flash/nor/at91samd: Use 32-bit register writes for ST-Link compat
[fw/openocd] / src / jtag / jtag.h
1 /* SPDX-License-Identifier: GPL-2.0-or-later */
2
3 /***************************************************************************
4 *   Copyright (C) 2005 by Dominic Rath                                    *
5 *   Dominic.Rath@gmx.de                                                   *
6 *                                                                         *
7 *   Copyright (C) 2007-2010 Ã˜yvind Harboe                                 *
8 *   oyvind.harboe@zylin.com                                               *
9 ***************************************************************************/
10
11 #ifndef OPENOCD_JTAG_JTAG_H
12 #define OPENOCD_JTAG_JTAG_H
13
14 #include <helper/binarybuffer.h>
15 #include <helper/log.h>
16 #include <helper/replacements.h>
17
18 #ifndef DEBUG_JTAG_IOZ
19 #define DEBUG_JTAG_IOZ 64
20 #endif
21
22 /*-----</Macros>-------------------------------------------------*/
23
24 /**
25  * Defines JTAG Test Access Port states.
26  *
27  * These definitions were gleaned from the ARM7TDMI-S Technical
28  * Reference Manual and validated against several other ARM core
29  * technical manuals.
30  *
31  * FIXME some interfaces require specific numbers be used, as they
32  * are handed-off directly to their hardware implementations.
33  * Fix those drivers to map as appropriate ... then pick some
34  * sane set of numbers here (where 0/uninitialized == INVALID).
35  */
36 typedef enum tap_state {
37         TAP_INVALID = -1,
38
39         /* Proper ARM recommended numbers */
40         TAP_DREXIT2 = 0x0,
41         TAP_DREXIT1 = 0x1,
42         TAP_DRSHIFT = 0x2,
43         TAP_DRPAUSE = 0x3,
44         TAP_IRSELECT = 0x4,
45         TAP_DRUPDATE = 0x5,
46         TAP_DRCAPTURE = 0x6,
47         TAP_DRSELECT = 0x7,
48         TAP_IREXIT2 = 0x8,
49         TAP_IREXIT1 = 0x9,
50         TAP_IRSHIFT = 0xa,
51         TAP_IRPAUSE = 0xb,
52         TAP_IDLE = 0xc,
53         TAP_IRUPDATE = 0xd,
54         TAP_IRCAPTURE = 0xe,
55         TAP_RESET = 0x0f,
56 } tap_state_t;
57
58 /**
59  * Defines arguments for reset functions
60  */
61 #define SRST_DEASSERT   0
62 #define SRST_ASSERT     1
63 #define TRST_DEASSERT   0
64 #define TRST_ASSERT     1
65
66 /**
67  * Function tap_state_name
68  * Returns a string suitable for display representing the JTAG tap_state
69  */
70 const char *tap_state_name(tap_state_t state);
71
72 /** Provides user-friendly name lookup of TAP states. */
73 tap_state_t tap_state_by_name(const char *name);
74
75 /** The current TAP state of the pending JTAG command queue. */
76 extern tap_state_t cmd_queue_cur_state;
77
78 /**
79  * This structure defines a single scan field in the scan. It provides
80  * fields for the field's width and pointers to scan input and output
81  * values.
82  *
83  * In addition, this structure includes a value and mask that is used by
84  * jtag_add_dr_scan_check() to validate the value that was scanned out.
