cmd/sf.c

   1 /*
   2  * Command for accessing SPI flash.
   3  *
   4  * Copyright (C) 2008 Atmel Corporation
   5  *
   6  * SPDX-License-Identifier:     GPL-2.0+
   7  */
   8
   9 #include <common.h>
  10 #include <div64.h>
  11 #include <dm.h>
  12 #include <malloc.h>
  13 #include <mapmem.h>
  14 #include <spi.h>
  15 #include <spi_flash.h>
  16 #include <jffs2/jffs2.h>
  17 #include <linux/mtd/mtd.h>
  18
  19 #include <asm/io.h>
  20 #include <dm/device-internal.h>
  21
  22 static struct spi_flash *flash;
  23
  24 /*
  25  * This function computes the length argument for the erase command.
  26  * The length on which the command is to operate can be given in two forms:
  27  * 1. <cmd> offset len  - operate on <'offset',  'len')
  28  * 2. <cmd> offset +len - operate on <'offset',  'round_up(len)')
  29  * If the second form is used and the length doesn't fall on the
  30  * sector boundary, than it will be adjusted to the next sector boundary.
  31  * If it isn't in the flash, the function will fail (return -1).
  32  * Input:
  33  *    arg: length specification (i.e. both command arguments)
  34  * Output:
  35  *    len: computed length for operation
  36  * Return:
  37  *    1: success
  38  *   -1: failure (bad format, bad address).
  39  */
  40 static int sf_parse_len_arg(char *arg, ulong *len)
  41 {
  42         char *ep;
  43         char round_up_len; /* indicates if the "+length" form used */
  44         ulong len_arg;
  45
  46         round_up_len = 0;
  47         if (*arg == '+') {
  48                 round_up_len = 1;
  49                 ++arg;
  50         }
  51
  52         len_arg = simple_strtoul(arg, &ep, 16);
  53         if (ep == arg || *ep != '\0')
  54                 return -1;
  55
  56         if (round_up_len && flash->sector_size > 0)
  57                 *len = ROUND(len_arg, flash->sector_size);
  58         else
  59                 *len = len_arg;
  60
  61         return 1;
  62 }
  63
  64 /**
  65  * This function takes a byte length and a delta unit of time to compute the
  66  * approximate bytes per second
  67  *
  68  * @param len           amount of bytes currently processed
  69  * @param start_ms      start time of processing in ms
  70  * @return bytes per second if OK, 0 on error
  71  */
  72 static ulong bytes_per_second(unsigned int len, ulong start_ms)
  73 {
  74         /* less accurate but avoids overflow */
  75         if (len >= ((unsigned int) -1) / 1024)
  76                 return len / (max(get_timer(start_ms) / 1024, 1UL));
  77         else
  78                 return 1024 * len / max(get_timer(start_ms), 1UL);
  79 }
  80
  81 static int do_spi_flash_probe(int argc, char * const argv[])
  82 {
  83         unsigned int bus = CONFIG_SF_DEFAULT_BUS;
  84         unsigned int cs = CONFIG_SF_DEFAULT_CS;
  85         unsigned int speed = CONFIG_SF_DEFAULT_SPEED;
  86         unsigned int mode = CONFIG_SF_DEFAULT_MODE;
  87         char *endp;
  88 #ifdef CONFIG_DM_SPI_FLASH
  89         struct udevice *new, *bus_dev;
  90         int ret;
  91         /* In DM mode defaults will be taken from DT */
  92         speed = 0, mode = 0;
  93 #else
  94         struct spi_flash *new;
  95 #endif
  96
  97         if (argc >= 2) {
  98                 cs = simple_strtoul(argv[1], &endp, 0);
  99                 if (*argv[1] == 0 || (*endp != 0 && *endp != ':'))
 100                         return -1;
 101                 if (*endp == ':') {
 102                         if (endp[1] == 0)
 103                                 return -1;
 104
 105                         bus = cs;
 106                         cs = simple_strtoul(endp + 1, &endp, 0);
 107                         if (*endp != 0)
 108                                 return -1;
 109                 }
 110         }
 111
 112         if (argc >= 3) {
 113                 speed = simple_strtoul(argv[2], &endp, 0);
 114                 if (*argv[2] == 0 || *endp != 0)
 115                         return -1;
 116         }
 117         if (argc >= 4) {
 118                 mode = simple_strtoul(argv[3], &endp, 16);
 119                 if (*argv[3] == 0 || *endp != 0)
 120                         return -1;
 121         }
 122
 123 #ifdef CONFIG_DM_SPI_FLASH
 124         /* Remove the old device, otherwise probe will just be a nop */
 125         ret = spi_find_bus_and_cs(bus, cs, &bus_dev, &new);
 126         if (!ret) {
 127                 device_remove(new, DM_REMOVE_NORMAL);
 128         }
 129         flash = NULL;
 130         ret = spi_flash_probe_bus_cs(bus, cs, speed, mode, &new);
 131         if (ret) {
 132                 printf("Failed to initialize SPI flash at %u:%u (error %d)\n",
 133                        bus, cs, ret);
 134                 return 1;
 135         }
 136
 137         flash = dev_get_uclass_priv(new);
 138 #else
 139         if (flash)
 140                 spi_flash_free(flash);
 141
 142         new = spi_flash_probe(bus, cs, speed, mode);
 143         flash = new;
 144
 145         if (!new) {
 146                 printf("Failed to initialize SPI flash at %u:%u\n", bus, cs);
 147                 return 1;
 148         }
 149
 150         flash = new;
 151 #endif
 152
 153         return 0;
 154 }
 155
 156 /**
 157  * Write a block of data to SPI flash, first checking if it is different from
 158  * what is already there.
