Merge branch '2022-10-31-vbe-implement-the-full-firmware-flow'
[platform/kernel/u-boot.git] / tools / binman / binman.rst
1 .. SPDX-License-Identifier: GPL-2.0+
2 .. Copyright (c) 2016 Google, Inc
3
4 Introduction
5 ============
6
7 Firmware often consists of several components which must be packaged together.
8 For example, we may have SPL, U-Boot, a device tree and an environment area
9 grouped together and placed in MMC flash. When the system starts, it must be
10 able to find these pieces.
11
12 Building firmware should be separate from packaging it. Many of the complexities
13 of modern firmware build systems come from trying to do both at once. With
14 binman, you build all the pieces that are needed, using whatever assortment of
15 projects and build systems are needed, then use binman to stitch everything
16 together.
17
18
19 What it does
20 ------------
21
22 Binman reads your board's device tree and finds a node which describes the
23 required image layout. It uses this to work out what to place where.
24
25 Binman provides a mechanism for building images, from simple SPL + U-Boot
26 combinations, to more complex arrangements with many parts. It also allows
27 users to inspect images, extract and replace binaries within them, repacking if
28 needed.
29
30
31 Features
32 --------
33
34 Apart from basic padding, alignment and positioning features, Binman supports
35 hierarchical images, compression, hashing and dealing with the binary blobs
36 which are a sad trend in open-source firmware at present.
37
38 Executable binaries can access the location of other binaries in an image by
39 using special linker symbols (zero-overhead but somewhat limited) or by reading
40 the devicetree description of the image.
41
42 Binman is designed primarily for use with U-Boot and associated binaries such
43 as ARM Trusted Firmware, but it is suitable for use with other projects, such
44 as Zephyr. Binman also provides facilities useful in Chromium OS, such as CBFS,
45 vblocks and the like.
46
47 Binman provides a way to process binaries before they are included, by adding a
48 Python plug-in.
49
50 Binman is intended for use with U-Boot but is designed to be general enough
51 to be useful in other image-packaging situations.
52
53
54 Motivation
55 ----------
56
57 As mentioned above, packaging of firmware is quite a different task from
58 building the various parts. In many cases the various binaries which go into
59 the image come from separate build systems. For example, ARM Trusted Firmware
60 is used on ARMv8 devices but is not built in the U-Boot tree. If a Linux kernel
61 is included in the firmware image, it is built elsewhere.
62
63 It is of course possible to add more and more build rules to the U-Boot
64 build system to cover these cases. It can shell out to other Makefiles and
65 build scripts. But it seems better to create a clear divide between building
66 software and packaging it.
67
68 At present this is handled by manual instructions, different for each board,
69 on how to create images that will boot. By turning these instructions into a
70 standard format, we can support making valid images for any board without
71 manual effort, lots of READMEs, etc.
72
73 Benefits:
74
75   - Each binary can have its own build system and tool chain without creating
76     any dependencies between them
77   - Avoids the need for a single-shot build: individual parts can be updated
78     and brought in as needed
79   - Provides for a standard image description available in the build and at
80     run-time
81   - SoC-specific image-signing tools can be accommodated
82   - Avoids cluttering the U-Boot build system with image-building code
83   - The image description is automatically available at run-time in U-Boot,
84     SPL. It can be made available to other software also
85   - The image description is easily readable (it's a text file in device-tree
86     format) and permits flexible packing of binaries
87
88
89 Terminology
90 -----------
91
92 Binman uses the following terms:
93
94 - image - an output file containing a firmware image
95 - binary - an input binary that goes into the image
96
97
98 Relationship to FIT
99 -------------------
100
101 FIT is U-Boot's official image format. It supports multiple binaries with
102 load / execution addresses, compression. It also supports verification
103 through hashing and RSA signatures.
104
105 FIT was originally designed to support booting a Linux kernel (with an
106 optional ramdisk) and device tree chosen from various options in the FIT.
107 Now that U-Boot supports configuration via device tree, it is possible to
108 load U-Boot from a FIT, with the device tree chosen by SPL.
109
110 Binman considers FIT to be one of the binaries it can place in the image.
111
112 Where possible it is best to put as much as possible in the FIT, with binman
113 used to deal with cases not covered by FIT. Examples include initial
114 execution (since FIT itself does not have an executable header) and dealing
115 with device boundaries, such as the read-only/read-write separation in SPI
116 flash.
117
118 For U-Boot, binman should not be used to create ad-hoc images in place of
119 FIT.
120
121 Note that binman can itself create a FIT. This helps to move mkimage
122 invocations out of the Makefile and into binman image descriptions. It also
123 helps by removing the need for ad-hoc tools like `make_fit_atf.py`.
124
125
126 Relationship to mkimage
127 -----------------------
128
129 The mkimage tool provides a means to create a FIT. Traditionally it has
130 needed an image description file: a device tree, like binman, but in a
131 different format. More recently it has started to support a '-f auto' mode
132 which can generate that automatically.
133
134 More relevant to binman, mkimage also permits creation of many SoC-specific
135 image types. These can be listed by running 'mkimage -T list'. Examples
136 include 'rksd', the Rockchip SD/MMC boot format. The mkimage tool is often
137 called from the U-Boot build system for this reason.
138
139 Binman considers the output files created by mkimage to be binary blobs
140 which it can place in an image. Binman does not replace the mkimage tool or
141 this purpose. It would be possible in some situations to create a new entry
142 type for the images in mkimage, but this would not add functionality. It
143 seems better to use the mkimage tool to generate binaries and avoid blurring
144 the boundaries between building input files (mkimage) and packaging then
145 into a final image (binman).
