stlink: Add workaround for intermittent FW info retrieval failure
[fw/openocd] / src / jtag / drivers / stlink_usb.c
index 4382538d2d339a43a57b20bfedc775bdc4d022ab..cccb9ffa0b2fbccd3d83d7aef9240171084aeaf5 100644 (file)
@@ -20,7 +20,7 @@
  *   You should have received a copy of the GNU General Public License     *
  *   along with this program; if not, write to the                         *
  *   Free Software Foundation, Inc.,                                       *
- *   59 Temple Place - Suite 330, Boston, MA  02111-1307, USA.             *
+ *   51 Franklin Street, Fifth Floor, Boston, MA 02110-1301 USA.           *
  ***************************************************************************/
 
 #ifdef HAVE_CONFIG_H
@@ -30,9 +30,9 @@
 /* project specific includes */
 #include <helper/binarybuffer.h>
 #include <jtag/interface.h>
-#include <jtag/stlink/stlink_layout.h>
-#include <jtag/stlink/stlink_transport.h>
-#include <jtag/stlink/stlink_interface.h>
+#include <jtag/hla/hla_layout.h>
+#include <jtag/hla/hla_transport.h>
+#include <jtag/hla/hla_interface.h>
 #include <target/target.h>
 
 #include <target/cortex_m.h>
@@ -45,6 +45,7 @@
 #define STLINK_NULL_EP     0
 #define STLINK_RX_EP       (1|ENDPOINT_IN)
 #define STLINK_TX_EP       (2|ENDPOINT_OUT)
+#define STLINK_TRACE_EP    (3|ENDPOINT_IN)
 #define STLINK_SG_SIZE     (31)
 #define STLINK_DATA_SIZE   (4*128)
 #define STLINK_CMD_SIZE_V2 (16)
@@ -82,7 +83,7 @@ struct stlink_usb_handle_s {
        /** */
        uint8_t databuf[STLINK_DATA_SIZE];
        /** */
-       enum stlink_transports transport;
+       enum hl_transports transport;
        /** */
        struct stlink_usb_version version;
        /** */
@@ -91,6 +92,17 @@ struct stlink_usb_handle_s {
        uint16_t pid;
        /** this is the currently used jtag api */
        enum stlink_jtag_api_version jtag_api;
+       /** */
+       struct {
+               /** whether SWO tracing is enabled or not */
+               bool enabled;
+               /** trace data destination file */
+               FILE *output_f;
+               /** trace module source clock (for prescaler) */
+               uint32_t source_hz;
+               /** trace module clock prescaler */
+               uint32_t prescale;
+       } trace;
 };
 
 #define STLINK_DEBUG_ERR_OK            0x80
@@ -107,6 +119,7 @@ struct stlink_usb_handle_s {
 #define STLINK_DFU_COMMAND             0xF3
 #define STLINK_SWIM_COMMAND            0xF4
 #define STLINK_GET_CURRENT_MODE        0xF5
+#define STLINK_GET_TARGET_VOLTAGE      0xF7
 
 #define STLINK_DEV_DFU_MODE            0x00
 #define STLINK_DEV_MASS_MODE           0x01
@@ -157,10 +170,18 @@ struct stlink_usb_handle_s {
 #define STLINK_DEBUG_APIV2_GETLASTRWSTATUS 0x3B
 #define STLINK_DEBUG_APIV2_DRIVE_NRST      0x3C
 
+#define STLINK_DEBUG_APIV2_START_TRACE_RX  0x40
+#define STLINK_DEBUG_APIV2_STOP_TRACE_RX   0x41
+#define STLINK_DEBUG_APIV2_GET_TRACE_NB    0x42
+
 #define STLINK_DEBUG_APIV2_DRIVE_NRST_LOW   0x00
 #define STLINK_DEBUG_APIV2_DRIVE_NRST_HIGH  0x01
 #define STLINK_DEBUG_APIV2_DRIVE_NRST_PULSE 0x02
 
+#define STLINK_TRACE_SIZE               1024
+#define STLINK_TRACE_MAX_HZ             2000000
+#define STLINK_TRACE_MIN_VERSION        13
+
 /** */
 enum stlink_mode {
        STLINK_MODE_UNKNOWN = 0,
@@ -304,6 +325,26 @@ static int stlink_usb_xfer(void *handle, const uint8_t *buf, int size)
        return ERROR_OK;
 }
 
