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ARM: davinci: remove hawkboard support
[karo-tx-uboot.git] / doc / README.x86
1 #
2 # Copyright (C) 2014, Simon Glass <sjg@chromium.org>
3 # Copyright (C) 2014, Bin Meng <bmeng.cn@gmail.com>
4 #
5 # SPDX-License-Identifier:      GPL-2.0+
6 #
7
8 U-Boot on x86
9 =============
10
11 This document describes the information about U-Boot running on x86 targets,
12 including supported boards, build instructions, todo list, etc.
13
14 Status
15 ------
16 U-Boot supports running as a coreboot [1] payload on x86. So far only Link
17 (Chromebook Pixel) has been tested, but it should work with minimal adjustments
18 on other x86 boards since coreboot deals with most of the low-level details.
19
20 U-Boot also supports booting directly from x86 reset vector without coreboot,
21 aka raw support or bare support. Currently Link, Intel Crown Bay, Intel
22 Minnowboard Max and Intel Galileo support running U-Boot 'bare metal'.
23
24 As for loading an OS, U-Boot supports directly booting a 32-bit or 64-bit
25 Linux kernel as part of a FIT image. It also supports a compressed zImage.
26
27 Build Instructions
28 ------------------
29 Building U-Boot as a coreboot payload is just like building U-Boot for targets
30 on other architectures, like below:
31
32 $ make coreboot-x86_defconfig
33 $ make all
34
35 Note this default configuration will build a U-Boot payload for the Link board.
36 To build a coreboot payload against another board, you can change the build
37 configuration during the 'make menuconfig' process.
38
39 x86 architecture  --->
40         ...
41         (chromebook_link) Board configuration file
42         (chromebook_link) Board Device Tree Source (dts) file
43         (0x19200000) Board specific Cache-As-RAM (CAR) address
44         (0x4000) Board specific Cache-As-RAM (CAR) size
45
46 Change the 'Board configuration file' and 'Board Device Tree Source (dts) file'
47 to point to a new board. You can also change the Cache-As-RAM (CAR) related
48 settings here if the default values do not fit your new board.
49
50 Building a ROM version of U-Boot (hereafter referred to as u-boot.rom) is a
51 little bit tricky, as generally it requires several binary blobs which are not
52 shipped in the U-Boot source tree. Due to this reason, the u-boot.rom build is
53 not turned on by default in the U-Boot source tree. Firstly, you need turn it
54 on by enabling the ROM build:
55
56 $ export BUILD_ROM=y
57
58 This tells the Makefile to build u-boot.rom as a target.
59
60 Link-specific instructions:
61
62 First, you need the following binary blobs:
63
64 * descriptor.bin - Intel flash descriptor
65 * me.bin - Intel Management Engine
66 * mrc.bin - Memory Reference Code, which sets up SDRAM
67 * video ROM - sets up the display
68
69 You can get these binary blobs by:
70
71 $ git clone http://review.coreboot.org/p/blobs.git
72 $ cd blobs
73
74 Find the following files:
75
76 * ./mainboard/google/link/descriptor.bin
77 * ./mainboard/google/link/me.bin
78 * ./northbridge/intel/sandybridge/systemagent-ivybridge.bin
79
80 The 3rd one should be renamed to mrc.bin.
81 As for the video ROM, you can get it here [2].
82 Make sure all these binary blobs are put in the board directory.
83
84 Now you can build U-Boot and obtain u-boot.rom:
85
86 $ make chromebook_link_defconfig
87 $ make all
88
89 Intel Crown Bay specific instructions:
90
91 U-Boot support of Intel Crown Bay board [3] relies on a binary blob called
92 Firmware Support Package [4] to perform all the necessary initialization steps
93 as documented in the BIOS Writer Guide, including initialization of the CPU,
94 memory controller, chipset and certain bus interfaces.
95
96 Download the Intel FSP for Atom E6xx series and Platform Controller Hub EG20T,
97 install it on your host and locate the FSP binary blob. Note this platform
98 also requires a Chipset Micro Code (CMC) state machine binary to be present in
99 the SPI flash where u-boot.rom resides, and this CMC binary blob can be found
100 in this FSP package too.