146
147 Note that binman can itself invoke mkimage. This helps to move mkimage
148 invocations out of the Makefile and into binman image descriptions.
149
150
151 Using binman
152 ============
153
154 Example use of binman in U-Boot
155 -------------------------------
156
157 Binman aims to replace some of the ad-hoc image creation in the U-Boot
158 build system.
159
160 Consider sunxi. It has the following steps:
161
162   #. It uses a custom mksunxiboot tool to build an SPL image called
163      sunxi-spl.bin. This should probably move into mkimage.
164
165   #. It uses mkimage to package U-Boot into a legacy image file (so that it can
166      hold the load and execution address) called u-boot.img.
167
168   #. It builds a final output image called u-boot-sunxi-with-spl.bin which
169      consists of sunxi-spl.bin, some padding and u-boot.img.
170
171 Binman is intended to replace the last step. The U-Boot build system builds
172 u-boot.bin and sunxi-spl.bin. Binman can then take over creation of
173 sunxi-spl.bin by calling mksunxiboot or mkimage. In any case, it would then
174 create the image from the component parts.
175
176 This simplifies the U-Boot Makefile somewhat, since various pieces of logic
177 can be replaced by a call to binman.
178
179
180 Invoking binman within U-Boot
181 -----------------------------
182
183 Within U-Boot, binman is invoked by the build system, i.e. when you type 'make'
184 or use buildman to build U-Boot. There is no need to run binman independently
185 during development. Everything happens automatically and is set up for your
186 SoC or board so that binman produced the right things.
187
188 The general policy is that the Makefile builds all the binaries in INPUTS-y
189 (the 'inputs' rule), then binman is run to produce the final images (the 'all'
190 rule).
191
192 There should be only one invocation of binman in Makefile, the very last step
193 that pulls everything together. At present there are some arch-specific
194 invocations as well, but these should be dropped when those architectures are
195 converted to use binman properly.
196
197 As above, the term 'binary' is used for something in INPUTS-y and 'image' is
198 used for the things that binman creates. So the binaries are inputs to the
199 image(s) and it is the image that is actually loaded on the board.
200
201 Again, at present, there are a number of things created in Makefile which should
202 be done by binman (when we get around to it), like `u-boot-ivt.img`,
203 `lpc32xx-spl.img`, `u-boot-with-nand-spl.imx`, `u-boot-spl-padx4.sfp` and
204 `u-boot-mtk.bin`, just to pick on a few. When completed this will remove about
205 400 lines from `Makefile`.
206
207 Since binman is invoked only once, it must of course create all the images that
208 are needed, in that one invocation. It does this by working through the image
209 descriptions one by one, collecting the input binaries, processing them as
210 needed and producing the final images.
211
212 The same binaries may be used by multiple images. For example binman may be used
213 to produce an SD-card image and a SPI-flash image. In this case the binaries
214 going into the process are the same, but binman produces slightly different
215 images in each case.
216
217 For some SoCs, U-Boot is not the only project that produces the necessary
218 binaries. For example, ARM Trusted Firmware (ATF) is a project that produces
219 binaries which must be incorporate, such as `bl31.elf` or `bl31.bin`. For this
220 to work you must have built ATF before you build U-Boot and you must tell U-Boot
221 where to find the bl31 image, using the BL31 environment variable.
222
223 How do you know how to incorporate ATF? It is handled by the atf-bl31 entry type
224 (etype). An etype is an implementation of reading a binary into binman, in this
225 case the `bl31.bin` file. When you build U-Boot but do not set the BL31
226 environment variable, binman provides a help message, which comes from
227 `missing-blob-help`::
228
229     See the documentation for your board. You may need to build ARM Trusted
230     Firmware and build with BL31=/path/to/bl31.bin
231
232 The mechanism by which binman is advised of this is also in the Makefile. See
233 the `-a atf-bl31-path=${BL31}` piece in `cmd_binman`. This tells binman to
234 set the EntryArg `atf-bl31-path` to the value of the `BL31` environment
235 variable. Within binman, this EntryArg is picked up by the `Entry_atf_bl31`
236 etype. An EntryArg is simply an argument to the entry. The `atf-bl31-path`
237 name is documented in :ref:`etype_atf_bl31`.
238
239 Taking this a little further, when binman is used to create a FIT, it supports
240 using an ELF file, e.g. `bl31.elf` and splitting it into separate pieces (with
241 `fit,operation = "split-elf"`), each with its own load address.
242
243
244 Invoking binman outside U-Boot
245 ------------------------------
246
247 While binman is invoked from within the U-Boot build system, it is also possible
248 to invoke it separately. This is typically used in a production build system,
249 where signing is completed (with real keys) and any missing binaries are
250 provided.
251
252 For example, for build testing there is no need to provide a real signature,
253 nor is there any need to provide a real ATF BL31 binary (for example). These can
254 be added later by invoking binman again, providing all the required inputs
255 from the first time, plus any that were missing or placeholders.
256
257 So in practice binman is often used twice:
258
259 - once within the U-Boot build system, for development and testing
260 - again outside U-Boot to assembly and final production images
261
262 While the same input binaries are used in each case, you will of course you will
263 need to create your own binman command line, similar to that in `cmd_binman` in
264 the Makefile. You may find the -I and --toolpath options useful. The
265 device tree file is provided to binman in binary form, so there is no need to
266 have access to the original `.dts` sources.