85  */
86 struct scan_field {
87         /** The number of bits this field specifies */
88         int num_bits;
89         /** A pointer to value to be scanned into the device */
90         const uint8_t *out_value;
91         /** A pointer to a 32-bit memory location for data scanned out */
92         uint8_t *in_value;
93
94         /** The value used to check the data scanned out. */
95         uint8_t *check_value;
96         /** The mask to go with check_value */
97         uint8_t *check_mask;
98 };
99
100 struct jtag_tap {
101         char *chip;
102         char *tapname;
103         char *dotted_name;
104         int abs_chain_position;
105         /** Is this TAP disabled after JTAG reset? */
106         bool disabled_after_reset;
107         /** Is this TAP currently enabled? */
108         bool enabled;
109         int ir_length; /**< size of instruction register */
110         uint32_t ir_capture_value;
111         uint8_t *expected; /**< Capture-IR expected value */
112         uint32_t ir_capture_mask;
113         uint8_t *expected_mask; /**< Capture-IR expected mask */
114         uint32_t idcode; /**< device identification code */
115         /** not all devices have idcode,
116          * we'll discover this during chain examination */
117         bool hasidcode;
118
119         /** Array of expected identification codes */
120         uint32_t *expected_ids;
121         /** Number of expected identification codes */
122         uint8_t expected_ids_cnt;
123
124         /** Flag saying whether to ignore version field in expected_ids[] */
125         bool ignore_version;
126
127         /** Flag saying whether to ignore the bypass bit in the code */
128         bool ignore_bypass;
129
130         /** current instruction */
131         uint8_t *cur_instr;
132         /** Bypass register selected */
133         int bypass;
134
135         struct jtag_tap_event_action *event_action;
136
137         struct jtag_tap *next_tap;
138         /* private pointer to support none-jtag specific functions */
139         void *priv;
140 };
141
142 void jtag_tap_init(struct jtag_tap *tap);
143 void jtag_tap_free(struct jtag_tap *tap);
144
145 struct jtag_tap *jtag_all_taps(void);
146 const char *jtag_tap_name(const struct jtag_tap *tap);
147 struct jtag_tap *jtag_tap_by_string(const char *dotted_name);
148 struct jtag_tap *jtag_tap_by_jim_obj(Jim_Interp *interp, Jim_Obj *obj);
149 struct jtag_tap *jtag_tap_by_position(unsigned abs_position);
150 struct jtag_tap *jtag_tap_next_enabled(struct jtag_tap *p);
151 unsigned jtag_tap_count_enabled(void);
152 unsigned jtag_tap_count(void);
153
154 /*
155  * - TRST_ASSERTED triggers two sets of callbacks, after operations to
156  *   reset the scan chain -- via TMS+TCK signaling, or deasserting the
157  *   nTRST signal -- are queued:
158  *
159  *    + Callbacks in C code fire first, patching internal state
160  *    + Then post-reset event scripts fire ... activating JTAG circuits
161  *      via TCK cycles, exiting SWD mode via TMS sequences, etc
162  *
163  *   During those callbacks, scan chain contents have not been validated.
164  *   JTAG operations that address a specific TAP (primarily DR/IR scans)
165  *   must *not* be queued.
166  *
167  * - TAP_EVENT_SETUP is reported after TRST_ASSERTED, and after the scan
168  *   chain has been validated.  JTAG operations including scans that
169  *   target specific TAPs may be performed.
170  *
171  * - TAP_EVENT_ENABLE and TAP_EVENT_DISABLE implement TAP activation and
172  *   deactivation outside the core using scripted code that understands
173  *   the specific JTAG router type.  They might be triggered indirectly
174  *   from EVENT_SETUP operations.
175  */
176 enum jtag_event {
177         JTAG_TRST_ASSERTED,
178         JTAG_TAP_EVENT_SETUP,
179         JTAG_TAP_EVENT_ENABLE,
180         JTAG_TAP_EVENT_DISABLE,
181 };
182
183 struct jtag_tap_event_action {
184         /** The event for which this action will be triggered. */
185         enum jtag_event event;
186         /** The interpreter to use for evaluating the @c body. */
187         Jim_Interp *interp;
188         /** Contains a script to 'eval' when the @c event is triggered. */
189         Jim_Obj *body;
190         /* next action in linked list */
191         struct jtag_tap_event_action *next;
192 };
193
194 /**
195  * Defines the function signature required for JTAG event callback
196  * functions, which are added with jtag_register_event_callback()
197  * and removed jtag_unregister_event_callback().
198  * @param event The event to handle.
199  * @param priv A pointer to data that was passed to
200  *      jtag_register_event_callback().
201  * @returns Must return ERROR_OK on success, or an error code on failure.
202  *
203  * @todo Change to return void or define a use for its return code.