+/** */
+static int stlink_usb_read_trace(void *handle, const uint8_t *buf, int size)
+{
+       struct stlink_usb_handle_s *h;
+
+       assert(handle != NULL);
+
+       h = (struct stlink_usb_handle_s *)handle;
+
+       assert(h->version.stlink >= 2);
+
+       if (jtag_libusb_bulk_read(h->fd, STLINK_TRACE_EP, (char *)buf,
+                               size, 1000) != size) {
+               LOG_ERROR("bulk trace read failed");
+               return ERROR_FAIL;
+       }
+
+       return ERROR_OK;
+}
+
 /** */
 static void stlink_usb_xfer_v1_create_cmd(void *handle, uint8_t direction, uint32_t size)
 {
@@ -413,7 +454,7 @@ static int stlink_usb_version(void *handle)
        else
                h->version.jtag_api_max = STLINK_JTAG_API_V1;
 
-       LOG_DEBUG("STLINK v%d JTAG v%d API v%d SWIM v%d VID 0x%04X PID 0x%04X",
+       LOG_INFO("STLINK v%d JTAG v%d API v%d SWIM v%d VID 0x%04X PID 0x%04X",
                h->version.stlink,
                h->version.jtag,
                (h->version.jtag_api_max == STLINK_JTAG_API_V1) ? 1 : 2,
@@ -424,6 +465,40 @@ static int stlink_usb_version(void *handle)
        return ERROR_OK;
 }
 
+static int stlink_usb_check_voltage(void *handle, float *target_voltage)
+{
+       struct stlink_usb_handle_s *h;
+       uint32_t adc_results[2];
+
+       h = (struct stlink_usb_handle_s *)handle;
+
+       /* only supported by stlink/v2 and for firmware >= 13 */
+       if (h->version.stlink == 1 || h->version.jtag < 13)
+               return ERROR_COMMAND_NOTFOUND;
+
+       stlink_usb_init_buffer(handle, STLINK_RX_EP, 8);
+
+       h->cmdbuf[h->cmdidx++] = STLINK_GET_TARGET_VOLTAGE;
+
+       int result = stlink_usb_xfer(handle, h->databuf, 8);
+
+       if (result != ERROR_OK)
+               return result;
+
+       /* convert result */
+       adc_results[0] = le_to_h_u32(h->databuf);
+       adc_results[1] = le_to_h_u32(h->databuf + 4);
+
+       *target_voltage = 0;
+
+       if (adc_results[0])
+               *target_voltage = 2 * ((float)adc_results[1]) * (float)(1.2 / adc_results[0]);
+
+       LOG_INFO("Target voltage: %f", (double)*target_voltage);
+
+       return ERROR_OK;
+}
+
 /** */
 static int stlink_usb_current_mode(void *handle, uint8_t *mode)
 {
@@ -544,8 +619,10 @@ static int stlink_usb_mode_leave(void *handle, enum stlink_mode type)
        return ERROR_OK;
 }
 
+static int stlink_usb_assert_srst(void *handle, int srst);
+
 /** */
-static int stlink_usb_init_mode(void *handle)
+static int stlink_usb_init_mode(void *handle, bool connect_under_reset)
 {
        int res;
        uint8_t mode;
@@ -593,17 +670,40 @@ static int stlink_usb_init_mode(void *handle)
        if (res != ERROR_OK)
                return res;
 
+       /* we check the target voltage here as an aid to debugging connection problems.
+        * the stlink requires the target Vdd to be connected for reliable debugging.
+        * this cmd is supported in all modes except DFU
+        */
+       if (mode != STLINK_DEV_DFU_MODE) {
+
+               float target_voltage;
+
+               /* check target voltage (if supported) */
+               res = stlink_usb_check_voltage(h, &target_voltage);
+
+               if (res != ERROR_OK) {
+                       if (res != ERROR_COMMAND_NOTFOUND)
+                               LOG_ERROR("voltage check failed");
+                       /* attempt to continue as it is not a catastrophic failure */
+               } else {
+                       /* check for a sensible target voltage, operating range is 1.65-5.5v
+                        * according to datasheet */
+                       if (target_voltage < 1.5)
+                               LOG_ERROR("target voltage may be too low for reliable debugging");
+               }
+       }
+
        LOG_DEBUG("MODE: 0x%02X", mode);
 
