Nordic UICR 存储寄存器详解

简介

Nordic 芯片上的 FICR（Factory information configuration registers）和 UICR（User Information Configuration Registers）也属于非易失性存储。它们底层通常和 SoC 上的 NVM 使用同类存储介质，但并不作为普通程序存储区来使用，而是以专用寄存器窗口的形式暴露出来。

例如：nRF54L15 地址空间映射

FICR 对开发者来说基本可以视为 ROM，存储了芯片 ID、默认地址、射频校准值等信息。

UICR 是可读写的，其中包含一些配置项，比如是否禁用 Debug 端口、NFC 引脚是否作为普通 GPIO 使用等。

UICR 用户数据区

UICR 中还有用户数据区，可以放任意自定义二进制数据，更适合少量出厂写入的信息，例如：

1. 产品设备序列号；
2. MAC 地址；
3. 板级硬件版本；
4. 出厂校准常量；
5. 产测写入的少量标志位。

对比：

系列 / 型号	用户数据寄存器	可单独擦除 UICR	擦除前可写次数
nRF52840	UICR.CUSTOMER[n]	可以，ERASEUICR；启用 APPROTECT 后会阻止该操作	同一 32-bit word 约 2 次
nRF52833	UICR.CUSTOMER[n]	可以，ERASEUICR；启用 APPROTECT 后会阻止该操作	同一 32-bit word 约 2 次
其他多数 nRF52	UICR.CUSTOMER[n]	通常可以，具体以目标型号手册为准	同一 32-bit word 通常 2 次
nRF91 系列	UICR.OTP[n]	不可单独擦除，只能使用 ERASEALL	每个 half-word 可写 1 次
nRF5340 (App)	UICR.OTP[n]	不可单独擦除，只能使用 ERASEALL	每个 half-word 可写 1 次
nRF5340 (Net)	UICR.CUSTOMER[n]	不可单独擦除，只能使用 ERASEALL	同一 32-bit word 约 2 次
nRF54L 系列	UICR.OTP[n]	不可单独擦除，只能使用 ERASEALL	每个 32-bit word 可写 1 次

UICR 用户数据区域很多时候是“模拟 OTP”，但不同系列的实现细节并不一样：有的是每个 32-bit word 最多写 2 次，有的是每个 half-word 只能写 1 次，也有的是整个 32-bit word 只能写 1 次。最终一定要以具体型号的数据手册为准。

像 nRF91、nRF5340 App Core、nRF54L 这类新一些的 SoC，通常都要求整片擦除后才能重新写这部分区域，这样更接近真正的一次性烧录模型。

生产时 UICR 烧写流程

# 1. 烧录固件（这里只是把操作追加到 batch 文件，还不会立刻连接设备）
nrfutil device program \
  --firmware app_merged.hex \
  --family nrf54l \
  --options reset=RESET_NONE \
  --append-batch flash_batch.json

# 2. 写 OTP 序列号 
## 54L15 UICR.OTP[288] 地址 0x00FFD000 + 0x500 + (288 × 0x4)
nrfutil device write \
  --address 0x00FFD980 \
  --value <序列号> \
  --family nrf54l \
  --append-batch flash_batch.json

# 3. reset 使 UICR 生效
nrfutil device reset \
  --family nrf54l \
  --append-batch flash_batch.json
  
# 3(可选). 锁 APPROTECT（内置写 UICR + 硬复位）
nrfutil device protection-set All \
  --family nrf54l \
  --append-batch flash_batch.json

# 4. 执行 batch（一次连接完成所有操作）
nrfutil device batch-execute --batch-file flash_batch.json

说明：

1. 使用 batch 的方法可以让 nrfutil 在整个流程中只建立一次 J-Link 连接，节省产线时间。

2. 操作顺序不可颠倒：必须先 program 固件，再 write OTP。因为 nrfutil device program 默认使用 chip_erase_mode=ERASE_ALL，会擦除当前 core 对应的内部存储和 UICR；如果在 program 之前先写 OTP，后面的烧录很可能把序列号一起擦掉。

3. reset=RESET_NONE 的作用：让 program 完成后不自动复位，便于后续的 write 操作继续在同一批处理流程里完成。它的含义是不做 post-program reset，不等同于“切换到某种特殊调试模式”。

4. UICR 数据区域的部分空间可能会被 NCS 保留用于安全启动，见：nRF54L One-Time Programmable memory map。因此，nRF54L 系列建议用户自己的使用空间从 OTP[288] 开始，到 OTP[319] 结束，共 32 个 word（128 bytes）。
   在 NCS v3.4.0 及之后，SoC 默认设备树的 &uicr 节点中也能看到对应的 bl_storage 预留区域，在编译后的 zephyr.dts 总设备树中同样可见。

   &uicr {
       bl_storage: uicr@500 {
           // 这里展示的是当前 DTS 中声明的 bootloader storage 区域大小
           // 但应用侧仍应按官方文档保留 OTP[0..287]，不要据此向前挪用
           reg = <0x500 0x460>;
       };
   };

   安全启动需要 NSIB（nRF Secure Immutable Bootloader, b0）作为永久不可变的初始 bootloader，用来引导 MCUboot。作为 Root of Trust，它需要 OTP 来保存公钥哈希等信息，确保后续引导的固件未被篡改。

5. 仅启用 APPROTECT 时，常见的恢复方式是执行 nrfutil device recover，它会通过整片擦除来重新解锁设备。

运行时 UICR 读取流程

/* nRF52 系列没有安全域概念，直接读取 */
uint32_t val0 = NRF_UICR->CUSTOMER[0];

/* 在安全空间内（board 后缀不带 "_ns"）时，可以直接读取 Secure UICR */
uint32_t val0 = NRF_UICR_S->OTP[0]; // nRF5340 App Core: OTP[0..191]
uint32_t val1 = NRF_UICR_S->OTP[1]; // nRF54L15: OTP[0..319]
// 在 Secure 代码中，NRF_UICR 通常会被映射为 NRF_UICR_S
uint32_t val2 = NRF_UICR->OTP[1];   // 等价

/* 程序运行在非安全空间（board 后缀带 "_ns"）时，通常需要通过 TF-M 服务读取 */
#include <tfm_platform_api.h>

void read_otp_value(void)
{
    uint32_t otp_value;
    uint32_t result;
    enum tfm_platform_err_t plt_err;

    plt_err = tfm_platform_mem_read(
        (uint8_t *)&otp_value,
        (intptr_t)&NRF_UICR_S->OTP[0],  /* 告诉 Secure 侧要读哪个地址 */
        sizeof(otp_value),
        &result
    );

    if (plt_err != TFM_PLATFORM_ERR_SUCCESS || result != 0) {
        /* 处理错误 */
    }
    printk("OTP[0]: %u\n", otp_value);
}
// 注意：`tfm_platform_mem_read` 能读哪些地址由 Secure 侧 `tfm_platform_user_memory_ranges.h`
// 的白名单决定。文档里常用它来演示读取 OTP，但具体到某个芯片和 NCS 版本，
// 是否默认放行 UICR OTP，要以实际的 Secure 侧配置为准，不能一概而论。