km/scripts: load fdt_bid_kwkey.dtb when working with tftp
[platform/kernel/u-boot.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) and QEMU [2] x86 targets have been tested, but it should
18 work with minimal adjustments on other x86 boards since coreboot deals with
19 most of the low-level details.
20
21 U-Boot also supports booting directly from x86 reset vector, without coreboot.
22 In this case, known as bare mode, from the fact that it runs on the
23 'bare metal', U-Boot acts like a BIOS replacement. Currently Link, QEMU x86
24 targets and all Intel boards support running U-Boot 'bare metal'.
25
26 As for loading an OS, U-Boot supports directly booting a 32-bit or 64-bit
27 Linux kernel as part of a FIT image. It also supports a compressed zImage.
28 U-Boot supports loading an x86 VxWorks kernel. Please check README.vxworks
29 for more details.
30
31 Build Instructions for U-Boot as coreboot payload
32 -------------------------------------------------
33 Building U-Boot as a coreboot payload is just like building U-Boot for targets
34 on other architectures, like below:
35
36 $ make coreboot-x86_defconfig
37 $ make all
38
39 Note this default configuration will build a U-Boot payload for the QEMU board.
40 To build a coreboot payload against another board, you can change the build
41 configuration during the 'make menuconfig' process.
42
43 x86 architecture  --->
44         ...
45         (qemu-x86) Board configuration file
46         (qemu-x86_i440fx) Board Device Tree Source (dts) file
47         (0x01920000) Board specific Cache-As-RAM (CAR) address
48         (0x4000) Board specific Cache-As-RAM (CAR) size
49
50 Change the 'Board configuration file' and 'Board Device Tree Source (dts) file'
51 to point to a new board. You can also change the Cache-As-RAM (CAR) related
52 settings here if the default values do not fit your new board.
53
54 Build Instructions for U-Boot as BIOS replacement (bare mode)
55 -------------------------------------------------------------
56 Building a ROM version of U-Boot (hereafter referred to as u-boot.rom) is a
57 little bit tricky, as generally it requires several binary blobs which are not
58 shipped in the U-Boot source tree. Due to this reason, the u-boot.rom build is
59 not turned on by default in the U-Boot source tree. Firstly, you need turn it
60 on by enabling the ROM build:
61
62 $ export BUILD_ROM=y
63
64 This tells the Makefile to build u-boot.rom as a target.
65
66 ---
67
68 Chromebook Link specific instructions for bare mode:
69
70 First, you need the following binary blobs:
71
72 * descriptor.bin - Intel flash descriptor
73 * me.bin - Intel Management Engine
74 * mrc.bin - Memory Reference Code, which sets up SDRAM
75 * video ROM - sets up the display
76
77 You can get these binary blobs by:
78
79 $ git clone http://review.coreboot.org/p/blobs.git
80 $ cd blobs
81
82 Find the following files:
83
84 * ./mainboard/google/link/descriptor.bin
85 * ./mainboard/google/link/me.bin
86 * ./northbridge/intel/sandybridge/systemagent-r6.bin
87
88 The 3rd one should be renamed to mrc.bin.
89 As for the video ROM, you can get it here [3] and rename it to vga.bin.
90 Make sure all these binary blobs are put in the board directory.
91
92 Now you can build U-Boot and obtain u-boot.rom:
93
94 $ make chromebook_link_defconfig
95 $ make all
96
97 ---
98
99 Intel Crown Bay specific instructions for bare mode:
100
101 U-Boot support of Intel Crown Bay board [4] relies on a binary blob called
102 Firmware Support Package [5] to perform all the necessary initialization steps
103 as documented in the BIOS Writer Guide, including initialization of the CPU,
104 memory controller, chipset and certain bus interfaces.
105
106 Download the Intel FSP for Atom E6xx series and Platform Controller Hub EG20T,
107 install it on your host and locate the FSP binary blob. Note this platform
108 also requires a Chipset Micro Code (CMC) state machine binary to be present in
109 the SPI flash where u-boot.rom resides, and this CMC binary blob can be found
110 in this FSP package too.
111
112 * ./FSP/QUEENSBAY_FSP_GOLD_001_20-DECEMBER-2013.fd
113 * ./Microcode/C0_22211.BIN
114
115 Rename the first one to fsp.bin and second one to cmc.bin and put them in the
116 board directory.