267
268
269 Assembling the image description
270 --------------------------------
271
272 Since binman uses the device tree for its image description, you can use the
273 same files that describe your board's hardware to describe how the image is
274 assembled. Typically the images description is in a common file used by all
275 boards with a particular SoC (e.g. `imx8mp-u-boot.dtsi`).
276
277 Where a particular boards needs to make changes, it can override properties in
278 the SoC file, just as it would for any other device tree property. It can also
279 add a image that is specific to the board.
280
281 Another way to control the image description to make use of CONFIG options in
282 the description. For example, if the start offset of a particular entry varies
283 by board, you can add a Kconfig for that and reference it in the description::
284
285     u-boot-spl {
286     };
287
288     fit {
289         offset = <CONFIG_SPL_PAD_TO>;
290         ...
291     };
292
293 The SoC can provide a default value but boards can override that as needed and
294 binman will take care of it.
295
296 It is even possible to control which entries appear in the image, by using the
297 C preprocessor::
298
299     #ifdef CONFIG_HAVE_MRC
300         intel-mrc {
301                 offset = <CONFIG_X86_MRC_ADDR>;
302         };
303     #endif
304
305 Only boards which enable `HAVE_MRC` will include this entry.
306
307 Obviously a similar approach can be used to control which images are produced,
308 with a Kconfig option to enable a SPI image, for example. However there is
309 generally no harm in producing an image that is not used. If a board uses MMC
310 but not SPI, but the SoC supports booting from both, then both images can be
311 produced, with only on or other being used by particular boards. This can help
312 reduce the need for having multiple defconfig targets for a board where the
313 only difference is the boot media, enabling / disabling secure boot, etc.
314
315 Of course you can use the device tree itself to pass any board-specific
316 information that is needed by U-Boot at runtime (see binman_syms_ for how to
317 make binman insert these values directly into executables like SPL).
318
319 There is one more way this can be done: with individual .dtsi files for each
320 image supported by the SoC. Then the board `.dts` file can include the ones it
321 wants. This is not recommended, since it is likely to be difficult to maintain
322 and harder to understand the relationship between the different boards.
323
324
325 Producing images for multiple boards
326 ------------------------------------
327
328 When invoked within U-Boot, binman only builds a single set of images, for
329 the chosen board. This is set by the `CONFIG_DEFAULT_DEVICE_TREE` option.
330
331 However, U-Boot generally builds all the device tree files associated with an
332 SoC. These are written to the (e.g. for ARM) `arch/arm/dts` directory. Each of
333 these contains the full binman description for that board. Often the best
334 approach is to build a single image that includes all these device tree binaries
335 and allow SPL to select the correct one on boot.
336
337 However, it is also possible to build separate images for each board, simply by
338 invoking binman multiple times, once for each device tree file, using a
339 different output directory. This will produce one set of images for each board.
340
341
342 Example use of binman for x86
343 -----------------------------
344
345 In most cases x86 images have a lot of binary blobs, 'black-box' code
346 provided by Intel which must be run for the platform to work. Typically
347 these blobs are not relocatable and must be placed at fixed areas in the
348 firmware image.
349
350 Currently this is handled by ifdtool, which places microcode, FSP, MRC, VGA
351 BIOS, reference code and Intel ME binaries into a u-boot.rom file.
352
353 Binman is intended to replace all of this, with ifdtool left to handle only
354 the configuration of the Intel-format descriptor.
355
356
357 Installing binman
358 -----------------
359
360 First install prerequisites, e.g:
361
362 .. code-block:: bash
363
364     sudo apt-get install python-pyelftools python3-pyelftools lzma-alone \
365         liblz4-tool
366
367 You can run binman directly if you put it on your PATH. But if you want to
368 install into your `~/.local` Python directory, use:
369
370 .. code-block:: bash
371
372     pip install tools/patman tools/dtoc tools/binman
373
374 Note that binman makes use of libraries from patman and dtoc, which is why these
375 need to be installed. Also you need `libfdt` and `pylibfdt` which can be
376 installed like this:
377
378 .. code-block:: bash
379
380    git clone git://git.kernel.org/pub/scm/utils/dtc/dtc.git
381    cd dtc
382    pip install .
383    make NO_PYTHON=1 install
384
385 This installs the `libfdt.so` library into `~/lib` so you can use
386 `LD_LIBRARY_PATH=~/lib` when running binman. If you want to install it in the
387 system-library directory, replace the last line with:
388
389 .. code-block:: bash
390
391    make NO_PYTHON=1 PREFIX=/ install
392
393 Running binman
394 --------------
395
396 Type::
397
398 .. code-block: bash
399
400    make NO_PYTHON=1 PREFIX=/ install
401     binman build -b <board_name>
402
403 to build an image for a board. The board name is the same name used when
404 configuring U-Boot (e.g. for sandbox_defconfig the board name is 'sandbox').
405 Binman assumes that the input files for the build are in ../b/<board_name>.
406
407 Or you can specify this explicitly:
408
409 .. code-block:: bash
410
411    make NO_PYTHON=1 PREFIX=/ install
412     binman build -I <build_path>
413
414 where <build_path> is the build directory containing the output of the U-Boot
415 build.
416
417 (Future work will make this more configurable)
418
419 In either case, binman picks up the device tree file (u-boot.dtb) and looks
420 for its instructions in the 'binman' node.
421
422 Binman has a few other options which you can see by running 'binman -h'.
423
424
425 Enabling binman for a board
426 ---------------------------
427
428 At present binman is invoked from a rule in the main Makefile. You should be
429 able to enable CONFIG_BINMAN to enable this rule.
