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[fw/openocd] / src / jtag / jtag.h
1 /***************************************************************************
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3  *   Dominic.Rath@gmx.de                                                   *
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5  *   Copyright (C) 2007,2008 Ã˜yvind Harboe                                 *
6  *   oyvind.harboe@zylin.com                                               *
7  *                                                                         *
8  *   This program is free software; you can redistribute it and/or modify  *
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19  *   along with this program; if not, write to the                         *
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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         int device;                     /* ordinal device number 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 typedef struct jtag_device_s
167 {
168         int ir_length;          /* size of instruction register */
169         u8 *expected;           /* Capture-IR expected value */
170         u8 *expected_mask;      /* Capture-IR expected mask */
171         u32 idcode;                     /* device identification code */
172         u8 *cur_instr;          /* current instruction */
173         int bypass;                     /* bypass register selected */
174         struct jtag_device_s *next;
175 } jtag_device_t;
176
177 extern jtag_device_t *jtag_devices;
178 extern int jtag_num_devices;
179 extern int jtag_ir_scan_size;
180
181 enum reset_line_mode
182 {
183         LINE_OPEN_DRAIN = 0x0,
184         LINE_PUSH_PULL = 0x1,
185 };
186
187 typedef struct jtag_interface_s
188 {
189         char* name;
190         
191         /* queued command execution
192          */
193         int (*execute_queue)(void);
194         
195         /* interface initalization
196          */
197         int (*speed)(int speed);
198         int (*register_commands)(struct command_context_s *cmd_ctx);
199         int (*init)(void);
200         int (*quit)(void);
201         /* returns JTAG maxium speed for KHz. 0=RTCK. The function returns
202         a failure if it can't support the KHz/RTCK. 
203         
204         WARNING!!!! if RTCK is *slow* then think carefully about
205         whether you actually want to support this in the driver.
206         Many target scripts are written to handle the absence of RTCK
207         and use a fallback kHz TCK.
208         */
209         int (*khz)(int khz, int *jtag_speed);
210         /* returns the KHz for the provided JTAG speed. 0=RTCK. The function returns
211         a failure if it can't support the KHz/RTCK. */
212         int (*speed_div)(int speed, int *khz);
213         
214 } jtag_interface_t;
215
216 enum jtag_event
217 {
218         JTAG_TRST_ASSERTED
219 };
220
221 extern char* jtag_event_strings[];
222
223 extern int jtag_trst;
224 extern int jtag_srst;
225
226 typedef struct jtag_event_callback_s
227 {
228         int (*callback)(enum jtag_event event, void *priv);
229         void *priv;
230         struct jtag_event_callback_s *next;
231 } jtag_event_callback_t;
232
233 extern jtag_event_callback_t *jtag_event_callbacks;
234
235 extern jtag_interface_t *jtag;  /* global pointer to configured JTAG interface */
236 extern enum tap_state end_state;
237 extern enum tap_state cur_state;
238
239 extern int jtag_speed;
240 extern int jtag_speed_post_reset;
241
242 enum reset_types
243 {
244         RESET_NONE = 0x0, 
245         RESET_HAS_TRST = 0x1, 
246         RESET_HAS_SRST = 0x2, 
247         RESET_TRST_AND_SRST = 0x3, 
248         RESET_SRST_PULLS_TRST = 0x4,
249         RESET_TRST_PULLS_SRST = 0x8,
250         RESET_TRST_OPEN_DRAIN = 0x10,
251         RESET_SRST_PUSH_PULL = 0x20,
252 };
253
254 extern enum reset_types jtag_reset_config;
255
256 /* initialize interface upon startup. A successful no-op 
257  * upon subsequent invocations
258  */
259 extern int jtag_interface_init(struct command_context_s *cmd_ctx);
260 /* initialize JTAG chain using only a TLR reset. If init fails,
261  * try reset + init.
262  */
263 extern int jtag_init(struct command_context_s *cmd_ctx);
264 /* reset, then initialize JTAG chain */
265 extern int jtag_init_reset(struct command_context_s *cmd_ctx);
266 extern int jtag_register_commands(struct command_context_s *cmd_ctx);
267
268 /* JTAG interface, can be implemented with a software or hardware fifo
269  * 
270  * TAP_SD and TAP_SI are illegal end states. TAP_SD/SI as end states
271  * can be emulated by using a larger scan.
272  *
273  * Code that is relatively insensitive to the path(as long
274  * as it is JTAG compliant) taken through state machine can use 
275  * endstate for jtag_add_xxx_scan(). Otherwise the pause state must be 
276  * specified as end state and a subsequent jtag_add_pathmove() must 
277  * be issued. 
