]> Git Repo - J-u-boot.git/blob - doc/board/ti/k3.rst
Merge tag 'v2023.10-rc4' into next
[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    am64x_evm
36    am65x_evm
37    j7200_evm
38    j721e_evm
39
40 Boot Flow Overview
41 ------------------
42
43 For all K3 SoCs the first core started will be inside the Security
44 Management Subsystem (SMS) which will secure the device and start a core
45 in the wakeup domain to run the ROM code. ROM will then initialize the
46 boot media needed to load the binaries packaged inside `tiboot3.bin`,
47 including a 32bit U-Boot SPL, (called the wakup SPL) that ROM will jump
48 to after it has finished loading everything into internal SRAM.
49
50 .. image:: img/boot_flow_01.svg
51   :alt: Boot flow up to wakeup domain SPL
52
53 The wakeup SPL, running on a wakeup domain core, will initialize DDR and
54 any peripherals needed load the larger binaries inside the `tispl.bin`
55 into DDR.  Once loaded the wakeup SPL will start one of the 'big'
56 application cores inside the main domain to initialize the main domain,
57 starting with Trusted Firmware-A (TF-A), before moving on to start
58 OP-TEE and the main domain's U-Boot SPL.
59
60 .. image:: img/boot_flow_02.svg
61   :alt: Boot flow up to main domain SPL
62
63 The main domain's SPL, running on a 64bit application core, has
64 virtually unlimited space (billions of bytes now that DDR is working) to
65 initialize even more peripherals needed to load in the `u-boot.img`
66 which loads more firmware into the micro-controller & wakeup domains and
67 finally prepare the main domain to run Linux.
68
69 .. image:: img/boot_flow_03.svg
70   :alt: Complete boot flow up to Linux
71
72 This is the typical boot flow for all K3 based SoCs, however this flow
73 offers quite a lot in the terms of flexibility, especially on High
74 Security (HS) SoCs.
75
76 Boot Flow Variations
77 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
78
79 All K3 SoCs will generally use the above boot flow with two main
80 differences depending on the capabilities of the boot ROM and the number
81 of cores inside the device. These differences split the bootflow into
82 essentially 4 unique but very similar flows:
83
84 * Split binary with a combined firmware: (eg: AM65)
85 * Combined binary with a combined firmware: (eg: AM64)
86 * Split binary with a split firmware: (eg: J721E)
87 * Combined binary with a split firmware: (eg: AM62)
88
89 For devices that utilize the split binary approach, ROM is not capable
90 of loading the firmware into the SoC requiring the wakeup domain's
91 U-Boot SPL to load the firmware.
92
93 Devices with a split firmware will have two firmwares loaded into the
94 device at different times during the bootup process. TI's Foundational
95 Security (TIFS), needed to operate the Security Management Subsystem,
96 will either be loaded by ROM or the WKUP U-Boot SPL, then once the
97 wakeup U-Boot SPL has completed, the second Device Management (DM)
98 firmware can be loaded on the now free core in the wakeup domain.
99
100 For more information on the bootup process of your SoC, consult the
101 device specific boot flow documentation.
102
103 Software Sources
104 ----------------
105
106 All scripts and code needed to build the `tiboot3.bin`, `tispl.bin` and
107 `u-boot.img` for all K3 SoCs can be located at the following places
108 online
109
110 .. k3_rst_include_start_boot_sources
111
112 * **Das U-Boot**
113
114   | **source:** https://source.denx.de/u-boot/u-boot.git
115   | **branch:** master
116
117 * **Trusted Firmware-A (TF-A)**
118
119   | **source:** https://git.trustedfirmware.org/TF-A/trusted-firmware-a.git/
120   | **branch:** master
121
122 * **Open Portable Trusted Execution Environment (OP-TEE)**
123
124   | **source:** https://github.com/OP-TEE/optee_os.git
125   | **branch:** master
126
127 * **TI Firmware (TIFS, DM, SYSFW)**
128
129   | **source:** https://git.ti.com/git/processor-firmware/ti-linux-firmware.git
130   | **branch:** ti-linux-firmware
131
132 .. note::
133
134   The TI Firmware required for functionality of the system can be
135   one of the following combination (see platform specific boot diagram for
136   further information as to which component runs on which processor):
137
138   * **TIFS** - TI Foundational Security Firmware - Consists of purely firmware
139     meant to run on the security enclave.
140   * **DM** - Device Management firmware also called TI System Control Interface
141     server (TISCI Server) - This component purely plays the role of managing
142     device resources such as power, clock, interrupts, dma etc. This firmware
143     runs on a dedicated or multi-use microcontroller outside the security
144     enclave.
145
146  OR
147
148   * **SYSFW** - System firmware - consists of both TIFS and DM both running on
149     the security enclave.
150
151 .. k3_rst_include_end_boot_sources
152
153 Build Procedure
154 ---------------
155
156 Depending on the specifics of your device, you will need three or more
157 binaries to boot your SoC.
