U-Boot SPL: DDR interactive mode

在U-Boot中, U-Boot SPL可以提供用于DDR配置的调试控制台。

它是STM32CubeMX DDR tuning tools使用的嵌入式部件。

DDR interactive mode

此模式在编译标志 CONFIG_STM32MP1_DDR_INTERACTIVE下定义。

当这个配置标志被激活时，有两种方式进入交互模式:

1. 在控制台中加载SPL并按下字符 ‘d’ (适用于DDR)。
   轮询只在启动序列的200毫秒内完成。
   因此手动操作很困难，您应该在SPL启动期间一直按“d”键，直到DDR> 提示符出现。
2. 通过在make选项中添加 DDR_INTERACTIVE=1 编译为强制DDR_INTERACTIVE模式
   然后，SPL自动进入DDR模式：

  PC $> DEVICE_TREE=<device tree name> DDR_INTERACTIVE=1 make

当DDR工具控制台可用时，在SPL信息标语之后显示以下输出：

  0:DDR_RESET
  DDR>

交互模式使用与SPL控制台相同的UART，默认情况下，STMicroelectronics板使用UART4，且Bps = 115200 Bit = 8 Parity = None Stop = 1

DDR steps

DDR交互模式使用5个步骤来初始化DDR控制器和PHY（包括初始化期间发送给DDR的“模式寄存器” 0-3），并使用在设备树中找到的参数：

step	name	Description	DDR CTL state	DDR PHY state	DDR CTL registers	DDR PHY registers
0	DDR_RESET	Initial state Clock initialized 'param' initialized with Device Tree	Reset	Reset	Reset Values	Reset Values
1	DDR_CTRL_INIT_DONE	Controller init done	Clocked	Reset	Init done with 'param.ctl' CTL register can be updated (command edit)	Reset Values
2	DDR PHY_INIT_DONE	DDR PHY init done	Runnig Waiting PHY	Clocked	-	Init done with 'param.phy' PHY register can be updated (command edit)
3	DDR_READY	DDR ready and ports are open test can be executed	Running	Running	-	-
4	RUN	Continue execution (U-Boot load)	Running	Running	-	-

commands available

使用：

• <type> = ctl, phy (适用于所有DDR控制器或PHY寄存器)
  or one category: static, timing, map, perf, cal, dyn
• <reg> = name of the register (dx0dqstr for example)

您可以执行以下命令：

• help: 显示帮助
• info: 管理DDR信息 (step, name, size and speed)
  • info: 显示DDR信息
  • info <param> <val>: 将 <param> 更改为 <value> (<param> = "step", "name", "size" or "speed")
• freq: 管理DDR PHY频率
  • freq: 显示DDR频率
  • freq <frequency>: 更改频率(以kHz为单位)，仅允许在步骤0中使用

 DDR>freq
 DDRPHY = 40000 kHz
 DDR> freq 523000
 DDRPHY = 522999 kHz

• param: 管理输入参数（从设备树中读取
  • param [type|reg]: 打印输入参数
  • param <reg> <val>: 在步骤0中编辑参数
• print [type|reg]: 转储寄存器
• edit:修改DDR控制器和DDR PHY中的寄存器
  在输入参数初始化之后，需要在正确的步骤中完成(设备树中的值)

• step 1 => CTRL 允许更新寄存器
• step 2 => PHY 允许更新寄存器
• step 3 => DDR 就绪（仅用于控制器和PHY的动态寄存器）

• • edit [type|reg]: 修改DDR控制器或PHY中的值寄存器
• step: 管理步骤
  • step: 列出可用步骤
  • step [n]: 转到步骤 <n>
    您可以使用“步骤0”重置并重新启动初始化序列

 0:DDR_RESET
 1:DDR_CTRL_INIT_DONE
 2:DDR PHY_INIT_DONE
 3:DDR_READY
 4:RUN

• next: 转到下一步
• go: 继续执行U-Boot SPL（加载u-boot，与“步骤4”相同）
• reset: 重新启动机器
• test: 测试管理 : 请参阅 [q[#DDR test|next chapter]]
• tuning: 执行调整命令，现在只有一个子命令
  • tuning <n>: 执行调整程序 <n>
  • tuning help: 显示帮助消息，列出可用的优化过程

