系列超级集板卡 mimxrt1170_evk 获取更完整的支持清单。