204  */
205 typedef int (*jtag_event_handler_t)(enum jtag_event event, void *priv);
206
207 int jtag_register_event_callback(jtag_event_handler_t f, void *x);
208 int jtag_unregister_event_callback(jtag_event_handler_t f, void *x);
209
210 int jtag_call_event_callbacks(enum jtag_event event);
211
212 enum reset_types {
213         RESET_NONE            = 0x0,
214         RESET_HAS_TRST        = 0x1,
215         RESET_HAS_SRST        = 0x2,
216         RESET_TRST_AND_SRST   = 0x3,
217         RESET_SRST_PULLS_TRST = 0x4,
218         RESET_TRST_PULLS_SRST = 0x8,
219         RESET_TRST_OPEN_DRAIN = 0x10,
220         RESET_SRST_PUSH_PULL  = 0x20,
221         RESET_SRST_NO_GATING  = 0x40,
222         RESET_CNCT_UNDER_SRST = 0x80
223 };
224
225 enum reset_types jtag_get_reset_config(void);
226 void jtag_set_reset_config(enum reset_types type);
227
228 void jtag_set_nsrst_delay(unsigned delay);
229 unsigned jtag_get_nsrst_delay(void);
230
231 void jtag_set_ntrst_delay(unsigned delay);
232 unsigned jtag_get_ntrst_delay(void);
233
234 void jtag_set_nsrst_assert_width(unsigned delay);
235 unsigned jtag_get_nsrst_assert_width(void);
236
237 void jtag_set_ntrst_assert_width(unsigned delay);
238 unsigned jtag_get_ntrst_assert_width(void);
239
240 /** @returns The current state of TRST. */
241 int jtag_get_trst(void);
242 /** @returns The current state of SRST. */
243 int jtag_get_srst(void);
244
245 /** Enable or disable data scan verification checking. */
246 void jtag_set_verify(bool enable);
247 /** @returns True if data scan verification will be performed. */
248 bool jtag_will_verify(void);
249
250 /** Enable or disable verification of IR scan checking. */
251 void jtag_set_verify_capture_ir(bool enable);
252 /** @returns True if IR scan verification will be performed. */
253 bool jtag_will_verify_capture_ir(void);
254
255 /** Set ms to sleep after jtag_execute_queue() flushes queue. Debug purposes. */
256 void jtag_set_flush_queue_sleep(int ms);
257
258 /**
259  * Initialize JTAG chain using only a RESET reset. If init fails,
260  * try reset + init.
261  */
262 int jtag_init(struct command_context *cmd_ctx);
263
264 /** reset, then initialize JTAG chain */
265 int jtag_init_reset(struct command_context *cmd_ctx);
266 int jtag_register_commands(struct command_context *cmd_ctx);
267 int jtag_init_inner(struct command_context *cmd_ctx);
268
269 /**
270  * @file
271  * The JTAG interface can be implemented with a software or hardware fifo.
272  *
273  * TAP_DRSHIFT and TAP_IRSHIFT are illegal end states; however,
274  * TAP_DRSHIFT/IRSHIFT can be emulated as end states, by using longer
275  * scans.
276  *
277  * Code that is relatively insensitive to the path taken through state
278  * machine (as long as it is JTAG compliant) can use @a endstate for
279  * jtag_add_xxx_scan(). Otherwise, the pause state must be specified as
280  * end state and a subsequent jtag_add_pathmove() must be issued.
281  */
282
283 /**
284  * Generate an IR SCAN with a list of scan fields with one entry for
285  * each enabled TAP.
286  *
287  * If the input field list contains an instruction value for a TAP then
288  * that is used otherwise the TAP is set to bypass.
289  *
290  * TAPs for which no fields are passed are marked as bypassed for
291  * subsequent DR SCANs.
292  *
293  */
294 void jtag_add_ir_scan(struct jtag_tap *tap,
295                 struct scan_field *fields, tap_state_t endstate);
296 /**
297  * The same as jtag_add_ir_scan except no verification is performed out
298  * the output values.
299  */
300 void jtag_add_ir_scan_noverify(struct jtag_tap *tap,
301                 const struct scan_field *fields, tap_state_t state);
302 /**
303  * Scan out the bits in ir scan mode.
304  *
305  * If in_bits == NULL, discard incoming bits.