117
118 Note the FSP release version 001 has a bug which could cause random endless
119 loop during the FspInit call. This bug was published by Intel although Intel
120 did not describe any details. We need manually apply the patch to the FSP
121 binary using any hex editor (eg: bvi). Go to the offset 0x1fcd8 of the FSP
122 binary, change the following five bytes values from orginally E8 42 FF FF FF
123 to B8 00 80 0B 00.
124
125 As for the video ROM, you need manually extract it from the Intel provided
126 BIOS for Crown Bay here [6], using the AMI MMTool [7]. Check PCI option ROM
127 ID 8086:4108, extract and save it as vga.bin in the board directory.
128
129 Now you can build U-Boot and obtain u-boot.rom
130
131 $ make crownbay_defconfig
132 $ make all
133
134 ---
135
136 Intel Minnowboard Max instructions for bare mode:
137
138 This uses as FSP as with Crown Bay, except it is for the Atom E3800 series.
139 Download this and get the .fd file (BAYTRAIL_FSP_GOLD_003_16-SEP-2014.fd at
140 the time of writing). Put it in the board directory:
141 board/intel/minnowmax/fsp.bin
142
143 Obtain the VGA RAM (Vga.dat at the time of writing) and put it into the same
144 directory: board/intel/minnowmax/vga.bin
145
146 You still need two more binary blobs. The first comes from the original
147 firmware image available from:
148
149 http://firmware.intel.com/sites/default/files/2014-WW42.4-MinnowBoardMax.73-64-bit.bin_Release.zip
150
151 Unzip it:
152
153    $ unzip 2014-WW42.4-MinnowBoardMax.73-64-bit.bin_Release.zip
154
155 Use ifdtool in the U-Boot tools directory to extract the images from that
156 file, for example:
157
158    $ ./tools/ifdtool -x MNW2MAX1.X64.0073.R02.1409160934.bin
159
160 This will provide the descriptor file - copy this into the correct place:
161
162    $ cp flashregion_0_flashdescriptor.bin board/intel/minnowmax/descriptor.bin
163
164 Then do the same with the sample SPI image provided in the FSP (SPI.bin at
165 the time of writing) to obtain the last image. Note that this will also
166 produce a flash descriptor file, but it does not seem to work, probably
167 because it is not designed for the Minnowmax. That is why you need to get
168 the flash descriptor from the original firmware as above.
169
170    $ ./tools/ifdtool -x BayleyBay/SPI.bin
171    $ cp flashregion_2_intel_me.bin board/intel/minnowmax/me.bin
172
173 Now you can build U-Boot and obtain u-boot.rom
174
175 $ make minnowmax_defconfig
176 $ make all
177
178 Checksums are as follows (but note that newer versions will invalidate this):
179
180 $ md5sum -b board/intel/minnowmax/*.bin
181 ffda9a3b94df5b74323afb328d51e6b4  board/intel/minnowmax/descriptor.bin
182 69f65b9a580246291d20d08cbef9d7c5  board/intel/minnowmax/fsp.bin
183 894a97d371544ec21de9c3e8e1716c4b  board/intel/minnowmax/me.bin
184 a2588537da387da592a27219d56e9962  board/intel/minnowmax/vga.bin
185
186 The ROM image is broken up into these parts:
187
188 Offset   Description         Controlling config
189 ------------------------------------------------------------
190 000000   descriptor.bin      Hard-coded to 0 in ifdtool
191 001000   me.bin              Set by the descriptor
192 500000   <spare>
193 6f0000   MRC cache           CONFIG_ENABLE_MRC_CACHE
194 700000   u-boot-dtb.bin      CONFIG_SYS_TEXT_BASE
195 790000   vga.bin             CONFIG_VGA_BIOS_ADDR
196 7c0000   fsp.bin             CONFIG_FSP_ADDR
197 7f8000   <spare>             (depends on size of fsp.bin)
198 7fe000   Environment         CONFIG_ENV_OFFSET
199 7ff800   U-Boot 16-bit boot  CONFIG_SYS_X86_START16
200
201 Overall ROM image size is controlled by CONFIG_ROM_SIZE.
202
203 ---
204
205 Intel Galileo instructions for bare mode:
206
207 Only one binary blob is needed for Remote Management Unit (RMU) within Intel
208 Quark SoC. Not like FSP, U-Boot does not call into the binary. The binary is
209 needed by the Quark SoC itself.
