2753713c36f05f16a054bfd5b93aacd6940df5ee
[fw/openocd] / src / target / adi_v5_jtag.c
1 /***************************************************************************
2  *   Copyright (C) 2006 by Magnus Lundin
3  *   lundin@mlu.mine.nu
4  *
5  *   Copyright (C) 2008 by Spencer Oliver
6  *   spen@spen-soft.co.uk
7  *
8  *   Copyright (C) 2009 by Oyvind Harboe
9  *   oyvind.harboe@zylin.com
10  *
11  *   Copyright (C) 2009-2010 by David Brownell
12  *
13  *   This program is free software; you can redistribute it and/or modify
14  *   it under the terms of the GNU General Public License as published by
15  *   the Free Software Foundation; either version 2 of the License, or
16  *   (at your option) any later version.
17  *
18  *   This program is distributed in the hope that it will be useful,
19  *   but WITHOUT ANY WARRANTY; without even the implied warranty of
20  *   MERCHANTABILITY or FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE.  See the
21  *   GNU General Public License for more details.
22  *
23  *   You should have received a copy of the GNU General Public License
24  *   along with this program; if not, write to the
25  *   Free Software Foundation, Inc.,
26  *   51 Franklin Street, Fifth Floor, Boston, MA 02110-1301 USA.
27  ***************************************************************************/
28
29 /**
30  * @file
31  * This file implements JTAG transport support for cores implementing
32  the ARM Debug Interface version 5 (ADIv5).
33  */
34
35 #ifdef HAVE_CONFIG_H
36 #include "config.h"
37 #endif
38
39 #include "arm.h"
40 #include "arm_adi_v5.h"
41 #include <helper/time_support.h>
42
43 /* JTAG instructions/registers for JTAG-DP and SWJ-DP */
44 #define JTAG_DP_ABORT           0x8
45 #define JTAG_DP_DPACC           0xA
46 #define JTAG_DP_APACC           0xB
47 #define JTAG_DP_IDCODE          0xE
48
49 /* three-bit ACK values for DPACC and APACC reads */
50 #define JTAG_ACK_OK_FAULT       0x2
51 #define JTAG_ACK_WAIT           0x1
52
53 static int jtag_ap_q_abort(struct adiv5_dap *dap, uint8_t *ack);
54
55 /***************************************************************************
56  *
57  * DPACC and APACC scanchain access through JTAG-DP (or SWJ-DP)
58  *
59 ***************************************************************************/
60
61 /**
62  * Scan DPACC or APACC using target ordered uint8_t buffers.  No endianness
63  * conversions are performed.  See section 4.4.3 of the ADIv5 spec, which
64  * discusses operations which access these registers.
65  *
66  * Note that only one scan is performed.  If RnW is set, a separate scan
67  * will be needed to collect the data which was read; the "invalue" collects
68  * the posted result of a preceding operation, not the current one.
69  *
70  * @param dap the DAP
71  * @param instr JTAG_DP_APACC (AP access) or JTAG_DP_DPACC (DP access)
72  * @param reg_addr two significant bits; A[3:2]; for APACC access, the
73  *      SELECT register has more addressing bits.
74  * @param RnW false iff outvalue will be written to the DP or AP
75  * @param outvalue points to a 32-bit (little-endian) integer
76  * @param invalue NULL, or points to a 32-bit (little-endian) integer
77  * @param ack points to where the three bit JTAG_ACK_* code will be stored
78  */
79
80 static int adi_jtag_dp_scan(struct adiv5_dap *dap,
81                 uint8_t instr, uint8_t reg_addr, uint8_t RnW,
82                 uint8_t *outvalue, uint8_t *invalue, uint8_t *ack)
83 {
84         struct jtag_tap *tap = dap->tap;
85         struct scan_field fields[2];
86         uint8_t out_addr_buf;
87         int retval;
88
89         retval = arm_jtag_set_instr(tap, instr, NULL, TAP_IDLE);
90         if (retval != ERROR_OK)
91                 return retval;
92
93         /* Scan out a read or write operation using some DP or AP register.
94          * For APACC access with any sticky error flag set, this is discarded.
95          */
96         fields[0].num_bits = 3;
97         buf_set_u32(&out_addr_buf, 0, 3, ((reg_addr >> 1) & 0x6) | (RnW & 0x1));
98         fields[0].out_value = &out_addr_buf;
99         fields[0].in_value = ack;
100
101         /* NOTE: if we receive JTAG_ACK_WAIT, the previous operation did not
102          * complete; data we write is discarded, data we read is unpredictable.
103          * When overrun detect is active, STICKYORUN is set.