306  */
307 void jtag_add_plain_ir_scan(int num_bits, const uint8_t *out_bits, uint8_t *in_bits,
308                 tap_state_t endstate);
309
310 /**
311  * Generate a DR SCAN using the fields passed to the function.
312  * For connected TAPs, the function checks in_fields and uses fields
313  * specified there.  For bypassed TAPs, the function generates a dummy
314  * 1-bit field.  The bypass status of TAPs is set by jtag_add_ir_scan().
315  */
316 void jtag_add_dr_scan(struct jtag_tap *tap, int num_fields,
317                 const struct scan_field *fields, tap_state_t endstate);
318 /** A version of jtag_add_dr_scan() that uses the check_value/mask fields */
319 void jtag_add_dr_scan_check(struct jtag_tap *tap, int num_fields,
320                 struct scan_field *fields, tap_state_t endstate);
321 /**
322  * Scan out the bits in ir scan mode.
323  *
324  * If in_bits == NULL, discard incoming bits.
325  */
326 void jtag_add_plain_dr_scan(int num_bits,
327                 const uint8_t *out_bits, uint8_t *in_bits, tap_state_t endstate);
328
329 /**
330  * Defines the type of data passed to the jtag_callback_t interface.
331  * The underlying type must allow storing an @c int or pointer type.
332  */
333 typedef intptr_t jtag_callback_data_t;
334
335 /**
336  * Defines a simple JTAG callback that can allow conversions on data
337  * scanned in from an interface.
338  *
339  * This callback should only be used for conversion that cannot fail.
340  * For conversion types or checks that can fail, use the more complete
341  * variant: jtag_callback_t.
342  */
343 typedef void (*jtag_callback1_t)(jtag_callback_data_t data0);
344
345 /** A simpler version of jtag_add_callback4(). */
346 void jtag_add_callback(jtag_callback1_t f, jtag_callback_data_t data0);
347
348
349 /**
350  * Defines the interface of the JTAG callback mechanism.  Such
351  * callbacks can be executed once the queue has been flushed.
352  *
353  * The JTAG queue can be executed synchronously or asynchronously.
354  * Typically for USB, the queue is executed asynchronously.  For
355  * low-latency interfaces, the queue may be executed synchronously.
356  *
357  * The callback mechanism is very general and does not make many
358  * assumptions about what the callback does or what its arguments are.
359  * These callbacks are typically executed *after* the *entire* JTAG
360  * queue has been executed for e.g. USB interfaces, and they are
361  * guaranteed to be invoked in the order that they were queued.
362  *
363  * If the execution of the queue fails before the callbacks, then --
364  * depending on driver implementation -- the callbacks may or may not be
365  * invoked.
366  *
367  * @todo Make that behavior consistent.
368  *
369  * @param data0 Typically used to point to the data to operate on.
370  * Frequently this will be the data clocked in during a shift operation.
371  * @param data1 An integer big enough to use as an @c int or a pointer.
372  * @param data2 An integer big enough to use as an @c int or a pointer.
373  * @param data3 An integer big enough to use as an @c int or a pointer.
374  * @returns an error code
375  */
376 typedef int (*jtag_callback_t)(jtag_callback_data_t data0,
377                                 jtag_callback_data_t data1,
378                                 jtag_callback_data_t data2,
379                                 jtag_callback_data_t data3);
380
381 /**
382  * Run a TAP_RESET reset where the end state is TAP_RESET,
383  * regardless of the start state.
384  */
385 void jtag_add_tlr(void);
386
387 /**
388  * Application code *must* assume that interfaces will
389  * implement transitions between states with different
390  * paths and path lengths through the state diagram. The
391  * path will vary across interface and also across versions
392  * of the same interface over time. Even if the OpenOCD code
393  * is unchanged, the actual path taken may vary over time
394  * and versions of interface firmware or PCB revisions.
395  *
396  * Use jtag_add_pathmove() when specific transition sequences
397  * are required.
398  *
399  * Do not use jtag_add_pathmove() unless you need to, but do use it
400  * if you have to.
