d7d7d977c2dc72de9be436bb56251c5f473742bd
[fw/openocd] / src / jtag / jtag.h
1 /***************************************************************************
2 *   Copyright (C) 2005 by Dominic Rath                                    *
3 *   Dominic.Rath@gmx.de                                                   *
4 *                                                                         *
5 *   Copyright (C) 2007-2010 Ã˜yvind Harboe                                 *
6 *   oyvind.harboe@zylin.com                                               *
7 *                                                                         *
8 *   This program is free software; you can redistribute it and/or modify  *
9 *   it under the terms of the GNU General Public License as published by  *
10 *   the Free Software Foundation; either version 2 of the License, or     *
11 *   (at your option) any later version.                                   *
12 *                                                                         *
13 *   This program is distributed in the hope that it will be useful,       *
14 *   but WITHOUT ANY WARRANTY; without even the implied warranty of        *
15 *   MERCHANTABILITY or FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE.  See the         *
16 *   GNU General Public License for more details.                          *
17 *                                                                         *
18 *   You should have received a copy of the GNU General Public License     *
19 *   along with this program.  If not, see <http://www.gnu.org/licenses/>. *
20 ***************************************************************************/
21
22 #ifndef OPENOCD_JTAG_JTAG_H
23 #define OPENOCD_JTAG_JTAG_H
24
25 #include <helper/binarybuffer.h>
26 #include <helper/log.h>
27 #include <helper/replacements.h>
28
29 #ifndef DEBUG_JTAG_IOZ
30 #define DEBUG_JTAG_IOZ 64
31 #endif
32
33 /*-----</Macros>-------------------------------------------------*/
34
35 /**
36  * Defines JTAG Test Access Port states.
37  *
38  * These definitions were gleaned from the ARM7TDMI-S Technical
39  * Reference Manual and validated against several other ARM core
40  * technical manuals.
41  *
42  * FIXME some interfaces require specific numbers be used, as they
43  * are handed-off directly to their hardware implementations.
44  * Fix those drivers to map as appropriate ... then pick some
45  * sane set of numbers here (where 0/uninitialized == INVALID).
46  */
47 typedef enum tap_state {
48         TAP_INVALID = -1,
49
50         /* Proper ARM recommended numbers */
51         TAP_DREXIT2 = 0x0,
52         TAP_DREXIT1 = 0x1,
53         TAP_DRSHIFT = 0x2,
54         TAP_DRPAUSE = 0x3,
55         TAP_IRSELECT = 0x4,
56         TAP_DRUPDATE = 0x5,
57         TAP_DRCAPTURE = 0x6,
58         TAP_DRSELECT = 0x7,
59         TAP_IREXIT2 = 0x8,
60         TAP_IREXIT1 = 0x9,
61         TAP_IRSHIFT = 0xa,
62         TAP_IRPAUSE = 0xb,
63         TAP_IDLE = 0xc,
64         TAP_IRUPDATE = 0xd,
65         TAP_IRCAPTURE = 0xe,
66         TAP_RESET = 0x0f,
67 } tap_state_t;
68
69 /**
70  * Defines arguments for reset functions
71  */
72 #define SRST_DEASSERT   0
73 #define SRST_ASSERT     1
74 #define TRST_DEASSERT   0
75 #define TRST_ASSERT     1
76
77 /**
78  * Function tap_state_name
79  * Returns a string suitable for display representing the JTAG tap_state
80  */
81 const char *tap_state_name(tap_state_t state);
82
83 /** Provides user-friendly name lookup of TAP states. */
84 tap_state_t tap_state_by_name(const char *name);
85
86 /** The current TAP state of the pending JTAG command queue. */
87 extern tap_state_t cmd_queue_cur_state;
88
89 /**
90  * This structure defines a single scan field in the scan. It provides
91  * fields for the field's width and pointers to scan input and output
92  * values.
93  *
94  * In addition, this structure includes a value and mask that is used by
95  * jtag_add_dr_scan_check() to validate the value that was scanned out.