278  *
279  */
280 extern void jtag_add_ir_scan(int num_fields, scan_field_t *fields, enum tap_state endstate);
281 extern int interface_jtag_add_ir_scan(int num_fields, scan_field_t *fields, enum tap_state endstate);
282 extern void jtag_add_dr_scan(int num_fields, scan_field_t *fields, enum tap_state endstate);
283 extern int interface_jtag_add_dr_scan(int num_fields, scan_field_t *fields, enum tap_state endstate);
284 extern void jtag_add_plain_ir_scan(int num_fields, scan_field_t *fields, enum tap_state endstate);
285 extern int interface_jtag_add_plain_ir_scan(int num_fields, scan_field_t *fields, enum tap_state endstate);
286 extern void jtag_add_plain_dr_scan(int num_fields, scan_field_t *fields, enum tap_state endstate);
287 extern int interface_jtag_add_plain_dr_scan(int num_fields, scan_field_t *fields, enum tap_state endstate);
288 /* run a TAP_TLR reset. End state is TAP_TLR, regardless
289  * of start state.
290  */
291 extern void jtag_add_tlr(void);
292 extern int interface_jtag_add_tlr(void);
293 /* Do not use jtag_add_pathmove() unless you need to, but do use it
294  * if you have to. 
295  *
296  * DANGER! If the target is dependent upon a particular sequence
297  * of transitions for things to work correctly(e.g. as a workaround 
298  * for an errata that contradicts the JTAG standard), then pathmove 
299  * must be used, even if some jtag interfaces happen to use the 
300  * desired path. Worse, the jtag interface used for testing a 
301  * particular implementation, could happen to use the "desired" 
302  * path when transitioning to/from end
303  * state.
304  *
305  * A list of unambigious single clock state transitions, not
306  * all drivers can support this, but it is required for e.g.
307  * XScale and Xilinx support
308  * 
309  * Note! TAP_TLR must not be used in the path!
310  * 
311  * Note that the first on the list must be reachable 
312  * via a single transition from the current state. 
313  *
314  * All drivers are required to implement jtag_add_pathmove().
315  * However, if the pathmove sequence can not be precisely
316  * executed, an interface_jtag_add_pathmove() or jtag_execute_queue()
317  * must return an error. It is legal, but not recommended, that
318  * a driver returns an error in all cases for a pathmove if it
319  * can only implement a few transitions and therefore
320  * a partial implementation of pathmove would have little practical
321  * application.
322  */
323 extern void jtag_add_pathmove(int num_states, enum tap_state *path);
324 extern int interface_jtag_add_pathmove(int num_states, enum tap_state *path);
325 /* go to TAP_RTI, if we're not already there and cycle
326  * precisely num_cycles in the TAP_RTI after which move
327  * to the end state, if it is != TAP_RTI
328  * 
329  * nb! num_cycles can be 0, in which case the fn will navigate
330  * to endstate via TAP_RTI
331  */
332 extern void jtag_add_runtest(int num_cycles, enum tap_state endstate);
333 extern int interface_jtag_add_runtest(int num_cycles, enum tap_state endstate);
334 /* A reset of the TAP state machine can be requested.
335  * 
336  * Whether tms or trst reset is used depends on the capabilities of 
337  * the target and jtag interface(reset_config  command configures this).
338  * 
339  * srst can driver a reset of the TAP state machine and vice
340  * versa
341  * 
342  * Application code may need to examine value of jtag_reset_config
343  * to determine the proper codepath
344  * 
345  * DANGER! Even though srst drives trst, trst might not be connected to
346  * the interface, and it might actually be *harmful* to assert trst in this case.
347  * 
348  * This is why combinations such as "reset_config srst_only srst_pulls_trst"
349  * are supported. 
350  *
351  * only req_tlr_or_trst and srst can have a transition for a
352  * call as the effects of transitioning both at the "same time" 
353  * are undefined, but when srst_pulls_trst or vice versa,
354  * then trst & srst *must* be asserted together.
355  */
356 extern void jtag_add_reset(int req_tlr_or_trst, int srst);
357 /* this drives the actual srst and trst pins. srst will always be 0
358  * if jtag_reset_config & RESET_SRST_PULLS_TRST != 0 and ditto for
359  * trst.
