目次: OpenOCD
一覧が欲しくなったので作りました。
目次: OpenOCD
これまでに書き込み、消去の仕組みを調べました。その過程でどうしてHiFive UnleashedでSPI Flashの消去が正常に動作しないのかわかりました。アドレスの指定が間違っているからです。
// openocd/src/flash/nor/fespi.c
static int fespi_erase_sector(struct flash_bank *bank, int sector)
{
...
retval = fespi_tx(bank, fespi_info->dev->erase_cmd); //★ブロック64K消去コマンド(4バイトアドレスを期待)
if (retval != ERROR_OK)
return retval;
sector = bank->sectors[sector].offset;
retval = fespi_tx(bank, sector >> 16); //★アドレス(3バイトしか送っていない)
if (retval != ERROR_OK)
return retval;
retval = fespi_tx(bank, sector >> 8);
if (retval != ERROR_OK)
return retval;
retval = fespi_tx(bank, sector);
if (retval != ERROR_OK)
return retval;
消去コマンドは0xdc(4BER64Kコマンド)で4バイトアドレスを期待していますが、今のOpenOCDの実装は3バイトアドレスを渡しています。これでは動作しません。最初に動作確認したログを覚えているでしょうか?改めて見直すと、
$ riscv64-zephyr-elf-gdb (gdb) set arch riscv:rv64 The target architecture is assumed to be riscv:rv64 (gdb) target remote :3333 Remote debugging using :3333 (gdb) monitor reset halt JTAG tap: riscv.cpu tap/device found: 0x20000913 (mfg: 0x489 (SiFive Inc), part: 0x0000, ver: 0x2) ★★monitor xxxxはremote monitor(この場合OpenOCD)へのコマンドと解釈される (gdb) monitor flash probe 0 Found flash device 'issi is25wp256d' (ID 0x0019709d) device needs paging or 4-byte addresses - not implemented ★★ん?なんだこれ flash 'fespi' found at 0x20000000
OpenOCDが4バイトアドレスには対応していないよ、という警告を出していました。なるほど、やっと警告の意味がわかりました。
Unleashedの消去コマンドが動作しない理由はわかりましたが、まだいくつか不思議な点が残っています。
比較しやすいようにSPI FlashのパラメータリストのうちHiFive1とHiFive Unleashedに関わるところだけ抜粋しておきます。
// openocd/src/flash/nor/spi.c
const struct flash_device flash_devices[] = {
/* name, read_cmd, qread_cmd, pprog_cmd, erase_cmd, chip_erase_cmd, device_id,
* pagesize, sectorsize, size_in_bytes */
FLASH_ID("st m25p05", 0x03, 0x00, 0x02, 0xd8, 0xc7, 0x00102020, 0x80, 0x8000, 0x10000),
...
//★HiFive1が搭載しているFlash
FLASH_ID("issi is25lp032", 0x03, 0x00, 0x02, 0xd8, 0xc7, 0x0016609d, 0x100, 0x10000, 0x400000),
...
//★HiFive Unleashedが搭載しているFlash
FLASH_ID("issi is25wp256d", 0x13, 0xec, 0x12, 0xdc, 0xc7, 0x0019709d, 0x100, 0x10000, 0x2000000),
...