96  */
97 struct scan_field {
98         /** The number of bits this field specifies */
99         int num_bits;
100         /** A pointer to value to be scanned into the device */
101         const uint8_t *out_value;
102         /** A pointer to a 32-bit memory location for data scanned out */
103         uint8_t *in_value;
104
105         /** The value used to check the data scanned out. */
106         uint8_t *check_value;
107         /** The mask to go with check_value */
108         uint8_t *check_mask;
109 };
110
111 struct jtag_tap {
112         char *chip;
113         char *tapname;
114         char *dotted_name;
115         int abs_chain_position;
116         /** Is this TAP disabled after JTAG reset? */
117         bool disabled_after_reset;
118         /** Is this TAP currently enabled? */
119         bool enabled;
120         int ir_length; /**< size of instruction register */
121         uint32_t ir_capture_value;
122         uint8_t *expected; /**< Capture-IR expected value */
123         uint32_t ir_capture_mask;
124         uint8_t *expected_mask; /**< Capture-IR expected mask */
125         uint32_t idcode; /**< device identification code */
126         /** not all devices have idcode,
127          * we'll discover this during chain examination */
128         bool hasidcode;
129
130         /** Array of expected identification codes */
131         uint32_t *expected_ids;
132         /** Number of expected identification codes */
133         uint8_t expected_ids_cnt;
134
135         /** Flag saying whether to ignore version field in expected_ids[] */
136         bool ignore_version;
137
138         /** current instruction */
139         uint8_t *cur_instr;
140         /** Bypass register selected */
141         int bypass;
142
143         struct jtag_tap_event_action *event_action;
144
145         struct jtag_tap *next_tap;
146         /* private pointer to support none-jtag specific functions */
147         void *priv;
148 };
149
150 void jtag_tap_init(struct jtag_tap *tap);
151 void jtag_tap_free(struct jtag_tap *tap);
152
153 struct jtag_tap *jtag_all_taps(void);
154 const char *jtag_tap_name(const struct jtag_tap *tap);
155 struct jtag_tap *jtag_tap_by_string(const char *dotted_name);
156 struct jtag_tap *jtag_tap_by_jim_obj(Jim_Interp *interp, Jim_Obj *obj);
157 struct jtag_tap *jtag_tap_by_position(unsigned abs_position);
158 struct jtag_tap *jtag_tap_next_enabled(struct jtag_tap *p);
159 unsigned jtag_tap_count_enabled(void);
160 unsigned jtag_tap_count(void);
161
162 /*
163  * - TRST_ASSERTED triggers two sets of callbacks, after operations to
164  *   reset the scan chain -- via TMS+TCK signaling, or deasserting the
165  *   nTRST signal -- are queued:
166  *
167  *    + Callbacks in C code fire first, patching internal state
168  *    + Then post-reset event scripts fire ... activating JTAG circuits
169  *      via TCK cycles, exiting SWD mode via TMS sequences, etc
170  *
171  *   During those callbacks, scan chain contents have not been validated.
172  *   JTAG operations that address a specific TAP (primarily DR/IR scans)
173  *   must *not* be queued.
174  *
175  * - TAP_EVENT_SETUP is reported after TRST_ASSERTED, and after the scan
176  *   chain has been validated.  JTAG operations including scans that
177  *   target specific TAPs may be performed.
178  *
179  * - TAP_EVENT_ENABLE and TAP_EVENT_DISABLE implement TAP activation and
180  *   deactivation outside the core using scripted code that understands
181  *   the specific JTAG router type.  They might be triggered indirectly
182  *   from EVENT_SETUP operations.
183  */
184 enum jtag_event {
185         JTAG_TRST_ASSERTED,
186         JTAG_TAP_EVENT_SETUP,
187         JTAG_TAP_EVENT_ENABLE,
188         JTAG_TAP_EVENT_DISABLE,
189 };
190
191 struct jtag_tap_event_action {
192         /** The event for which this action will be triggered. */
193         enum jtag_event event;
194         /** The interpreter to use for evaluating the @c body. */
195         Jim_Interp *interp;
196         /** Contains a script to 'eval' when the @c event is triggered. */
197         Jim_Obj *body;
198         /* next action in linked list */
199         struct jtag_tap_event_action *next;
200 };
201
202 /**
203  * Defines the function signature required for JTAG event callback
204  * functions, which are added with jtag_register_event_callback()
205  * and removed jtag_unregister_event_callback().