401  *
402  * DANGER! If the target is dependent upon a particular sequence
403  * of transitions for things to work correctly(e.g. as a workaround
404  * for an errata that contradicts the JTAG standard), then pathmove
405  * must be used, even if some jtag interfaces happen to use the
406  * desired path. Worse, the jtag interface used for testing a
407  * particular implementation, could happen to use the "desired"
408  * path when transitioning to/from end
409  * state.
410  *
411  * A list of unambiguous single clock state transitions, not
412  * all drivers can support this, but it is required for e.g.
413  * XScale and Xilinx support
414  *
415  * Note! TAP_RESET must not be used in the path!
416  *
417  * Note that the first on the list must be reachable
418  * via a single transition from the current state.
419  *
420  * All drivers are required to implement jtag_add_pathmove().
421  * However, if the pathmove sequence can not be precisely
422  * executed, an interface_jtag_add_pathmove() or jtag_execute_queue()
423  * must return an error. It is legal, but not recommended, that
424  * a driver returns an error in all cases for a pathmove if it
425  * can only implement a few transitions and therefore
426  * a partial implementation of pathmove would have little practical
427  * application.
428  *
429  * If an error occurs, jtag_error will contain one of these error codes:
430  *   - ERROR_JTAG_NOT_STABLE_STATE -- The final state was not stable.
431  *   - ERROR_JTAG_STATE_INVALID -- The path passed through TAP_RESET.
432  *   - ERROR_JTAG_TRANSITION_INVALID -- The path includes invalid
433  *     state transitions.
434  */
435 void jtag_add_pathmove(int num_states, const tap_state_t *path);
436
437 /**
438  * jtag_add_statemove() moves from the current state to @a goal_state.
439  *
440  * @param goal_state The final TAP state.
441  * @return ERROR_OK on success, or an error code on failure.
442  *
443  * Moves from the current state to the goal \a state.
444  * Both states must be stable.
445  */
446 int jtag_add_statemove(tap_state_t goal_state);
447
448 /**
449  * Goes to TAP_IDLE (if we're not already there), cycle
450  * precisely num_cycles in the TAP_IDLE state, after which move
451  * to @a endstate (unless it is also TAP_IDLE).
452  *
453  * @param num_cycles Number of cycles in TAP_IDLE state.  This argument
454  *      may be 0, in which case this routine will navigate to @a endstate
455  *      via TAP_IDLE.
456  * @param endstate The final state.
457  */
458 void jtag_add_runtest(int num_cycles, tap_state_t endstate);
459
460 /**
461  * A reset of the TAP state machine can be requested.
462  *
463  * Whether tms or trst reset is used depends on the capabilities of
464  * the target and jtag interface(reset_config  command configures this).
465  *
466  * srst can driver a reset of the TAP state machine and vice
467  * versa
468  *
469  * Application code may need to examine value of jtag_reset_config
470  * to determine the proper codepath
471  *
472  * DANGER! Even though srst drives trst, trst might not be connected to
473  * the interface, and it might actually be *harmful* to assert trst in this case.
474  *
475  * This is why combinations such as "reset_config srst_only srst_pulls_trst"
476  * are supported.
477  *
478  * only req_tlr_or_trst and srst can have a transition for a
479  * call as the effects of transitioning both at the "same time"
480  * are undefined, but when srst_pulls_trst or vice versa,
481  * then trst & srst *must* be asserted together.
482  */
483 void jtag_add_reset(int req_tlr_or_trst, int srst);
484
485 void jtag_add_sleep(uint32_t us);
486
487 int jtag_add_tms_seq(unsigned nbits, const uint8_t *seq, enum tap_state t);
488
489 /**
490  * Function jtag_add_clocks
491  * first checks that the state in which the clocks are to be issued is
492  * stable, then queues up num_cycles clocks for transmission.
493  */
494 void jtag_add_clocks(int num_cycles);
495
496 /**
497  * For software FIFO implementations, the queued commands can be executed
498  * during this call or earlier. A sw queue might decide to push out
499  * some of the jtag_add_xxx() operations once the queue is "big enough".
500  *
501  * This fn will return an error code if any of the prior jtag_add_xxx()
502  * calls caused a failure, e.g. check failure. Note that it does not
503  * matter if the operation was executed *before* jtag_execute_queue(),
504  * jtag_execute_queue() will still return an error code.