158
159 * `tiboot3.bin` (bootloader for the wakeup domain)
160 * `tispl.bin` (bootloader for the main domain)
161 * `u-boot.img`
162
163 During the bootup process, both the 32bit wakeup domain and the 64bit
164 main domains will be involved. This means everything inside the
165 `tiboot3.bin` running in the wakeup domain will need to be compiled for
166 32bit cores and most binaries in the `tispl.bin` will need to be
167 compiled for 64bit main domain CPU cores.
168
169 All of that to say you will need both a 32bit and 64bit cross compiler
170 (assuming you're using an x86 desktop)
171
172 .. k3_rst_include_start_common_env_vars_desc
173 .. list-table:: Generic environment variables
174    :widths: 25 25 50
175    :header-rows: 1
176
177    * - S/w Component
178      - Env Variable
179      - Description
180    * - All Software
181      - CC32
182      - Cross compiler for ARMv7 (ARM 32bit), typically arm-linux-gnueabihf-
183    * - All Software
184      - CC64
185      - Cross compiler for ARMv8 (ARM 64bit), typically aarch64-linux-gnu-
186    * - All Software
187      - LNX_FW_PATH
188      - Path to TI Linux firmware repository
189    * - All Software
190      - TFA_PATH
191      - Path to source of Trusted Firmware-A
192    * - All Software
193      - OPTEE_PATH
194      - Path to source of OP-TEE
195 .. k3_rst_include_end_common_env_vars_desc
196
197 .. k3_rst_include_start_common_env_vars_defn
198 .. prompt:: bash
199
200  export CC32=arm-linux-gnueabihf-
201  export CC64=aarch64-linux-gnu-
202  export LNX_FW_PATH=path/to/ti-linux-firmware
203  export TFA_PATH=path/to/trusted-firmware-a
204  export OPTEE_PATH=path/to/optee_os
205 .. k3_rst_include_end_common_env_vars_defn
206
207 We will also need some common environment variables set up for the various
208 other build sources. we shall use the following, in the build descriptions below:
209
210 .. k3_rst_include_start_board_env_vars_desc
211 .. list-table:: Board specific environment variables
212    :widths: 25 25 50
213    :header-rows: 1
214
215    * - S/w Component
216      - Env Variable
217      - Description
218    * - U-Boot
219      - UBOOT_CFG_CORTEXR
220      - Defconfig for Cortex-R (Boot processor).
221    * - U-Boot
222      - UBOOT_CFG_CORTEXA
223      - Defconfig for Cortex-A (MPU processor).
224    * - Trusted Firmware-A
225      - TFA_BOARD
226      - Platform name used for building TF-A for Cortex-A Processor.
227    * - Trusted Firmware-A
228      - TFA_EXTRA_ARGS
229      - Any extra arguments used for building TF-A.
230    * - OP-TEE
231      - OPTEE_PLATFORM
232      - Platform name used for building OP-TEE for Cortex-A Processor.
233    * - OP-TEE
234      - OPTEE_EXTRA_ARGS
235      - Any extra arguments used for building OP-TEE.
236 .. k3_rst_include_end_board_env_vars_desc
237
238 Building tiboot3.bin
239 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
240
241 1. To generate the U-Boot SPL for the wakeup domain, use the following
242    commands, substituting :code:`{SOC}` for the name of your device (eg:
243    am62x) to package the various firmware and the wakeup UBoot SPL into
244    the final `tiboot3.bin` binary. (or the `sysfw.itb` if your device
245    uses the split binary flow)
246
247 .. k3_rst_include_start_build_steps_spl_r5
248 .. prompt:: bash
249
250  # inside u-boot source
251  make $UBOOT_CFG_CORTEXR
252  make CROSS_COMPILE=$CC32 BINMAN_INDIRS=$LNX_FW_PATH
253 .. k3_rst_include_end_build_steps_spl_r5
254
255 At this point you should have all the needed binaries to boot the wakeup
256 domain of your K3 SoC.
257
258 **Combined Binary Boot Flow** (eg: am62x, am64x, ... )
259
260    `tiboot3-{SOC}-{gp/hs-fs/hs}.bin`
261
262 **Split Binary Boot Flow** (eg: j721e, am65x)
263
264    | `tiboot3-{SOC}-{gp/hs-fs/hs}.bin`
265    | `sysfw-{SOC}-{gp/hs-fs/hs}-evm.itb`
266
267 .. note ::
268
269    It's important to rename the generated `tiboot3.bin` and `sysfw.itb`
270    to match exactly `tiboot3.bin` and `sysfw.itb` as ROM and the wakeup
271    UBoot SPL will only look for and load the files with these names.
272
273 Building tispl.bin
274 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
275
276 The `tispl.bin` is a standard fitImage combining the firmware need for
277 the main domain to function properly as well as Device Management (DM)
278 firmware if your device using a split firmware.
279
280 2. We will first need TF-A, as it's the first thing to run on the 'big'
281    application cores on the main domain.