        /* set selected mode */
        switch (h->transport) {
-               case STLINK_TRANSPORT_SWD:
+               case HL_TRANSPORT_SWD:
                        emode = STLINK_MODE_DEBUG_SWD;
                        break;
-               case STLINK_TRANSPORT_JTAG:
+               case HL_TRANSPORT_JTAG:
                        emode = STLINK_MODE_DEBUG_JTAG;
                        break;
-               case STLINK_TRANSPORT_SWIM:
+               case HL_TRANSPORT_SWIM:
                        emode = STLINK_MODE_DEBUG_SWIM;
                        break;
                default:
@@ -616,6 +716,12 @@ static int stlink_usb_init_mode(void *handle)
                return ERROR_FAIL;
        }
 
+       if (connect_under_reset) {
+               res = stlink_usb_assert_srst(handle, 0);
+               if (res != ERROR_OK)
+                       return res;
+       }
+
        res = stlink_usb_mode_enter(handle, emode);
 
        if (res != ERROR_OK)
@@ -713,6 +819,42 @@ static int stlink_usb_write_debug_reg(void *handle, uint32_t addr, uint32_t val)
        return h->databuf[0] == STLINK_DEBUG_ERR_OK ? ERROR_OK : ERROR_FAIL;
 }
 
+/** */
+static void stlink_usb_trace_read(void *handle)
+{
+       struct stlink_usb_handle_s *h;
+
+       assert(handle != NULL);
+
+       h = (struct stlink_usb_handle_s *)handle;
+
+       if (h->trace.enabled && h->version.jtag >= STLINK_TRACE_MIN_VERSION) {
+               int res;
+
+               stlink_usb_init_buffer(handle, STLINK_RX_EP, 10);
+
+               h->cmdbuf[h->cmdidx++] = STLINK_DEBUG_COMMAND;
+               h->cmdbuf[h->cmdidx++] = STLINK_DEBUG_APIV2_GET_TRACE_NB;
+
+               res = stlink_usb_xfer(handle, h->databuf, 2);
+               if (res == ERROR_OK) {
+                       uint8_t buf[STLINK_TRACE_SIZE];
+                       size_t size = le_to_h_u16(h->databuf);
+
+                       if (size > 0) {
+                               size = size < sizeof(buf) ? size : sizeof(buf) - 1;
+
+                               res = stlink_usb_read_trace(handle, buf, size);
+                               if (res == ERROR_OK) {
+                                       /* Log retrieved trace output */
+                                       if (fwrite(buf, 1, size, h->trace.output_f) > 0)
+                                               fflush(h->trace.output_f);
+                               }
+                       }
+               }
+       }
+}
+
 static enum target_state stlink_usb_v2_get_status(void *handle)
 {
        int result;
@@ -727,6 +869,8 @@ static enum target_state stlink_usb_v2_get_status(void *handle)
        else if (status & S_RESET_ST)
                return TARGET_RESET;
 
+       stlink_usb_trace_read(handle);
+
        return TARGET_RUNNING;
 }
 
@@ -820,6 +964,132 @@ static int stlink_usb_assert_srst(void *handle, int srst)
        return h->databuf[0] == STLINK_DEBUG_ERR_OK ? ERROR_OK : ERROR_FAIL;
 }
 