結論としてはOpenOCDの実装を変えないとHiFive UnleashedのSPI Flashの書き込み、消去は正常に行えないことがわかりました。手順では回避不可能です。
目次: OpenOCD
いよいよ、正常に動かないSPI Flashの消去を見ます。消去は書き込みと違い大量にデータを書く必要がなく、ヘルパープログラムを使った実装はありません。前回紹介したJTAGでSPIを直接制御する方法(簡易版)と似た処理です。
SPI Flashの消去には3種類あります。ブロック消去に対応していないデバイスもあるようです。ややこしいことに統一された名前がないらしくて、メーカーによっては大きな消去単位をセクタと呼んでいます(Micronがそうだった)。なんじゃそりゃ、訳がわからんから統一してくれ〜。
細かい名前は覚えても意味がない(メーカーによって違うのでどうでも良い)ので、全部消す、大サイズで消す、小サイズで消す、くらいの理解で十分だと思います。
前置きはこれくらいにして、消去処理のコードを見ましょう。
// openocd/src/flash/nor/fespi.c
static int fespi_erase_sector(struct flash_bank *bank, int sector)
{
struct fespi_flash_bank *fespi_info = bank->driver_priv;
int retval;
retval = fespi_tx(bank, SPIFLASH_WRITE_ENABLE);
if (retval != ERROR_OK)
return retval;
retval = fespi_txwm_wait(bank);
if (retval != ERROR_OK)
return retval;
if (fespi_write_reg(bank, FESPI_REG_CSMODE, FESPI_CSMODE_HOLD) != ERROR_OK) //★CE# 信号をLowにする(負論理、処理の開始を示す)
return ERROR_FAIL;
retval = fespi_tx(bank, fespi_info->dev->erase_cmd); //★ブロック64K消去コマンド
if (retval != ERROR_OK)
return retval;
sector = bank->sectors[sector].offset;
retval = fespi_tx(bank, sector >> 16); //★アドレス
if (retval != ERROR_OK)
return retval;
retval = fespi_tx(bank, sector >> 8);
if (retval != ERROR_OK)
return retval;
retval = fespi_tx(bank, sector);
if (retval != ERROR_OK)
return retval;
retval = fespi_txwm_wait(bank); //★送信し終わるまで待つ
if (retval != ERROR_OK)
return retval;
if (fespi_write_reg(bank, FESPI_REG_CSMODE, FESPI_CSMODE_AUTO) != ERROR_OK) //★CE# 信号をHighにする(負論理、処理の終了を示す)
return ERROR_FAIL;
retval = fespi_wip(bank, FESPI_MAX_TIMEOUT);
if (retval != ERROR_OK)
return retval;
return ERROR_OK;
}
ページ書き込みのときはコマンドが決め打ちでしたが、セクター消去ではコマンドが変数になっています。この変数が持つ値は、前回も紹介したSPI Flashのパラメータリストに載っています。もう一度掲載します。
// openocd/src/flash/nor/spi.c
const struct flash_device flash_devices[] = {
/* name, read_cmd, qread_cmd, pprog_cmd, erase_cmd, chip_erase_cmd, device_id,
* pagesize, sectorsize, size_in_bytes */
FLASH_ID("st m25p05", 0x03, 0x00, 0x02, 0xd8, 0xc7, 0x00102020, 0x80, 0x8000, 0x10000),
...
//★HiFive1が搭載しているFlash
FLASH_ID("issi is25lp032", 0x03, 0x00, 0x02, 0xd8, 0xc7, 0x0016609d, 0x100, 0x10000, 0x400000),
FLASH_ID("issi is25lp064", 0x03, 0x00, 0x02, 0xd8, 0xc7, 0x0017609d, 0x100, 0x10000, 0x800000),
FLASH_ID("issi is25lp128d", 0x03, 0xeb, 0x02, 0xd8, 0xc7, 0x0018609d, 0x100, 0x10000, 0x1000000),
FLASH_ID("issi is25wp128d", 0x03, 0xeb, 0x02, 0xd8, 0xc7, 0x0018709d, 0x100, 0x10000, 0x1000000),
FLASH_ID("issi is25lp256d", 0x13, 0xec, 0x12, 0xdc, 0xc7, 0x0019609d, 0x100, 0x10000, 0x2000000),
//★HiFive Unleashedが搭載しているFlash
FLASH_ID("issi is25wp256d", 0x13, 0xec, 0x12, 0xdc, 0xc7, 0x0019709d, 0x100, 0x10000, 0x2000000),
...
HiFive Unleashedが搭載しているSPI Flashの品番はISSI IS25WP256Dですから、erase_cmdは0xdcです。SPI Flashのデータシートを見ると0xdcはBLOCK ERASE OPERATIONの4BER64Kコマンドです。
コードを見たときにお気づきかもしれませんが、SPI Flashの書き込みや消去で渡しているアドレスは3バイトしかなく、最大で16MBまでしか扱えません。一方HiFive Unleashedが搭載しているSPI Flashの容量は256Mbit = 32MBです。
足りないですね?どうやって16MB以降の消去や書き込みを行うのでしょうか?方法は3つあるようです。
OpenOCDは3番目を期待しているようです。なぜかというと4BER64Kコマンドは4バイトアドレスを期待するコマンドだからです。
データシートから抜粋したコマンドの仕様は上記の通りです。アドレスを4バイト送ってくることを期待しています。しかし実装は3バイトしかアドレスを送っていません。うーん、何かおかしいですね?