101
102 * ./FSP/QUEENSBAY_FSP_GOLD_001_20-DECEMBER-2013.fd
103 * ./Microcode/C0_22211.BIN
104
105 Rename the first one to fsp.bin and second one to cmc.bin and put them in the
106 board directory.
107
108 Note the FSP release version 001 has a bug which could cause random endless
109 loop during the FspInit call. This bug was published by Intel although Intel
110 did not describe any details. We need manually apply the patch to the FSP
111 binary using any hex editor (eg: bvi). Go to the offset 0x1fcd8 of the FSP
112 binary, change the following five bytes values from orginally E8 42 FF FF FF
113 to B8 00 80 0B 00.
114
115 Now you can build U-Boot and obtain u-boot.rom
116
117 $ make crownbay_defconfig
118 $ make all
119
120 Intel Minnowboard Max instructions:
121
122 This uses as FSP as with Crown Bay, except it is for the Atom E3800 series.
123 Download this and get the .fd file (BAYTRAIL_FSP_GOLD_003_16-SEP-2014.fd at
124 the time of writing). Put it in the board directory:
125 board/intel/minnowmax/fsp.bin
126
127 Obtain the VGA RAM (Vga.dat at the time of writing) and put it into the same
128 directory: board/intel/minnowmax/vga.bin
129
130 You still need two more binary blobs. These come from the sample SPI image
131 provided in the FSP (SPI.bin at the time of writing).
132
133 Use ifdtool in the U-Boot tools directory to extract the images from that
134 file, for example:
135
136    $ ./tools/ifdtool -x BayleyBay/SPI.bin
137    $ cp flashregion_2_intel_me.bin board/intel/minnowmax/me.bin
138    $ cp flashregion_0_flashdescriptor.bin board/intel/minnowmax/descriptor.bin
139
140 Now you can build U-Boot and obtain u-boot.rom
141
142 $ make minnowmax_defconfig
143 $ make all
144
145 Intel Galileo instructions:
146
147 Only one binary blob is needed for Remote Management Unit (RMU) within Intel
148 Quark SoC. Not like FSP, U-Boot does not call into the binary. The binary is
149 needed by the Quark SoC itself.
150
151 You can get the binary blob from Quark Board Support Package from Intel website:
152
153 * ./QuarkSocPkg/QuarkNorthCluster/Binary/QuarkMicrocode/RMU.bin
154
155 Rename the file and put it to the board directory by:
156
157    $ cp RMU.bin board/intel/galileo/rmu.bin
158
159 Now you can build U-Boot and obtain u-boot.rom
160
161 $ make galileo_defconfig
162 $ make all
163
164 Test with coreboot
165 ------------------
166 For testing U-Boot as the coreboot payload, there are things that need be paid
167 attention to. coreboot supports loading an ELF executable and a 32-bit plain
168 binary, as well as other supported payloads. With the default configuration,
169 U-Boot is set up to use a separate Device Tree Blob (dtb). As of today, the
170 generated u-boot-dtb.bin needs to be packaged by the cbfstool utility (a tool
171 provided by coreboot) manually as coreboot's 'make menuconfig' does not provide
172 this capability yet. The command is as follows:
173
174 # in the coreboot root directory
175 $ ./build/util/cbfstool/cbfstool build/coreboot.rom add-flat-binary \
176   -f u-boot-dtb.bin -n fallback/payload -c lzma -l 0x1110000 -e 0x1110015
177
178 Make sure 0x1110000 matches CONFIG_SYS_TEXT_BASE and 0x1110015 matches the
179 symbol address of _start (in arch/x86/cpu/start.S).
180
181 If you want to use ELF as the coreboot payload, change U-Boot configuration to
182 use CONFIG_OF_EMBED instead of CONFIG_OF_SEPARATE.
183
184 To enable video you must enable these options in coreboot:
185
186    - Set framebuffer graphics resolution (1280x1024 32k-color (1:5:5))
187    - Keep VESA framebuffer
188
189 At present it seems that for Minnowboard Max, coreboot does not pass through
190 the video information correctly (it always says the resolution is 0x0). This
191 works correctly for link though.
192
193
194 CPU Microcode
195 -------------
196 Modern CPUs usually require a special bit stream called microcode [5] to be
197 loaded on the processor after power up in order to function properly. U-Boot
198 has already integrated these as hex dumps in the source tree.