 0:Read DQS gating:software read DQS Gating
 1:Bit de-skew:
 2:Eye Training:or DQS training
 3:Display registers:
 4:Bist config:[nbErr] [seed]

"param" 命令是测试修改后的设置的一种简单方法，因为它修改了输入参数 ( 'param' 从设备树中读取). 建议在 step 0处执行此命令。修改后的值将以正确的 #DDR steps应用。

“打印”和“编辑”命令直接访问CTRL和PHY寄存器，因此当驱动程序执行初始化步骤时，输入参数可以覆盖这些值。这些命令用于DDR初始化的详细调试。

Examples

 DDR>info
 step = 3 : DDR_READY
 name = DDR3-1066/888 bin G 2x4Gb 533MHz v1.40
 size = 0x40000000
 speed = 533000 kHz

 DDR>param cal
 ==phy.cal==
 dx0dllcr= 0x40000000
 dx0dqtr= 0xffffffff
 dx0dqstr= 0x3db02000
 dx1dllcr= 0x40000000
 dx1dqtr= 0xffffffff
 dx1dqstr= 0x3db02000
 dx2dllcr= 0x40000000
 dx2dqtr= 0xffffffff
 dx2dqstr= 0x3db02000
 dx3dllcr= 0x40000000
 dx3dqtr= 0xffffffff
 dx3dqstr= 0x3db02000

 DDR>print dx0dqstr
 dx0dqstr= 0x3db03001

 DDR>print mstr
 mstr= 0x00040401

DDR test

要执行DDR测试，您需要进入“DDR就绪”步骤（步骤3）。

要生成测试列表，请在不使用任何参数的情况下执行“ test”命令：

 DDR>step 3

 DDR>test
 test:25
 0:All:
 1:Simple DataBus:[addr]
 2:DataBusWalking0:[loop] [addr]
 3:DataBusWalking1:[loop] [addr]
 4:AddressBus:[size] [addr]
 5:MemDevice:[size] [addr]
 6:SimultaneousSwitchingOutput:[size] [addr] 
 7:Noise:[pattern] [addr]
 8:NoiseBurst:[size] [pattern] [addr]
 9:Random:[size] [loop] [addr]
 10:FrequencySelectivePattern :[size]
 11:BlockSequential:[size]
 12:Checkerboard:[size]
 13:BitSpread:[size]
 14:BitFlip:[size]
 15:WalkingOnes:[size]
 16:WalkingZeroes:[size]
 17:infinite read:[addr]
 18:infinite write:[addr]

每个测试可以单独执行，并由其编号标识：

 DDR>test 1
 execute 1:Simple DataBus
 Result: Pass [address 0xc0000000]

可以使用测试0执行所有测试：

 DDR>test 0
 execute 0:All
 execute 1:Simple DataBus
 result 1:Simple DataBus = Passed
 
 execute 2:DataBusWalking0
 running 100 loops at 0xc0000000
 result 2:DataBusWalking0 = Passed
 
 execute 3:DataBusWalking1
 running 100 loops at 0xc0000000
 result 3:DataBusWalking1 = Passed
 ....
 check buffer.
 pattern = 00000001.
 check buffer.
 result 15:WalkingOnes = Passed
 
 Result: Pass [0/16 test failed]

Source code organization

• driver = |}} drivers/ram/stm32mp1/
  • DDR初始化 : |}} stm32mp1_ddr.c
  • 测试 : |}} stm32mp1_tests.c
  • 优化代码: drivers/ram/stm32mp1/stm32mp1_tuning.c | |}} stm32mp1_tuning.c

• 设备树文件，用于 DDR 设置: arch/arm/dts/ | |}} arch/arm/dts/stm32mp15-*dtsi , 例如：
  • arch/arm/dts/stm32mp15-ddr3-2x4Gb-1066-binG.dtsi | |}} stm32mp15-ddr3-2x4Gb-1066-binG.dtsi
  • arch/arm/dts/stm32mp15-ddr3-2x4Gb-1066-binF.dtsi | |}} stm32mp15-ddr3-2x4Gb-1066-binF.dtsi
  • arch/arm/dts/stm32mp15-ddr3-1x4Gb-1066-binG.dtsi | |}} stm32mp15-ddr3-1x4Gb-1066-binG.dtsi
  • arch/arm/dts/stm32mp15-ddr3-1x4Gb-1066-binF.dtsi | |}} stm32mp15-ddr3-1x4Gb-1066-binF.dtsi