430
431 The output file is typically named image.bin and is located in the output
432 directory. If input files are needed to you add these to INPUTS-y either in the
433 main Makefile or in a config.mk file in your arch subdirectory.
434
435 Once binman is executed it will pick up its instructions from a device-tree
436 file, typically <soc>-u-boot.dtsi, where <soc> is your CONFIG_SYS_SOC value.
437 You can use other, more specific CONFIG options - see 'Automatic .dtsi
438 inclusion' below.
439
440 .. _binman_syms:
441
442 Access to binman entry offsets at run time (symbols)
443 ----------------------------------------------------
444
445 Binman assembles images and determines where each entry is placed in the image.
446 This information may be useful to U-Boot at run time. For example, in SPL it
447 is useful to be able to find the location of U-Boot so that it can be executed
448 when SPL is finished.
449
450 Binman allows you to declare symbols in the SPL image which are filled in
451 with their correct values during the build. For example:
452
453 .. code-block:: c
454
455     binman_sym_declare(ulong, u_boot_any, image_pos);
456
457 declares a ulong value which will be assigned to the image-pos of any U-Boot
458 image (u-boot.bin, u-boot.img, u-boot-nodtb.bin) that is present in the image.
459 You can access this value with something like:
460
461 .. code-block:: c
462
463     ulong u_boot_offset = binman_sym(ulong, u_boot_any, image_pos);
464
465 Thus u_boot_offset will be set to the image-pos of U-Boot in memory, assuming
466 that the whole image has been loaded, or is available in flash. You can then
467 jump to that address to start U-Boot.
468
469 At present this feature is only supported in SPL and TPL. In principle it is
470 possible to fill in such symbols in U-Boot proper, as well, but a future C
471 library is planned for this instead, to read from the device tree.
472
473 As well as image-pos, it is possible to read the size of an entry and its
474 offset (which is the start position of the entry within its parent).
475
476 A small technical note: Binman automatically adds the base address of the image
477 (i.e. __image_copy_start) to the value of the image-pos symbol, so that when the
478 image is loaded to its linked address, the value will be correct and actually
479 point into the image.
480
481 For example, say SPL is at the start of the image and linked to start at address
482 80108000. If U-Boot's image-pos is 0x8000 then binman will write an image-pos
483 for U-Boot of 80110000 into the SPL binary, since it assumes the image is loaded
484 to 80108000, with SPL at 80108000 and U-Boot at 80110000.
485
486 For x86 devices (with the end-at-4gb property) this base address is not added
487 since it is assumed that images are XIP and the offsets already include the
488 address.
489
490
491 Access to binman entry offsets at run time (fdt)
492 ------------------------------------------------
493
494 Binman can update the U-Boot FDT to include the final position and size of
495 each entry in the images it processes. The option to enable this is -u and it
496 causes binman to make sure that the 'offset', 'image-pos' and 'size' properties
497 are set correctly for every entry. Since it is not necessary to specify these in
498 the image definition, binman calculates the final values and writes these to
499 the device tree. These can be used by U-Boot at run-time to find the location
500 of each entry.
501
502 Alternatively, an FDT map entry can be used to add a special FDT containing
503 just the information about the image. This is preceded by a magic string so can
504 be located anywhere in the image. An image header (typically at the start or end
505 of the image) can be used to point to the FDT map. See fdtmap and image-header
506 entries for more information.
507
508
509 Map files
510 ---------
511
512 The -m option causes binman to output a .map file for each image that it
513 generates. This shows the offset and size of each entry. For example::
514
515       Offset      Size  Name
516     00000000  00000028  main-section
517      00000000  00000010  section@0
518       00000000  00000004  u-boot
519      00000010  00000010  section@1
520       00000000  00000004  u-boot
521
522 This shows a hierarchical image with two sections, each with a single entry. The
523 offsets of the sections are absolute hex byte offsets within the image. The
524 offsets of the entries are relative to their respective sections. The size of
525 each entry is also shown, in bytes (hex). The indentation shows the entries
526 nested inside their sections.
527
528
529 Passing command-line arguments to entries
530 -----------------------------------------
531
532 Sometimes it is useful to pass binman the value of an entry property from the
533 command line. For example some entries need access to files and it is not
534 always convenient to put these filenames in the image definition (device tree).
535
536 The -a option supports this::
537
538     -a <prop>=<value>
539
540 where::
541
542     <prop> is the property to set
543     <value> is the value to set it to
544
545 Not all properties can be provided this way. Only some entries support it,
546 typically for filenames.
547
548
549 Image description format
550 ========================
551
552 The binman node is called 'binman'. An example image description is shown
553 below::
554
555     binman {
556         filename = "u-boot-sunxi-with-spl.bin";
557         pad-byte = <0xff>;
558         blob {
559             filename = "spl/sunxi-spl.bin";
560         };
561         u-boot {
562             offset = <CONFIG_SPL_PAD_TO>;
563         };
564     };
565
566
567 This requests binman to create an image file called u-boot-sunxi-with-spl.bin
568 consisting of a specially formatted SPL (spl/sunxi-spl.bin, built by the
569 normal U-Boot Makefile), some 0xff padding, and a U-Boot legacy image. The
570 padding comes from the fact that the second binary is placed at
571 CONFIG_SPL_PAD_TO. If that line were omitted then the U-Boot binary would
572 immediately follow the SPL binary.