104          */
105
106         fields[1].num_bits = 32;
107         fields[1].out_value = outvalue;
108         fields[1].in_value = invalue;
109
110         jtag_add_dr_scan(tap, 2, fields, TAP_IDLE);
111
112         /* Add specified number of tck clocks after starting memory bus
113          * access, giving the hardware time to complete the access.
114          * They provide more time for the (MEM) AP to complete the read ...
115          * See "Minimum Response Time" for JTAG-DP, in the ADIv5 spec.
116          */
117         if ((instr == JTAG_DP_APACC)
118                         && ((reg_addr == MEM_AP_REG_DRW)
119                                 || ((reg_addr & 0xF0) == MEM_AP_REG_BD0))
120                         && (dap->ap[dap_ap_get_select(dap)].memaccess_tck != 0))
121                 jtag_add_runtest(dap->ap[dap_ap_get_select(dap)].memaccess_tck,
122                                 TAP_IDLE);
123
124         return ERROR_OK;
125 }
126
127 /**
128  * Scan DPACC or APACC out and in from host ordered uint32_t buffers.
129  * This is exactly like adi_jtag_dp_scan(), except that endianness
130  * conversions are performed (so the types of invalue and outvalue
131  * must be different).
132  */
133 static int adi_jtag_dp_scan_u32(struct adiv5_dap *dap,
134                 uint8_t instr, uint8_t reg_addr, uint8_t RnW,
135                 uint32_t outvalue, uint32_t *invalue, uint8_t *ack)
136 {
137         uint8_t out_value_buf[4];
138         int retval;
139
140         buf_set_u32(out_value_buf, 0, 32, outvalue);
141
142         retval = adi_jtag_dp_scan(dap, instr, reg_addr, RnW,
143                         out_value_buf, (uint8_t *)invalue, ack);
144         if (retval != ERROR_OK)
145                 return retval;
146
147         if (invalue)
148                 jtag_add_callback(arm_le_to_h_u32,
149                                 (jtag_callback_data_t) invalue);
150
151         return retval;
152 }
153
154 /**
155  * Utility to write AP registers.
156  */
157 static inline int adi_jtag_ap_write_check(struct adiv5_dap *dap,
158                 uint8_t reg_addr, uint8_t *outvalue)
159 {
160         return adi_jtag_dp_scan(dap, JTAG_DP_APACC, reg_addr, DPAP_WRITE,
161                         outvalue, NULL, NULL);
162 }
163
164 static int adi_jtag_scan_inout_check_u32(struct adiv5_dap *dap,
165                 uint8_t instr, uint8_t reg_addr, uint8_t RnW,
166                 uint32_t outvalue, uint32_t *invalue)
167 {
168         int retval;
169
170         /* Issue the read or write */
171         retval = adi_jtag_dp_scan_u32(dap, instr, reg_addr,
172                         RnW, outvalue, NULL, NULL);
173         if (retval != ERROR_OK)
174                 return retval;
175
176         /* For reads,  collect posted value; RDBUFF has no other effect.
177          * Assumes read gets acked with OK/FAULT, and CTRL_STAT says "OK".
178          */
179         if ((RnW == DPAP_READ) && (invalue != NULL))
180                 retval = adi_jtag_dp_scan_u32(dap, JTAG_DP_DPACC,
181                                 DP_RDBUFF, DPAP_READ, 0, invalue, &dap->ack);
182         return retval;
183 }
184
185 static int jtagdp_transaction_endcheck(struct adiv5_dap *dap)
186 {
187         int retval;
188         uint32_t ctrlstat;
189
190         /* too expensive to call keep_alive() here */
191
192         /* Here be dragons!
193          *
194          * It is easy to be in a JTAG clock range where the target
195          * is not operating in a stable fashion. This happens
196          * for a few reasons:
197          *
198          * - the user may construct a simple test case to try to see
199          * if a higher JTAG clock works to eke out more performance.
200          * This simple case may pass, but more complex situations can
201          * fail.
202          *
203          * - The mostly works JTAG clock rate and the complete failure
204          * JTAG clock rate may be as much as 2-4x apart. This seems
205          * to be especially true on RC oscillator driven parts.
206          *
207          * So: even if calling adi_jtag_scan_inout_check_u32() multiple
208          * times here seems to "make things better here", it is just
209          * hiding problems with too high a JTAG clock.
210          *
211          * Note that even if some parts have RCLK/RTCK, that doesn't
212          * mean that RCLK/RTCK is the *correct* rate to run the JTAG
213          * interface at, i.e. RCLK/RTCK rates can be "too high", especially
214          * before the RC oscillator phase is not yet complete.