210
211 You can get the binary blob from Quark Board Support Package from Intel website:
212
213 * ./QuarkSocPkg/QuarkNorthCluster/Binary/QuarkMicrocode/RMU.bin
214
215 Rename the file and put it to the board directory by:
216
217    $ cp RMU.bin board/intel/galileo/rmu.bin
218
219 Now you can build U-Boot and obtain u-boot.rom
220
221 $ make galileo_defconfig
222 $ make all
223
224 QEMU x86 target instructions:
225
226 To build u-boot.rom for QEMU x86 targets, just simply run
227
228 $ make qemu-x86_defconfig
229 $ make all
230
231 Note this default configuration will build a U-Boot for the QEMU x86 i440FX
232 board. To build a U-Boot against QEMU x86 Q35 board, you can change the build
233 configuration during the 'make menuconfig' process like below:
234
235 Device Tree Control  --->
236         ...
237         (qemu-x86_q35) Default Device Tree for DT control
238
239 Test with coreboot
240 ------------------
241 For testing U-Boot as the coreboot payload, there are things that need be paid
242 attention to. coreboot supports loading an ELF executable and a 32-bit plain
243 binary, as well as other supported payloads. With the default configuration,
244 U-Boot is set up to use a separate Device Tree Blob (dtb). As of today, the
245 generated u-boot-dtb.bin needs to be packaged by the cbfstool utility (a tool
246 provided by coreboot) manually as coreboot's 'make menuconfig' does not provide
247 this capability yet. The command is as follows:
248
249 # in the coreboot root directory
250 $ ./build/util/cbfstool/cbfstool build/coreboot.rom add-flat-binary \
251   -f u-boot-dtb.bin -n fallback/payload -c lzma -l 0x1110000 -e 0x1110000
252
253 Make sure 0x1110000 matches CONFIG_SYS_TEXT_BASE, which is the symbol address
254 of _x86boot_start (in arch/x86/cpu/start.S).
255
256 If you want to use ELF as the coreboot payload, change U-Boot configuration to
257 use CONFIG_OF_EMBED instead of CONFIG_OF_SEPARATE.
258
259 To enable video you must enable these options in coreboot:
260
261    - Set framebuffer graphics resolution (1280x1024 32k-color (1:5:5))
262    - Keep VESA framebuffer
263
264 At present it seems that for Minnowboard Max, coreboot does not pass through
265 the video information correctly (it always says the resolution is 0x0). This
266 works correctly for link though.
267
268 Test with QEMU for bare mode
269 ----------------------------
270 QEMU is a fancy emulator that can enable us to test U-Boot without access to
271 a real x86 board. Please make sure your QEMU version is 2.3.0 or above test
272 U-Boot. To launch QEMU with u-boot.rom, call QEMU as follows:
273
274 $ qemu-system-i386 -nographic -bios path/to/u-boot.rom
275
276 This will instantiate an emulated x86 board with i440FX and PIIX chipset. QEMU
277 also supports emulating an x86 board with Q35 and ICH9 based chipset, which is
278 also supported by U-Boot. To instantiate such a machine, call QEMU with:
279
280 $ qemu-system-i386 -nographic -bios path/to/u-boot.rom -M q35
281
282 Note by default QEMU instantiated boards only have 128 MiB system memory. But
283 it is enough to have U-Boot boot and function correctly. You can increase the
284 system memory by pass '-m' parameter to QEMU if you want more memory:
285
286 $ qemu-system-i386 -nographic -bios path/to/u-boot.rom -m 1024
287
288 This creates a board with 1 GiB system memory. Currently U-Boot for QEMU only
289 supports 3 GiB maximum system memory and reserves the last 1 GiB address space
290 for PCI device memory-mapped I/O and other stuff, so the maximum value of '-m'
291 would be 3072.
292
293 QEMU emulates a graphic card which U-Boot supports. Removing '-nographic' will
294 show QEMU's VGA console window. Note this will disable QEMU's serial output.
295 If you want to check both consoles, use '-serial stdio'.
296
297 Multicore is also supported by QEMU via '-smp n' where n is the number of cores
298 to instantiate. Currently the default U-Boot built for QEMU supports 2 cores.
299 In order to support more cores, you need add additional cpu nodes in the device
300 tree and change CONFIG_MAX_CPUS accordingly.
301
302 CPU Microcode
303 -------------
304 Modern CPUs usually require a special bit stream called microcode [8] to be
305 loaded on the processor after power up in order to function properly. U-Boot
306 has already integrated these as hex dumps in the source tree.