360  * 
361  * the higher level jtag_add_reset will invoke jtag_add_tlr() if 
362  * approperiate
363  */
364 extern int interface_jtag_add_reset(int trst, int srst);
365 extern void jtag_add_end_state(enum tap_state endstate);
366 extern int interface_jtag_add_end_state(enum tap_state endstate);
367 extern void jtag_add_sleep(u32 us);
368 extern int interface_jtag_add_sleep(u32 us);
369
370
371
372 /*
373  * For software FIFO implementations, the queued commands can be executed 
374  * during this call or earlier. A sw queue might decide to push out
375  * some of the jtag_add_xxx() operations once the queue is "big enough".
376  * 
377  * This fn will return an error code if any of the prior jtag_add_xxx() 
378  * calls caused a failure, e.g. check failure. Note that it does not
379  * matter if the operation was executed *before* jtag_execute_queue(),
380  * jtag_execute_queue() will still return an error code. 
381  * 
382  * All jtag_add_xxx() calls that have in_handler!=NULL will have been
383  * executed when this fn returns, but if what has been queued only 
384  * clocks data out, without reading anything back, then JTAG could 
385  * be running *after* jtag_execute_queue() returns. The API does 
386  * not define a way to flush a hw FIFO that runs *after* 
387  * jtag_execute_queue() returns. 
388  * 
389  * jtag_add_xxx() commands can either be executed immediately or 
390  * at some time between the jtag_add_xxx() fn call and jtag_execute_queue().  
391  */
392 extern int jtag_execute_queue(void);
393 /* can be implemented by hw+sw */
394 extern int interface_jtag_execute_queue(void);
395
396 /* JTAG support functions */
397 extern void jtag_set_check_value(scan_field_t *field, u8 *value,  u8 *mask, error_handler_t *in_error_handler);
398 extern enum scan_type jtag_scan_type(scan_command_t *cmd);
399 extern int jtag_scan_size(scan_command_t *cmd);
400 extern int jtag_read_buffer(u8 *buffer, scan_command_t *cmd);
401 extern int jtag_build_buffer(scan_command_t *cmd, u8 **buffer);
402 extern jtag_device_t* jtag_get_device(int num);
403 extern void jtag_sleep(u32 us);
404 extern int jtag_call_event_callbacks(enum jtag_event event);
405 extern int jtag_register_event_callback(int (*callback)(enum jtag_event event, void *priv), void *priv);
406
407 extern int jtag_verify_capture_ir;
408
409 /* error codes
410  * JTAG subsystem uses codes between -100 and -199 */
411
412 #define ERROR_JTAG_INIT_FAILED                  (-100)
413 #define ERROR_JTAG_INVALID_INTERFACE    (-101)
414 #define ERROR_JTAG_NOT_IMPLEMENTED              (-102)
415 #define ERROR_JTAG_TRST_ASSERTED                (-103)
416 #define ERROR_JTAG_QUEUE_FAILED                 (-104)
417 #define ERROR_JTAG_DEVICE_ERROR                 (-107)
418
419
420
421 /* this allows JTAG devices to implement the entire jtag_xxx() layer in hw/sw */
422 #ifdef HAVE_JTAG_MINIDRIVER_H
423 /* Here a #define MINIDRIVER() and an inline version of hw fifo interface_jtag_add_dr_out can be defined */
424 #include "jtag_minidriver.h"
425 #define MINIDRIVER(a) notused ## a 
426 #else
427 #define MINIDRIVER(a) a
428 /* jtag_add_dr_out() is a faster version of jtag_add_dr_scan() 
429  * 
430  * Current or end_state can not be TAP_TLR. end_state can be -1
431  * 
432  * num_bits[i] is the number of bits to clock out from value[i] LSB first.
433  * 
434  * If the device is in bypass, then that is an error condition in
435  * the caller code that is not detected by this fn, whereas jtag_add_dr_scan()
436  * does detect it. Similarly if the device is not in bypass, data must
437  * be passed to it. 
438  * 
439  * If anything fails, then jtag_error will be set and jtag_execute() will
440  * return an error. There is no way to determine if there was a failure
441  * during this function call.
442  * 
443  * Note that this jtag_add_dr_out can be defined as an inline function.
444  */
445 extern void interface_jtag_add_dr_out(int device, 
446                 int num_fields,
447                 const int *num_bits,
448                 const u32 *value,
449                 enum tap_state end_state);
450 #endif
451
452
453
454
455 static __inline__ void jtag_add_dr_out(int device, 
456                 int num_fields,
457                 const int *num_bits,
458                 const u32 *value,
459                 enum tap_state end_state)
460 {
461         if (end_state != -1)
462                 cmd_queue_end_state=end_state;
463         cmd_queue_cur_state=cmd_queue_end_state;
464         interface_jtag_add_dr_out(device, num_fields, num_bits, value, cmd_queue_end_state);
465 }
466
467
468 #endif /* JTAG_H */