]> Git Repo - J-u-boot.git/blob - doc/board/ti/k3.rst
Merge tag 'efi-2023-10-rc4' of https://source.denx.de/u-boot/custodians/u-boot-efi
[J-u-boot.git] / doc / board / ti / k3.rst
1 .. SPDX-License-Identifier: GPL-2.0+ OR BSD-3-Clause
2 .. sectionauthor:: Bryan Brattlof <[email protected]>
3
4 K3 Generation
5 =============
6
7 Summary
8 -------
9
10 Texas Instrument's K3 family of SoCs utilize a heterogeneous multicore
11 and highly integrated device architecture targeted to maximize
12 performance and power efficiency for a wide range of industrial,
13 automotive and other broad market segments.
14
15 Typically the processing cores and the peripherals for these devices are
16 partitioned into three functional domains to provide ultra-low power
17 modes as well as accommodating application and industrial safety systems
18 on the same SoC.  These functional domains are typically called the:
19
20 * Wakeup (WKUP) domain
21 * Micro-controller (MCU) domain
22 * Main domain
23
24 For a more detailed view of what peripherals are attached to each
25 domain, consult the device specific documentation.
26
27 K3 Based SoCs
28 -------------
29
30 .. toctree::
31    :maxdepth: 1
32
33    am62x_sk
34    ../toradex/verdin-am62
35    am65x_evm
36    j7200_evm
37    j721e_evm
38
39 Boot Flow Overview
40 ------------------
41
42 For all K3 SoCs the first core started will be inside the Security
43 Management Subsystem (SMS) which will secure the device and start a core
44 in the wakeup domain to run the ROM code. ROM will then initialize the
45 boot media needed to load the binaries packaged inside `tiboot3.bin`,
46 including a 32bit U-Boot SPL, (called the wakup SPL) that ROM will jump
47 to after it has finished loading everything into internal SRAM.
48
49 .. image:: img/boot_flow_01.svg
50   :alt: Boot flow up to wakeup domain SPL
51
52 The wakeup SPL, running on a wakeup domain core, will initialize DDR and
53 any peripherals needed load the larger binaries inside the `tispl.bin`
54 into DDR.  Once loaded the wakeup SPL will start one of the 'big'
55 application cores inside the main domain to initialize the main domain,
56 starting with Trusted Firmware-A (TF-A), before moving on to start
57 OP-TEE and the main domain's U-Boot SPL.
58
59 .. image:: img/boot_flow_02.svg
60   :alt: Boot flow up to main domain SPL
61
62 The main domain's SPL, running on a 64bit application core, has
63 virtually unlimited space (billions of bytes now that DDR is working) to
64 initialize even more peripherals needed to load in the `u-boot.img`
65 which loads more firmware into the micro-controller & wakeup domains and
66 finally prepare the main domain to run Linux.
67
68 .. image:: img/boot_flow_03.svg
69   :alt: Complete boot flow up to Linux
70
71 This is the typical boot flow for all K3 based SoCs, however this flow
72 offers quite a lot in the terms of flexibility, especially on High
73 Security (HS) SoCs.
74
75 Boot Flow Variations
76 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
77
78 All K3 SoCs will generally use the above boot flow with two main
79 differences depending on the capabilities of the boot ROM and the number
80 of cores inside the device. These differences split the bootflow into
81 essentially 4 unique but very similar flows:
82
83 * Split binary with a combined firmware: (eg: AM65)
84 * Combined binary with a combined firmware: (eg: AM64)
85 * Split binary with a split firmware: (eg: J721E)
86 * Combined binary with a split firmware: (eg: AM62)
87
88 For devices that utilize the split binary approach, ROM is not capable
89 of loading the firmware into the SoC requiring the wakeup domain's
90 U-Boot SPL to load the firmware.
91
92 Devices with a split firmware will have two firmwares loaded into the
93 device at different times during the bootup process. TI's Foundational
94 Security (TIFS), needed to operate the Security Management Subsystem,
95 will either be loaded by ROM or the WKUP U-Boot SPL, then once the
96 wakeup U-Boot SPL has completed, the second Device Management (DM)
97 firmware can be loaded on the now free core in the wakeup domain.
98
99 For more information on the bootup process of your SoC, consult the
100 device specific boot flow documentation.
101
102 Software Sources
103 ----------------
104
105 All scripts and code needed to build the `tiboot3.bin`, `tispl.bin` and
106 `u-boot.img` for all K3 SoCs can be located at the following places
107 online
108
109 .. k3_rst_include_start_boot_sources
110
111 * **Das U-Boot**
112
113   | **source:** https://source.denx.de/u-boot/u-boot.git
114   | **branch:** master
115
116 * **Trusted Firmware-A (TF-A)**
117
118   | **source:** https://git.trustedfirmware.org/TF-A/trusted-firmware-a.git/
119   | **branch:** master
120
121 * **Open Portable Trusted Execution Environment (OP-TEE)**
122
123   | **source:** https://github.com/OP-TEE/optee_os.git
124   | **branch:** master
125
126 * **TI Firmware (TIFS, DM, SYSFW)**
127
128   | **source:** https://git.ti.com/git/processor-firmware/ti-linux-firmware.git
129   | **branch:** ti-linux-firmware
130
131 .. note::
132
133   The TI Firmware required for functionality of the system can be
134   one of the following combination (see platform specific boot diagram for
135   further information as to which component runs on which processor):
136
137   * **TIFS** - TI Foundational Security Firmware - Consists of purely firmware
138     meant to run on the security enclave.