+/** */
+static int stlink_configure_target_trace_port(void *handle)
+{
+       int res;
+       uint32_t reg;
+       struct stlink_usb_handle_s *h;
+
+       assert(handle != NULL);
+
+       h = (struct stlink_usb_handle_s *)handle;
+
+       /* configure the TPI */
+
+       /* enable the trace subsystem */
+       res = stlink_usb_v2_read_debug_reg(handle, DCB_DEMCR, &reg);
+       if (res != ERROR_OK)
+               goto out;
+       res = stlink_usb_write_debug_reg(handle, DCB_DEMCR, TRCENA|reg);
+       if (res != ERROR_OK)
+               goto out;
+       /* set the TPI clock prescaler */
+       res = stlink_usb_write_debug_reg(handle, TPI_ACPR, h->trace.prescale);
+       if (res != ERROR_OK)
+               goto out;
+       /* select the pin protocol.  The STLinkv2 only supports asynchronous
+        * UART emulation (NRZ) mode, so that's what we pick. */
+       res = stlink_usb_write_debug_reg(handle, TPI_SPPR, 0x02);
+       if (res != ERROR_OK)
+               goto out;
+       /* disable continuous formatting */
+       res = stlink_usb_write_debug_reg(handle, TPI_FFCR, (1<<8));
+       if (res != ERROR_OK)
+               goto out;
+
+       /* configure the ITM */
+
+       /* unlock access to the ITM registers */
+       res = stlink_usb_write_debug_reg(handle, ITM_LAR, 0xC5ACCE55);
+       if (res != ERROR_OK)
+               goto out;
+       /* enable trace with ATB ID 1 */
+       res = stlink_usb_write_debug_reg(handle, ITM_TCR, (1<<16)|(1<<0)|(1<<2));
+       if (res != ERROR_OK)
+               goto out;
+       /* trace privilege */
+       res = stlink_usb_write_debug_reg(handle, ITM_TPR, 1);
+       if (res != ERROR_OK)
+               goto out;
+       /* trace port enable (port 0) */
+       res = stlink_usb_write_debug_reg(handle, ITM_TER, (1<<0));
+       if (res != ERROR_OK)
+               goto out;
+
+       res = ERROR_OK;
+out:
+       return res;
+}
+
+/** */
+static void stlink_usb_trace_disable(void *handle)
+{
+       int res = ERROR_OK;
+       struct stlink_usb_handle_s *h;
+
+       assert(handle != NULL);
+
+       h = (struct stlink_usb_handle_s *)handle;
+
+       assert(h->version.jtag >= STLINK_TRACE_MIN_VERSION);
+
+       LOG_DEBUG("Tracing: disable\n");
+
+       stlink_usb_init_buffer(handle, STLINK_RX_EP, 2);
+       h->cmdbuf[h->cmdidx++] = STLINK_DEBUG_COMMAND;
+       h->cmdbuf[h->cmdidx++] = STLINK_DEBUG_APIV2_STOP_TRACE_RX;
+       res = stlink_usb_xfer(handle, h->databuf, 2);
+
+       if (res == ERROR_OK)
+               h->trace.enabled = false;
+}
+
+
+/** */
+static int stlink_usb_trace_enable(void *handle)
+{
+       int res;
+       struct stlink_usb_handle_s *h;
+
+       assert(handle != NULL);
+
+       h = (struct stlink_usb_handle_s *)handle;
+
+       if (h->version.jtag >= STLINK_TRACE_MIN_VERSION) {
+               uint32_t trace_hz;
+
+               res = stlink_configure_target_trace_port(handle);
+               if (res != ERROR_OK)
+                       LOG_ERROR("Unable to configure tracing on target\n");
+
+               trace_hz = h->trace.prescale > 0 ?
+                       h->trace.source_hz / (h->trace.prescale + 1) :
+                       h->trace.source_hz;
+
+               stlink_usb_init_buffer(handle, STLINK_RX_EP, 10);
+
+               h->cmdbuf[h->cmdidx++] = STLINK_DEBUG_COMMAND;
+               h->cmdbuf[h->cmdidx++] = STLINK_DEBUG_APIV2_START_TRACE_RX;
+               h_u16_to_le(h->cmdbuf+h->cmdidx, (uint16_t)STLINK_TRACE_SIZE);
+               h->cmdidx += 2;
+               h_u32_to_le(h->cmdbuf+h->cmdidx, trace_hz);
+               h->cmdidx += 4;
+
+               res = stlink_usb_xfer(handle, h->databuf, 2);
+
+               if (res == ERROR_OK)  {
+                       h->trace.enabled = true;
+                       LOG_DEBUG("Tracing: recording at %uHz\n", trace_hz);
+               }
+       } else {
+               LOG_ERROR("Tracing is not supported by this version.");
+               res = ERROR_FAIL;
+       }
+
+       return res;
+}
+
 /** */
 static int stlink_usb_run(void *handle)
 {
@@ -830,8 +1100,19 @@ static int stlink_usb_run(void *handle)
 
        h = (struct stlink_usb_handle_s *)handle;
 