 159  *
 160  * If the data being written is the same, then *skipped is incremented by len.
 161  *
 162  * @param flash         flash context pointer
 163  * @param offset        flash offset to write
 164  * @param len           number of bytes to write
 165  * @param buf           buffer to write from
 166  * @param cmp_buf       read buffer to use to compare data
 167  * @param skipped       Count of skipped data (incremented by this function)
 168  * @return NULL if OK, else a string containing the stage which failed
 169  */
 170 static const char *spi_flash_update_block(struct spi_flash *flash, u32 offset,
 171                 size_t len, const char *buf, char *cmp_buf, size_t *skipped)
 172 {
 173         char *ptr = (char *)buf;
 174
 175         debug("offset=%#x, sector_size=%#x, len=%#zx\n",
 176               offset, flash->sector_size, len);
 177         /* Read the entire sector so to allow for rewriting */
 178         if (spi_flash_read(flash, offset, flash->sector_size, cmp_buf))
 179                 return "read";
 180         /* Compare only what is meaningful (len) */
 181         if (memcmp(cmp_buf, buf, len) == 0) {
 182                 debug("Skip region %x size %zx: no change\n",
 183                       offset, len);
 184                 *skipped += len;
 185                 return NULL;
 186         }
 187         /* Erase the entire sector */
 188         if (spi_flash_erase(flash, offset, flash->sector_size))
 189                 return "erase";
 190         /* If it's a partial sector, copy the data into the temp-buffer */
 191         if (len != flash->sector_size) {
 192                 memcpy(cmp_buf, buf, len);
 193                 ptr = cmp_buf;
 194         }
 195         /* Write one complete sector */
 196         if (spi_flash_write(flash, offset, flash->sector_size, ptr))
 197                 return "write";
 198
 199         return NULL;
 200 }
 201
 202 /**
 203  * Update an area of SPI flash by erasing and writing any blocks which need
 204  * to change. Existing blocks with the correct data are left unchanged.
 205  *
 206  * @param flash         flash context pointer
 207  * @param offset        flash offset to write
 208  * @param len           number of bytes to write
 209  * @param buf           buffer to write from
 210  * @return 0 if ok, 1 on error
 211  */
 212 static int spi_flash_update(struct spi_flash *flash, u32 offset,
 213                 size_t len, const char *buf)
 214 {
 215         const char *err_oper = NULL;
 216         char *cmp_buf;
 217         const char *end = buf + len;
 218         size_t todo;            /* number of bytes to do in this pass */
 219         size_t skipped = 0;     /* statistics */
 220         const ulong start_time = get_timer(0);
 221         size_t scale = 1;
 222         const char *start_buf = buf;
 223         ulong delta;
 224
 225         if (end - buf >= 200)
 226                 scale = (end - buf) / 100;
 227         cmp_buf = memalign(ARCH_DMA_MINALIGN, flash->sector_size);
 228         if (cmp_buf) {
 229                 ulong last_update = get_timer(0);
 230
 231                 for (; buf < end && !err_oper; buf += todo, offset += todo) {
 232                         todo = min_t(size_t, end - buf, flash->sector_size);
 233                         if (get_timer(last_update) > 100) {
 234                                 printf("   \rUpdating, %zu%% %lu B/s",
 235                                        100 - (end - buf) / scale,
 236                                         bytes_per_second(buf - start_buf,
 237                                                          start_time));
 238                                 last_update = get_timer(0);
 239                         }
 240                         err_oper = spi_flash_update_block(flash, offset, todo,
 241                                         buf, cmp_buf, &skipped);
 242                 }
 243         } else {
 244                 err_oper = "malloc";
 245         }
 246         free(cmp_buf);
 247         putc('\r');
 248         if (err_oper) {
 249                 printf("SPI flash failed in %s step\n", err_oper);
 250                 return 1;
 251         }
 252
 253         delta = get_timer(start_time);
 254         printf("%zu bytes written, %zu bytes skipped", len - skipped,