282
283 .. k3_rst_include_start_build_steps_tfa
284 .. prompt:: bash
285
286  # inside trusted-firmware-a source
287  make CROSS_COMPILE=$CC64 ARCH=aarch64 PLAT=k3 SPD=opteed $TFA_EXTRA_ARGS \
288       TARGET_BOARD=$TFA_BOARD
289 .. k3_rst_include_end_build_steps_tfa
290
291 Typically all `j7*` devices will use `TARGET_BOARD=generic` or `TARGET_BOARD
292 =j784s4` (if it is a J784S4 device), while typical Sitara (`am6*`) devices
293 use the `lite` option.
294
295 3. The Open Portable Trusted Execution Environment (OP-TEE) is designed
296    to run as a companion to a non-secure Linux kernel for Cortex-A cores
297    using the TrustZone technology built into the core.
298
299 .. k3_rst_include_start_build_steps_optee
300 .. prompt:: bash
301
302  # inside optee_os source
303  make CROSS_COMPILE=$CC32 CROSS_COMPILE64=$CC64 CFG_ARM64_core=y $OPTEE_EXTRA_ARGS \
304        PLATFORM=$OPTEE_PLATFORM
305 .. k3_rst_include_end_build_steps_optee
306
307 4. Finally, after TF-A has initialized the main domain and OP-TEE has
308    finished, we can jump back into U-Boot again, this time running on a
309    64bit core in the main domain.
310
311 .. k3_rst_include_start_build_steps_uboot
312 .. prompt:: bash
313
314  # inside u-boot source
315  make $UBOOT_CFG_CORTEXA
316  make CROSS_COMPILE=$CC64 BINMAN_INDIRS=$LNX_FW_PATH \
317         BL31=$TFA_PATH/build/k3/$TFA_BOARD/release/bl31.bin \
318         TEE=$OPTEE_PATH/out/arm-plat-k3/core/tee-raw.bin
319 .. k3_rst_include_end_build_steps_uboot
320
321 At this point you should have every binary needed initialize both the
322 wakeup and main domain and to boot to the U-Boot prompt
323
324 **Main Domain Bootloader**
325
326    | `tispl.bin` for HS devices or `tispl.bin_unsigned` for GP devices
327    | `u-boot.img` for HS devices or `u-boot.img_unsigned` for GP devices
328
329 Fit Signature Signing
330 ---------------------
331
332 K3 Platforms have fit signature signing enabled by default on their primary
333 platforms. Here we'll take an example for creating fit image for J721e platform
334 and the same can be extended to other platforms
335
336 1. Describing FIT source
337
338   .. code-block:: bash
339
340     /dts-v1/;
341
342     / {
343             description = "Kernel fitImage for j721e-hs-evm";
344             #address-cells = <1>;
345
346             images {
347                     kernel-1 {
348                             description = "Linux kernel";
349                             data = /incbin/("Image");
350                             type = "kernel";
351                             arch = "arm64";
352                             os = "linux";
353                             compression = "none";
354                             load = <0x80080000>;
355                             entry = <0x80080000>;
356                             hash-1 {
357                                     algo = "sha512";
358                             };
359
360                     };
361                     fdt-ti_k3-j721e-common-proc-board.dtb {
362                             description = "Flattened Device Tree blob";
363                             data = /incbin/("k3-j721e-common-proc-board.dtb");
364                             type = "flat_dt";
365                             arch = "arm64";
366                             compression = "none";
367                             load = <0x83000000>;
368                             hash-1 {
369                                     algo = "sha512";
370                             };
371
372                     };
373             };
374
375             configurations {
376                     default = "conf-ti_k3-j721e-common-proc-board.dtb";
377                     conf-ti_k3-j721e-common-proc-board.dtb {
378                             description = "Linux kernel, FDT blob";
379                             fdt = "fdt-ti_k3-j721e-common-proc-board.dtb";
380                             kernel = "kernel-1";
381                             signature-1 {
382                                     algo = "sha512,rsa4096";
383                                     key-name-hint = "custMpk";
384                                     sign-images = "kernel", "fdt";
385                             };
386                     };
387             };
388     };
389
390   You would require to change the '/incbin/' lines to point to the respective
391   files in your local machine and the key-name-hint also needs to be changed
392   if you are using some other key other than the TI dummy key that we are
393   using for this example.
394
395 2. Compile U-boot for the respective board
396
397 .. include::  k3.rst
398     :start-after: .. k3_rst_include_start_build_steps_uboot
399     :end-before: .. k3_rst_include_end_build_steps_uboot
400
401 .. note::
402
403     The changes only affect a72 binaries so the example just builds that
404
405 3. Sign the fit image and embed the dtb in uboot
406
407   Now once the build is done, you'll have a dtb for your board that you'll
408   be passing to mkimage for signing the fitImage and embedding the key in
409   the u-boot dtb.