206  * @param event The event to handle.
207  * @param priv A pointer to data that was passed to
208  *      jtag_register_event_callback().
209  * @returns Must return ERROR_OK on success, or an error code on failure.
210  *
211  * @todo Change to return void or define a use for its return code.
212  */
213 typedef int (*jtag_event_handler_t)(enum jtag_event event, void *priv);
214
215 int jtag_register_event_callback(jtag_event_handler_t f, void *x);
216 int jtag_unregister_event_callback(jtag_event_handler_t f, void *x);
217
218 int jtag_call_event_callbacks(enum jtag_event event);
219
220 enum reset_types {
221         RESET_NONE            = 0x0,
222         RESET_HAS_TRST        = 0x1,
223         RESET_HAS_SRST        = 0x2,
224         RESET_TRST_AND_SRST   = 0x3,
225         RESET_SRST_PULLS_TRST = 0x4,
226         RESET_TRST_PULLS_SRST = 0x8,
227         RESET_TRST_OPEN_DRAIN = 0x10,
228         RESET_SRST_PUSH_PULL  = 0x20,
229         RESET_SRST_NO_GATING  = 0x40,
230         RESET_CNCT_UNDER_SRST = 0x80
231 };
232
233 enum reset_types jtag_get_reset_config(void);
234 void jtag_set_reset_config(enum reset_types type);
235
236 void jtag_set_nsrst_delay(unsigned delay);
237 unsigned jtag_get_nsrst_delay(void);
238
239 void jtag_set_ntrst_delay(unsigned delay);
240 unsigned jtag_get_ntrst_delay(void);
241
242 void jtag_set_nsrst_assert_width(unsigned delay);
243 unsigned jtag_get_nsrst_assert_width(void);
244
245 void jtag_set_ntrst_assert_width(unsigned delay);
246 unsigned jtag_get_ntrst_assert_width(void);
247
248 /** @returns The current state of TRST. */
249 int jtag_get_trst(void);
250 /** @returns The current state of SRST. */
251 int jtag_get_srst(void);
252
253 /** Enable or disable data scan verification checking. */
254 void jtag_set_verify(bool enable);
255 /** @returns True if data scan verification will be performed. */
256 bool jtag_will_verify(void);
257
258 /** Enable or disable verification of IR scan checking. */
259 void jtag_set_verify_capture_ir(bool enable);
260 /** @returns True if IR scan verification will be performed. */
261 bool jtag_will_verify_capture_ir(void);
262
263 /** Set ms to sleep after jtag_execute_queue() flushes queue. Debug purposes. */
264 void jtag_set_flush_queue_sleep(int ms);
265
266 /**
267  * Initialize JTAG chain using only a RESET reset. If init fails,
268  * try reset + init.
269  */
270 int jtag_init(struct command_context *cmd_ctx);
271
272 /** reset, then initialize JTAG chain */
273 int jtag_init_reset(struct command_context *cmd_ctx);
274 int jtag_register_commands(struct command_context *cmd_ctx);
275 int jtag_init_inner(struct command_context *cmd_ctx);
276
277 /**
278  * @file
279  * The JTAG interface can be implemented with a software or hardware fifo.
280  *
281  * TAP_DRSHIFT and TAP_IRSHIFT are illegal end states; however,
282  * TAP_DRSHIFT/IRSHIFT can be emulated as end states, by using longer
283  * scans.
284  *
285  * Code that is relatively insensitive to the path taken through state
286  * machine (as long as it is JTAG compliant) can use @a endstate for
287  * jtag_add_xxx_scan(). Otherwise, the pause state must be specified as
288  * end state and a subsequent jtag_add_pathmove() must be issued.
289  */
290
291 /**
292  * Generate an IR SCAN with a list of scan fields with one entry for
293  * each enabled TAP.
294  *
295  * If the input field list contains an instruction value for a TAP then
296  * that is used otherwise the TAP is set to bypass.
297  *
298  * TAPs for which no fields are passed are marked as bypassed for
299  * subsequent DR SCANs.