307
308 SMP Support
309 -----------
310 On a multicore system, U-Boot is executed on the bootstrap processor (BSP).
311 Additional application processors (AP) can be brought up by U-Boot. In order to
312 have an SMP kernel to discover all of the available processors, U-Boot needs to
313 prepare configuration tables which contain the multi-CPUs information before
314 loading the OS kernel. Currently U-Boot supports generating two types of tables
315 for SMP, called Simple Firmware Interface (SFI) [9] and Multi-Processor (MP)
316 [10] tables. The writing of these two tables are controlled by two Kconfig
317 options GENERATE_SFI_TABLE and GENERATE_MP_TABLE.
318
319 Driver Model
320 ------------
321 x86 has been converted to use driver model for serial and GPIO.
322
323 Device Tree
324 -----------
325 x86 uses device tree to configure the board thus requires CONFIG_OF_CONTROL to
326 be turned on. Not every device on the board is configured via device tree, but
327 more and more devices will be added as time goes by. Check out the directory
328 arch/x86/dts/ for these device tree source files.
329
330 Useful Commands
331 ---------------
332 In keeping with the U-Boot philosophy of providing functions to check and
333 adjust internal settings, there are several x86-specific commands that may be
334 useful:
335
336 fsp  - Display information about Intel Firmware Support Package (FSP).
337          This is only available on platforms which use FSP, mostly Atom.
338 iod  - Display I/O memory
339 iow  - Write I/O memory
340 mtrr - List and set the Memory Type Range Registers (MTRR). These are used to
341          tell the CPU whether memory is cacheable and if so the cache write
342          mode to use. U-Boot sets up some reasonable values but you can
343          adjust then with this command.
344
345 Booting Ubuntu
346 --------------
347 As an example of how to set up your boot flow with U-Boot, here are
348 instructions for starting Ubuntu from U-Boot. These instructions have been
349 tested on Minnowboard MAX with a SATA driver but are equally applicable on
350 other platforms and other media. There are really only four steps and its a
351 very simple script, but a more detailed explanation is provided here for
352 completeness.
353
354 Note: It is possible to set up U-Boot to boot automatically using syslinux.
355 It could also use the grub.cfg file (/efi/ubuntu/grub.cfg) to obtain the
356 GUID. If you figure these out, please post patches to this README.
357
358 Firstly, you will need Ubunutu installed on an available disk. It should be
359 possible to make U-Boot start a USB start-up disk but for now let's assume
360 that you used another boot loader to install Ubuntu.
361
362 Use the U-Boot command line to find the UUID of the partition you want to
363 boot. For example our disk is SCSI device 0:
364
365 => part list scsi 0
366
367 Partition Map for SCSI device 0  --   Partition Type: EFI
368
369    Part Start LBA       End LBA         Name
370         Attributes
371         Type GUID
372         Partition GUID
373    1    0x00000800      0x001007ff      ""
374         attrs:  0x0000000000000000
375         type:   c12a7328-f81f-11d2-ba4b-00a0c93ec93b
376         guid:   9d02e8e4-4d59-408f-a9b0-fd497bc9291c
377    2    0x00100800      0x037d8fff      ""
378         attrs:  0x0000000000000000
379         type:   0fc63daf-8483-4772-8e79-3d69d8477de4
380         guid:   965c59ee-1822-4326-90d2-b02446050059
381    3    0x037d9000      0x03ba27ff      ""
382         attrs:  0x0000000000000000
383         type:   0657fd6d-a4ab-43c4-84e5-0933c84b4f4f
384         guid:   2c4282bd-1e82-4bcf-a5ff-51dedbf39f17
385    =>
386
387 This shows that your SCSI disk has three partitions. The really long hex
388 strings are called Globally Unique Identifiers (GUIDs). You can look up the
389 'type' ones here [11]. On this disk the first partition is for EFI and is in
390 VFAT format (DOS/Windows):
391
392    => fatls scsi 0:1
393                efi/
394
395    0 file(s), 1 dir(s)
396
397
398 Partition 2 is 'Linux filesystem data' so that will be our root disk. It is
399 in ext2 format:
400
401    => ext2ls scsi 0:2
402    <DIR>       4096 .
403    <DIR>       4096 ..
404    <DIR>      16384 lost+found
405    <DIR>       4096 boot
406    <DIR>      12288 etc
407    <DIR>       4096 media
408    <DIR>       4096 bin
409    <DIR>       4096 dev
410    <DIR>       4096 home
411    <DIR>       4096 lib
412    <DIR>       4096 lib64
413    <DIR>       4096 mnt
414    <DIR>       4096 opt
415    <DIR>       4096 proc
416    <DIR>       4096 root
417    <DIR>       4096 run
418    <DIR>      12288 sbin
419    <DIR>       4096 srv
420    <DIR>       4096 sys
421    <DIR>       4096 tmp
422    <DIR>       4096 usr
423    <DIR>       4096 var
424    <SYM>         33 initrd.img
425    <SYM>         30 vmlinuz
426    <DIR>       4096 cdrom
427    <SYM>         33 initrd.img.old
428    =>
429
430 and if you look in the /boot directory you will see the kernel:
431
432    => ext2ls scsi 0:2 /boot
433    <DIR>       4096 .