410
411   .. prompt:: bash
412
413     mkimage -r -f fitImage.its -k $UBOOT_PATH/board/ti/keys -K
414     $UBOOT_PATH/build/a72/dts/dt.dtb
415
416   For signing a secondary platform, pass the -K parameter to that DTB
417
418   .. prompt:: bash
419
420     mkimage -f fitImage.its -k $UBOOT_PATH/board/ti/keys -K
421     $UBOOT_PATH/build/a72/arch/arm/dts/k3-j721e-sk.dtb
422
423   .. note::
424
425     If changing `CONFIG_DEFAULT_DEVICE_TREE` to the secondary platform,
426     binman changes would also be required so that correct dtb gets packaged.
427
428     .. code-block:: bash
429
430       diff --git a/arch/arm/dts/k3-j721e-binman.dtsi b/arch/arm/dts/k3-j721e-binman.dtsi
431       index 673be646b1e3..752fa805fe8d 100644
432       --- a/arch/arm/dts/k3-j721e-binman.dtsi
433       +++ b/arch/arm/dts/k3-j721e-binman.dtsi
434       @@ -299,8 +299,8 @@
435        #define SPL_J721E_SK_DTB "spl/dts/k3-j721e-sk.dtb"
436
437        #define UBOOT_NODTB "u-boot-nodtb.bin"
438       -#define J721E_EVM_DTB "u-boot.dtb"
439       -#define J721E_SK_DTB "arch/arm/dts/k3-j721e-sk.dtb"
440       +#define J721E_EVM_DTB "arch/arm/dts/k3-j721e-common-proc-board.dtb"
441       +#define J721E_SK_DTB "u-boot.dtb"
442
443 5. Rebuilt u-boot
444
445    This is required so that the modified dtb gets updated in u-boot.img
446
447 .. include::  k3.rst
448     :start-after: .. k3_rst_include_start_build_steps_uboot
449     :end-before: .. k3_rst_include_end_build_steps_uboot
450
451 6. (Optional) Enabled FIT_SIGNATURE_ENFORCED
452
453    By default u-boot will boot up the fit image without any authentication as
454    such if the public key is not embedded properly, to check if the public key
455    nodes are proper you can enable FIT_SIGNATURE_ENFORCED that would not rely
456    on the dtb for anything else then the signature node for checking the fit
457    image, rest other things will be enforced such as the property of
458    required-keys. This is not an extensive check so do manual checks also
459
460    This is by default enabled for devices with TI_SECURE_DEVICE enabled.
461
462 .. note::
463
464    The devices now also have distroboot enabled so if the fit image doesn't
465    work then the fallback to normal distroboot will be there on hs devices,
466    this will need to be explicitly disabled by changing the boot_targets.
467
468 Saving environment
469 ------------------
470
471 SAVEENV is disabled by default and for the new flow uses Uenv.txt as the default
472 way for saving the environments. This has been done as Uenv.txt is more granular
473 then the saveenv command and can be used across various bootmodes too.
474
475 **Writing to MMC/EMMC**
476
477 .. prompt:: bash
478   :prompts: =>
479
480   env export -t $loadaddr <list of variables>
481   fatwrite mmc ${mmcdev} ${loadaddr} ${bootenvfile} ${filesize}
482
483 **Reading from MMC/EMMC**
484
485 By default run envboot will read it from the MMC/EMMC partition ( based on
486 mmcdev) and set the environments.
487
488 If manually needs to be done then the environment can be read from the
489 filesystem and then imported
490
491 .. prompt:: bash
492   :prompts: =>
493
494   fatload mmc ${mmcdev} ${loadaddr} ${bootenvfile}
495   env import -t ${loadaddr} ${filesize}
496
497 .. _k3_rst_refer_openocd:
498
499 Common Debugging environment - OpenOCD
500 --------------------------------------
501
502 This section will show you how to connect a board to `OpenOCD
503 <https://openocd.org/>`_ and load the SPL symbols for debugging with
504 a K3 generation device. To follow this guide, you must build custom
505 u-boot binaries, start your board from a boot media such as an SD
506 card, and use an OpenOCD environment. This section uses generic
507 examples, though you can apply these instructions to any supported K3
508 generation device.
509
510 The overall structure of this setup is in the following figure.
511
512 .. image:: img/openocd-overview.svg
513   :alt: Overview of OpenOCD setup.
514
515 .. note::
516
517   If you find these instructions useful, please consider `donating
518   <https://openocd.org/pages/donations.html>`_ to OpenOCD.
519
520 Step 1: Download and install OpenOCD
521 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
522
523 To get started, it is more convenient if the distribution you
524 use supports OpenOCD by default. Follow the instructions in the
525 `getting OpenOCD <https://openocd.org/pages/getting-openocd.html>`_
526 documentation to pick the installation steps appropriate to your
527 environment. Some references to OpenOCD documentation:
528
529 * `OpenOCD User Guide <https://openocd.org/doc/html/index.html>`_
530 * `OpenOCD Developer's Guide <https://openocd.org/doc/doxygen/html/index.html>`_
531
532 Refer to the release notes corresponding to the `OpenOCD version
533 <https://github.com/openocd-org/openocd/releases>`_ to ensure
534
535 * Processor support: In general, processor support shouldn't present
536   any difficulties since OpenOCD provides solid support for both ARMv8
537   and ARMv7.