573
574 The binman node describes an image. The sub-nodes describe entries in the
575 image. Each entry represents a region within the overall image. The name of
576 the entry (blob, u-boot) tells binman what to put there. For 'blob' we must
577 provide a filename. For 'u-boot', binman knows that this means 'u-boot.bin'.
578
579 Entries are normally placed into the image sequentially, one after the other.
580 The image size is the total size of all entries. As you can see, you can
581 specify the start offset of an entry using the 'offset' property.
582
583 Note that due to a device tree requirement, all entries must have a unique
584 name. If you want to put the same binary in the image multiple times, you can
585 use any unique name, with the 'type' property providing the type.
586
587 The attributes supported for entries are described below.
588
589 offset:
590     This sets the offset of an entry within the image or section containing
591     it. The first byte of the image is normally at offset 0. If 'offset' is
592     not provided, binman sets it to the end of the previous region, or the
593     start of the image's entry area (normally 0) if there is no previous
594     region.
595
596 align:
597     This sets the alignment of the entry. The entry offset is adjusted
598     so that the entry starts on an aligned boundary within the containing
599     section or image. For example 'align = <16>' means that the entry will
600     start on a 16-byte boundary. This may mean that padding is added before
601     the entry. The padding is part of the containing section but is not
602     included in the entry, meaning that an empty space may be created before
603     the entry starts. Alignment should be a power of 2. If 'align' is not
604     provided, no alignment is performed.
605
606 size:
607     This sets the size of the entry. The contents will be padded out to
608     this size. If this is not provided, it will be set to the size of the
609     contents.
610
611 pad-before:
612     Padding before the contents of the entry. Normally this is 0, meaning
613     that the contents start at the beginning of the entry. This can be used
614     to offset the entry contents a little. While this does not affect the
615     contents of the entry within binman itself (the padding is performed
616     only when its parent section is assembled), the end result will be that
617     the entry starts with the padding bytes, so may grow. Defaults to 0.
618
619 pad-after:
620     Padding after the contents of the entry. Normally this is 0, meaning
621     that the entry ends at the last byte of content (unless adjusted by
622     other properties). This allows room to be created in the image for
623     this entry to expand later. While this does not affect the contents of
624     the entry within binman itself (the padding is performed only when its
625     parent section is assembled), the end result will be that the entry ends
626     with the padding bytes, so may grow. Defaults to 0.
627
628 align-size:
629     This sets the alignment of the entry size. For example, to ensure
630     that the size of an entry is a multiple of 64 bytes, set this to 64.
631     While this does not affect the contents of the entry within binman
632     itself (the padding is performed only when its parent section is
633     assembled), the end result is that the entry ends with the padding
634     bytes, so may grow. If 'align-size' is not provided, no alignment is
635     performed.
636
637 align-end:
638     This sets the alignment of the end of an entry with respect to the
639     containing section. Some entries require that they end on an alignment
640     boundary, regardless of where they start. This does not move the start
641     of the entry, so the contents of the entry will still start at the
642     beginning. But there may be padding at the end. While this does not
643     affect the contents of the entry within binman itself (the padding is
644     performed only when its parent section is assembled), the end result
645     is that the entry ends with the padding bytes, so may grow.
646     If 'align-end' is not provided, no alignment is performed.
647
648 filename:
649     For 'blob' types this provides the filename containing the binary to
650     put into the entry. If binman knows about the entry type (like
651     u-boot-bin), then there is no need to specify this.
652
653 type:
654     Sets the type of an entry. This defaults to the entry name, but it is
655     possible to use any name, and then add (for example) 'type = "u-boot"'
656     to specify the type.
657
658 offset-unset:
659     Indicates that the offset of this entry should not be set by placing
660     it immediately after the entry before. Instead, is set by another
661     entry which knows where this entry should go. When this boolean
662     property is present, binman will give an error if another entry does
663     not set the offset (with the GetOffsets() method).
664
665 image-pos:
666     This cannot be set on entry (or at least it is ignored if it is), but
667     with the -u option, binman will set it to the absolute image position
668     for each entry. This makes it easy to find out exactly where the entry
669     ended up in the image, regardless of parent sections, etc.
670
671 extend-size:
672     Extend the size of this entry to fit available space. This space is only
673     limited by the size of the image/section and the position of the next
674     entry.
675
676 compress:
677     Sets the compression algortihm to use (for blobs only). See the entry
678     documentation for details.
679
680 missing-msg:
681     Sets the tag of the message to show if this entry is missing. This is
682     used for external blobs. When they are missing it is helpful to show
683     information about what needs to be fixed. See missing-blob-help for the
684     message for each tag.
685
686 no-expanded:
687     By default binman substitutes entries with expanded versions if available,
688     so that a `u-boot` entry type turns into `u-boot-expanded`, for example. The
689     `--no-expanded` command-line option disables this globally. The
690     `no-expanded` property disables this just for a single entry. Put the
691     `no-expanded` boolean property in the node to select this behaviour.
692
693 The attributes supported for images and sections are described below. Several
694 are similar to those for entries.
695
696 size:
697     Sets the image size in bytes, for example 'size = <0x100000>' for a
698     1MB image.
699
700 offset:
701     This is similar to 'offset' in entries, setting the offset of a section
702     within the image or section containing it. The first byte of the section
703     is normally at offset 0. If 'offset' is not provided, binman sets it to
704     the end of the previous region, or the start of the image's entry area
705     (normally 0) if there is no previous region.
706
707 align-size:
708     This sets the alignment of the image size. For example, to ensure
709     that the image ends on a 512-byte boundary, use 'align-size = <512>'.