215          */
216
217         /* Post CTRL/STAT read; discard any previous posted read value
218          * but collect its ACK status.
219          */
220         retval = adi_jtag_scan_inout_check_u32(dap, JTAG_DP_DPACC,
221                         DP_CTRL_STAT, DPAP_READ, 0, &ctrlstat);
222         if (retval != ERROR_OK)
223                 return retval;
224         retval = jtag_execute_queue();
225         if (retval != ERROR_OK)
226                 return retval;
227
228         dap->ack = dap->ack & 0x7;
229
230         /* common code path avoids calling timeval_ms() */
231         if (dap->ack != JTAG_ACK_OK_FAULT) {
232                 long long then = timeval_ms();
233
234                 while (dap->ack != JTAG_ACK_OK_FAULT) {
235                         if (dap->ack == JTAG_ACK_WAIT) {
236                                 if ((timeval_ms()-then) > 1000) {
237                                         LOG_WARNING("Timeout (1000ms) waiting "
238                                                 "for ACK=OK/FAULT "
239                                                 "in JTAG-DP transaction - aborting");
240
241                                         uint8_t ack;
242                                         int abort_ret = jtag_ap_q_abort(dap, &ack);
243
244                                         if (abort_ret != 0)
245                                                 LOG_WARNING("Abort failed : return=%d ack=%d", abort_ret, ack);
246
247                                         return ERROR_JTAG_DEVICE_ERROR;
248                                 }
249                         } else {
250                                 LOG_WARNING("Invalid ACK %#x "
251                                                 "in JTAG-DP transaction",
252                                                 dap->ack);
253                                 return ERROR_JTAG_DEVICE_ERROR;
254                         }
255
256                         retval = adi_jtag_scan_inout_check_u32(dap, JTAG_DP_DPACC,
257                                         DP_CTRL_STAT, DPAP_READ, 0, &ctrlstat);
258                         if (retval != ERROR_OK)
259                                 return retval;
260                         retval = jtag_execute_queue();
261                         if (retval != ERROR_OK)
262                                 return retval;
263                         dap->ack = dap->ack & 0x7;
264                 }
265         }
266
267         /* REVISIT also STICKYCMP, for pushed comparisons (nyet used) */
268
269         /* Check for STICKYERR and STICKYORUN */
270         if (ctrlstat & (SSTICKYORUN | SSTICKYERR)) {
271                 LOG_DEBUG("jtag-dp: CTRL/STAT error, 0x%" PRIx32, ctrlstat);
272                 /* Check power to debug regions */
273                 if ((ctrlstat & 0xf0000000) != 0xf0000000) {
274                         LOG_ERROR("Debug regions are unpowered, an unexpected reset might have happened");
275                         return ERROR_JTAG_DEVICE_ERROR;
276                 } else {
277                         if (ctrlstat & SSTICKYORUN)
278                                 LOG_ERROR("JTAG-DP OVERRUN - check clock, "
279                                         "memaccess, or reduce jtag speed");
280
281                         if (ctrlstat & SSTICKYERR)
282                                 LOG_ERROR("JTAG-DP STICKY ERROR");
283
284                         /* Clear Sticky Error Bits */
285                         retval = adi_jtag_scan_inout_check_u32(dap, JTAG_DP_DPACC,
286                                         DP_CTRL_STAT, DPAP_WRITE,
287                                         dap->dp_ctrl_stat | SSTICKYORUN
288                                                 | SSTICKYERR, NULL);
289                         if (retval != ERROR_OK)
290                                 return retval;
291                         retval = adi_jtag_scan_inout_check_u32(dap, JTAG_DP_DPACC,
292                                         DP_CTRL_STAT, DPAP_READ, 0, &ctrlstat);
293                         if (retval != ERROR_OK)
294                                 return retval;
295                         retval = jtag_execute_queue();
296                         if (retval != ERROR_OK)
297                                 return retval;
298
299                         LOG_DEBUG("jtag-dp: CTRL/STAT 0x%" PRIx32, ctrlstat);
300                 }
301                 retval = jtag_execute_queue();
302                 if (retval != ERROR_OK)
303                         return retval;