300  *
301  */
302 void jtag_add_ir_scan(struct jtag_tap *tap,
303                 struct scan_field *fields, tap_state_t endstate);
304 /**
305  * The same as jtag_add_ir_scan except no verification is performed out
306  * the output values.
307  */
308 void jtag_add_ir_scan_noverify(struct jtag_tap *tap,
309                 const struct scan_field *fields, tap_state_t state);
310 /**
311  * Scan out the bits in ir scan mode.
312  *
313  * If in_bits == NULL, discard incoming bits.
314  */
315 void jtag_add_plain_ir_scan(int num_bits, const uint8_t *out_bits, uint8_t *in_bits,
316                 tap_state_t endstate);
317
318 /**
319  * Generate a DR SCAN using the fields passed to the function.
320  * For connected TAPs, the function checks in_fields and uses fields
321  * specified there.  For bypassed TAPs, the function generates a dummy
322  * 1-bit field.  The bypass status of TAPs is set by jtag_add_ir_scan().
323  */
324 void jtag_add_dr_scan(struct jtag_tap *tap, int num_fields,
325                 const struct scan_field *fields, tap_state_t endstate);
326 /** A version of jtag_add_dr_scan() that uses the check_value/mask fields */
327 void jtag_add_dr_scan_check(struct jtag_tap *tap, int num_fields,
328                 struct scan_field *fields, tap_state_t endstate);
329 /**
330  * Scan out the bits in ir scan mode.
331  *
332  * If in_bits == NULL, discard incoming bits.
333  */
334 void jtag_add_plain_dr_scan(int num_bits,
335                 const uint8_t *out_bits, uint8_t *in_bits, tap_state_t endstate);
336
337 /**
338  * Defines the type of data passed to the jtag_callback_t interface.
339  * The underlying type must allow storing an @c int or pointer type.
340  */
341 typedef intptr_t jtag_callback_data_t;
342
343 /**
344  * Defines a simple JTAG callback that can allow conversions on data
345  * scanned in from an interface.
346  *
347  * This callback should only be used for conversion that cannot fail.
348  * For conversion types or checks that can fail, use the more complete
349  * variant: jtag_callback_t.
350  */
351 typedef void (*jtag_callback1_t)(jtag_callback_data_t data0);
352
353 /** A simpler version of jtag_add_callback4(). */
354 void jtag_add_callback(jtag_callback1_t f, jtag_callback_data_t data0);
355
356
357 /**
358  * Defines the interface of the JTAG callback mechanism.  Such
359  * callbacks can be executed once the queue has been flushed.
360  *
361  * The JTAG queue can be executed synchronously or asynchronously.
362  * Typically for USB, the queue is executed asynchronously.  For
363  * low-latency interfaces, the queue may be executed synchronously.
364  *
365  * The callback mechanism is very general and does not make many
366  * assumptions about what the callback does or what its arguments are.
367  * These callbacks are typically executed *after* the *entire* JTAG
368  * queue has been executed for e.g. USB interfaces, and they are
369  * guaranteed to be invoked in the order that they were queued.
370  *
371  * If the execution of the queue fails before the callbacks, then --
372  * depending on driver implementation -- the callbacks may or may not be
373  * invoked.
374  *
375  * @todo Make that behavior consistent.
376  *
377  * @param data0 Typically used to point to the data to operate on.
378  * Frequently this will be the data clocked in during a shift operation.
379  * @param data1 An integer big enough to use as an @c int or a pointer.
380  * @param data2 An integer big enough to use as an @c int or a pointer.
381  * @param data3 An integer big enough to use as an @c int or a pointer.
382  * @returns an error code
383  */
384 typedef int (*jtag_callback_t)(jtag_callback_data_t data0,
385                                 jtag_callback_data_t data1,
386                                 jtag_callback_data_t data2,
387                                 jtag_callback_data_t data3);
388
389 /**
390  * Run a TAP_RESET reset where the end state is TAP_RESET,
391  * regardless of the start state.
392  */
393 void jtag_add_tlr(void);
394
395 /**
396  * Application code *must* assume that interfaces will
397  * implement transitions between states with different
398  * paths and path lengths through the state diagram. The
399  * path will vary across interface and also across versions
400  * of the same interface over time. Even if the OpenOCD code
401  * is unchanged, the actual path taken may vary over time
402  * and versions of interface firmware or PCB revisions.
