bf04e41c2b61b1e74affac2a9ba91a3b5ab4f470
[fw/openocd] / src / jtag / jtag.h
1 /***************************************************************************
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3  *   Dominic.Rath@gmx.de                                                   *
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22  ***************************************************************************/
23 #ifndef JTAG_H
24 #define JTAG_H
25
26 #include "types.h"
27 #include "binarybuffer.h"
28 #include "log.h"
29
30 #include "command.h"
31
32 #if 0
33 #define _DEBUG_JTAG_IO_
34 #endif
35
36 /* Tap States
37  * TLR - Test-Logic-Reset, RTI - Run-Test/Idle,
38  * SDS - Select-DR-Scan, CD - Capture-DR, SD - Shift-DR, E1D - Exit1-DR,
39  * PD - Pause-DR, E2D - Exit2-DR, UD - Update-DR,
40  * SIS - Select-IR-Scan, CI - Capture-IR, SI - Shift-IR, E1I - Exit1-IR,
41  * PI - Pause-IR, E2I - Exit2-IR, UI - Update-IR
42  */
43 enum tap_state
44 {
45         TAP_TLR = 0x0, TAP_RTI = 0x8,
46         TAP_SDS = 0x1, TAP_CD = 0x2, TAP_SD = 0x3, TAP_E1D = 0x4,
47         TAP_PD = 0x5, TAP_E2D = 0x6, TAP_UD = 0x7,
48         TAP_SIS = 0x9, TAP_CI = 0xa, TAP_SI = 0xb, TAP_E1I = 0xc,
49         TAP_PI = 0xd, TAP_E2I = 0xe, TAP_UI = 0xf
50 };
51
52 typedef struct tap_transition_s
53 {
54         enum tap_state high;
55         enum tap_state low;
56 } tap_transition_t;
57
58 extern char* tap_state_strings[16];
59 extern int tap_move_map[16];    /* map 16 TAP states to 6 stable states */
60 extern u8 tap_move[6][6];               /* value scanned to TMS to move from one of six stable states to another */
61 extern tap_transition_t tap_transitions[16];    /* describe the TAP state diagram */
62
63 extern enum tap_state end_state;                /* finish DR scans in dr_end_state */
64 extern enum tap_state cur_state;                /* current TAP state */
65
66 extern enum tap_state cmd_queue_end_state;              /* finish DR scans in dr_end_state */
67 extern enum tap_state cmd_queue_cur_state;              /* current TAP state */
68
69 #define TAP_MOVE(from, to) tap_move[tap_move_map[from]][tap_move_map[to]]
70
71 typedef void * error_handler_t; /* Later on we can delete error_handler_t, but keep it for now to make patches more readable */
72
73 struct scan_field_s;
74 typedef int (*in_handler_t)(u8 *in_value, void *priv, struct scan_field_s *field);
75
76 typedef struct scan_field_s
77 {
78         jtag_tap_t *tap;        /* tap pointer this instruction refers to */
79         int num_bits;           /* number of bits this field specifies (up to 32) */
80         u8 *out_value;          /* value to be scanned into the device */
81         u8 *out_mask;           /* only masked bits care */
82         u8 *in_value;           /* pointer to a 32-bit memory location to take data scanned out */
83         /* in_check_value/mask, in_handler_error_handler, in_handler_priv can be used by the in handler, otherwise they contain garbage  */
84         u8 *in_check_value;     /* used to validate scan results */
85         u8 *in_check_mask;      /* check specified bits against check_value */
86         in_handler_t in_handler;            /* process received buffer using this handler */
87         void *in_handler_priv;  /* additional information for the in_handler */
88 } scan_field_t;
89
90
91 enum scan_type
92 {
93         /* IN: from device to host, OUT: from host to device */
94         SCAN_IN = 1, SCAN_OUT = 2, SCAN_IO = 3
95 };
96
97 typedef struct scan_command_s
98 {
99         int ir_scan;    /* instruction/not data scan */
100         int num_fields;         /* number of fields in *fields array */
101         scan_field_t *fields;   /* pointer to an array of data scan fields */
102         enum tap_state end_state;       /* TAP state in which JTAG commands should finish */
103 } scan_command_t;
104
105 typedef struct statemove_command_s
106 {
107         enum tap_state end_state;       /* TAP state in which JTAG commands should finish */
108 } statemove_command_t;
109
110 typedef struct pathmove_command_s
111 {
112         int num_states;                         /* number of states in *path */
113         enum tap_state *path;           /* states that have to be passed */
