8a436d0c6674c4187bfabce1f3899f1ccf89b91c
[fw/openocd] / src / jtag / swd.h
1 /***************************************************************************
2  *   Copyright (C) 2009-2010 by David Brownell                             *
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13  *                                                                         *
14  *   You should have received a copy of the GNU General Public License     *
15  *   along with this program.  If not, see <http://www.gnu.org/licenses/>. *
16  ***************************************************************************/
17
18 #ifndef OPENOCD_JTAG_SWD_H
19 #define OPENOCD_JTAG_SWD_H
20
21 #include <helper/log.h>
22 #include <target/arm_adi_v5.h>
23
24 /* Bits in SWD command packets, written from host to target
25  * first bit on the wire is START
26  */
27 #define SWD_CMD_START   (1 << 0)        /* always set */
28 #define SWD_CMD_APNDP   (1 << 1)        /* set only for AP access */
29 #define SWD_CMD_RNW     (1 << 2)                /* set only for read access */
30 #define SWD_CMD_A32     (3 << 3)                /* bits A[3:2] of register addr */
31 #define SWD_CMD_PARITY  (1 << 5)        /* parity of APnDP|RnW|A32 */
32 #define SWD_CMD_STOP    (0 << 6)        /* always clear for synch SWD */
33 #define SWD_CMD_PARK    (1 << 7)        /* driven high by host */
34 /* followed by TRN, 3-bits of ACK, TRN */
35
36 /*
37  * The SWD subsystem error codes
38  */
39 #define ERROR_SWD_FAIL  (-400)  /** protocol or parity error */
40 #define ERROR_SWD_FAULT (-401)  /** device returned FAULT in ACK field */
41
42 /**
43  * Construct a "cmd" byte, in lSB bit order, which swd_driver.read_reg()
44  * and swd_driver.write_reg() methods will use directly.
45  */
46 static inline uint8_t swd_cmd(bool is_read, bool is_ap, uint8_t regnum)
47 {
48         uint8_t cmd = (is_ap ? SWD_CMD_APNDP : 0)
49                 | (is_read ? SWD_CMD_RNW : 0)
50                 | ((regnum & 0xc) << 1);
51
52         /* 8 cmd bits 4:1 may be set */
53         if (parity_u32(cmd))
54                 cmd |= SWD_CMD_PARITY;
55
56         /* driver handles START, STOP, and TRN */
57
58         return cmd;
59 }
60
61 /* SWD_ACK_* bits are defined in <target/arm_adi_v5.h> */
62
63 /**
64  * Test if we can rely on ACK returned by SWD command
65  *
66  * @param cmd Byte constructed by swd_cmd(), START, STOP and TRN are filtered off
67  * @returns true if ACK should be checked, false if should be ignored
68  */
69 static inline bool swd_cmd_returns_ack(uint8_t cmd)
70 {
71         uint8_t base_cmd = cmd & (SWD_CMD_APNDP | SWD_CMD_RNW | SWD_CMD_A32);
72
73         /* DPv2 does not reply to DP_TARGETSEL write cmd */
74         return base_cmd != swd_cmd(false, false, DP_TARGETSEL);
75 }
76
77 /**
78  * Convert SWD ACK value returned from DP to OpenOCD error code
79  *
80  * @param ack
81  * @returns error code
82  */
83 static inline int swd_ack_to_error_code(uint8_t ack)
84 {
85         switch (ack) {
86         case SWD_ACK_OK:
87                 return ERROR_OK;
88         case SWD_ACK_WAIT:
89                 return ERROR_WAIT;
90         case SWD_ACK_FAULT:
91                 return ERROR_SWD_FAULT;
92         default:
93                 return ERROR_SWD_FAIL;
94         }
95 }
96
97 /*
98  * The following sequences are updated to
99  * ARM(tm) Debug Interface v5 Architecture Specification    ARM IHI 0031E
100  */
101
102 /**
103  * SWD Line reset.
104  *
105  * SWD Line reset is at least 50 SWCLK cycles with SWDIO driven high,
106  * followed by at least two idle (low) cycle.
107  * Bits are stored (and transmitted) LSB-first.
108  */
109 static const uint8_t swd_seq_line_reset[] = {
110         /* At least 50 SWCLK cycles with SWDIO high */
111         0xff, 0xff, 0xff, 0xff, 0xff, 0xff, 0xff,
112         /* At least 2 idle (low) cycles */
113         0x00,
114 };
115 static const unsigned swd_seq_line_reset_len = 64;
116
117 /**
118  * JTAG-to-SWD sequence.
119  *
120  * The JTAG-to-SWD sequence is at least 50 TCK/SWCLK cycles with TMS/SWDIO
121  * high, putting either interface logic into reset state, followed by a
122  * specific 16-bit sequence and finally a line reset in case the SWJ-DP was
123  * already in SWD mode.