434    <DIR>       4096 ..
435    <DIR>       4096 efi
436    <DIR>       4096 grub
437             3381262 System.map-3.13.0-32-generic
438             1162712 abi-3.13.0-32-generic
439              165611 config-3.13.0-32-generic
440              176500 memtest86+.bin
441              178176 memtest86+.elf
442              178680 memtest86+_multiboot.bin
443             5798112 vmlinuz-3.13.0-32-generic
444              165762 config-3.13.0-58-generic
445             1165129 abi-3.13.0-58-generic
446             5823136 vmlinuz-3.13.0-58-generic
447            19215259 initrd.img-3.13.0-58-generic
448             3391763 System.map-3.13.0-58-generic
449             5825048 vmlinuz-3.13.0-58-generic.efi.signed
450            28304443 initrd.img-3.13.0-32-generic
451    =>
452
453 The 'vmlinuz' files contain a packaged Linux kernel. The format is a kind of
454 self-extracting compressed file mixed with some 'setup' configuration data.
455 Despite its size (uncompressed it is >10MB) this only includes a basic set of
456 device drivers, enough to boot on most hardware types.
457
458 The 'initrd' files contain a RAM disk. This is something that can be loaded
459 into RAM and will appear to Linux like a disk. Ubuntu uses this to hold lots
460 of drivers for whatever hardware you might have. It is loaded before the
461 real root disk is accessed.
462
463 The numbers after the end of each file are the version. Here it is Linux
464 version 3.13. You can find the source code for this in the Linux tree with
465 the tag v3.13. The '.0' allows for additional Linux releases to fix problems,
466 but normally this is not needed. The '-58' is used by Ubuntu. Each time they
467 release a new kernel they increment this number. New Ubuntu versions might
468 include kernel patches to fix reported bugs. Stable kernels can exist for
469 some years so this number can get quite high.
470
471 The '.efi.signed' kernel is signed for EFI's secure boot. U-Boot has its own
472 secure boot mechanism - see [12] [13] and cannot read .efi files at present.
473
474 To boot Ubuntu from U-Boot the steps are as follows:
475
476 1. Set up the boot arguments. Use the GUID for the partition you want to
477 boot:
478
479    => setenv bootargs root=/dev/disk/by-partuuid/965c59ee-1822-4326-90d2-b02446050059 ro
480
481 Here root= tells Linux the location of its root disk. The disk is specified
482 by its GUID, using '/dev/disk/by-partuuid/', a Linux path to a 'directory'
483 containing all the GUIDs Linux has found. When it starts up, there will be a
484 file in that directory with this name in it. It is also possible to use a
485 device name here, see later.
486
487 2. Load the kernel. Since it is an ext2/4 filesystem we can do:
488
489    => ext2load scsi 0:2 03000000 /boot/vmlinuz-3.13.0-58-generic
490
491 The address 30000000 is arbitrary, but there seem to be problems with using
492 small addresses (sometimes Linux cannot find the ramdisk). This is 48MB into
493 the start of RAM (which is at 0 on x86).
494
495 3. Load the ramdisk (to 64MB):
496
497    => ext2load scsi 0:2 04000000 /boot/initrd.img-3.13.0-58-generic
498
499 4. Start up the kernel. We need to know the size of the ramdisk, but can use
500 a variable for that. U-Boot sets 'filesize' to the size of the last file it
501 loaded.
502
503    => zboot 03000000 0 04000000 ${filesize}
504
505 Type 'help zboot' if you want to see what the arguments are. U-Boot on x86 is
506 quite verbose when it boots a kernel. You should see these messages from
507 U-Boot:
508
509    Valid Boot Flag
510    Setup Size = 0x00004400
511    Magic signature found
512    Using boot protocol version 2.0c
513    Linux kernel version 3.13.0-58-generic (buildd@allspice) #97-Ubuntu SMP Wed Jul 8 02:56:15 UTC 2015
514    Building boot_params at 0x00090000
515    Loading bzImage at address 100000 (5805728 bytes)
516    Magic signature found
517    Initial RAM disk at linear address 0x04000000, size 19215259 bytes
518    Kernel command line: "console=ttyS0,115200 root=/dev/disk/by-partuuid/965c59ee-1822-4326-90d2-b02446050059 ro"
519
520    Starting kernel ...
521
522 U-Boot prints out some bootstage timing. This is more useful if you put the
523 above commands into a script since then it will be faster.