538 * SoC support: When working with System-on-a-Chip (SoC), the support
539   usually comes as a TCL config file. It is vital to ensure the correct
540   version of OpenOCD or to use the TCL files from the latest release or
541   the one mentioned.
542 * Board or the JTAG adapter support: In most cases, board support is
543   a relatively easy problem if the board has a JTAG pin header. All
544   you need to do is ensure that the adapter you select is compatible
545   with OpenOCD. Some boards come with an onboard JTAG adapter that
546   requires a USB cable to be plugged into the board, in which case, it
547   is vital to ensure that the JTAG adapter is supported. Fortunately,
548   almost all TI K3 SK/EVMs come with TI's XDS110, which has out of the
549   box support by OpenOCD. The board-specific documentation will
550   cover the details and any adapter/dongle recommendations.
551
552 .. prompt:: bash
553
554  openocd -v
555
556 .. note::
557
558  OpenOCD version 0.12.0 is usually required to connect to most K3
559  devices. If your device is only supported by a newer version than the
560  one provided by your distribution, you may need to build it from the source.
561
562 Building OpenOCD from source
563 """"""""""""""""""""""""""""
564
565 The dependency package installation instructions below are for Debian
566 systems, but equivalent instructions should exist for systems with
567 other package managers. Please refer to the `OpenOCD Documentation
568 <https://openocd.org/>`_ for more recent installation steps.
569
570 .. prompt:: bash
571
572   # Check the packages to be installed: needs deb-src in sources.list
573   sudo apt build-dep openocd
574   # The following list is NOT complete - please check the latest
575   sudo apt-get install libtool pkg-config texinfo libusb-dev \
576     libusb-1.0.0-dev libftdi-dev libhidapi-dev autoconf automake
577   git clone https://github.com/openocd-org/openocd.git openocd
578   cd openocd
579   git submodule init
580   git submodule update
581   ./bootstrap
582   ./configure --prefix=/usr/local/
583   make -j`nproc`
584   sudo make install
585
586 .. note::
587
588   The example above uses the GitHub mirror site. See
589   `git repo information <https://openocd.org/doc/html/Developers.html#OpenOCD-Git-Repository>`_
590   information to pick the official git repo.
591   If a specific version is desired, select the version using `git checkout tag`.
592
593 Installing OpenOCD udev rules
594 """""""""""""""""""""""""""""
595
596 The step is not necessary if the distribution supports the OpenOCD, but
597 if building from a source, ensure that the udev rules are installed
598 correctly to ensure a sane system.
599
600 .. prompt:: bash
601
602   # Go to the OpenOCD source directory
603   cd openocd
604   Copy the udev rules to the correct system location
605   sudo cp ./contrib/60-openocd.rules \
606       ./src/jtag/drivers/libjaylink/contrib/99-libjaylink.rules \
607       /etc/udev/rules.d/
608   # Get Udev to load the new rules up
609   sudo udevadm control --reload-rules
610   # Use the new rules on existing connected devices
611   sudo udevadm trigger
612
613 Step 2: Setup GDB
614 ^^^^^^^^^^^^^^^^^
615
616 Most systems come with gdb-multiarch package.
617
618 .. prompt:: bash
619
620   # Install gdb-multiarch package
621   sudo apt-get install gdb-multiarch
622
623 Though using GDB natively is normal, developers with interest in using IDE
624 may find a few of these interesting:
625
626 * `gdb-dashboard <https://github.com/cyrus-and/gdb-dashboard>`_
627 * `gef <https://github.com/hugsy/gef>`_
628 * `peda <https://github.com/longld/peda>`_
629 * `pwndbg <https://github.com/pwndbg/pwndbg>`_
630 * `voltron <https://github.com/snare/voltron>`_
631 * `ddd <https://www.gnu.org/software/ddd/>`_
632 * `vscode <https://www.justinmklam.com/posts/2017/10/vscode-debugger-setup/>`_
633 * `vim conque-gdb <https://github.com/vim-scripts/Conque-GDB>`_
634 * `emacs realgud <https://github.com/realgud/realgud/wiki/gdb-notes>`_
635 * `Lauterbach IDE <https://www2.lauterbach.com/pdf/backend_gdb.pdf>`_
636
637 .. warning::
638   LLDB support for OpenOCD is still a work in progress as of this writing.
639   Using GDB is probably the safest option at this point in time.
640
641 Step 3: Connect board to PC
642 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
643 There are few patterns of boards in the ecosystem
644
645 .. k3_rst_include_start_openocd_connect_XDS110
646
647 **Integrated JTAG adapter/dongle**: The board has a micro-USB connector labelled
648 XDS110 USB or JTAG. Connect a USB cable to the board to the mentioned port.
649
650 .. note::
651
652   There are multiple USB ports on a typical board, So, ensure you have read
653   the user guide for the board and confirmed the silk screen label to ensure
654   connecting to the correct port.