 255                skipped);
 256         printf(" in %ld.%lds, speed %ld B/s\n",
 257                delta / 1000, delta % 1000, bytes_per_second(len, start_time));
 258
 259         return 0;
 260 }
 261
 262 static int do_spi_flash_read_write(int argc, char * const argv[])
 263 {
 264         unsigned long addr;
 265         void *buf;
 266         char *endp;
 267         int ret = 1;
 268         int dev = 0;
 269         loff_t offset, len, maxsize;
 270
 271         if (argc < 3)
 272                 return -1;
 273
 274         addr = simple_strtoul(argv[1], &endp, 16);
 275         if (*argv[1] == 0 || *endp != 0)
 276                 return -1;
 277
 278         if (mtd_arg_off_size(argc - 2, &argv[2], &dev, &offset, &len,
 279                              &maxsize, MTD_DEV_TYPE_NOR, flash->size))
 280                 return -1;
 281
 282         /* Consistency checking */
 283         if (offset + len > flash->size) {
 284                 printf("ERROR: attempting %s past flash size (%#x)\n",
 285                        argv[0], flash->size);
 286                 return 1;
 287         }
 288
 289         buf = map_physmem(addr, len, MAP_WRBACK);
 290         if (!buf) {
 291                 puts("Failed to map physical memory\n");
 292                 return 1;
 293         }
 294
 295         if (strcmp(argv[0], "update") == 0) {
 296                 ret = spi_flash_update(flash, offset, len, buf);
 297         } else if (strncmp(argv[0], "read", 4) == 0 ||
 298                         strncmp(argv[0], "write", 5) == 0) {
 299                 int read;
 300
 301                 read = strncmp(argv[0], "read", 4) == 0;
 302                 if (read)
 303                         ret = spi_flash_read(flash, offset, len, buf);
 304                 else
 305                         ret = spi_flash_write(flash, offset, len, buf);
 306
 307                 printf("SF: %zu bytes @ %#x %s: ", (size_t)len, (u32)offset,
 308                        read ? "Read" : "Written");
 309                 if (ret)
 310                         printf("ERROR %d\n", ret);
 311                 else
 312                         printf("OK\n");
 313         }
 314
 315         unmap_physmem(buf, len);
 316
 317         return ret == 0 ? 0 : 1;
 318 }
 319
 320 static int do_spi_flash_erase(int argc, char * const argv[])
 321 {
 322         int ret;
 323         int dev = 0;
 324         loff_t offset, len, maxsize;
 325         ulong size;
 326
 327         if (argc < 3)
 328                 return -1;
 329
 330         if (mtd_arg_off(argv[1], &dev, &offset, &len, &maxsize,
 331                         MTD_DEV_TYPE_NOR, flash->size))
 332                 return -1;
 333
 334         ret = sf_parse_len_arg(argv[2], &size);
 335         if (ret != 1)
 336                 return -1;
 337
 338         /* Consistency checking */
 339         if (offset + size > flash->size) {
 340                 printf("ERROR: attempting %s past flash size (%#x)\n",
 341                        argv[0], flash->size);
 342                 return 1;
 343         }
 344
 345         ret = spi_flash_erase(flash, offset, size);
 346         printf("SF: %zu bytes @ %#x Erased: %s\n", (size_t)size, (u32)offset,
 347                ret ? "ERROR" : "OK");
 348
 349         return ret == 0 ? 0 : 1;
 350 }
 351
 352 static int do_spi_protect(int argc, char * const argv[])
 353 {
 354         int ret = 0;
 355         loff_t start, len;
 356         bool prot = false;
 357
 358         if (argc != 4)
 359                 return -1;
 360
 361         if (!str2off(argv[2], &start)) {
 362                 puts("start sector is not a valid number\n");
 363                 return 1;
 364         }
 365
 366         if (!str2off(argv[3], &len)) {
 367                 puts("len is not a valid number\n");
 368                 return 1;
 369         }
 370
 371         if (strcmp(argv[1], "lock") == 0)
 372                 prot = true;
 373         else if (strcmp(argv[1], "unlock") == 0)
 374                 prot = false;
 375         else
 376                 return -1;  /* Unknown parameter */
 377
 378         ret = spi_flash_protect(flash, start, len, prot);
 379
 380         return ret == 0 ? 0 : 1;
 381 }
 382
 383 #ifdef CONFIG_CMD_SF_TEST