124  * Bits are stored (and transmitted) LSB-first.
125  */
126 static const uint8_t swd_seq_jtag_to_swd[] = {
127         /* At least 50 TCK/SWCLK cycles with TMS/SWDIO high */
128         0xff, 0xff, 0xff, 0xff, 0xff, 0xff, 0xff,
129         /* Switching sequence from JTAG to SWD */
130         0x9e, 0xe7,
131         /* At least 50 TCK/SWCLK cycles with TMS/SWDIO high */
132         0xff, 0xff, 0xff, 0xff, 0xff, 0xff, 0xff,
133         /* At least 2 idle (low) cycles */
134         0x00,
135 };
136 static const unsigned swd_seq_jtag_to_swd_len = 136;
137
138 /**
139  * SWD-to-JTAG sequence.
140  *
141  * The SWD-to-JTAG sequence is at least 50 TCK/SWCLK cycles with TMS/SWDIO
142  * high, putting either interface logic into reset state, followed by a
143  * specific 16-bit sequence and finally at least 5 TCK/SWCLK cycles with
144  * TMS/SWDIO high to put the JTAG TAP in Test-Logic-Reset state.
145  * Bits are stored (and transmitted) LSB-first.
146  */
147 static const uint8_t swd_seq_swd_to_jtag[] = {
148         /* At least 50 TCK/SWCLK cycles with TMS/SWDIO high */
149         0xff, 0xff, 0xff, 0xff, 0xff, 0xff, 0xff,
150         /* Switching sequence from SWD to JTAG */
151         0x3c, 0xe7,
152         /* At least 5 TCK/SWCLK cycles with TMS/SWDIO high */
153         0xff,
154 };
155 static const unsigned swd_seq_swd_to_jtag_len = 80;
156
157 /**
158  * SWD-to-dormant sequence.
159  *
160  * This is at least 50 SWCLK cycles with SWDIO high to put the interface
161  * in reset state, followed by a specific 16-bit sequence.
162  * Bits are stored (and transmitted) LSB-first.
163  */
164 static const uint8_t swd_seq_swd_to_dormant[] = {
165         /* At least 50 SWCLK cycles with SWDIO high */
166         0xff, 0xff, 0xff, 0xff, 0xff, 0xff, 0xff,
167          /* Switching sequence from SWD to dormant */
168         0xbc, 0xe3,
169 };
170 static const unsigned swd_seq_swd_to_dormant_len = 72;
171
172 /**
173  * Dormant-to-SWD sequence.
174  *
175  * This is at least 8 TCK/SWCLK cycles with TMS/SWDIO high to abort any ongoing
176  * selection alert sequence, followed by a specific 128-bit selection alert
177  * sequence, followed by 4 TCK/SWCLK cycles with TMS/SWDIO low, followed by
178  * a specific protocol-dependent activation code. For SWD the activation code
179  * is an 8-bit sequence. The sequence ends with a line reset.
180  * Bits are stored (and transmitted) LSB-first.
181  */
182 static const uint8_t swd_seq_dormant_to_swd[] = {
183         /* At least 8 SWCLK cycles with SWDIO high */
184         0xff,
185         /* Selection alert sequence */
186         0x92, 0xf3, 0x09, 0x62, 0x95, 0x2d, 0x85, 0x86,
187         0xe9, 0xaf, 0xdd, 0xe3, 0xa2, 0x0e, 0xbc, 0x19,
188         /*
189          * 4 SWCLK cycles with SWDIO low ...
190          * + SWD activation code 0x1a ...
191          * + at least 8 SWCLK cycles with SWDIO high
192          */
193         0xa0, /* ((0x00)      & GENMASK(3, 0)) | ((0x1a << 4) & GENMASK(7, 4)) */
194         0xf1, /* ((0x1a >> 4) & GENMASK(3, 0)) | ((0xff << 4) & GENMASK(7, 4)) */
195         0xff,
196         /* At least 50 SWCLK cycles with SWDIO high */
197         0xff, 0xff, 0xff, 0xff, 0xff, 0xff, 0xff,
198         /* At least 2 idle (low) cycles */
199         0x00,
200 };
201 static const unsigned swd_seq_dormant_to_swd_len = 224;
202
203 /**
204  * JTAG-to-dormant sequence.
205  *
206  * This is at least 5 TCK cycles with TMS high to put the interface
207  * in test-logic-reset state, followed by a specific 31-bit sequence.
208  * Bits are stored (and transmitted) LSB-first.
