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OpenOCDとHiFive UnleashedのSPI Flashその1 - UnleashedとOpenOCD

目次: OpenOCD

OpenOCDではSiFive HiFive1のSPI Flashへの書き込み＆消去ができます。しかしSiFive HiFive UnleashedのSPI Flashに対しては正常に動作しません。書き込みは成功しますが、消去はできません。一見すると成功しているのに一切データが消去できない謎の現象が発生します。

HiFive UnleashedのSPI FlashにOpenOCDで書き込み＆消去を行った例を示します。OpenOCDの制御方法は何通りかあります。直接制御したい場合はポート4444にtelnetすると良いです。

$ telnet localhost 4444

Trying ::1...
Trying 127.0.0.1...
Connected to localhost.
Escape character is '^]'.
Open On-Chip Debugger

> reset halt
JTAG tap: riscv.cpu tap/device found: 0x20000913 (mfg: 0x489 (SiFive Inc), part: 0x0000, ver: 0x2)

私はGDB経由で制御するほうが慣れているので、GDB経由で制御します。GDBの場合はポート3333に接続します。この例ではZephyr用のツールチェーンに含まれるGDBを使っていますが、RV64に対応していれば何でも良いです（RV32専用ではダメです、UnleashedのCPUはRV64なので）。

$ 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

(gdb) x/32x 0x20000000

0x20000000:     0xffffffff      0xffffffff      0xffffffff      0xffffffff
0x20000010:     0xffffffff      0xffffffff      0xffffffff      0xffffffff
0x20000020:     0xffffffff      0xffffffff      0xffffffff      0xffffffff
0x20000030:     0xffffffff      0xffffffff      0xffffffff      0xffffffff
0x20000040:     0xffffffff      0xffffffff      0xffffffff      0xffffffff
0x20000050:     0xffffffff      0xffffffff      0xffffffff      0xffffffff
0x20000060:     0xffffffff      0xffffffff      0xffffffff      0xffffffff
0x20000070:     0xffffffff      0xffffffff      0xffffffff      0xffffffff

(gdb) monitor flash fillw 0x20000000 0xddccbbaa 0x10

Disabling abstract command writes to CSRs.
wrote 64 bytes to 0x20000000 in 0.203977s (0.306 KiB/s)

★★書き込みに成功


(gdb) x/32x 0x20000000

0x20000000:     0xddccbbaa      0xddccbbaa      0xddccbbaa      0xddccbbaa
0x20000010:     0xddccbbaa      0xddccbbaa      0xddccbbaa      0xddccbbaa
0x20000020:     0xddccbbaa      0xddccbbaa      0xddccbbaa      0xddccbbaa
0x20000030:     0xddccbbaa      0xddccbbaa      0xddccbbaa      0xddccbbaa
0x20000040:     0xffffffff      0xffffffff      0xffffffff      0xffffffff
0x20000050:     0xffffffff      0xffffffff      0xffffffff      0xffffffff
0x20000060:     0xffffffff      0xffffffff      0xffffffff      0xffffffff
0x20000070:     0xffffffff      0xffffffff      0xffffffff      0xffffffff

★★書き込めた


(gdb) monitor flash erase_address 0x20000000 0x10000

erased address 0x20000000 (length 65536) in 0.204166s (313.470 KiB/s)

★★消去も成功したように見えるものの


(gdb) x/32x 0x20000000

0x20000000:     0xddccbbaa      0xddccbbaa      0xddccbbaa      0xddccbbaa
0x20000010:     0xddccbbaa      0xddccbbaa      0xddccbbaa      0xddccbbaa
0x20000020:     0xddccbbaa      0xddccbbaa      0xddccbbaa      0xddccbbaa
0x20000030:     0xddccbbaa      0xddccbbaa      0xddccbbaa      0xddccbbaa
0x20000040:     0xffffffff      0xffffffff      0xffffffff      0xffffffff
0x20000050:     0xffffffff      0xffffffff      0xffffffff      0xffffffff
0x20000060:     0xffffffff      0xffffffff      0xffffffff      0xffffffff
0x20000070:     0xffffffff      0xffffffff      0xffffffff      0xffffffff

★★消えないぞ……？

書き込めるのに消せないとは？これいかに？この謎を追います。最初にOpenOCDがどうやってSPI Flashを書き換えているのか？次にどうやって消去しているのか？を追います。妙な警告メッセージが出ている点も気になります。

SPI Flashとは？

その名の通りSPIで接続されたFlashメモリデバイスのことです。SPIはSerial Peripheral Interfaceの略で、CE#（Chip EnableもしくはChip Select, CS# とも）、SCLK、SDI、SDOの4線で構成される非常にシンプルなI/Oバスです。

個人的には「入力と出力が常に同時に行われるのがSPIの大きな特徴」に思います。

SPIの入出力波形の例（SPI FlashのRead Product Identificationコマンド）

例えばこの波形図ではSoCからSPI FlashにInstruction(0xAB) と3バイトのダミーデータを出力（SI側の信号）しているとき、SPI FlashからSoCに意味のないデータが返ってきます（SO側の信号）。

入出力が別々に行われるバス（Ethernetなど）に慣れていると、無意味なデータを受け取る＝無駄なリクエストを相手に送っている、ことを示しますから、無駄な入力はやめてくれ〜としばらく混乱しました。しかしまあ、わかってしまえば非常に単純な話でして、常に入出力が同時に行われる仕様なので、無駄は発生していません。また、無意味な入力データは受け取った後に無視すれば良いだけです。

続きはまた次回。