403  *
404  * Use jtag_add_pathmove() when specific transition sequences
405  * are required.
406  *
407  * Do not use jtag_add_pathmove() unless you need to, but do use it
408  * if you have to.
409  *
410  * DANGER! If the target is dependent upon a particular sequence
411  * of transitions for things to work correctly(e.g. as a workaround
412  * for an errata that contradicts the JTAG standard), then pathmove
413  * must be used, even if some jtag interfaces happen to use the
414  * desired path. Worse, the jtag interface used for testing a
415  * particular implementation, could happen to use the "desired"
416  * path when transitioning to/from end
417  * state.
418  *
419  * A list of unambiguous single clock state transitions, not
420  * all drivers can support this, but it is required for e.g.
421  * XScale and Xilinx support
422  *
423  * Note! TAP_RESET must not be used in the path!
424  *
425  * Note that the first on the list must be reachable
426  * via a single transition from the current state.
427  *
428  * All drivers are required to implement jtag_add_pathmove().
429  * However, if the pathmove sequence can not be precisely
430  * executed, an interface_jtag_add_pathmove() or jtag_execute_queue()
431  * must return an error. It is legal, but not recommended, that
432  * a driver returns an error in all cases for a pathmove if it
433  * can only implement a few transitions and therefore
434  * a partial implementation of pathmove would have little practical
435  * application.
436  *
437  * If an error occurs, jtag_error will contain one of these error codes:
438  *   - ERROR_JTAG_NOT_STABLE_STATE -- The final state was not stable.
439  *   - ERROR_JTAG_STATE_INVALID -- The path passed through TAP_RESET.
440  *   - ERROR_JTAG_TRANSITION_INVALID -- The path includes invalid
441  *     state transitions.
442  */
443 void jtag_add_pathmove(int num_states, const tap_state_t *path);
444
445 /**
446  * jtag_add_statemove() moves from the current state to @a goal_state.
447  *
448  * @param goal_state The final TAP state.
449  * @return ERROR_OK on success, or an error code on failure.
450  *
451  * Moves from the current state to the goal \a state.
452  * Both states must be stable.
453  */
454 int jtag_add_statemove(tap_state_t goal_state);
455
456 /**
457  * Goes to TAP_IDLE (if we're not already there), cycle
458  * precisely num_cycles in the TAP_IDLE state, after which move
459  * to @a endstate (unless it is also TAP_IDLE).
460  *
461  * @param num_cycles Number of cycles in TAP_IDLE state.  This argument
462  *      may be 0, in which case this routine will navigate to @a endstate
463  *      via TAP_IDLE.
464  * @param endstate The final state.
465  */
466 void jtag_add_runtest(int num_cycles, tap_state_t endstate);
467
468 /**
469  * A reset of the TAP state machine can be requested.
470  *
471  * Whether tms or trst reset is used depends on the capabilities of
472  * the target and jtag interface(reset_config  command configures this).
473  *
474  * srst can driver a reset of the TAP state machine and vice
475  * versa
476  *
477  * Application code may need to examine value of jtag_reset_config
478  * to determine the proper codepath
479  *
480  * DANGER! Even though srst drives trst, trst might not be connected to
481  * the interface, and it might actually be *harmful* to assert trst in this case.
482  *
483  * This is why combinations such as "reset_config srst_only srst_pulls_trst"
484  * are supported.
485  *
486  * only req_tlr_or_trst and srst can have a transition for a
487  * call as the effects of transitioning both at the "same time"
488  * are undefined, but when srst_pulls_trst or vice versa,
489  * then trst & srst *must* be asserted together.
490  */
491 void jtag_add_reset(int req_tlr_or_trst, int srst);
492
493 void jtag_add_sleep(uint32_t us);
494
495 int jtag_add_tms_seq(unsigned nbits, const uint8_t *seq, enum tap_state t);
496
497 /**
498  * Function jtag_add_clocks
499  * first checks that the state in which the clocks are to be issued is
500  * stable, then queues up num_cycles clocks for transmission.