199
200 Driver Model
201 ------------
202 x86 has been converted to use driver model for serial and GPIO.
203
204 Device Tree
205 -----------
206 x86 uses device tree to configure the board thus requires CONFIG_OF_CONTROL to
207 be turned on. Not every device on the board is configured via device tree, but
208 more and more devices will be added as time goes by. Check out the directory
209 arch/x86/dts/ for these device tree source files.
210
211 Useful Commands
212 ---------------
213
214 In keeping with the U-Boot philosophy of providing functions to check and
215 adjust internal settings, there are several x86-specific commands that may be
216 useful:
217
218 hob  - Display information about Firmware Support Package (FSP) Hand-off
219          Block. This is only available on platforms which use FSP, mostly
220          Atom.
221 iod  - Display I/O memory
222 iow  - Write I/O memory
223 mtrr - List and set the Memory Type Range Registers (MTRR). These are used to
224          tell the CPU whether memory is cacheable and if so the cache write
225          mode to use. U-Boot sets up some reasonable values but you can
226          adjust then with this command.
227
228 Development Flow
229 ----------------
230 These notes are for those who want to port U-Boot to a new x86 platform.
231
232 Since x86 CPUs boot from SPI flash, a SPI flash emulator is a good investment.
233 The Dediprog em100 can be used on Linux. The em100 tool is available here:
234
235    http://review.coreboot.org/p/em100.git
236
237 On Minnowboard Max the following command line can be used:
238
239    sudo em100 -s -p LOW -d u-boot.rom -c W25Q64DW -r
240
241 A suitable clip for connecting over the SPI flash chip is here:
242
243    http://www.dediprog.com/pd/programmer-accessories/EM-TC-8
244
245 This allows you to override the SPI flash contents for development purposes.
246 Typically you can write to the em100 in around 1200ms, considerably faster
247 than programming the real flash device each time. The only important
248 limitation of the em100 is that it only supports SPI bus speeds up to 20MHz.
249 This means that images must be set to boot with that speed. This is an
250 Intel-specific feature - e.g. tools/ifttool has an option to set the SPI
251 speed in the SPI descriptor region.
252
253 If your chip/board uses an Intel Firmware Support Package (FSP) it is fairly
254 easy to fit it in. You can follow the Minnowboard Max implementation, for
255 example. Hopefully you will just need to create new files similar to those
256 in arch/x86/cpu/baytrail which provide Bay Trail support.
257
258 If you are not using an FSP you have more freedom and more responsibility.
259 The ivybridge support works this way, although it still uses a ROM for
260 graphics and still has binary blobs containing Intel code. You should aim to
261 support all important peripherals on your platform including video and storage.
262 Use the device tree for configuration where possible.
263
264 For the microcode you can create a suitable device tree file using the
265 microcode tool:
266
267   ./tools/microcode-tool -d microcode.dat create <model>
268
269 or if you only have header files and not the full Intel microcode.dat database:
270
271   ./tools/microcode-tool -H BAY_TRAIL_FSP_KIT/Microcode/M0130673322.h \
272         -H BAY_TRAIL_FSP_KIT/Microcode/M0130679901.h \
273         create all
274
275 These are written to arch/x86/dts/microcode/ by default.
276
277 Note that it is possible to just add the micrcode for your CPU if you know its
278 model. U-Boot prints this information when it starts
279
280    CPU: x86_64, vendor Intel, device 30673h
281
282 so here we can use the M0130673322 file.
283
284 If you platform can display POST codes on two little 7-segment displays on
285 the board, then you can use post_code() calls from C or assembler to monitor
286 boot progress. This can be good for debugging.
287
288 If not, you can try to get serial working as early as possible. The early
289 debug serial port may be useful here. See setup_early_uart() for an example.
290
291 TODO List
292 ---------
293 - Audio
294 - Chrome OS verified boot
295 - SMI and ACPI support, to provide platform info and facilities to Linux
296
297 References
298 ----------
299 [1] http://www.coreboot.org
300 [2] http://www.coreboot.org/~stepan/pci8086,0166.rom
301 [3] http://www.intel.com/content/www/us/en/embedded/design-tools/evaluation-platforms/atom-e660-eg20t-development-kit.html
302 [4] http://www.intel.com/fsp
303 [5] http://en.wikipedia.org/wiki/Microcode