139   * **DM** - Device Management firmware also called TI System Control Interface
140     server (TISCI Server) - This component purely plays the role of managing
141     device resources such as power, clock, interrupts, dma etc. This firmware
142     runs on a dedicated or multi-use microcontroller outside the security
143     enclave.
144
145  OR
146
147   * **SYSFW** - System firmware - consists of both TIFS and DM both running on
148     the security enclave.
149
150 .. k3_rst_include_end_boot_sources
151
152 Build Procedure
153 ---------------
154
155 Depending on the specifics of your device, you will need three or more
156 binaries to boot your SoC.
157
158 * `tiboot3.bin` (bootloader for the wakeup domain)
159 * `tispl.bin` (bootloader for the main domain)
160 * `u-boot.img`
161
162 During the bootup process, both the 32bit wakeup domain and the 64bit
163 main domains will be involved. This means everything inside the
164 `tiboot3.bin` running in the wakeup domain will need to be compiled for
165 32bit cores and most binaries in the `tispl.bin` will need to be
166 compiled for 64bit main domain CPU cores.
167
168 All of that to say you will need both a 32bit and 64bit cross compiler
169 (assuming you're using an x86 desktop)
170
171 .. k3_rst_include_start_common_env_vars_desc
172 .. list-table:: Generic environment variables
173    :widths: 25 25 50
174    :header-rows: 1
175
176    * - S/w Component
177      - Env Variable
178      - Description
179    * - All Software
180      - CC32
181      - Cross compiler for ARMv7 (ARM 32bit), typically arm-linux-gnueabihf-
182    * - All Software
183      - CC64
184      - Cross compiler for ARMv8 (ARM 64bit), typically aarch64-linux-gnu-
185    * - All Software
186      - LNX_FW_PATH
187      - Path to TI Linux firmware repository
188    * - All Software
189      - TFA_PATH
190      - Path to source of Trusted Firmware-A
191    * - All Software
192      - OPTEE_PATH
193      - Path to source of OP-TEE
194 .. k3_rst_include_end_common_env_vars_desc
195
196 .. k3_rst_include_start_common_env_vars_defn
197 .. prompt:: bash
198
199  export CC32=arm-linux-gnueabihf-
200  export CC64=aarch64-linux-gnu-
201  export LNX_FW_PATH=path/to/ti-linux-firmware
202  export TFA_PATH=path/to/trusted-firmware-a
203  export OPTEE_PATH=path/to/optee_os
204 .. k3_rst_include_end_common_env_vars_defn
205
206 We will also need some common environment variables set up for the various
207 other build sources. we shall use the following, in the build descriptions below:
208
209 .. k3_rst_include_start_board_env_vars_desc
210 .. list-table:: Board specific environment variables
211    :widths: 25 25 50
212    :header-rows: 1
213
214    * - S/w Component
215      - Env Variable
216      - Description
217    * - U-Boot
218      - UBOOT_CFG_CORTEXR
219      - Defconfig for Cortex-R (Boot processor).
220    * - U-Boot
221      - UBOOT_CFG_CORTEXA
222      - Defconfig for Cortex-A (MPU processor).
223    * - Trusted Firmware-A
224      - TFA_BOARD
225      - Platform name used for building TF-A for Cortex-A Processor.
226    * - Trusted Firmware-A
227      - TFA_EXTRA_ARGS
228      - Any extra arguments used for building TF-A.
229    * - OP-TEE
230      - OPTEE_PLATFORM
231      - Platform name used for building OP-TEE for Cortex-A Processor.
232    * - OP-TEE
233      - OPTEE_EXTRA_ARGS
234      - Any extra arguments used for building OP-TEE.
235 .. k3_rst_include_end_board_env_vars_desc
236
237 Building tiboot3.bin
238 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
239
240 1. To generate the U-Boot SPL for the wakeup domain, use the following
241    commands, substituting :code:`{SOC}` for the name of your device (eg:
242    am62x) to package the various firmware and the wakeup UBoot SPL into
243    the final `tiboot3.bin` binary. (or the `sysfw.itb` if your device
244    uses the split binary flow)
245
246 .. k3_rst_include_start_build_steps_spl_r5
247 .. prompt:: bash
248
249  # inside u-boot source
250  make $UBOOT_CFG_CORTEXR
251  make CROSS_COMPILE=$CC32 BINMAN_INDIRS=$LNX_FW_PATH
252 .. k3_rst_include_end_build_steps_spl_r5
253
254 At this point you should have all the needed binaries to boot the wakeup
255 domain of your K3 SoC.