209  */
210 static const uint8_t swd_seq_jtag_to_dormant[] = {
211         /* At least 5 TCK cycles with TMS high */
212         0xff,
213         /*
214          * Still one TCK cycle with TMS high followed by 31 bits JTAG-to-DS
215          * select sequence 0xba, 0xbb, 0xbb, 0x33,
216          */
217         0x75, /* ((0xff >> 7) & GENMASK(0, 0)) | ((0xba << 1) & GENMASK(7, 1)) */
218         0x77, /* ((0xba >> 7) & GENMASK(0, 0)) | ((0xbb << 1) & GENMASK(7, 1)) */
219         0x77, /* ((0xbb >> 7) & GENMASK(0, 0)) | ((0xbb << 1) & GENMASK(7, 1)) */
220         0x67, /* ((0xbb >> 7) & GENMASK(0, 0)) | ((0x33 << 1) & GENMASK(7, 1)) */
221 };
222 static const unsigned swd_seq_jtag_to_dormant_len = 40;
223
224 /**
225  * Dormant-to-JTAG sequence.
226  *
227  * This is at least 8 TCK/SWCLK cycles with TMS/SWDIO high to abort any ongoing
228  * selection alert sequence, followed by a specific 128-bit selection alert
229  * sequence, followed by 4 TCK/SWCLK cycles with TMS/SWDIO low, followed by
230  * a specific protocol-dependent activation code. For JTAG there are two
231  * possible activation codes:
232  * - "JTAG-Serial": 12 bits 0x00, 0x00
233  * - "Arm CoreSight JTAG-DP": 8 bits 0x0a
234  * We use "JTAG-Serial" only, which seams more generic.
235  * Since the target TAP can be either in Run/Test Idle or in Test-Logic-Reset
236  * states, Arm recommends to put the TAP in Run/Test Idle using one TCK cycle
237  * with TMS low. To keep the sequence length multiple of 8, 8 TCK cycle with
238  * TMS low are sent (allowed by JTAG state machine).
239  * Bits are stored (and transmitted) LSB-first.
240  */
241 static const uint8_t swd_seq_dormant_to_jtag[] = {
242         /* At least 8 TCK/SWCLK cycles with TMS/SWDIO high */
243         0xff,
244         /* Selection alert sequence */
245         0x92, 0xf3, 0x09, 0x62, 0x95, 0x2d, 0x85, 0x86,
246         0xe9, 0xaf, 0xdd, 0xe3, 0xa2, 0x0e, 0xbc, 0x19,
247         /*
248          * 4 TCK/SWCLK cycles with TMS/SWDIO low ...
249          * + 12 bits JTAG-serial activation code 0x00, 0x00
250          */
251         0x00, 0x00,
252         /* put the TAP in Run/Test Idle */
253         0x00,
254 };
255 static const unsigned swd_seq_dormant_to_jtag_len = 160;
256
257 struct swd_driver {
258         /**
259          * Initialize the debug link so it can perform SWD operations.
260          *
261          * As an example, this would switch a dual-mode debug adapter
262          * into SWD mode and out of JTAG mode.
263          *
264          * @return ERROR_OK on success, else a negative fault code.
265          */
266         int (*init)(void);
267
268         /**
269          * Queue a special SWDIO sequence.
270          *
271          * @param seq The special sequence to generate.
272          * @return ERROR_OK if the sequence was queued, negative error if the
273          * sequence is unsupported.
274          */
275         int (*switch_seq)(enum swd_special_seq seq);
276
277         /**
278          * Queued read of an AP or DP register.
279          *
280          * @param Command byte with APnDP/RnW/addr/parity bits
281          * @param Where to store value to read from register
282          * @param ap_delay_hint Number of idle cycles that may be
283          * needed after an AP access to avoid WAITs
284          */
285         void (*read_reg)(uint8_t cmd, uint32_t *value, uint32_t ap_delay_hint);
286
287         /**
288          * Queued write of an AP or DP register.
289          *
290          * @param Command byte with APnDP/RnW/addr/parity bits
291          * @param Value to be written to the register
292          * @param ap_delay_hint Number of idle cycles that may be
293          * needed after an AP access to avoid WAITs
294          */
295         void (*write_reg)(uint8_t cmd, uint32_t value, uint32_t ap_delay_hint);
296
297         /**
298          * Execute any queued transactions and collect the result.
299          *
300          * @return ERROR_OK on success, Ack response code on WAIT/FAULT
301          * or negative error code on other kinds of failure.
302          */
303         int (*run)(void);
304
305         /**
306          * Configures data collection from the Single-wire
307          * trace (SWO) signal.
308          * @param swo true if SWO data collection should be routed.
309          *
310          * For example,  some debug adapters include a UART which
311          * is normally connected to a microcontroller's UART TX,
312          * but which may instead be connected to SWO for use in
313          * collecting ITM (and possibly ETM) trace data.
314          *
315          * @return ERROR_OK on success, else a negative fault code.
316          */
317         int *(*trace)(bool swo);
318 };
319
320 int swd_init_reset(struct command_context *cmd_ctx);
321
322 #endif /* OPENOCD_JTAG_SWD_H */