710     If 'align-size' is not provided, no alignment is performed.
711
712 pad-before:
713     This sets the padding before the image entries. The first entry will
714     be positioned after the padding. This defaults to 0.
715
716 pad-after:
717     This sets the padding after the image entries. The padding will be
718     placed after the last entry. This defaults to 0.
719
720 pad-byte:
721     This specifies the pad byte to use when padding in the image. It
722     defaults to 0. To use 0xff, you would add 'pad-byte = <0xff>'.
723
724 filename:
725     This specifies the image filename. It defaults to 'image.bin'.
726
727 sort-by-offset:
728     This causes binman to reorder the entries as needed to make sure they
729     are in increasing positional order. This can be used when your entry
730     order may not match the positional order. A common situation is where
731     the 'offset' properties are set by CONFIG options, so their ordering is
732     not known a priori.
733
734     This is a boolean property so needs no value. To enable it, add a
735     line 'sort-by-offset;' to your description.
736
737 multiple-images:
738     Normally only a single image is generated. To create more than one
739     image, put this property in the binman node. For example, this will
740     create image1.bin containing u-boot.bin, and image2.bin containing
741     both spl/u-boot-spl.bin and u-boot.bin::
742
743         binman {
744             multiple-images;
745             image1 {
746                 u-boot {
747                 };
748             };
749
750             image2 {
751                 spl {
752                 };
753                 u-boot {
754                 };
755             };
756         };
757
758 end-at-4gb:
759     For x86 machines the ROM offsets start just before 4GB and extend
760     up so that the image finished at the 4GB boundary. This boolean
761     option can be enabled to support this. The image size must be
762     provided so that binman knows when the image should start. For an
763     8MB ROM, the offset of the first entry would be 0xfff80000 with
764     this option, instead of 0 without this option.
765
766 skip-at-start:
767     This property specifies the entry offset of the first entry.
768
769     For PowerPC mpc85xx based CPU, CONFIG_TEXT_BASE is the entry
770     offset of the first entry. It can be 0xeff40000 or 0xfff40000 for
771     nor flash boot, 0x201000 for sd boot etc.
772
773     'end-at-4gb' property is not applicable where CONFIG_TEXT_BASE +
774     Image size != 4gb.
775
776 align-default:
777     Specifies the default alignment for entries in this section, if they do
778     not specify an alignment. Note that this only applies to top-level entries
779     in the section (direct subentries), not any subentries of those entries.
780     This means that each section must specify its own default alignment, if
781     required.
782
783 symlink:
784     Adds a symlink to the image with string given in the symlink property.
785
786 Examples of the above options can be found in the tests. See the
787 tools/binman/test directory.
788
789 It is possible to have the same binary appear multiple times in the image,
790 either by using a unit number suffix (u-boot@0, u-boot@1) or by using a
791 different name for each and specifying the type with the 'type' attribute.
792
793
794 Sections and hierachical images
795 -------------------------------
796
797 Sometimes it is convenient to split an image into several pieces, each of which
798 contains its own set of binaries. An example is a flash device where part of
799 the image is read-only and part is read-write. We can set up sections for each
800 of these, and place binaries in them independently. The image is still produced
801 as a single output file.
802
803 This feature provides a way of creating hierarchical images. For example here
804 is an example image with two copies of U-Boot. One is read-only (ro), intended
805 to be written only in the factory. Another is read-write (rw), so that it can be
806 upgraded in the field. The sizes are fixed so that the ro/rw boundary is known
807 and can be programmed::
808
809     binman {
810         section@0 {
811             read-only;
812             name-prefix = "ro-";
813             size = <0x100000>;
814             u-boot {
815             };
816         };
817         section@1 {
818             name-prefix = "rw-";
819             size = <0x100000>;
820             u-boot {
821             };
822         };
823     };
824
825 This image could be placed into a SPI flash chip, with the protection boundary
826 set at 1MB.
827
828 A few special properties are provided for sections:
829
830 read-only:
831     Indicates that this section is read-only. This has no impact on binman's
832     operation, but his property can be read at run time.
833
834 name-prefix:
835     This string is prepended to all the names of the binaries in the
836     section. In the example above, the 'u-boot' binaries which actually be
837     renamed to 'ro-u-boot' and 'rw-u-boot'. This can be useful to
838     distinguish binaries with otherwise identical names.
839
840
841 Image Properties
842 ----------------
843
844 Image nodes act like sections but also have a few extra properties:
845
846 filename:
847     Output filename for the image. This defaults to image.bin (or in the
848     case of multiple images <nodename>.bin where <nodename> is the name of
849     the image node.
850
851 allow-repack:
852     Create an image that can be repacked. With this option it is possible
853     to change anything in the image after it is created, including updating
854     the position and size of image components. By default this is not
855     permitted since it is not possibly to know whether this might violate a
856     constraint in the image description. For example, if a section has to
857     increase in size to hold a larger binary, that might cause the section
858     to fall out of its allow region (e.g. read-only portion of flash).
859
860     Adding this property causes the original offset and size values in the
861     image description to be stored in the FDT and fdtmap.
862
863
864 Image dependencies
865 ------------------
866
867 Binman does not currently support images that depend on each other. For example,
868 if one image creates `fred.bin` and then the next uses this `fred.bin` to
869 produce a final `image.bin`, then the behaviour is undefined. It may work, or it
870 may produce an error about `fred.bin` being missing, or it may use a version of
871 `fred.bin` from a previous run.