505  *
506  * All jtag_add_xxx() calls that have in_handler != NULL will have been
507  * executed when this fn returns, but if what has been queued only
508  * clocks data out, without reading anything back, then JTAG could
509  * be running *after* jtag_execute_queue() returns. The API does
510  * not define a way to flush a hw FIFO that runs *after*
511  * jtag_execute_queue() returns.
512  *
513  * jtag_add_xxx() commands can either be executed immediately or
514  * at some time between the jtag_add_xxx() fn call and jtag_execute_queue().
515  */
516 int jtag_execute_queue(void);
517
518 /** same as jtag_execute_queue() but does not clear the error flag */
519 void jtag_execute_queue_noclear(void);
520
521 /** @returns the number of times the scan queue has been flushed */
522 int jtag_get_flush_queue_count(void);
523
524 /** Report Tcl event to all TAPs */
525 void jtag_notify_event(enum jtag_event);
526
527 /* can be implemented by hw + sw */
528 int jtag_power_dropout(int *dropout);
529 int jtag_srst_asserted(int *srst_asserted);
530
531 /* JTAG support functions */
532
533 /**
534  * Execute jtag queue and check value with an optional mask.
535  * @param field Pointer to scan field.
536  * @param value Pointer to scan value.
537  * @param mask Pointer to scan mask; may be NULL.
538  *
539  * returns Nothing, but calls jtag_set_error() on any error.
540  */
541 void jtag_check_value_mask(struct scan_field *field, uint8_t *value, uint8_t *mask);
542
543 void jtag_sleep(uint32_t us);
544
545 /*
546  * The JTAG subsystem defines a number of error codes,
547  * using codes between -100 and -199.
548  */
549 #define ERROR_JTAG_INIT_FAILED       (-100)
550 #define ERROR_JTAG_INVALID_INTERFACE (-101)
551 #define ERROR_JTAG_NOT_IMPLEMENTED   (-102)
552 #define ERROR_JTAG_TRST_ASSERTED     (-103)
553 #define ERROR_JTAG_QUEUE_FAILED      (-104)
554 #define ERROR_JTAG_NOT_STABLE_STATE  (-105)
555 #define ERROR_JTAG_DEVICE_ERROR      (-107)
556 #define ERROR_JTAG_STATE_INVALID     (-108)
557 #define ERROR_JTAG_TRANSITION_INVALID (-109)
558 #define ERROR_JTAG_INIT_SOFT_FAIL    (-110)
559
560 /**
561  * Set the current JTAG core execution error, unless one was set
562  * by a previous call previously.  Driver or application code must
563  * use jtag_error_clear to reset jtag_error once this routine has been
564  * called with a non-zero error code.
565  */
566 void jtag_set_error(int error);
567 /**
568  * Resets jtag_error to ERROR_OK, returning its previous value.
569  * @returns The previous value of @c jtag_error.
570  */
571 int jtag_error_clear(void);
572
573 /**
574  * Return true if it's safe for a background polling task to access the
575  * JTAG scan chain.  Polling may be explicitly disallowed, and is also
576  * unsafe while nTRST is active or the JTAG clock is gated off.
577  */
578 bool is_jtag_poll_safe(void);
579
580 /**
581  * Return flag reporting whether JTAG polling is disallowed.
582  */
583 bool jtag_poll_get_enabled(void);
584
585 /**
586  * Assign flag reporting whether JTAG polling is disallowed.
587  */
588 void jtag_poll_set_enabled(bool value);
589
590 /**
591  * Mask (disable) polling and return the current mask status that should be
592  * feed to jtag_poll_unmask() to restore it.
593  * Multiple nested calls to jtag_poll_mask() are allowed, each balanced with
594  * its call to jtag_poll_unmask().
595  */
596 bool jtag_poll_mask(void);
597
598 /**
599  * Restore saved mask for polling.
600  */
601 void jtag_poll_unmask(bool saved);
602
603 #include <jtag/minidriver.h>
604
605 int jim_jtag_newtap(Jim_Interp *interp, int argc, Jim_Obj *const *argv);
606
607 #endif /* OPENOCD_JTAG_JTAG_H */