524
525    Timer summary in microseconds:
526           Mark    Elapsed  Stage
527              0          0  reset
528        241,535    241,535  board_init_r
529      2,421,611  2,180,076  id=64
530      2,421,790        179  id=65
531      2,428,215      6,425  main_loop
532     48,860,584 46,432,369  start_kernel
533
534    Accumulated time:
535                   240,329  ahci
536                 1,422,704  vesa display
537
538 Now the kernel actually starts:
539
540    [    0.000000] Initializing cgroup subsys cpuset
541    [    0.000000] Initializing cgroup subsys cpu
542    [    0.000000] Initializing cgroup subsys cpuacct
543    [    0.000000] Linux version 3.13.0-58-generic (buildd@allspice) (gcc version 4.8.2 (Ubuntu 4.8.2-19ubuntu1) ) #97-Ubuntu SMP Wed Jul 8 02:56:15 UTC 2015 (Ubuntu 3.13.0-58.97-generic 3.13.11-ckt22)
544    [    0.000000] Command line: console=ttyS0,115200 root=/dev/disk/by-partuuid/965c59ee-1822-4326-90d2-b02446050059 ro
545
546 It continues for a long time. Along the way you will see it pick up your
547 ramdisk:
548
549    [    0.000000] RAMDISK: [mem 0x04000000-0x05253fff]
550 ...
551    [    0.788540] Trying to unpack rootfs image as initramfs...
552    [    1.540111] Freeing initrd memory: 18768K (ffff880004000000 - ffff880005254000)
553 ...
554
555 Later it actually starts using it:
556
557    Begin: Running /scripts/local-premount ... done.
558
559 You should also see your boot disk turn up:
560
561    [    4.357243] scsi 1:0:0:0: Direct-Access     ATA      ADATA SP310      5.2  PQ: 0 ANSI: 5
562    [    4.366860] sd 1:0:0:0: [sda] 62533296 512-byte logical blocks: (32.0 GB/29.8 GiB)
563    [    4.375677] sd 1:0:0:0: Attached scsi generic sg0 type 0
564    [    4.381859] sd 1:0:0:0: [sda] Write Protect is off
565    [    4.387452] sd 1:0:0:0: [sda] Write cache: enabled, read cache: enabled, doesn't support DPO or FUA
566    [    4.399535]  sda: sda1 sda2 sda3
567
568 Linux has found the three partitions (sda1-3). Mercifully it doesn't print out
569 the GUIDs. In step 1 above we could have used:
570
571    setenv bootargs root=/dev/sda2 ro
572
573 instead of the GUID. However if you add another drive to your board the
574 numbering may change whereas the GUIDs will not. So if your boot partition
575 becomes sdb2, it will still boot. For embedded systems where you just want to
576 boot the first disk, you have that option.
577
578 The last thing you will see on the console is mention of plymouth (which
579 displays the Ubuntu start-up screen) and a lot of 'Starting' messages:
580
581  * Starting Mount filesystems on boot                                    [ OK ]
582
583 After a pause you should see a login screen on your display and you are done.
584
585 If you want to put this in a script you can use something like this:
586
587    setenv bootargs root=UUID=b2aaf743-0418-4d90-94cc-3e6108d7d968 ro
588    setenv boot zboot 03000000 0 04000000 \${filesize}
589    setenv bootcmd "ext2load scsi 0:2 03000000 /boot/vmlinuz-3.13.0-58-generic; ext2load scsi 0:2 04000000 /boot/initrd.img-3.13.0-58-generic; run boot"
590    saveenv
591
592 The \ is to tell the shell not to evaluate ${filesize} as part of the setenv
593 command.
594
595 You will also need to add this to your board configuration file, e.g.
596 include/configs/minnowmax.h:
597
598    #define CONFIG_BOOTDELAY     2
599
600 Now when you reset your board it wait a few seconds (in case you want to
601 interrupt) and then should boot straight into Ubuntu.