501  */
502 void jtag_add_clocks(int num_cycles);
503
504 /**
505  * For software FIFO implementations, the queued commands can be executed
506  * during this call or earlier. A sw queue might decide to push out
507  * some of the jtag_add_xxx() operations once the queue is "big enough".
508  *
509  * This fn will return an error code if any of the prior jtag_add_xxx()
510  * calls caused a failure, e.g. check failure. Note that it does not
511  * matter if the operation was executed *before* jtag_execute_queue(),
512  * jtag_execute_queue() will still return an error code.
513  *
514  * All jtag_add_xxx() calls that have in_handler != NULL will have been
515  * executed when this fn returns, but if what has been queued only
516  * clocks data out, without reading anything back, then JTAG could
517  * be running *after* jtag_execute_queue() returns. The API does
518  * not define a way to flush a hw FIFO that runs *after*
519  * jtag_execute_queue() returns.
520  *
521  * jtag_add_xxx() commands can either be executed immediately or
522  * at some time between the jtag_add_xxx() fn call and jtag_execute_queue().
523  */
524 int jtag_execute_queue(void);
525
526 /** same as jtag_execute_queue() but does not clear the error flag */
527 void jtag_execute_queue_noclear(void);
528
529 /** @returns the number of times the scan queue has been flushed */
530 int jtag_get_flush_queue_count(void);
531
532 /** Report Tcl event to all TAPs */
533 void jtag_notify_event(enum jtag_event);
534
535 /* can be implemented by hw + sw */
536 int jtag_power_dropout(int *dropout);
537 int jtag_srst_asserted(int *srst_asserted);
538
539 /* JTAG support functions */
540
541 /**
542  * Execute jtag queue and check value with an optional mask.
543  * @param field Pointer to scan field.
544  * @param value Pointer to scan value.
545  * @param mask Pointer to scan mask; may be NULL.
546  * @returns Nothing, but calls jtag_set_error() on any error.
547  */
548 void jtag_check_value_mask(struct scan_field *field, uint8_t *value, uint8_t *mask);
549
550 void jtag_sleep(uint32_t us);
551
552 /*
553  * The JTAG subsystem defines a number of error codes,
554  * using codes between -100 and -199.
555  */
556 #define ERROR_JTAG_INIT_FAILED       (-100)
557 #define ERROR_JTAG_INVALID_INTERFACE (-101)
558 #define ERROR_JTAG_NOT_IMPLEMENTED   (-102)
559 #define ERROR_JTAG_TRST_ASSERTED     (-103)
560 #define ERROR_JTAG_QUEUE_FAILED      (-104)
561 #define ERROR_JTAG_NOT_STABLE_STATE  (-105)
562 #define ERROR_JTAG_DEVICE_ERROR      (-107)
563 #define ERROR_JTAG_STATE_INVALID     (-108)
564 #define ERROR_JTAG_TRANSITION_INVALID (-109)
565 #define ERROR_JTAG_INIT_SOFT_FAIL    (-110)
566
567 /**
568  * Set the current JTAG core execution error, unless one was set
569  * by a previous call previously.  Driver or application code must
570  * use jtag_error_clear to reset jtag_error once this routine has been
571  * called with a non-zero error code.
572  */
573 void jtag_set_error(int error);
574 /**
575  * Resets jtag_error to ERROR_OK, returning its previous value.
576  * @returns The previous value of @c jtag_error.
577  */
578 int jtag_error_clear(void);
579
580 /**
581  * Return true if it's safe for a background polling task to access the
582  * JTAG scan chain.  Polling may be explicitly disallowed, and is also
583  * unsafe while nTRST is active or the JTAG clock is gated off.
584  */
585 bool is_jtag_poll_safe(void);
586
587 /**
588  * Return flag reporting whether JTAG polling is disallowed.
589  */
590 bool jtag_poll_get_enabled(void);
591
592 /**
593  * Assign flag reporting whether JTAG polling is disallowed.
594  */
595 void jtag_poll_set_enabled(bool value);
596
597 #include <jtag/minidriver.h>
598
599 int jim_jtag_newtap(Jim_Interp *interp, int argc, Jim_Obj *const *argv);
600
601 #endif /* OPENOCD_JTAG_JTAG_H */