304                 return ERROR_JTAG_DEVICE_ERROR;
305         }
306
307         return ERROR_OK;
308 }
309
310 /*--------------------------------------------------------------------------*/
311
312 static int jtag_dp_q_read(struct adiv5_dap *dap, unsigned reg,
313                 uint32_t *data)
314 {
315         return adi_jtag_scan_inout_check_u32(dap, JTAG_DP_DPACC,
316                         reg, DPAP_READ, 0, data);
317 }
318
319 static int jtag_dp_q_write(struct adiv5_dap *dap, unsigned reg,
320                 uint32_t data)
321 {
322         return adi_jtag_scan_inout_check_u32(dap, JTAG_DP_DPACC,
323                         reg, DPAP_WRITE, data, NULL);
324 }
325
326 /** Select the AP register bank matching bits 7:4 of reg. */
327 static int jtag_ap_q_bankselect(struct adiv5_dap *dap, unsigned reg)
328 {
329         uint32_t select_ap_bank = reg & 0x000000F0;
330
331         if (select_ap_bank == dap->ap_bank_value)
332                 return ERROR_OK;
333         dap->ap_bank_value = select_ap_bank;
334
335         select_ap_bank |= dap->ap_current;
336
337         return jtag_dp_q_write(dap, DP_SELECT, select_ap_bank);
338 }
339
340 static int jtag_ap_q_read(struct adiv5_dap *dap, unsigned reg,
341                 uint32_t *data)
342 {
343         int retval = jtag_ap_q_bankselect(dap, reg);
344
345         if (retval != ERROR_OK)
346                 return retval;
347
348         return adi_jtag_scan_inout_check_u32(dap, JTAG_DP_APACC, reg,
349                         DPAP_READ, 0, data);
350 }
351
352 static int jtag_ap_q_write(struct adiv5_dap *dap, unsigned reg,
353                 uint32_t data)
354 {
355         uint8_t out_value_buf[4];
356
357         int retval = jtag_ap_q_bankselect(dap, reg);
358         if (retval != ERROR_OK)
359                 return retval;
360
361         buf_set_u32(out_value_buf, 0, 32, data);
362
363         return adi_jtag_ap_write_check(dap, reg, out_value_buf);
364 }
365
366 static int jtag_ap_q_abort(struct adiv5_dap *dap, uint8_t *ack)
367 {
368         /* for JTAG, this is the only valid ABORT register operation */
369         return adi_jtag_dp_scan_u32(dap, JTAG_DP_ABORT,
370                         0, DPAP_WRITE, 1, NULL, ack);
371 }
372
373 static int jtag_dp_run(struct adiv5_dap *dap)
374 {
375         return jtagdp_transaction_endcheck(dap);
376 }
377
378 /* FIXME don't export ... just initialize as
379  * part of DAP setup
380 */
381 const struct dap_ops jtag_dp_ops = {
382         .queue_dp_read       = jtag_dp_q_read,
383         .queue_dp_write      = jtag_dp_q_write,
384         .queue_ap_read       = jtag_ap_q_read,
385         .queue_ap_write      = jtag_ap_q_write,
386         .queue_ap_abort      = jtag_ap_q_abort,
387         .run                 = jtag_dp_run,
388 };
389
390
391 static const uint8_t swd2jtag_bitseq[] = {
392         /* More than 50 TCK/SWCLK cycles with TMS/SWDIO high,
393          * putting both JTAG and SWD logic into reset state.
394          */
395         0xff, 0xff, 0xff, 0xff, 0xff, 0xff, 0xff,
396         /* Switching equence disables SWD and enables JTAG
397          * NOTE: bits in the DP's IDCODE can expose the need for
398          * the old/deprecated sequence (0xae 0xde).
399          */
400         0x3c, 0xe7,
401         /* At least 50 TCK/SWCLK cycles with TMS/SWDIO high,
402          * putting both JTAG and SWD logic into reset state.
403          * NOTE:  some docs say "at least 5".
404          */
405         0xff, 0xff, 0xff, 0xff, 0xff, 0xff, 0xff,
406 };
407
408 /** Put the debug link into JTAG mode, if the target supports it.
409  * The link's initial mode may be either SWD or JTAG.
410  *
411  * @param target Enters JTAG mode (if possible).
412  *
413  * Note that targets implemented with SW-DP do not support JTAG, and
414  * that some targets which could otherwise support it may have been
415  * configured to disable JTAG signaling
416  *
417  * @return ERROR_OK or else a fault code.
418  */
419 int dap_to_jtag(struct target *target)
420 {
421         int retval;
422
423         LOG_DEBUG("Enter JTAG mode");
424
425         /* REVISIT it's nasty to need to make calls to a "jtag"
426          * subsystem if the link isn't in JTAG mode...
427          */
428
429         retval = jtag_add_tms_seq(8 * sizeof(swd2jtag_bitseq),
430                         swd2jtag_bitseq, TAP_RESET);
431         if (retval == ERROR_OK)
432                 retval = jtag_execute_queue();
433
434         /* REVISIT set up the DAP's ops vector for JTAG mode. */
435
436         return retval;
437 }