872
873 Often this can be handled by incorporating the dependency into the second
874 image. For example, instead of::
875
876     binman {
877         multiple-images;
878
879         fred {
880             u-boot {
881             };
882             fill {
883                 size = <0x100>;
884             };
885         };
886
887         image {
888             blob {
889                 filename = "fred.bin";
890             };
891             u-boot-spl {
892             };
893         };
894
895 you can do this::
896
897     binman {
898         image {
899             fred {
900                 type = "section";
901                 u-boot {
902                 };
903                 fill {
904                     size = <0x100>;
905                 };
906             };
907             u-boot-spl {
908             };
909         };
910
911
912
913 Hashing Entries
914 ---------------
915
916 It is possible to ask binman to hash the contents of an entry and write that
917 value back to the device-tree node. For example::
918
919     binman {
920         u-boot {
921             hash {
922                 algo = "sha256";
923             };
924         };
925     };
926
927 Here, a new 'value' property will be written to the 'hash' node containing
928 the hash of the 'u-boot' entry. Only SHA256 is supported at present. Whole
929 sections can be hased if desired, by adding the 'hash' node to the section.
930
931 The has value can be chcked at runtime by hashing the data actually read and
932 comparing this has to the value in the device tree.
933
934
935 Expanded entries
936 ----------------
937
938 Binman automatically replaces 'u-boot' with an expanded version of that, i.e.
939 'u-boot-expanded'. This means that when you write::
940
941     u-boot {
942     };
943
944 you actually get::
945
946     u-boot {
947         type = "u-boot-expanded';
948     };
949
950 which in turn expands to::
951
952     u-boot {
953         type = "section";
954
955         u-boot-nodtb {
956         };
957
958         u-boot-dtb {
959         };
960     };
961
962 U-Boot's various phase binaries actually comprise two or three pieces.
963 For example, u-boot.bin has the executable followed by a devicetree.
964
965 With binman we want to be able to update that devicetree with full image
966 information so that it is accessible to the executable. This is tricky
967 if it is not clear where the devicetree starts.
968
969 The above feature ensures that the devicetree is clearly separated from the
970 U-Boot executable and can be updated separately by binman as needed. It can be
971 disabled with the --no-expanded flag if required.
972
973 The same applies for u-boot-spl and u-boot-tpl. In those cases, the expansion
974 includes the BSS padding, so for example::
975
976     spl {
977         type = "u-boot-spl"
978     };
979
980 you actually get::
981
982     spl {
983         type = "u-boot-expanded';
984     };
985
986 which in turn expands to::
987
988     spl {
989         type = "section";
990
991         u-boot-spl-nodtb {
992         };
993
994         u-boot-spl-bss-pad {
995         };
996
997         u-boot-spl-dtb {
998         };
999     };
1000
1001 Of course we should not expand SPL if it has no devicetree. Also if the BSS
1002 padding is not needed (because BSS is in RAM as with CONFIG_SPL_SEPARATE_BSS),
1003 the 'u-boot-spl-bss-pad' subnode should not be created. The use of the expaned
1004 entry type is controlled by the UseExpanded() method. In the SPL case it checks
1005 the 'spl-dtb' entry arg, which is 'y' or '1' if SPL has a devicetree.
1006
1007 For the BSS case, a 'spl-bss-pad' entry arg controls whether it is present. All
1008 entry args are provided by the U-Boot Makefile.
1009
1010
1011 Compression
1012 -----------
1013
1014 Binman support compression for 'blob' entries (those of type 'blob' and
1015 derivatives). To enable this for an entry, add a 'compress' property::
1016
1017     blob {
1018         filename = "datafile";
1019         compress = "lz4";
1020     };
1021
1022 The entry will then contain the compressed data, using the 'lz4' compression
1023 algorithm. Currently this is the only one that is supported. The uncompressed
1024 size is written to the node in an 'uncomp-size' property, if -u is used.
1025
1026 Compression is also supported for sections. In that case the entire section is
1027 compressed in one block, including all its contents. This means that accessing
1028 an entry from the section required decompressing the entire section. Also, the
1029 size of a section indicates the space that it consumes in its parent section
1030 (and typically the image). With compression, the section may contain more data,
1031 and the uncomp-size property indicates that, as above. The contents of the
1032 section is compressed first, before any padding is added. This ensures that the
1033 padding itself is not compressed, which would be a waste of time.
1034
1035
1036 Automatic .dtsi inclusion
1037 -------------------------
1038
1039 It is sometimes inconvenient to add a 'binman' node to the .dts file for each
1040 board. This can be done by using #include to bring in a common file. Another
1041 approach supported by the U-Boot build system is to automatically include
1042 a common header. You can then put the binman node (and anything else that is
1043 specific to U-Boot, such as u-boot,dm-pre-reloc properies) in that header
1044 file.
1045
1046 Binman will search for the following files in arch/<arch>/dts::
1047
1048    <dts>-u-boot.dtsi where <dts> is the base name of the .dts file
1049    <CONFIG_SYS_SOC>-u-boot.dtsi
1050    <CONFIG_SYS_CPU>-u-boot.dtsi
1051    <CONFIG_SYS_VENDOR>-u-boot.dtsi
1052    u-boot.dtsi
1053
1054 U-Boot will only use the first one that it finds. If you need to include a
1055 more general file you can do that from the more specific file using #include.