655
656 .. k3_rst_include_end_openocd_connect_XDS110
657
658 .. k3_rst_include_start_openocd_connect_cti20
659
660 **cTI20 connector**: The TI's `cTI20
661 <https://software-dl.ti.com/ccs/esd/documents/xdsdebugprobes/emu_JTAG_connectors.html#cti-20-pin-header-information>`_ connector
662 is probably the most prevelant on TI platforms. Though many
663 TI boards have an onboard XDS110, cTI20 connector is usually
664 provided as an alternate scheme to connect alternatives such
665 as `Lauterbach <https://www.lauterbach.com/>`_ or `XDS560
666 <https://www.ti.com/tool/TMDSEMU560V2STM-U>`_.
667
668 To debug on these boards, the following combinations is suggested:
669
670 * `TUMPA <https://www.diygadget.com/JTAG-cables-and-microcontroller-programmers/tiao-usb-multi-protocol-adapter-JTAG-spi-i2c-serial>`_
671   or `equivalent dongles supported by OpenOCD. <https://openocd.org/doc/html/Debug-Adapter-Hardware.html#Debug-Adapter-Hardware>`_
672 * Cable such as `Tag-connect ribbon cable <https://www.tag-connect.com/product/20-pin-cortex-ribbon-cable-4-length-with-50-mil-connectors>`_
673 * Adapter to convert cTI20 to ARM20 such as those from
674   `Segger <https://www.segger.com/products/debug-probes/j-link/accessories/adapters/ti-cti-20-adapter/>`_
675   or `Lauterbach LA-3780 <https://www.lauterbach.com/ad3780.html>`_
676   Or optionally, if you have manufacturing capability then you could try
677   `BeagleBone JTAG Adapter <https://github.com/mmorawiec/BeagleBone-Black-JTAG-Adapters>`_
678
679 .. warning::
680   XDS560 and Lauterbach are proprietary solutions and is not supported by
681   OpenOCD.
682   When purchasing an off the shelf adapter/dongle, you do want to be careful
683   about the signalling though. Please
684   `read for additional info <https://software-dl.ti.com/ccs/esd/xdsdebugprobes/emu_JTAG_connectors.html>`_.
685
686 .. k3_rst_include_end_openocd_connect_cti20
687
688 .. k3_rst_include_start_openocd_connect_tag_connect
689
690 **Tag-Connect**: `Tag-Connect <https://www.tag-connect.com/>`_
691 pads on the boards which require special cable. Please check the documentation
692 to `identify <https://www.tag-connect.com/info/legs-or-no-legs>`_ if "legged"
693 or "no-leg" version of the cable is appropriate for the board.
694
695 To debug on these boards, you will need:
696
697 * `TUMPA <https://www.diygadget.com/JTAG-cables-and-microcontroller-programmers/tiao-usb-multi-protocol-adapter-JTAG-spi-i2c-serial>`_
698   or `equivalent dongles supported by OpenOCD <https://openocd.org/doc/html/Debug-Adapter-Hardware.html#Debug-Adapter-Hardware>`_.
699 * Tag-Connect cable appropriate to the board such as
700   `TC2050-IDC-NL <https://www.tag-connect.com/product/TC2050-IDC-NL-10-pin-no-legs-cable-with-ribbon-connector>`_
701 * In case of no-leg, version, a
702   `retaining clip <https://www.tag-connect.com/product/tc2050-clip-3pack-retaining-clip>`_
703 * Tag-Connect to ARM20
704   `adapter <https://www.tag-connect.com/product/tc2050-arm2010-arm-20-pin-to-tc2050-adapter>`_
705
706 .. note::
707   You can optionally use a 3d printed solution such as
708   `Protective cap <https://www.thingiverse.com/thing:3025584>`_ or
709   `clip <https://www.thingiverse.com/thing:3035278>`_ to replace
710   the retaining clip.
711
712 .. warning::
713   With the Tag-Connect to ARM20 adapter, Please solder the "Trst" signal for
714   connection to work.
715
716 .. k3_rst_include_end_openocd_connect_tag_connect
717
718 Debugging with OpenOCD
719 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
720
721 Debugging U-Boot is different from debugging regular user space
722 applications. The bootloader initialization process involves many boot
723 media and hardware configuration operations. For K3 devices, there
724 are also interactions with security firmware. While reloading the
725 "elf" file works through GDB, developers must be mindful of cascading
726 initialization's potential consequences.
727
728 Consider the following code change:
729
730 .. code-block:: diff
731
732   --- a/file.c  2023-07-29 10:55:29.647928811 -0500
733   +++ b/file.c  2023-07-29 10:55:46.091856816 -0500
734   @@ -1,3 +1,3 @@
735    val = readl(reg);
736   -val |= 0x2;
737   +val |= 0x1;
738    writel(val, reg);
739
740 Re-running the elf file with the above change will result in the
741 register setting 0x3 instead of the intended 0x1. There are other
742 hardware blocks which may not behave very well with a re-initialization
743 without proper shutdown.
744
745 To help narrow the debug down, it is usually simpler to use the
746 standard boot media to get to the bootloader and debug only in the area
747 of interest.