256
257 **Combined Binary Boot Flow** (eg: am62x, am64x, ... )
258
259    `tiboot3-{SOC}-{gp/hs-fs/hs}.bin`
260
261 **Split Binary Boot Flow** (eg: j721e, am65x)
262
263    | `tiboot3-{SOC}-{gp/hs-fs/hs}.bin`
264    | `sysfw-{SOC}-{gp/hs-fs/hs}-evm.itb`
265
266 .. note ::
267
268    It's important to rename the generated `tiboot3.bin` and `sysfw.itb`
269    to match exactly `tiboot3.bin` and `sysfw.itb` as ROM and the wakeup
270    UBoot SPL will only look for and load the files with these names.
271
272 Building tispl.bin
273 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
274
275 The `tispl.bin` is a standard fitImage combining the firmware need for
276 the main domain to function properly as well as Device Management (DM)
277 firmware if your device using a split firmware.
278
279 2. We will first need TF-A, as it's the first thing to run on the 'big'
280    application cores on the main domain.
281
282 .. k3_rst_include_start_build_steps_tfa
283 .. prompt:: bash
284
285  # inside trusted-firmware-a source
286  make CROSS_COMPILE=$CC64 ARCH=aarch64 PLAT=k3 SPD=opteed $TFA_EXTRA_ARGS \
287       TARGET_BOARD=$TFA_BOARD
288 .. k3_rst_include_end_build_steps_tfa
289
290 Typically all `j7*` devices will use `TARGET_BOARD=generic` or `TARGET_BOARD
291 =j784s4` (if it is a J784S4 device), while typical Sitara (`am6*`) devices
292 use the `lite` option.
293
294 3. The Open Portable Trusted Execution Environment (OP-TEE) is designed
295    to run as a companion to a non-secure Linux kernel for Cortex-A cores
296    using the TrustZone technology built into the core.
297
298 .. k3_rst_include_start_build_steps_optee
299 .. prompt:: bash
300
301  # inside optee_os source
302  make CROSS_COMPILE=$CC32 CROSS_COMPILE64=$CC64 CFG_ARM64_core=y $OPTEE_EXTRA_ARGS \
303        PLATFORM=$OPTEE_PLATFORM
304 .. k3_rst_include_end_build_steps_optee
305
306 4. Finally, after TF-A has initialized the main domain and OP-TEE has
307    finished, we can jump back into U-Boot again, this time running on a
308    64bit core in the main domain.
309
310 .. k3_rst_include_start_build_steps_uboot
311 .. prompt:: bash
312
313  # inside u-boot source
314  make $UBOOT_CFG_CORTEXA
315  make CROSS_COMPILE=$CC64 BINMAN_INDIRS=$LNX_FW_PATH \
316         BL31=$TFA_PATH/build/k3/$TFA_BOARD/release/bl31.bin \
317         TEE=$OPTEE_PATH/out/arm-plat-k3/core/tee-raw.bin
318 .. k3_rst_include_end_build_steps_uboot
319
320 At this point you should have every binary needed initialize both the
321 wakeup and main domain and to boot to the U-Boot prompt
322
323 **Main Domain Bootloader**
324
325    | `tispl.bin` for HS devices or `tispl.bin_unsigned` for GP devices
326    | `u-boot.img` for HS devices or `u-boot.img_unsigned` for GP devices
327
328 Fit Signature Signing
329 ---------------------
330
331 K3 Platforms have fit signature signing enabled by default on their primary
332 platforms. Here we'll take an example for creating fit image for J721e platform
333 and the same can be extended to other platforms
334
335 1. Describing FIT source
336
337   .. code-block:: bash
338
339     /dts-v1/;
340
341     / {
342             description = "Kernel fitImage for j721e-hs-evm";
343             #address-cells = <1>;
344
345             images {
346                     kernel-1 {
347                             description = "Linux kernel";
348                             data = /incbin/("Image");
349                             type = "kernel";
350                             arch = "arm64";
351                             os = "linux";
352                             compression = "none";
353                             load = <0x80080000>;
354                             entry = <0x80080000>;
355                             hash-1 {
356                                     algo = "sha512";
357                             };
358
359                     };
360                     fdt-ti_k3-j721e-common-proc-board.dtb {
361                             description = "Flattened Device Tree blob";
362                             data = /incbin/("k3-j721e-common-proc-board.dtb");
363                             type = "flat_dt";
364                             arch = "arm64";
365                             compression = "none";
366                             load = <0x83000000>;
367                             hash-1 {
368                                     algo = "sha512";
369                             };
370
371                     };
372             };
373
374             configurations {
375                     default = "conf-ti_k3-j721e-common-proc-board.dtb";
376                     conf-ti_k3-j721e-common-proc-board.dtb {
377                             description = "Linux kernel, FDT blob";
378                             fdt = "fdt-ti_k3-j721e-common-proc-board.dtb";
379                             kernel = "kernel-1";
380                             signature-1 {
381                                     algo = "sha512,rsa4096";
382                                     key-name-hint = "custMpk";
383                                     sign-images = "kernel", "fdt";
384                             };
385                     };
386             };
387     };
388
389   You would require to change the '/incbin/' lines to point to the respective
390   files in your local machine and the key-name-hint also needs to be changed
391   if you are using some other key other than the TI dummy key that we are
392   using for this example.