-       if (h->jtag_api == STLINK_JTAG_API_V2)
-               return stlink_usb_write_debug_reg(handle, DCB_DHCSR, DBGKEY|C_DEBUGEN);
+       if (h->jtag_api == STLINK_JTAG_API_V2) {
+               res = stlink_usb_write_debug_reg(handle, DCB_DHCSR, DBGKEY|C_DEBUGEN);
+
+               /* Try to start tracing, if requested */
+               if (res == ERROR_OK && h->trace.output_f) {
+                       if (stlink_usb_trace_enable(handle) == ERROR_OK)
+                               LOG_DEBUG("Tracing: enabled\n");
+                       else
+                               LOG_ERROR("Tracing: enable failed\n");
+               }
+
+               return res;
+       }
 
        stlink_usb_init_buffer(handle, STLINK_RX_EP, 2);
 
@@ -856,8 +1137,14 @@ static int stlink_usb_halt(void *handle)
 
        h = (struct stlink_usb_handle_s *)handle;
 
-       if (h->jtag_api == STLINK_JTAG_API_V2)
-               return stlink_usb_write_debug_reg(handle, DCB_DHCSR, DBGKEY|C_HALT|C_DEBUGEN);
+       if (h->jtag_api == STLINK_JTAG_API_V2) {
+               res = stlink_usb_write_debug_reg(handle, DCB_DHCSR, DBGKEY|C_HALT|C_DEBUGEN);
+
+               if (res == ERROR_OK && h->trace.enabled)
+                       stlink_usb_trace_disable(handle);
+
+               return res;
+       }
 
        stlink_usb_init_buffer(handle, STLINK_RX_EP, 2);
 
@@ -1143,15 +1430,30 @@ static int stlink_usb_write_mem32(void *handle, uint32_t addr, uint16_t len,
 }
 
 /** */
-static int stlink_usb_open(struct stlink_interface_param_s *param, void **fd)
+static int stlink_usb_close(void *fd)
+{
+       struct stlink_usb_handle_s *h;
+
+       h = (struct stlink_usb_handle_s *)fd;
+
+       if (h->fd)
+               jtag_libusb_close(h->fd);
+
+       free(fd);
+
+       return ERROR_OK;
+}
+
+/** */
+static int stlink_usb_open(struct hl_interface_param_s *param, void **fd)
 {
-       int err;
+       int err, retry_count = 1;
        struct stlink_usb_handle_s *h;
        enum stlink_jtag_api_version api;
 
        LOG_DEBUG("stlink_usb_open");
 
-       h = malloc(sizeof(struct stlink_usb_handle_s));
+       h = calloc(1, sizeof(struct stlink_usb_handle_s));
 
        if (h == 0) {
                LOG_DEBUG("malloc failed");
@@ -1160,43 +1462,78 @@ static int stlink_usb_open(struct stlink_interface_param_s *param, void **fd)
 
        h->transport = param->transport;
 
+       /* set max read/write buffer size in bytes */
+       param->max_buffer = 512;
+
        const uint16_t vids[] = { param->vid, 0 };
        const uint16_t pids[] = { param->pid, 0 };
 
        LOG_DEBUG("transport: %d vid: 0x%04x pid: 0x%04x", param->transport,
                param->vid, param->pid);
 
-       if (jtag_libusb_open(vids, pids, &h->fd) != ERROR_OK) {
-               LOG_ERROR("open failed");
-               return ERROR_FAIL;
-       }
+       /*
+         On certain host USB configurations(e.g. MacBook Air)
+         STLINKv2 dongle seems to have its FW in a funky state if,
+         after plugging it in, you try to use openocd with it more
+         then once (by launching and closing openocd). In cases like
+         that initial attempt to read the FW info via
+         stlink_usb_version will fail and the device has to be reset
+         in order to become operational.
+        */
+       do {
+               if (jtag_libusb_open(vids, pids, &h->fd) != ERROR_OK) {
+                       LOG_ERROR("open failed");
+                       goto error_open;
+               }
 
-       jtag_libusb_set_configuration(h->fd, 0);
+               jtag_libusb_set_configuration(h->fd, 0);
 
-       if (jtag_libusb_claim_interface(h->fd, 0) != ERROR_OK) {
-               LOG_DEBUG("claim interface failed");
-               return ERROR_FAIL;
-       }
+               if (jtag_libusb_claim_interface(h->fd, 0) != ERROR_OK) {
+                       LOG_DEBUG("claim interface failed");
+                       goto error_open;
+               }
 