目次: OpenOCD
フラッシュの書き込みは、ヘルパープログラムを使うタイプ(上記で追いかけた方)と、SPIを直接制御する方があります。高速に書き込めるのはヘルパープログラムを使うタイプですが、わかりやすいのはSPIを直接制御するタイプです。そちらも見てみましょう。
// openocd/src/flash/nor/fespi.c
static int fespi_write(struct flash_bank *bank, const uint8_t *buffer,
uint32_t offset, uint32_t count)
{
...
struct working_area *algorithm_wa;
if (target_alloc_working_area(target, sizeof(algorithm_bin),
&algorithm_wa) != ERROR_OK) {
LOG_WARNING("Couldn't allocate %zd-byte working area.",
sizeof(algorithm_bin));
algorithm_wa = NULL;
} else {
retval = target_write_buffer(target, algorithm_wa->address,
sizeof(algorithm_bin), algorithm_bin); //★ヘルパープログラム本体algorithm_binをターゲットのメモリに書く
if (retval != ERROR_OK) {
LOG_ERROR("Failed to write code to " TARGET_ADDR_FMT ": %d",
algorithm_wa->address, retval);
target_free_working_area(target, algorithm_wa);
algorithm_wa = NULL;
}
}
...
page_offset = offset % page_size;
/* central part, aligned words */
while (count > 0) {
/* clip block at page boundary */
if (page_offset + count > page_size)
cur_count = page_size - page_offset;
else
cur_count = count;
if (algorithm_wa)
retval = steps_add_buffer_write(bank, as, buffer, offset, cur_count); //★バッファに書き込むデータを追加する(通常はこちら)
else
retval = slow_fespi_write_buffer(bank, buffer, offset, cur_count); //★JTAGからSPIを直接操作して書き込むモード(遅い)
if (retval != ERROR_OK)
goto err;
page_offset = 0;
buffer += cur_count;
offset += cur_count;
count -= cur_count;
}
//★ヘルパープログラムに書き込むデータを全部渡し、フラッシュに書き込みしてもらう
if (algorithm_wa)
retval = steps_execute(as, bank, algorithm_wa, data_wa);
...
ここまでは前回と同じです。前回はsteps_add_buffer_write() とsteps_execute() が活躍しましたが、今回はslow_fespi_write_buffer() の方を見ます。
static int slow_fespi_write_buffer(struct flash_bank *bank,
const uint8_t *buffer, uint32_t offset, uint32_t len)
{
uint32_t ii;
if (offset & 0xFF000000) {
LOG_ERROR("FESPI interface does not support greater than 3B addressing, can't write to offset 0x%" PRIx32,
offset);
return ERROR_FAIL;
}
/* TODO!!! assert that len < page size */
fespi_tx(bank, SPIFLASH_WRITE_ENABLE);
fespi_txwm_wait(bank);
if (fespi_write_reg(bank, FESPI_REG_CSMODE, FESPI_CSMODE_HOLD) != ERROR_OK) //★CE# 信号をLowにする(負論理、処理の開始を示す)
return ERROR_FAIL;
fespi_tx(bank, SPIFLASH_PAGE_PROGRAM); //★PPコマンド = 0x02
fespi_tx(bank, offset >> 16); //★アドレス
fespi_tx(bank, offset >> 8);
fespi_tx(bank, offset);
for (ii = 0; ii < len; ii++) //★データ
fespi_tx(bank, buffer[ii]);
fespi_txwm_wait(bank); //★送信し終わるまで待つ
if (fespi_write_reg(bank, FESPI_REG_CSMODE, FESPI_CSMODE_AUTO) != ERROR_OK) //★CE# 信号をHighにする(負論理、処理の終了を示す)
return ERROR_FAIL;
keep_alive();
return ERROR_OK;
}
// openocd/src/flash/nor/spi.h
/* SPI Flash Commands */
#define SPIFLASH_READ_ID 0x9F /* Read Flash Identification */
#define SPIFLASH_READ_MID 0xAF /* Read Flash Identification, multi-io */
#define SPIFLASH_READ_STATUS 0x05 /* Read Status Register */
#define SPIFLASH_WRITE_ENABLE 0x06 /* Write Enable */
#define SPIFLASH_PAGE_PROGRAM 0x02 /* Page Program */ //★コマンドはこれ
...
コマンド、データ、待機、たったこれだけです。前回はヘルパープログラムの制御などが出てきて複雑でしたが、実はSPI Flashの制御だけ見ると非常にシンプルです。
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