393
394 2. Compile U-boot for the respective board
395
396 .. include::  k3.rst
397     :start-after: .. k3_rst_include_start_build_steps_uboot
398     :end-before: .. k3_rst_include_end_build_steps_uboot
399
400 .. note::
401
402     The changes only affect a72 binaries so the example just builds that
403
404 3. Sign the fit image and embed the dtb in uboot
405
406   Now once the build is done, you'll have a dtb for your board that you'll
407   be passing to mkimage for signing the fitImage and embedding the key in
408   the u-boot dtb.
409
410   .. prompt:: bash
411
412     mkimage -r -f fitImage.its -k $UBOOT_PATH/board/ti/keys -K
413     $UBOOT_PATH/build/a72/dts/dt.dtb
414
415   For signing a secondary platform, pass the -K parameter to that DTB
416
417   .. prompt:: bash
418
419     mkimage -f fitImage.its -k $UBOOT_PATH/board/ti/keys -K
420     $UBOOT_PATH/build/a72/arch/arm/dts/k3-j721e-sk.dtb
421
422   .. note::
423
424     If changing `CONFIG_DEFAULT_DEVICE_TREE` to the secondary platform,
425     binman changes would also be required so that correct dtb gets packaged.
426
427     .. code-block:: bash
428
429       diff --git a/arch/arm/dts/k3-j721e-binman.dtsi b/arch/arm/dts/k3-j721e-binman.dtsi
430       index 673be646b1e3..752fa805fe8d 100644
431       --- a/arch/arm/dts/k3-j721e-binman.dtsi
432       +++ b/arch/arm/dts/k3-j721e-binman.dtsi
433       @@ -299,8 +299,8 @@
434        #define SPL_J721E_SK_DTB "spl/dts/k3-j721e-sk.dtb"
435
436        #define UBOOT_NODTB "u-boot-nodtb.bin"
437       -#define J721E_EVM_DTB "u-boot.dtb"
438       -#define J721E_SK_DTB "arch/arm/dts/k3-j721e-sk.dtb"
439       +#define J721E_EVM_DTB "arch/arm/dts/k3-j721e-common-proc-board.dtb"
440       +#define J721E_SK_DTB "u-boot.dtb"
441
442 5. Rebuilt u-boot
443
444    This is required so that the modified dtb gets updated in u-boot.img
445
446 .. include::  k3.rst
447     :start-after: .. k3_rst_include_start_build_steps_uboot
448     :end-before: .. k3_rst_include_end_build_steps_uboot
449
450 6. (Optional) Enabled FIT_SIGNATURE_ENFORCED
451
452    By default u-boot will boot up the fit image without any authentication as
453    such if the public key is not embedded properly, to check if the public key
454    nodes are proper you can enable FIT_SIGNATURE_ENFORCED that would not rely
455    on the dtb for anything else then the signature node for checking the fit
456    image, rest other things will be enforced such as the property of
457    required-keys. This is not an extensive check so do manual checks also
458
459    This is by default enabled for devices with TI_SECURE_DEVICE enabled.
460
461 .. note::
462
463    The devices now also have distroboot enabled so if the fit image doesn't
464    work then the fallback to normal distroboot will be there on hs devices,
465    this will need to be explicitly disabled by changing the boot_targets.
466
467 Saving environment
468 ------------------
469
470 SAVEENV is disabled by default and for the new flow uses Uenv.txt as the default
471 way for saving the environments. This has been done as Uenv.txt is more granular
472 then the saveenv command and can be used across various bootmodes too.
473
474 **Writing to MMC/EMMC**
475
476 .. prompt:: bash
477   :prompts: =>
478
479   env export -t $loadaddr <list of variables>
480   fatwrite mmc ${mmcdev} ${loadaddr} ${bootenvfile} ${filesize}
481
482 **Reading from MMC/EMMC**
483
484 By default run envboot will read it from the MMC/EMMC partition ( based on
485 mmcdev) and set the environments.
486
487 If manually needs to be done then the environment can be read from the
488 filesystem and then imported
489
490 .. prompt:: bash
491   :prompts: =>
492
493   fatload mmc ${mmcdev} ${loadaddr} ${bootenvfile}
494   env import -t ${loadaddr} ${filesize}
495
496 .. _k3_rst_refer_openocd:
497
498 Common Debugging environment - OpenOCD
499 --------------------------------------
500
501 This section will show you how to connect a board to `OpenOCD
502 <https://openocd.org/>`_ and load the SPL symbols for debugging with
503 a K3 generation device. To follow this guide, you must build custom
504 u-boot binaries, start your board from a boot media such as an SD
505 card, and use an OpenOCD environment. This section uses generic
506 examples, though you can apply these instructions to any supported K3
507 generation device.
508
509 The overall structure of this setup is in the following figure.
510
511 .. image:: img/openocd-overview.svg
512   :alt: Overview of OpenOCD setup.
513
514 .. note::
515
516   If you find these instructions useful, please consider `donating
517   <https://openocd.org/pages/donations.html>`_ to OpenOCD.