602
603 You can also bake this behaviour into your build by hard-coding the
604 environment variables if you add this to minnowmax.h:
605
606 #undef CONFIG_BOOTARGS
607 #undef CONFIG_BOOTCOMMAND
608
609 #define CONFIG_BOOTARGS         \
610         "root=/dev/sda2 ro"
611 #define CONFIG_BOOTCOMMAND      \
612         "ext2load scsi 0:2 03000000 /boot/vmlinuz-3.13.0-58-generic; " \
613         "ext2load scsi 0:2 04000000 /boot/initrd.img-3.13.0-58-generic; " \
614         "run boot"
615
616 #undef CONFIG_EXTRA_ENV_SETTINGS
617 #define CONFIG_EXTRA_ENV_SETTINGS "boot=zboot 03000000 0 04000000 ${filesize}"
618
619
620 Development Flow
621 ----------------
622 These notes are for those who want to port U-Boot to a new x86 platform.
623
624 Since x86 CPUs boot from SPI flash, a SPI flash emulator is a good investment.
625 The Dediprog em100 can be used on Linux. The em100 tool is available here:
626
627    http://review.coreboot.org/p/em100.git
628
629 On Minnowboard Max the following command line can be used:
630
631    sudo em100 -s -p LOW -d u-boot.rom -c W25Q64DW -r
632
633 A suitable clip for connecting over the SPI flash chip is here:
634
635    http://www.dediprog.com/pd/programmer-accessories/EM-TC-8
636
637 This allows you to override the SPI flash contents for development purposes.
638 Typically you can write to the em100 in around 1200ms, considerably faster
639 than programming the real flash device each time. The only important
640 limitation of the em100 is that it only supports SPI bus speeds up to 20MHz.
641 This means that images must be set to boot with that speed. This is an
642 Intel-specific feature - e.g. tools/ifttool has an option to set the SPI
643 speed in the SPI descriptor region.
644
645 If your chip/board uses an Intel Firmware Support Package (FSP) it is fairly
646 easy to fit it in. You can follow the Minnowboard Max implementation, for
647 example. Hopefully you will just need to create new files similar to those
648 in arch/x86/cpu/baytrail which provide Bay Trail support.
649
650 If you are not using an FSP you have more freedom and more responsibility.
651 The ivybridge support works this way, although it still uses a ROM for
652 graphics and still has binary blobs containing Intel code. You should aim to
653 support all important peripherals on your platform including video and storage.
654 Use the device tree for configuration where possible.
655
656 For the microcode you can create a suitable device tree file using the
657 microcode tool:
658
659   ./tools/microcode-tool -d microcode.dat -m <model> create
660
661 or if you only have header files and not the full Intel microcode.dat database:
662
663   ./tools/microcode-tool -H BAY_TRAIL_FSP_KIT/Microcode/M0130673322.h \
664         -H BAY_TRAIL_FSP_KIT/Microcode/M0130679901.h \
665         -m all create
666
667 These are written to arch/x86/dts/microcode/ by default.
668
669 Note that it is possible to just add the micrcode for your CPU if you know its
670 model. U-Boot prints this information when it starts
671
672    CPU: x86_64, vendor Intel, device 30673h
673
674 so here we can use the M0130673322 file.
675
676 If you platform can display POST codes on two little 7-segment displays on
677 the board, then you can use post_code() calls from C or assembler to monitor
678 boot progress. This can be good for debugging.
679
680 If not, you can try to get serial working as early as possible. The early
681 debug serial port may be useful here. See setup_early_uart() for an example.
682
683 During the U-Boot porting, one of the important steps is to write correct PIRQ
684 routing information in the board device tree. Without it, device drivers in the
685 Linux kernel won't function correctly due to interrupt is not working. Please
686 refer to U-Boot doc [14] for the device tree bindings of Intel interrupt router.
687 Here we have more details on the intel,pirq-routing property below.
688
689         intel,pirq-routing = <
690                 PCI_BDF(0, 2, 0) INTA PIRQA
691                 ...
692         >;
693
694 As you see each entry has 3 cells. For the first one, we need describe all pci
695 devices mounted on the board. For SoC devices, normally there is a chapter on
696 the chipset datasheet which lists all the available PCI devices. For example on
697 Bay Trail, this is chapter 4.3 (PCI configuration space). For the second one, we
698 can get the interrupt pin either from datasheet or hardware via U-Boot shell.
699 The reliable source is the hardware as sometimes chipset datasheet is not 100%
700 up-to-date. Type 'pci header' plus the device's pci bus/device/function number
701 from U-Boot shell below.
702
703   => pci header 0.1e.1
704     vendor ID =                 0x8086
705     device ID =                 0x0f08
706     ...