114 } pathmove_command_t;
115
116 typedef struct runtest_command_s
117 {
118         int num_cycles;         /* number of cycles that should be spent in Run-Test/Idle */
119         enum tap_state end_state;       /* TAP state in which JTAG commands should finish */
120 } runtest_command_t;
121
122 typedef struct reset_command_s
123 {
124         int trst;                       /* trst/srst 0: deassert, 1: assert, -1: don't change */
125         int srst;
126 } reset_command_t;
127
128 typedef struct end_state_command_s
129 {
130         enum tap_state end_state;       /* TAP state in which JTAG commands should finish */
131 } end_state_command_t;
132
133 typedef struct sleep_command_s
134 {
135         u32 us;         /* number of microseconds to sleep */
136 } sleep_command_t;
137
138 typedef union jtag_command_container_u
139 {
140         scan_command_t *scan;
141         statemove_command_t *statemove;
142         pathmove_command_t *pathmove;
143         runtest_command_t *runtest;
144         reset_command_t *reset;
145         end_state_command_t *end_state;
146         sleep_command_t *sleep;
147 } jtag_command_container_t;
148
149 enum jtag_command_type
150 {
151         JTAG_SCAN = 1,
152         JTAG_STATEMOVE = 2, JTAG_RUNTEST = 3,
153         JTAG_RESET = 4, JTAG_END_STATE = 5,
154         JTAG_PATHMOVE = 6, JTAG_SLEEP = 7
155 };
156
157 typedef struct jtag_command_s
158 {
159         jtag_command_container_t cmd;
160         enum jtag_command_type type;
161         struct jtag_command_s *next;
162 } jtag_command_t;
163
164 extern jtag_command_t *jtag_command_queue;
165
166 // this is really: typedef jtag_tap_t
167 // But - the typedef is done in "types.h"
168 // due to "forward decloration reasons"
169 struct jtag_tap_s
170 {
171         const char *chip;
172         const char *tapname;
173         const char *dotted_name;
174         int         abs_chain_position;
175         int enabled;
176         int ir_length;          /* size of instruction register */
177         u32 ir_capture_value;
178         u8 *expected;           /* Capture-IR expected value */
179         u32 ir_capture_mask;
180         u8 *expected_mask;      /* Capture-IR expected mask */
181         u32 idcode;                     /* device identification code */
182         u32 expected_id;
183         u8 *cur_instr;          /* current instruction */
184         int bypass;                     /* bypass register selected */
185         jtag_tap_t *next_tap;
186 };
187 extern jtag_tap_t *jtag_AllTaps(void);
188 extern jtag_tap_t *jtag_TapByPosition(int n);
189 extern jtag_tap_t *jtag_TapByPosition( int n );
190 extern jtag_tap_t *jtag_TapByString( const char *dotted_name );
191 extern jtag_tap_t *jtag_TapByJimObj( Jim_Interp *interp, Jim_Obj *obj );
192 extern jtag_tap_t *jtag_TapByAbsPosition( int abs_position );
193 extern int         jtag_NumEnabledTaps(void);
194 extern int         jtag_NumTotalTaps(void);
195
196
197 static __inline__ jtag_tap_t *
198 jtag_NextEnabledTap( jtag_tap_t *p )
199 {
200         if( p == NULL ){
201                 // start at the head of list
202                 p = jtag_AllTaps();
203         } else {
204                 // start *after* this one
205                 p = p->next_tap;
206         }
207         while( p ){
208                 if( p->enabled ){
209                         break;
210                 } else {
211                         p = p->next_tap;
212                 }
213         }
214         return p;
215 }
216
217
218
219
220 enum reset_line_mode
221 {
222         LINE_OPEN_DRAIN = 0x0,
223         LINE_PUSH_PULL = 0x1,
224 };
225
226 typedef struct jtag_interface_s
227 {
228         char* name;
229
230         /* queued command execution
231          */
232         int (*execute_queue)(void);
233
234         /* interface initalization
235          */
236         int (*speed)(int speed);
237         int (*register_commands)(struct command_context_s *cmd_ctx);
238         int (*init)(void);
239         int (*quit)(void);
240         /* returns JTAG maxium speed for KHz. 0=RTCK. The function returns
241         a failure if it can't support the KHz/RTCK.