748
749 In general, to debug u-boot spl/u-boot with OpenOCD there are three steps:
750
751 * Modify the code adding a loop to allow the debugger to attach
752   near the point of interest. Boot up normally to stop at the loop.
753 * Connect with OpenOCD and step out of the loop.
754 * Step through the code to find the root of issue.
755
756 Typical debugging involves a few iterations of the above sequence.
757 Though most bootloader developers like to use printf to debug,
758 debug with JTAG tends to be most efficient since it is possible to
759 investigate the code flow and inspect hardware registers without
760 repeated iterations.
761
762 Code modification
763 """""""""""""""""
764
765 * **start.S**: Adding an infinite while loop at the very entry of
766   U-Boot. For this, look for the corresponding start.S entry file.
767   This is usually only required when debugging some core SoC or
768   processor related function. For example: arch/arm/cpu/armv8/start.S or
769   arch/arm/cpu/armv7/start.S
770
771 .. code-block:: diff
772
773   diff --git a/arch/arm/cpu/armv7/start.S b/arch/arm/cpu/armv7/start.S
774   index 69e281b086..744929e825 100644
775   --- a/arch/arm/cpu/armv7/start.S
776   +++ b/arch/arm/cpu/armv7/start.S
777   @@ -37,6 +37,8 @@
778    #endif
779
780    reset:
781   +dead_loop:
782   +    b dead_loop
783        /* Allow the board to save important registers */
784        b    save_boot_params
785    save_boot_params_ret:
786
787 * **board_init_f**: Adding an infinite while loop at the board entry
788   function. In many cases, it is important to debug the boot process if
789   any changes are made for board-specific applications. Below is a step
790   by step process for debugging the boot SPL or Armv8 SPL:
791
792   To debug the boot process in either domain, we will first
793   add a modification to the code we would like to debug.
794   In this example, we will debug ``board_init_f`` inside
795   ``arch/arm/mach-k3/{soc}_init.c``. Since some sections of U-Boot
796   will be executed multiple times during the bootup process of K3
797   devices, we will need to include either ``CONFIG_ARM64`` or
798   ``CONFIG_CPU_V7R`` to catch the CPU at the desired place during the
799   bootup process (Main or Wakeup domains). For example, modify the
800   file as follows (depending on need):
801
802 .. code-block:: c
803
804   void board_init_f(ulong dummy)
805   {
806       .
807       .
808       /* Code to run on the R5F (Wakeup/Boot Domain) */
809       if (IS_ENABLED(CONFIG_CPU_V7R)) {
810           volatile int x = 1;
811           while(x) {};
812       }
813       ...
814       /* Code to run on the ARMV8 (Main Domain) */
815       if (IS_ENABLED(CONFIG_ARM64)) {
816           volatile int x = 1;
817           while(x) {};
818       }
819       .
820       .
821   }
822
823 Connecting with OpenOCD for a debug session
824 """""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""
825
826 Startup OpenOCD to debug the platform as follows:
827
828 * **Integrated JTAG interface**: If the evm has a debugger such as
829   XDS110 inbuilt, there is typically an evm board support added and a
830   cfg file will be available.
831
832 .. k3_rst_include_start_openocd_cfg_XDS110
833
834 .. prompt:: bash
835
836   openocd -f board/{board_of_choice}.cfg
837
838 .. k3_rst_include_end_openocd_cfg_XDS110
839
840 .. k3_rst_include_start_openocd_cfg_external_intro
841
842 * **External JTAG adapter/interface**: In other cases, where an
843   adapter/dongle is used, a simple cfg file can be created to integrate the
844   SoC and adapter information. See `supported TI K3 SoCs
845   <https://github.com/openocd-org/openocd/blob/master/tcl/target/ti_k3.cfg#L59>`_
846   to decide if the SoC is supported or not.