 384 enum {
 385         STAGE_ERASE,
 386         STAGE_CHECK,
 387         STAGE_WRITE,
 388         STAGE_READ,
 389
 390         STAGE_COUNT,
 391 };
 392
 393 static char *stage_name[STAGE_COUNT] = {
 394         "erase",
 395         "check",
 396         "write",
 397         "read",
 398 };
 399
 400 struct test_info {
 401         int stage;
 402         int bytes;
 403         unsigned base_ms;
 404         unsigned time_ms[STAGE_COUNT];
 405 };
 406
 407 static void show_time(struct test_info *test, int stage)
 408 {
 409         uint64_t speed; /* KiB/s */
 410         int bps;        /* Bits per second */
 411
 412         speed = (long long)test->bytes * 1000;
 413         if (test->time_ms[stage])
 414                 do_div(speed, test->time_ms[stage] * 1024);
 415         bps = speed * 8;
 416
 417         printf("%d %s: %d ticks, %d KiB/s %d.%03d Mbps\n", stage,
 418                stage_name[stage], test->time_ms[stage],
 419                (int)speed, bps / 1000, bps % 1000);
 420 }
 421
 422 static void spi_test_next_stage(struct test_info *test)
 423 {
 424         test->time_ms[test->stage] = get_timer(test->base_ms);
 425         show_time(test, test->stage);
 426         test->base_ms = get_timer(0);
 427         test->stage++;
 428 }
 429
 430 /**
 431  * Run a test on the SPI flash
 432  *
 433  * @param flash         SPI flash to use
 434  * @param buf           Source buffer for data to write
 435  * @param len           Size of data to read/write
 436  * @param offset        Offset within flash to check
 437  * @param vbuf          Verification buffer
 438  * @return 0 if ok, -1 on error
 439  */
 440 static int spi_flash_test(struct spi_flash *flash, uint8_t *buf, ulong len,
 441                            ulong offset, uint8_t *vbuf)
 442 {
 443         struct test_info test;
 444         int i;
 445
 446         printf("SPI flash test:\n");
 447         memset(&test, '\0', sizeof(test));
 448         test.base_ms = get_timer(0);
 449         test.bytes = len;
 450         if (spi_flash_erase(flash, offset, len)) {
 451                 printf("Erase failed\n");
 452                 return -1;
 453         }
 454         spi_test_next_stage(&test);
 455
 456         if (spi_flash_read(flash, offset, len, vbuf)) {
 457                 printf("Check read failed\n");
 458                 return -1;
 459         }
 460         for (i = 0; i < len; i++) {
 461                 if (vbuf[i] != 0xff) {
 462                         printf("Check failed at %d\n", i);
 463                         print_buffer(i, vbuf + i, 1,
 464                                      min_t(uint, len - i, 0x40), 0);
 465                         return -1;
 466                 }
 467         }
 468         spi_test_next_stage(&test);
 469
 470         if (spi_flash_write(flash, offset, len, buf)) {
 471                 printf("Write failed\n");
 472                 return -1;
 473         }
 474         memset(vbuf, '\0', len);
 475         spi_test_next_stage(&test);
 476
 477         if (spi_flash_read(flash, offset, len, vbuf)) {
 478                 printf("Read failed\n");
 479                 return -1;
 480         }
 481         spi_test_next_stage(&test);
 482
 483         for (i = 0; i < len; i++) {
 484                 if (buf[i] != vbuf[i]) {
 485                         printf("Verify failed at %d, good data:\n", i);
 486                         print_buffer(i, buf + i, 1,
 487                                      min_t(uint, len - i, 0x40), 0);
 488                         printf("Bad data:\n");
 489                         print_buffer(i, vbuf + i, 1,
 490                                      min_t(uint, len - i, 0x40), 0);
 491                         return -1;
 492                 }
 493         }
 494         printf("Test passed\n");
 495         for (i = 0; i < STAGE_COUNT; i++)
 496                 show_time(&test, i);
 497
 498         return 0;
 499 }
 500
 501 static int do_spi_flash_test(int argc, char * const argv[])
 502 {
 503         unsigned long offset;
 504         unsigned long len;
 505         uint8_t *buf, *from;
 506         char *endp;
 507         uint8_t *vbuf;
 508         int ret;
 509
 510         if (argc < 3)
 511                 return -1;
 512         offset = simple_strtoul(argv[1], &endp, 16);