242
243         WARNING!!!! if RTCK is *slow* then think carefully about
244         whether you actually want to support this in the driver.
245         Many target scripts are written to handle the absence of RTCK
246         and use a fallback kHz TCK.
247         */
248         int (*khz)(int khz, int *jtag_speed);
249         /* returns the KHz for the provided JTAG speed. 0=RTCK. The function returns
250         a failure if it can't support the KHz/RTCK. */
251         int (*speed_div)(int speed, int *khz);
252
253         /* Read and clear the power dropout flag. Note that a power dropout
254            can be transitionary, easily much less than a ms.
255
256            So to find out if the power is *currently* on, you must invoke
257            this method twice. Once to clear the power dropout flag and a
258            second time to read the current state.
259
260            Currently the default implementation is never to detect power dropout.
261         */
262         int (*power_dropout)(int *power_dropout);
263         /* Read and clear the srst asserted detection flag.
264          *
265          * NB!!!! like power_dropout this does *not* read the current
266          * state. srst assertion is transitionary and *can* be much
267          * less than 1ms.
268          */
269         int (*srst_asserted)(int *srst_asserted);
270
271 } jtag_interface_t;
272
273 enum jtag_event
274 {
275         JTAG_TRST_ASSERTED
276 };
277
278 extern char* jtag_event_strings[];
279
280 extern int jtag_trst;
281 extern int jtag_srst;
282
283 typedef struct jtag_event_callback_s
284 {
285         int (*callback)(enum jtag_event event, void *priv);
286         void *priv;
287         struct jtag_event_callback_s *next;
288 } jtag_event_callback_t;
289
290 extern jtag_event_callback_t *jtag_event_callbacks;
291
292 extern jtag_interface_t *jtag;  /* global pointer to configured JTAG interface */
293 extern enum tap_state end_state;
294 extern enum tap_state cur_state;
295
296 extern int jtag_speed;
297 extern int jtag_speed_post_reset;
298
299 enum reset_types
300 {
301         RESET_NONE = 0x0,
302         RESET_HAS_TRST = 0x1,
303         RESET_HAS_SRST = 0x2,
304         RESET_TRST_AND_SRST = 0x3,
305         RESET_SRST_PULLS_TRST = 0x4,
306         RESET_TRST_PULLS_SRST = 0x8,
307         RESET_TRST_OPEN_DRAIN = 0x10,
308         RESET_SRST_PUSH_PULL = 0x20,
309 };
310
311 extern enum reset_types jtag_reset_config;
312
313 /* initialize interface upon startup. A successful no-op
314  * upon subsequent invocations
315  */
316 extern int jtag_interface_init(struct command_context_s *cmd_ctx);
317 /* initialize JTAG chain using only a TLR reset. If init fails,
318  * try reset + init.
319  */
320 extern int jtag_init(struct command_context_s *cmd_ctx);
321 /* reset, then initialize JTAG chain */
322 extern int jtag_init_reset(struct command_context_s *cmd_ctx);
323 extern int jtag_register_commands(struct command_context_s *cmd_ctx);
324
325 /* JTAG interface, can be implemented with a software or hardware fifo
326  *
327  * TAP_SD and TAP_SI are illegal end states. TAP_SD/SI as end states
328  * can be emulated by using a larger scan.
329  *
330  * Code that is relatively insensitive to the path(as long
331  * as it is JTAG compliant) taken through state machine can use
332  * endstate for jtag_add_xxx_scan(). Otherwise the pause state must be
333  * specified as end state and a subsequent jtag_add_pathmove() must
334  * be issued.
335  *
336  */
337 extern void jtag_add_ir_scan(int num_fields, scan_field_t *fields, enum tap_state endstate);
338 extern int interface_jtag_add_ir_scan(int num_fields, scan_field_t *fields, enum tap_state endstate);
339 extern void jtag_add_dr_scan(int num_fields, scan_field_t *fields, enum tap_state endstate);
340 extern int interface_jtag_add_dr_scan(int num_fields, scan_field_t *fields, enum tap_state endstate);
341 extern void jtag_add_plain_ir_scan(int num_fields, scan_field_t *fields, enum tap_state endstate);
342 extern int interface_jtag_add_plain_ir_scan(int num_fields, scan_field_t *fields, enum tap_state endstate);
343 extern void jtag_add_plain_dr_scan(int num_fields, scan_field_t *fields, enum tap_state endstate);
344 extern int interface_jtag_add_plain_dr_scan(int num_fields, scan_field_t *fields, enum tap_state endstate);
345 /* run a TAP_TLR reset. End state is TAP_TLR, regardless
346  * of start state.