518
519 Step 1: Download and install OpenOCD
520 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
521
522 To get started, it is more convenient if the distribution you
523 use supports OpenOCD by default. Follow the instructions in the
524 `getting OpenOCD <https://openocd.org/pages/getting-openocd.html>`_
525 documentation to pick the installation steps appropriate to your
526 environment. Some references to OpenOCD documentation:
527
528 * `OpenOCD User Guide <https://openocd.org/doc/html/index.html>`_
529 * `OpenOCD Developer's Guide <https://openocd.org/doc/doxygen/html/index.html>`_
530
531 Refer to the release notes corresponding to the `OpenOCD version
532 <https://github.com/openocd-org/openocd/releases>`_ to ensure
533
534 * Processor support: In general, processor support shouldn't present
535   any difficulties since OpenOCD provides solid support for both ARMv8
536   and ARMv7.
537 * SoC support: When working with System-on-a-Chip (SoC), the support
538   usually comes as a TCL config file. It is vital to ensure the correct
539   version of OpenOCD or to use the TCL files from the latest release or
540   the one mentioned.
541 * Board or the JTAG adapter support: In most cases, board support is
542   a relatively easy problem if the board has a JTAG pin header. All
543   you need to do is ensure that the adapter you select is compatible
544   with OpenOCD. Some boards come with an onboard JTAG adapter that
545   requires a USB cable to be plugged into the board, in which case, it
546   is vital to ensure that the JTAG adapter is supported. Fortunately,
547   almost all TI K3 SK/EVMs come with TI's XDS110, which has out of the
548   box support by OpenOCD. The board-specific documentation will
549   cover the details and any adapter/dongle recommendations.
550
551 .. prompt:: bash
552
553  openocd -v
554
555 .. note::
556
557  OpenOCD version 0.12.0 is usually required to connect to most K3
558  devices. If your device is only supported by a newer version than the
559  one provided by your distribution, you may need to build it from the source.
560
561 Building OpenOCD from source
562 """"""""""""""""""""""""""""
563
564 The dependency package installation instructions below are for Debian
565 systems, but equivalent instructions should exist for systems with
566 other package managers. Please refer to the `OpenOCD Documentation
567 <https://openocd.org/>`_ for more recent installation steps.
568
569 .. prompt:: bash
570
571   # Check the packages to be installed: needs deb-src in sources.list
572   sudo apt build-dep openocd
573   # The following list is NOT complete - please check the latest
574   sudo apt-get install libtool pkg-config texinfo libusb-dev \
575     libusb-1.0.0-dev libftdi-dev libhidapi-dev autoconf automake
576   git clone https://github.com/openocd-org/openocd.git openocd
577   cd openocd
578   git submodule init
579   git submodule update
580   ./bootstrap
581   ./configure --prefix=/usr/local/
582   make -j`nproc`
583   sudo make install
584
585 .. note::
586
587   The example above uses the GitHub mirror site. See
588   `git repo information <https://openocd.org/doc/html/Developers.html#OpenOCD-Git-Repository>`_
589   information to pick the official git repo.
590   If a specific version is desired, select the version using `git checkout tag`.
591
592 Installing OpenOCD udev rules
593 """""""""""""""""""""""""""""
594
595 The step is not necessary if the distribution supports the OpenOCD, but
596 if building from a source, ensure that the udev rules are installed
597 correctly to ensure a sane system.
598
599 .. prompt:: bash
600
601   # Go to the OpenOCD source directory
602   cd openocd
603   Copy the udev rules to the correct system location
604   sudo cp ./contrib/60-openocd.rules \
605       ./src/jtag/drivers/libjaylink/contrib/99-libjaylink.rules \
606       /etc/udev/rules.d/
607   # Get Udev to load the new rules up
608   sudo udevadm control --reload-rules
609   # Use the new rules on existing connected devices
610   sudo udevadm trigger
611
612 Step 2: Setup GDB
613 ^^^^^^^^^^^^^^^^^
614
615 Most systems come with gdb-multiarch package.
616
617 .. prompt:: bash
618
619   # Install gdb-multiarch package
620   sudo apt-get install gdb-multiarch
621
622 Though using GDB natively is normal, developers with interest in using IDE
623 may find a few of these interesting:
624
625 * `gdb-dashboard <https://github.com/cyrus-and/gdb-dashboard>`_
626 * `gef <https://github.com/hugsy/gef>`_
627 * `peda <https://github.com/longld/peda>`_
628 * `pwndbg <https://github.com/pwndbg/pwndbg>`_
629 * `voltron <https://github.com/snare/voltron>`_
630 * `ddd <https://www.gnu.org/software/ddd/>`_
631 * `vscode <https://www.justinmklam.com/posts/2017/10/vscode-debugger-setup/>`_
632 * `vim conque-gdb <https://github.com/vim-scripts/Conque-GDB>`_
633 * `emacs realgud <https://github.com/realgud/realgud/wiki/gdb-notes>`_
634 * `Lauterbach IDE <https://www2.lauterbach.com/pdf/backend_gdb.pdf>`_
635
636 .. warning::
637   LLDB support for OpenOCD is still a work in progress as of this writing.
638   Using GDB is probably the safest option at this point in time.
639
640 Step 3: Connect board to PC
641 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
642 There are few patterns of boards in the ecosystem
643
644 .. k3_rst_include_start_openocd_connect_XDS110
645
646 **Integrated JTAG adapter/dongle**: The board has a micro-USB connector labelled
647 XDS110 USB or JTAG. Connect a USB cable to the board to the mentioned port.
648
649 .. note::
650
651   There are multiple USB ports on a typical board, So, ensure you have read
652   the user guide for the board and confirmed the silk screen label to ensure
653   connecting to the correct port.