707     interrupt line =            0x09
708     interrupt pin =             0x04
709     ...
710
711 It shows this PCI device is using INTD pin as it reports 4 in the interrupt pin
712 register. Repeat this until you get interrupt pins for all the devices. The last
713 cell is the PIRQ line which a particular interrupt pin is mapped to. On Intel
714 chipset, the power-up default mapping is INTA/B/C/D maps to PIRQA/B/C/D. This
715 can be changed by registers in LPC bridge. So far Intel FSP does not touch those
716 registers so we can write down the PIRQ according to the default mapping rule.
717
718 Once we get the PIRQ routing information in the device tree, the interrupt
719 allocation and assignment will be done by U-Boot automatically. Now you can
720 enable CONFIG_GENERATE_PIRQ_TABLE for testing Linux kernel using i8259 PIC and
721 CONFIG_GENERATE_MP_TABLE for testing Linux kernel using local APIC and I/O APIC.
722
723 This script might be useful. If you feed it the output of 'pci long' from
724 U-Boot then it will generate a device tree fragment with the interrupt
725 configuration for each device (note it needs gawk 4.0.0):
726
727    $ cat console_output |awk '/PCI/ {device=$4} /interrupt line/ {line=$4} \
728         /interrupt pin/ {pin = $4; if (pin != "0x00" && pin != "0xff") \
729         {patsplit(device, bdf, "[0-9a-f]+"); \
730         printf "PCI_BDF(%d, %d, %d) INT%c PIRQ%c\n", strtonum("0x" bdf[1]), \
731         strtonum("0x" bdf[2]), bdf[3], strtonum(pin) + 64, 64 + strtonum(pin)}}'
732
733 Example output:
734    PCI_BDF(0, 2, 0) INTA PIRQA
735    PCI_BDF(0, 3, 0) INTA PIRQA
736 ...
737
738 Porting Hints
739 -------------
740
741 Quark-specific considerations:
742
743 To port U-Boot to other boards based on the Intel Quark SoC, a few things need
744 to be taken care of. The first important part is the Memory Reference Code (MRC)
745 parameters. Quark MRC supports memory-down configuration only. All these MRC
746 parameters are supplied via the board device tree. To get started, first copy
747 the MRC section of arch/x86/dts/galileo.dts to your board's device tree, then
748 change these values by consulting board manuals or your hardware vendor.
749 Available MRC parameter values are listed in include/dt-bindings/mrc/quark.h.
750 The other tricky part is with PCIe. Quark SoC integrates two PCIe root ports,
751 but by default they are held in reset after power on. In U-Boot, PCIe
752 initialization is properly handled as per Quark's firmware writer guide.
753 In your board support codes, you need provide two routines to aid PCIe
754 initialization, which are board_assert_perst() and board_deassert_perst().
755 The two routines need implement a board-specific mechanism to assert/deassert
756 PCIe PERST# pin. Care must be taken that in those routines that any APIs that
757 may trigger PCI enumeration process are strictly forbidden, as any access to
758 PCIe root port's configuration registers will cause system hang while it is
759 held in reset. For more details, check how they are implemented by the Intel
760 Galileo board support codes in board/intel/galileo/galileo.c.
761
762 TODO List
763 ---------
764 - Audio
765 - Chrome OS verified boot
766 - SMI and ACPI support, to provide platform info and facilities to Linux
767
768 References
769 ----------
770 [1] http://www.coreboot.org
771 [2] http://www.qemu.org
772 [3] http://www.coreboot.org/~stepan/pci8086,0166.rom
773 [4] http://www.intel.com/content/www/us/en/embedded/design-tools/evaluation-platforms/atom-e660-eg20t-development-kit.html
774 [5] http://www.intel.com/fsp
775 [6] http://www.intel.com/content/www/us/en/secure/intelligent-systems/privileged/e6xx-35-b1-cmc22211.html
776 [7] http://www.ami.com/products/bios-uefi-tools-and-utilities/bios-uefi-utilities/
777 [8] http://en.wikipedia.org/wiki/Microcode
778 [9] http://simplefirmware.org
779 [10] http://www.intel.com/design/archives/processors/pro/docs/242016.htm
780 [11] https://en.wikipedia.org/wiki/GUID_Partition_Table
781 [12] http://events.linuxfoundation.org/sites/events/files/slides/chromeos_and_diy_vboot_0.pdf
782 [13] http://events.linuxfoundation.org/sites/events/files/slides/elce-2014.pdf
783 [14] doc/device-tree-bindings/misc/intel,irq-router.txt