这些文件提供了定义列表：

  #define DDR_<NAME>   <VALUE>

并包含|}} stm32mp15-ddr.dtsi 为DDR控制器和PHY提供每个寄存器值。

这些DDR文件包含在使用所需DDR配置节点构建设备树所需的板文件 stm32mp157c_<board>-uboot.dts 中。

Load the SPL into embedded RAM

要在DDR交互模式下执行SPL并调整DDR设置，需要将SPL加载到嵌入式RAM中：

• 手动 (每次复位后都要重复):
  • #with STM32CubeProgrammer (#USB or #UART)
  • #with GDB
• 每次复位后由ROM代码自动执行:
  • #Boot from SD card

with STM32CubeProgrammer

您可以使用CLI命令将SPL直接加载到嵌入式RAM中，以通过USB或UART进行外围设备引导。

在这种情况下，每次复位后都需要重复STM32Programmer的加载。

与STM32Programmer并行执行时，手动连接很困难：建议将编译标志DDR_INTERACTIVE激活为 force the interactive mode.

下一个示例使用Linux cli，但是您也可以使用具有相同参数的Windows ST32CubeProgrammer (.bat 文件)。

USB

• 使用DDR_INTERACTIVE=1编译SPL。
• 在板上选择 USB_Boot。
  
• 将USB连接到USB HS，重置板并执行 STM32CubeProgrammer CLI命令： :

 PC $> STM32_Programmer.sh -c port=usb1 -w spl/u-boot-spl.stm32 0x01 --start 0x01

UART

• 使用 DDR_INTERACTIVE=1编译SPL。
• 在板上选择UART_Boot 。
  
• 将板子UART连接到PC，重置板子和 STM32CubeProgrammer CLI命令(使用正确的tty接口 : ttyS0 / ttyUSB0):

 PC $> STM32_Programmer.sh -c port=/dev/ttyS0 br=115200 -w spl/u-boot-spl.stm32 0x01 --start 0x01

with GDB

• 使用 DDR_INTERACTIVE=1编译SPL
• 在板上选择"Engineering boot" = "Forced USB boot for flashing" 。
  
• GDB 连接后，重置并附加到目标，执行以下命令：

 (gdb) file u-boot-spl.elf
 (gdb) load
 (gdb) set $dtb =  __bss_end
 (gdb) restore spl/u-boot-spl.dtb binary $dtb

Warning: 默认情况下，ELF文件中不包括SPL DTB。 您需要使用GDB在正确的位置手动加载它。

Boot from SD card

您可以直接在使用的SD卡上更新SPL，并让Boot ROM代码为下一张引导形式的SD卡加载二进制文件。

在这种情况下，请连续按“ d”键激活DDR模式(不是强制性的DDR_INTERACTIVE=1 ).

Writing the SPL to SDMMC on Linux PC

请参阅 如何在SD卡上更新U-Boot 用以分区更新分区1和分区2<n> = /dev/mmcblk0p<n> or /dev/sdb<n> :

 PC $> dd if=u-boot-spl.stm32 of=<dev>1 conv=fdatasync
 PC $> dd if=u-boot-spl.stm32 of=<dev>2 conv=fdatasync

Writing SPL in SDMMC with STM32CubeProgrammer

Warning: STM32CubeProgrammer使用DDR进行U-Boot执行，因此无法在DDR设置的调试和单一（DDR）测试的执行期间使用此方法。

要从 SDCARD 引导，必须将生成的文件写入2个分区

• 1: spl/u-boot-spl.stm32
• 4: u-boot.img

Linux命令是：

 PC $> STM32_Programmer.sh -c port=usb1  -w FlashLayout.tsv

使用 FlashLayout.tsv 遵循 STM32CubeProgrammer_flashlayout 格式，例如：

#Option	Id	Name	Type	Device	Offset		Binary
P	0x01	fsbl1	Binary	SDMMC1	0x00004400	spl/u-boot-spl.stm32
PE	0x02	fsbl2	Binary	SDMMC1	0x00044400	none
P	0x03	ssbl	Binary	SDMMC1	0x00084400	u-boot.img.bin

您也可以使用具有相同参数的Windows程序（.bat文件）。