654
655 .. k3_rst_include_end_openocd_connect_XDS110
656
657 .. k3_rst_include_start_openocd_connect_cti20
658
659 **cTI20 connector**: The TI's `cTI20
660 <https://software-dl.ti.com/ccs/esd/documents/xdsdebugprobes/emu_JTAG_connectors.html#cti-20-pin-header-information>`_ connector
661 is probably the most prevelant on TI platforms. Though many
662 TI boards have an onboard XDS110, cTI20 connector is usually
663 provided as an alternate scheme to connect alternatives such
664 as `Lauterbach <https://www.lauterbach.com/>`_ or `XDS560
665 <https://www.ti.com/tool/TMDSEMU560V2STM-U>`_.
666
667 To debug on these boards, the following combinations is suggested:
668
669 * `TUMPA <https://www.diygadget.com/JTAG-cables-and-microcontroller-programmers/tiao-usb-multi-protocol-adapter-JTAG-spi-i2c-serial>`_
670   or `equivalent dongles supported by OpenOCD. <https://openocd.org/doc/html/Debug-Adapter-Hardware.html#Debug-Adapter-Hardware>`_
671 * Cable such as `Tag-connect ribbon cable <https://www.tag-connect.com/product/20-pin-cortex-ribbon-cable-4-length-with-50-mil-connectors>`_
672 * Adapter to convert cTI20 to ARM20 such as those from
673   `Segger <https://www.segger.com/products/debug-probes/j-link/accessories/adapters/ti-cti-20-adapter/>`_
674   or `Lauterbach LA-3780 <https://www.lauterbach.com/ad3780.html>`_
675   Or optionally, if you have manufacturing capability then you could try
676   `BeagleBone JTAG Adapter <https://github.com/mmorawiec/BeagleBone-Black-JTAG-Adapters>`_
677
678 .. warning::
679   XDS560 and Lauterbach are proprietary solutions and is not supported by
680   OpenOCD.
681   When purchasing an off the shelf adapter/dongle, you do want to be careful
682   about the signalling though. Please
683   `read for additional info <https://software-dl.ti.com/ccs/esd/xdsdebugprobes/emu_JTAG_connectors.html>`_.
684
685 .. k3_rst_include_end_openocd_connect_cti20
686
687 .. k3_rst_include_start_openocd_connect_tag_connect
688
689 **Tag-Connect**: `Tag-Connect <https://www.tag-connect.com/>`_
690 pads on the boards which require special cable. Please check the documentation
691 to `identify <https://www.tag-connect.com/info/legs-or-no-legs>`_ if "legged"
692 or "no-leg" version of the cable is appropriate for the board.
693
694 To debug on these boards, you will need:
695
696 * `TUMPA <https://www.diygadget.com/JTAG-cables-and-microcontroller-programmers/tiao-usb-multi-protocol-adapter-JTAG-spi-i2c-serial>`_
697   or `equivalent dongles supported by OpenOCD <https://openocd.org/doc/html/Debug-Adapter-Hardware.html#Debug-Adapter-Hardware>`_.
698 * Tag-Connect cable appropriate to the board such as
699   `TC2050-IDC-NL <https://www.tag-connect.com/product/TC2050-IDC-NL-10-pin-no-legs-cable-with-ribbon-connector>`_
700 * In case of no-leg, version, a
701   `retaining clip <https://www.tag-connect.com/product/tc2050-clip-3pack-retaining-clip>`_
702 * Tag-Connect to ARM20
703   `adapter <https://www.tag-connect.com/product/tc2050-arm2010-arm-20-pin-to-tc2050-adapter>`_
704
705 .. note::
706   You can optionally use a 3d printed solution such as
707   `Protective cap <https://www.thingiverse.com/thing:3025584>`_ or
708   `clip <https://www.thingiverse.com/thing:3035278>`_ to replace
709   the retaining clip.
710
711 .. warning::
712   With the Tag-Connect to ARM20 adapter, Please solder the "Trst" signal for
713   connection to work.
714
715 .. k3_rst_include_end_openocd_connect_tag_connect
716
717 Debugging with OpenOCD
718 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
719
720 Debugging U-Boot is different from debugging regular user space
721 applications. The bootloader initialization process involves many boot
722 media and hardware configuration operations. For K3 devices, there
723 are also interactions with security firmware. While reloading the
724 "elf" file works through GDB, developers must be mindful of cascading
725 initialization's potential consequences.
726
727 Consider the following code change:
728
729 .. code-block:: diff
730
731   --- a/file.c  2023-07-29 10:55:29.647928811 -0500
732   +++ b/file.c  2023-07-29 10:55:46.091856816 -0500
733   @@ -1,3 +1,3 @@
734    val = readl(reg);
735   -val |= 0x2;
736   +val |= 0x1;
737    writel(val, reg);
738
739 Re-running the elf file with the above change will result in the
740 register setting 0x3 instead of the intended 0x1. There are other
741 hardware blocks which may not behave very well with a re-initialization
742 without proper shutdown.