847
848 .. prompt:: bash
849
850   openocd -f openocd_connect.cfg
851
852 .. k3_rst_include_end_openocd_cfg_external_intro
853
854   For example, with BeaglePlay (AM62X platform), the openocd_connect.cfg:
855
856 .. code-block:: tcl
857
858   # TUMPA example:
859   # http://www.tiaowiki.com/w/TIAO_USB_Multi_Protocol_Adapter_User's_Manual
860   source [find interface/ftdi/tumpa.cfg]
861
862   transport select jtag
863
864   # default JTAG configuration has only SRST and no TRST
865   reset_config srst_only srst_push_pull
866
867   # delay after SRST goes inactive
868   adapter srst delay 20
869
870   if { ![info exists SOC] } {
871     # Set the SoC of interest
872     set SOC am625
873   }
874
875   source [find target/ti_k3.cfg]
876
877   ftdi tdo_sample_edge falling
878
879   # Speeds for FT2232H are in multiples of 2, and 32MHz is tops
880   # max speed we seem to achieve is ~20MHz.. so we pick 16MHz
881   adapter speed 16000
882
883 Below is an example of the output of this command:
884
885 .. code-block:: console
886
887   Info : Listening on port 6666 for tcl connections
888   Info : Listening on port 4444 for telnet connections
889   Info : XDS110: connected
890   Info : XDS110: vid/pid = 0451/bef3
891   Info : XDS110: firmware version = 3.0.0.20
892   Info : XDS110: hardware version = 0x002f
893   Info : XDS110: connected to target via JTAG
894   Info : XDS110: TCK set to 2500 kHz
895   Info : clock speed 2500 kHz
896   Info : JTAG tap: am625.cpu tap/device found: 0x0bb7e02f (mfg: 0x017 (Texas Instruments), part: 0xbb7e, ver: 0x0)
897   Info : starting gdb server for am625.cpu.sysctrl on 3333
898   Info : Listening on port 3333 for gdb connections
899   Info : starting gdb server for am625.cpu.a53.0 on 3334
900   Info : Listening on port 3334 for gdb connections
901   Info : starting gdb server for am625.cpu.a53.1 on 3335
902   Info : Listening on port 3335 for gdb connections
903   Info : starting gdb server for am625.cpu.a53.2 on 3336
904   Info : Listening on port 3336 for gdb connections
905   Info : starting gdb server for am625.cpu.a53.3 on 3337
906   Info : Listening on port 3337 for gdb connections
907   Info : starting gdb server for am625.cpu.main0_r5.0 on 3338
908   Info : Listening on port 3338 for gdb connections
909   Info : starting gdb server for am625.cpu.gp_mcu on 3339
910   Info : Listening on port 3339 for gdb connections
911
912 .. note::
913   Notice the default configuration is non-SMP configuration allowing
914   for each of the core to be attached and debugged simultaneously.
915   ARMv8 SPL/U-Boot starts up on cpu0 of a53/a72.
916
917 .. k3_rst_include_start_openocd_cfg_external_gdb
918
919 To debug using this server, use GDB directly or your preferred
920 GDB-based IDE. To start up GDB in the terminal, run the following
921 command.
922
923 .. prompt:: bash
924
925   gdb-multiarch
926
927 To connect to your desired core, run the following command within GDB:
928
929 .. code-block:: bash
930
931   target extended-remote localhost:{port for desired core}
932
933 To load symbols:
934
935 .. warning::
936
937   SPL and U-Boot does a re-location of address compared to where it
938   is loaded originally. This step takes place after the DDR size is
939   determined from dt parsing. So, debugging can be split into either
940   "before re-location" or "after re-location". Please refer to the
941   file ''doc/README.arm-relocation'' to see how to grab the relocation
942   address.
943
944 * Prior to relocation:
945
946 .. code-block:: bash
947
948   symbol-file {path to elf file}
949
950 * After relocation:
951
952 .. code-block:: bash
953
954   # Drop old symbol file
955   symbol-file
956   # Pick up new relocaddr
957   add-symbol-file {path to elf file} {relocaddr}
958
959 .. k3_rst_include_end_openocd_cfg_external_gdb
960
961 In the above example of AM625,
962
963 .. code-block:: bash
964
965   target extended-remote localhost:3338     <- R5F (Wakeup Domain)
966   target extended-remote localhost:3334     <- A53 (Main Domain)
967
968 The core can now be debugged directly within GDB using GDB commands or
969 if using IDE, as appropriate to the IDE.
970
971 Stepping through the code
972 """""""""""""""""""""""""
973
974 `GDB TUI Commands
975 <https://sourceware.org/gdb/onlinedocs/gdb/TUI-Commands.html>`_ can
976 help set up the display more sensible for debug. Provide the name
977 of the layout that can be used to debug. For example, use the GDB
978 command ``layout src`` after loading the symbols to see the code and
979 breakpoints. To exit the debug loop added above, add any breakpoints
980 needed and run the following GDB commands to step out of the debug
981 loop set in the ``board_init_f`` function.
982
983 .. code-block:: bash
984
985   set x = 0
986   continue
987
988 The platform has now been successfully setup to debug with OpenOCD
989 using GDB commands or a GDB-based IDE. See `OpenOCD documentation for
990 GDB <https://openocd.org/doc/html/GDB-and-OpenOCD.html>`_ for further
991 information.
992
993 .. warning::
994
995   On the K3 family of devices, a watchdog timer within the DMSC is
996   enabled by default by the ROM bootcode with a timeout of 3 minutes.
997   The watchdog timer is serviced by System Firmware (SYSFW) or TI
998   Foundational Security (TIFS) during normal operation. If debugging
999   the SPL before the SYSFW is loaded, the watchdog timer will not get
1000   serviced automatically and the debug session will reset after 3
1001   minutes. It is recommended to start debugging SPL code only after
1002   the startup of SYSFW to avoid running into the watchdog timer reset.
1003
1004 Miscellaneous notes with OpenOCD
1005 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
1006
1007 Currently, OpenOCD does not support tracing for K3 platforms. Tracing
1008 function could be beneficial if the bug in code occurs deep within
1009 nested function and can optionally save developers major trouble of
1010 stepping through a large quantity of code.
This page took 0.0833 seconds and 4 git commands to generate.