347  */
348 extern void jtag_add_tlr(void);
349 extern int interface_jtag_add_tlr(void);
350 /* Do not use jtag_add_pathmove() unless you need to, but do use it
351  * if you have to.
352  *
353  * DANGER! If the target is dependent upon a particular sequence
354  * of transitions for things to work correctly(e.g. as a workaround
355  * for an errata that contradicts the JTAG standard), then pathmove
356  * must be used, even if some jtag interfaces happen to use the
357  * desired path. Worse, the jtag interface used for testing a
358  * particular implementation, could happen to use the "desired"
359  * path when transitioning to/from end
360  * state.
361  *
362  * A list of unambigious single clock state transitions, not
363  * all drivers can support this, but it is required for e.g.
364  * XScale and Xilinx support
365  *
366  * Note! TAP_TLR must not be used in the path!
367  *
368  * Note that the first on the list must be reachable
369  * via a single transition from the current state.
370  *
371  * All drivers are required to implement jtag_add_pathmove().
372  * However, if the pathmove sequence can not be precisely
373  * executed, an interface_jtag_add_pathmove() or jtag_execute_queue()
374  * must return an error. It is legal, but not recommended, that
375  * a driver returns an error in all cases for a pathmove if it
376  * can only implement a few transitions and therefore
377  * a partial implementation of pathmove would have little practical
378  * application.
379  */
380 extern void jtag_add_pathmove(int num_states, enum tap_state *path);
381 extern int interface_jtag_add_pathmove(int num_states, enum tap_state *path);
382 /* go to TAP_RTI, if we're not already there and cycle
383  * precisely num_cycles in the TAP_RTI after which move
384  * to the end state, if it is != TAP_RTI
385  *
386  * nb! num_cycles can be 0, in which case the fn will navigate
387  * to endstate via TAP_RTI
388  */
389 extern void jtag_add_runtest(int num_cycles, enum tap_state endstate);
390 extern int interface_jtag_add_runtest(int num_cycles, enum tap_state endstate);
391 /* A reset of the TAP state machine can be requested.
392  *
393  * Whether tms or trst reset is used depends on the capabilities of
394  * the target and jtag interface(reset_config  command configures this).
395  *
396  * srst can driver a reset of the TAP state machine and vice
397  * versa
398  *
399  * Application code may need to examine value of jtag_reset_config
400  * to determine the proper codepath
401  *
402  * DANGER! Even though srst drives trst, trst might not be connected to
403  * the interface, and it might actually be *harmful* to assert trst in this case.
404  *
405  * This is why combinations such as "reset_config srst_only srst_pulls_trst"
406  * are supported.
407  *
408  * only req_tlr_or_trst and srst can have a transition for a
409  * call as the effects of transitioning both at the "same time"
410  * are undefined, but when srst_pulls_trst or vice versa,
411  * then trst & srst *must* be asserted together.
412  */
413 extern void jtag_add_reset(int req_tlr_or_trst, int srst);
414 /* this drives the actual srst and trst pins. srst will always be 0
415  * if jtag_reset_config & RESET_SRST_PULLS_TRST != 0 and ditto for
416  * trst.
417  *
418  * the higher level jtag_add_reset will invoke jtag_add_tlr() if
419  * approperiate
420  */
421 extern int interface_jtag_add_reset(int trst, int srst);
422 extern void jtag_add_end_state(enum tap_state endstate);
423 extern int interface_jtag_add_end_state(enum tap_state endstate);
424 extern void jtag_add_sleep(u32 us);
425 extern int interface_jtag_add_sleep(u32 us);
426
427
428
429 /*
430  * For software FIFO implementations, the queued commands can be executed
431  * during this call or earlier. A sw queue might decide to push out
432  * some of the jtag_add_xxx() operations once the queue is "big enough".