743
744 To help narrow the debug down, it is usually simpler to use the
745 standard boot media to get to the bootloader and debug only in the area
746 of interest.
747
748 In general, to debug u-boot spl/u-boot with OpenOCD there are three steps:
749
750 * Modify the code adding a loop to allow the debugger to attach
751   near the point of interest. Boot up normally to stop at the loop.
752 * Connect with OpenOCD and step out of the loop.
753 * Step through the code to find the root of issue.
754
755 Typical debugging involves a few iterations of the above sequence.
756 Though most bootloader developers like to use printf to debug,
757 debug with JTAG tends to be most efficient since it is possible to
758 investigate the code flow and inspect hardware registers without
759 repeated iterations.
760
761 Code modification
762 """""""""""""""""
763
764 * **start.S**: Adding an infinite while loop at the very entry of
765   U-Boot. For this, look for the corresponding start.S entry file.
766   This is usually only required when debugging some core SoC or
767   processor related function. For example: arch/arm/cpu/armv8/start.S or
768   arch/arm/cpu/armv7/start.S
769
770 .. code-block:: diff
771
772   diff --git a/arch/arm/cpu/armv7/start.S b/arch/arm/cpu/armv7/start.S
773   index 69e281b086..744929e825 100644
774   --- a/arch/arm/cpu/armv7/start.S
775   +++ b/arch/arm/cpu/armv7/start.S
776   @@ -37,6 +37,8 @@
777    #endif
778
779    reset:
780   +dead_loop:
781   +    b dead_loop
782        /* Allow the board to save important registers */
783        b    save_boot_params
784    save_boot_params_ret:
785
786 * **board_init_f**: Adding an infinite while loop at the board entry
787   function. In many cases, it is important to debug the boot process if
788   any changes are made for board-specific applications. Below is a step
789   by step process for debugging the boot SPL or Armv8 SPL:
790
791   To debug the boot process in either domain, we will first
792   add a modification to the code we would like to debug.
793   In this example, we will debug ``board_init_f`` inside
794   ``arch/arm/mach-k3/{soc}_init.c``. Since some sections of U-Boot
795   will be executed multiple times during the bootup process of K3
796   devices, we will need to include either ``CONFIG_ARM64`` or
797   ``CONFIG_CPU_V7R`` to catch the CPU at the desired place during the
798   bootup process (Main or Wakeup domains). For example, modify the
799   file as follows (depending on need):
800
801 .. code-block:: c
802
803   void board_init_f(ulong dummy)
804   {
805       .
806       .
807       /* Code to run on the R5F (Wakeup/Boot Domain) */
808       if (IS_ENABLED(CONFIG_CPU_V7R)) {
809           volatile int x = 1;
810           while(x) {};
811       }
812       ...
813       /* Code to run on the ARMV8 (Main Domain) */
814       if (IS_ENABLED(CONFIG_ARM64)) {
815           volatile int x = 1;
816           while(x) {};
817       }
818       .
819       .
820   }
821
822 Connecting with OpenOCD for a debug session
823 """""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""
824
825 Startup OpenOCD to debug the platform as follows:
826
827 * **Integrated JTAG interface**: If the evm has a debugger such as
828   XDS110 inbuilt, there is typically an evm board support added and a
829   cfg file will be available.
830
831 .. k3_rst_include_start_openocd_cfg_XDS110
832
833 .. prompt:: bash
834
835   openocd -f board/{board_of_choice}.cfg
836
837 .. k3_rst_include_end_openocd_cfg_XDS110
838
839 .. k3_rst_include_start_openocd_cfg_external_intro
840
841 * **External JTAG adapter/interface**: In other cases, where an
842   adapter/dongle is used, a simple cfg file can be created to integrate the
843   SoC and adapter information. See `supported TI K3 SoCs
844   <https://github.com/openocd-org/openocd/blob/master/tcl/target/ti_k3.cfg#L59>`_
845   to decide if the SoC is supported or not.