-       /* wrap version for first read */
-       switch (param->pid) {
+               /* wrap version for first read */
+               switch (param->pid) {
                case 0x3744:
                        h->version.stlink = 1;
                        break;
                default:
                        h->version.stlink = 2;
                        break;
-       }
+               }
 
-       /* get the device version */
-       err = stlink_usb_version(h);
+               /* get the device version */
+               err = stlink_usb_version(h);
 
-       if (err != ERROR_OK) {
-               LOG_ERROR("read version failed");
-               jtag_libusb_close(h->fd);
-               free(h);
-               return err;
-       }
+               if (err == ERROR_OK) {
+                       break;
+               } else if (h->version.stlink == 1 ||
+                          retry_count == 0) {
+                       LOG_ERROR("read version failed");
+                       goto error_open;
+               } else {
+                       err = jtag_libusb_release_interface(h->fd, 0);
+                       if (err != ERROR_OK) {
+                               LOG_ERROR("release interface failed");
+                               goto error_open;
+                       }
+
+                       err = jtag_libusb_reset_device(h->fd);
+                       if (err != ERROR_OK) {
+                               LOG_ERROR("reset device failed");
+                               goto error_open;
+                       }
+
+                       jtag_libusb_close(h->fd);
+                       /*
+                         Give the device one second to settle down and
+                         reenumerate.
+                        */
+                       usleep(1 * 1000 * 1000);
+                       retry_count--;
+               }
+       } while (1);
 
        /* compare usb vid/pid */
        if ((param->vid != h->vid) || (param->pid != h->pid))
@@ -1208,12 +1545,12 @@ static int stlink_usb_open(struct stlink_interface_param_s *param, void **fd)
        err = ERROR_OK;
 
        switch (h->transport) {
-               case STLINK_TRANSPORT_SWD:
-               case STLINK_TRANSPORT_JTAG:
+               case HL_TRANSPORT_SWD:
+               case HL_TRANSPORT_JTAG:
                        if (h->version.jtag == 0)
                                err = ERROR_FAIL;
                        break;
-               case STLINK_TRANSPORT_SWIM:
+               case HL_TRANSPORT_SWIM:
                        if (h->version.swim == 0)
                                err = ERROR_FAIL;
                        break;
@@ -1224,9 +1561,7 @@ static int stlink_usb_open(struct stlink_interface_param_s *param, void **fd)
 
        if (err != ERROR_OK) {
                LOG_ERROR("mode (transport) not supported by device");
-               jtag_libusb_close(h->fd);
-               free(h);
-               return err;
+               goto error_open;
        }
 
        api = h->version.jtag_api_max;
@@ -1241,29 +1576,37 @@ static int stlink_usb_open(struct stlink_interface_param_s *param, void **fd)
        /* set the used jtag api, this will default to the newest supported version */
        h->jtag_api = api;
 
+       if (h->jtag_api >= 2 && param->trace_f && param->trace_source_hz > 0) {
+               uint32_t prescale;
+
+               prescale = param->trace_source_hz > STLINK_TRACE_MAX_HZ ?
+                       (param->trace_source_hz / STLINK_TRACE_MAX_HZ) - 1 : 0;
+
+               h->trace.output_f = param->trace_f;
+               h->trace.source_hz = param->trace_source_hz;
+               h->trace.prescale = prescale;
+       }
+
        /* initialize the debug hardware */
-       err = stlink_usb_init_mode(h);
+       err = stlink_usb_init_mode(h, param->connect_under_reset);
 
        if (err != ERROR_OK) {
                LOG_ERROR("init mode failed");
-               jtag_libusb_close(h->fd);
-               free(h);
-               return err;
+               goto error_open;
        }
 
        *fd = h;
 
        return ERROR_OK;
-}
 
-/** */
-static int stlink_usb_close(void *fd)
-{
-       return ERROR_OK;
+error_open:
+       stlink_usb_close(h);
+
+       return ERROR_FAIL;
 }
 
 /** */
-struct stlink_layout_api_s stlink_usb_layout_api = {
+struct hl_layout_api_s stlink_usb_layout_api = {
        /** */
        .open = stlink_usb_open,
        /** */