 513         if (*argv[1] == 0 || *endp != 0)
 514                 return -1;
 515         len = simple_strtoul(argv[2], &endp, 16);
 516         if (*argv[2] == 0 || *endp != 0)
 517                 return -1;
 518
 519         vbuf = memalign(ARCH_DMA_MINALIGN, len);
 520         if (!vbuf) {
 521                 printf("Cannot allocate memory (%lu bytes)\n", len);
 522                 return 1;
 523         }
 524         buf = memalign(ARCH_DMA_MINALIGN, len);
 525         if (!buf) {
 526                 free(vbuf);
 527                 printf("Cannot allocate memory (%lu bytes)\n", len);
 528                 return 1;
 529         }
 530
 531         from = map_sysmem(CONFIG_SYS_TEXT_BASE, 0);
 532         memcpy(buf, from, len);
 533         ret = spi_flash_test(flash, buf, len, offset, vbuf);
 534         free(vbuf);
 535         free(buf);
 536         if (ret) {
 537                 printf("Test failed\n");
 538                 return 1;
 539         }
 540
 541         return 0;
 542 }
 543 #endif /* CONFIG_CMD_SF_TEST */
 544
 545 static int do_spi_flash(cmd_tbl_t *cmdtp, int flag, int argc,
 546                         char * const argv[])
 547 {
 548         const char *cmd;
 549         int ret;
 550
 551         /* need at least two arguments */
 552         if (argc < 2)
 553                 goto usage;
 554
 555         cmd = argv[1];
 556         --argc;
 557         ++argv;
 558
 559         if (strcmp(cmd, "probe") == 0) {
 560                 ret = do_spi_flash_probe(argc, argv);
 561                 goto done;
 562         }
 563
 564         /* The remaining commands require a selected device */
 565         if (!flash) {
 566                 puts("No SPI flash selected. Please run `sf probe'\n");
 567                 return 1;
 568         }
 569
 570         if (strcmp(cmd, "read") == 0 || strcmp(cmd, "write") == 0 ||
 571             strcmp(cmd, "update") == 0)
 572                 ret = do_spi_flash_read_write(argc, argv);
 573         else if (strcmp(cmd, "erase") == 0)
 574                 ret = do_spi_flash_erase(argc, argv);
 575         else if (strcmp(cmd, "protect") == 0)
 576                 ret = do_spi_protect(argc, argv);
 577 #ifdef CONFIG_CMD_SF_TEST
 578         else if (!strcmp(cmd, "test"))
 579                 ret = do_spi_flash_test(argc, argv);
 580 #endif
 581         else
 582                 ret = -1;
 583
 584 done:
 585         if (ret != -1)
 586                 return ret;
 587
 588 usage:
 589         return CMD_RET_USAGE;
 590 }
 591
 592 #ifdef CONFIG_CMD_SF_TEST
 593 #define SF_TEST_HELP "\nsf test offset len              " \
 594                 "- run a very basic destructive test"
 595 #else
 596 #define SF_TEST_HELP
 597 #endif
 598
 599 U_BOOT_CMD(
 600         sf,     5,      1,      do_spi_flash,
 601         "SPI flash sub-system",
 602         "probe [[bus:]cs] [hz] [mode]   - init flash device on given SPI bus\n"
 603         "                                 and chip select\n"
 604         "sf read addr offset|partition len      - read `len' bytes starting at\n"
 605         "                                         `offset' or from start of mtd\n"
 606         "                                         `partition'to memory at `addr'\n"
 607         "sf write addr offset|partition len     - write `len' bytes from memory\n"
 608         "                                         at `addr' to flash at `offset'\n"
 609         "                                         or to start of mtd `partition'\n"
 610         "sf erase offset|partition [+]len       - erase `len' bytes from `offset'\n"
 611         "                                         or from start of mtd `partition'\n"
 612         "                                        `+len' round up `len' to block size\n"
 613         "sf update addr offset|partition len    - erase and write `len' bytes from memory\n"
 614         "                                         at `addr' to flash at `offset'\n"
 615         "                                         or to start of mtd `partition'\n"
 616         "sf protect lock/unlock sector len      - protect/unprotect 'len' bytes starting\n"
 617         "                                         at address 'sector'\n"
 618         SF_TEST_HELP
 619 );