846
847 .. prompt:: bash
848
849   openocd -f openocd_connect.cfg
850
851 .. k3_rst_include_end_openocd_cfg_external_intro
852
853   For example, with BeaglePlay (AM62X platform), the openocd_connect.cfg:
854
855 .. code-block:: tcl
856
857   # TUMPA example:
858   # http://www.tiaowiki.com/w/TIAO_USB_Multi_Protocol_Adapter_User's_Manual
859   source [find interface/ftdi/tumpa.cfg]
860
861   transport select jtag
862
863   # default JTAG configuration has only SRST and no TRST
864   reset_config srst_only srst_push_pull
865
866   # delay after SRST goes inactive
867   adapter srst delay 20
868
869   if { ![info exists SOC] } {
870     # Set the SoC of interest
871     set SOC am625
872   }
873
874   source [find target/ti_k3.cfg]
875
876   ftdi tdo_sample_edge falling
877
878   # Speeds for FT2232H are in multiples of 2, and 32MHz is tops
879   # max speed we seem to achieve is ~20MHz.. so we pick 16MHz
880   adapter speed 16000
881
882 Below is an example of the output of this command:
883
884 .. code-block:: console
885
886   Info : Listening on port 6666 for tcl connections
887   Info : Listening on port 4444 for telnet connections
888   Info : XDS110: connected
889   Info : XDS110: vid/pid = 0451/bef3
890   Info : XDS110: firmware version = 3.0.0.20
891   Info : XDS110: hardware version = 0x002f
892   Info : XDS110: connected to target via JTAG
893   Info : XDS110: TCK set to 2500 kHz
894   Info : clock speed 2500 kHz
895   Info : JTAG tap: am625.cpu tap/device found: 0x0bb7e02f (mfg: 0x017 (Texas Instruments), part: 0xbb7e, ver: 0x0)
896   Info : starting gdb server for am625.cpu.sysctrl on 3333
897   Info : Listening on port 3333 for gdb connections
898   Info : starting gdb server for am625.cpu.a53.0 on 3334
899   Info : Listening on port 3334 for gdb connections
900   Info : starting gdb server for am625.cpu.a53.1 on 3335
901   Info : Listening on port 3335 for gdb connections
902   Info : starting gdb server for am625.cpu.a53.2 on 3336
903   Info : Listening on port 3336 for gdb connections
904   Info : starting gdb server for am625.cpu.a53.3 on 3337
905   Info : Listening on port 3337 for gdb connections
906   Info : starting gdb server for am625.cpu.main0_r5.0 on 3338
907   Info : Listening on port 3338 for gdb connections
908   Info : starting gdb server for am625.cpu.gp_mcu on 3339
909   Info : Listening on port 3339 for gdb connections
910
911 .. note::
912   Notice the default configuration is non-SMP configuration allowing
913   for each of the core to be attached and debugged simultaneously.
914   ARMv8 SPL/U-Boot starts up on cpu0 of a53/a72.
915
916 .. k3_rst_include_start_openocd_cfg_external_gdb
917
918 To debug using this server, use GDB directly or your preferred
919 GDB-based IDE. To start up GDB in the terminal, run the following
920 command.
921
922 .. prompt:: bash
923
924   gdb-multiarch
925
926 To connect to your desired core, run the following command within GDB:
927
928 .. code-block:: bash
929
930   target extended-remote localhost:{port for desired core}
931
932 To load symbols:
933
934 .. warning::
935
936   SPL and U-Boot does a re-location of address compared to where it
937   is loaded originally. This step takes place after the DDR size is
938   determined from dt parsing. So, debugging can be split into either
939   "before re-location" or "after re-location". Please refer to the
940   file ''doc/README.arm-relocation'' to see how to grab the relocation
941   address.
942
943 * Prior to relocation:
944
945 .. code-block:: bash
946
947   symbol-file {path to elf file}
948
949 * After relocation:
950
951 .. code-block:: bash
952
953   # Drop old symbol file
954   symbol-file
955   # Pick up new relocaddr
956   add-symbol-file {path to elf file} {relocaddr}
957
958 .. k3_rst_include_end_openocd_cfg_external_gdb
959
960 In the above example of AM625,
961
962 .. code-block:: bash
963
964   target extended-remote localhost:3338     <- R5F (Wakeup Domain)
965   target extended-remote localhost:3334     <- A53 (Main Domain)
966
967 The core can now be debugged directly within GDB using GDB commands or
968 if using IDE, as appropriate to the IDE.
969
970 Stepping through the code
971 """""""""""""""""""""""""
972
973 `GDB TUI Commands
974 <https://sourceware.org/gdb/onlinedocs/gdb/TUI-Commands.html>`_ can
975 help set up the display more sensible for debug. Provide the name
976 of the layout that can be used to debug. For example, use the GDB
977 command ``layout src`` after loading the symbols to see the code and
978 breakpoints. To exit the debug loop added above, add any breakpoints
979 needed and run the following GDB commands to step out of the debug
980 loop set in the ``board_init_f`` function.
981
982 .. code-block:: bash
983
984   set x = 0
985   continue
986
987 The platform has now been successfully setup to debug with OpenOCD
988 using GDB commands or a GDB-based IDE. See `OpenOCD documentation for
989 GDB <https://openocd.org/doc/html/GDB-and-OpenOCD.html>`_ for further
990 information.
991
992 .. warning::
993
994   On the K3 family of devices, a watchdog timer within the DMSC is
995   enabled by default by the ROM bootcode with a timeout of 3 minutes.
996   The watchdog timer is serviced by System Firmware (SYSFW) or TI
997   Foundational Security (TIFS) during normal operation. If debugging
998   the SPL before the SYSFW is loaded, the watchdog timer will not get
999   serviced automatically and the debug session will reset after 3
1000   minutes. It is recommended to start debugging SPL code only after
1001   the startup of SYSFW to avoid running into the watchdog timer reset.
1002
1003 Miscellaneous notes with OpenOCD
1004 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
1005
1006 Currently, OpenOCD does not support tracing for K3 platforms. Tracing
1007 function could be beneficial if the bug in code occurs deep within
1008 nested function and can optionally save developers major trouble of
1009 stepping through a large quantity of code.
This page took 0.083741 seconds and 4 git commands to generate.