433  *
434  * This fn will return an error code if any of the prior jtag_add_xxx()
435  * calls caused a failure, e.g. check failure. Note that it does not
436  * matter if the operation was executed *before* jtag_execute_queue(),
437  * jtag_execute_queue() will still return an error code.
438  *
439  * All jtag_add_xxx() calls that have in_handler!=NULL will have been
440  * executed when this fn returns, but if what has been queued only
441  * clocks data out, without reading anything back, then JTAG could
442  * be running *after* jtag_execute_queue() returns. The API does
443  * not define a way to flush a hw FIFO that runs *after*
444  * jtag_execute_queue() returns.
445  *
446  * jtag_add_xxx() commands can either be executed immediately or
447  * at some time between the jtag_add_xxx() fn call and jtag_execute_queue().
448  */
449 extern int jtag_execute_queue(void);
450 /* can be implemented by hw+sw */
451 extern int interface_jtag_execute_queue(void);
452 extern int jtag_power_dropout(int *dropout);
453 extern int jtag_srst_asserted(int *srst_asserted);
454
455
456 /* JTAG support functions */
457 extern void jtag_set_check_value(scan_field_t *field, u8 *value,  u8 *mask, error_handler_t *in_error_handler);
458 extern enum scan_type jtag_scan_type(scan_command_t *cmd);
459 extern int jtag_scan_size(scan_command_t *cmd);
460 extern int jtag_read_buffer(u8 *buffer, scan_command_t *cmd);
461 extern int jtag_build_buffer(scan_command_t *cmd, u8 **buffer);
462
463 extern void jtag_sleep(u32 us);
464 extern int jtag_call_event_callbacks(enum jtag_event event);
465 extern int jtag_register_event_callback(int (*callback)(enum jtag_event event, void *priv), void *priv);
466
467 extern int jtag_verify_capture_ir;
468
469 /* error codes
470  * JTAG subsystem uses codes between -100 and -199 */
471
472 #define ERROR_JTAG_INIT_FAILED                  (-100)
473 #define ERROR_JTAG_INVALID_INTERFACE    (-101)
474 #define ERROR_JTAG_NOT_IMPLEMENTED              (-102)
475 #define ERROR_JTAG_TRST_ASSERTED                (-103)
476 #define ERROR_JTAG_QUEUE_FAILED                 (-104)
477 #define ERROR_JTAG_DEVICE_ERROR                 (-107)
478
479
480
481 /* this allows JTAG devices to implement the entire jtag_xxx() layer in hw/sw */
482 #ifdef HAVE_JTAG_MINIDRIVER_H
483 /* Here a #define MINIDRIVER() and an inline version of hw fifo interface_jtag_add_dr_out can be defined */
484 #include "jtag_minidriver.h"
485 #define MINIDRIVER(a) notused ## a
486 #else
487 #define MINIDRIVER(a) a
488 /* jtag_add_dr_out() is a faster version of jtag_add_dr_scan()
489  *
490  * Current or end_state can not be TAP_TLR. end_state can be -1
491  *
492  * num_bits[i] is the number of bits to clock out from value[i] LSB first.
493  *
494  * If the device is in bypass, then that is an error condition in
495  * the caller code that is not detected by this fn, whereas jtag_add_dr_scan()
496  * does detect it. Similarly if the device is not in bypass, data must
497  * be passed to it.
498  *
499  * If anything fails, then jtag_error will be set and jtag_execute() will
500  * return an error. There is no way to determine if there was a failure
501  * during this function call.
502  *
503  * Note that this jtag_add_dr_out can be defined as an inline function.
504  */
505 extern void interface_jtag_add_dr_out(jtag_tap_t *tap,
506                 int num_fields,
507                 const int *num_bits,
508                 const u32 *value,
509                 enum tap_state end_state);
510 #endif
511
512
513
514
515 static __inline__ void jtag_add_dr_out(jtag_tap_t *tap,
516                 int num_fields,
517                 const int *num_bits,
518                 const u32 *value,
519                 enum tap_state end_state)
520 {
521         if (end_state != -1)
522                 cmd_queue_end_state=end_state;
523         cmd_queue_cur_state=cmd_queue_end_state;
524         interface_jtag_add_dr_out(tap, num_fields, num_bits, value, cmd_queue_end_state);
525 }
526
527
528 #endif /* JTAG_H */