1056 If you are having trouble figuring out what is going on, you can use
1057 `DEVICE_TREE_DEBUG=1` with your build::
1058
1059    make DEVICE_TREE_DEBUG=1
1060    scripts/Makefile.lib:334: Automatic .dtsi inclusion: options:
1061      arch/arm/dts/juno-r2-u-boot.dtsi arch/arm/dts/-u-boot.dtsi
1062      arch/arm/dts/armv8-u-boot.dtsi arch/arm/dts/armltd-u-boot.dtsi
1063      arch/arm/dts/u-boot.dtsi ... found: "arch/arm/dts/juno-r2-u-boot.dtsi"
1064
1065
1066 Updating an ELF file
1067 ====================
1068
1069 For the EFI app, where U-Boot is loaded from UEFI and runs as an app, there is
1070 no way to update the devicetree after U-Boot is built. Normally this works by
1071 creating a new u-boot.dtb.out with he updated devicetree, which is automatically
1072 built into the output image. With ELF this is not possible since the ELF is
1073 not part of an image, just a stand-along file. We must create an updated ELF
1074 file with the new devicetree.
1075
1076 This is handled by the --update-fdt-in-elf option. It takes four arguments,
1077 separated by comma:
1078
1079    infile     - filename of input ELF file, e.g. 'u-boot's
1080    outfile    - filename of output ELF file, e.g. 'u-boot.out'
1081    begin_sym - symbol at the start of the embedded devicetree, e.g.
1082    '__dtb_dt_begin'
1083    end_sym   - symbol at the start of the embedded devicetree, e.g.
1084    '__dtb_dt_end'
1085
1086 When this flag is used, U-Boot does all the normal packaging, but as an
1087 additional step, it creates a new ELF file with the new devicetree embedded in
1088 it.
1089
1090 If logging is enabled you will see a message like this::
1091
1092    Updating file 'u-boot' with data length 0x400a (16394) between symbols
1093    '__dtb_dt_begin' and '__dtb_dt_end'
1094
1095 There must be enough space for the updated devicetree. If not, an error like
1096 the following is produced::
1097
1098    ValueError: Not enough space in 'u-boot' for data length 0x400a (16394);
1099    size is 0x1744 (5956)
1100
1101
1102 Entry Documentation
1103 ===================
1104
1105 For details on the various entry types supported by binman and how to use them,
1106 see entries.rst which is generated from the source code using:
1107
1108     binman entry-docs >tools/binman/entries.rst
1109
1110 .. toctree::
1111    :maxdepth: 2
1112
1113    entries
1114
1115
1116 Managing images
1117 ===============
1118
1119 Listing images
1120 --------------
1121
1122 It is possible to list the entries in an existing firmware image created by
1123 binman, provided that there is an 'fdtmap' entry in the image. For example::
1124
1125     $ binman ls -i image.bin
1126     Name              Image-pos  Size  Entry-type    Offset  Uncomp-size
1127     ----------------------------------------------------------------------
1128     main-section                  c00  section            0
1129       u-boot                  0     4  u-boot             0
1130       section                     5fc  section            4
1131         cbfs                100   400  cbfs               0
1132           u-boot            138     4  u-boot            38
1133           u-boot-dtb        180   108  u-boot-dtb        80          3b5
1134         u-boot-dtb          500   1ff  u-boot-dtb       400          3b5
1135       fdtmap                6fc   381  fdtmap           6fc
1136       image-header          bf8     8  image-header     bf8
1137
1138 This shows the hierarchy of the image, the position, size and type of each
1139 entry, the offset of each entry within its parent and the uncompressed size if
1140 the entry is compressed.
1141
1142 It is also possible to list just some files in an image, e.g.::
1143
1144     $ binman ls -i image.bin section/cbfs
1145     Name              Image-pos  Size  Entry-type  Offset  Uncomp-size
1146     --------------------------------------------------------------------
1147         cbfs                100   400  cbfs             0
1148           u-boot            138     4  u-boot          38
1149           u-boot-dtb        180   108  u-boot-dtb      80          3b5
1150
1151 or with wildcards::
1152
1153     $ binman ls -i image.bin "*cb*" "*head*"
1154     Name              Image-pos  Size  Entry-type    Offset  Uncomp-size
1155     ----------------------------------------------------------------------
1156         cbfs                100   400  cbfs               0
1157           u-boot            138     4  u-boot            38
1158           u-boot-dtb        180   108  u-boot-dtb        80          3b5
1159       image-header          bf8     8  image-header     bf8
1160
1161 If an older version of binman is used to list images created by a newer one, it
1162 is possible that it will contain entry types that are not supported. These still
1163 show with the correct type, but binman just sees them as blobs (plain binary
1164 data). Any special features of that etype are not supported by the old binman.
1165
1166
1167 Extracting files from images
1168 ----------------------------
1169
1170 You can extract files from an existing firmware image created by binman,
1171 provided that there is an 'fdtmap' entry in the image. For example::
1172
1173     $ binman extract -i image.bin section/cbfs/u-boot
1174
1175 which will write the uncompressed contents of that entry to the file 'u-boot' in
1176 the current directory. You can also extract to a particular file, in this case
1177 u-boot.bin::
1178
1179     $ binman extract -i image.bin section/cbfs/u-boot -f u-boot.bin
1180
1181 It is possible to extract all files into a destination directory, which will
1182 put files in subdirectories matching the entry hierarchy::
1183
1184     $ binman extract -i image.bin -O outdir
1185
1186 or just a selection::
1187
1188     $ binman extract -i image.bin "*u-boot*" -O outdir
1189
1190 Some entry types have alternative formats, for example fdtmap which allows
1191 extracted just the devicetree binary without the fdtmap header::
1192
1193     $ binman extract -i /tmp/b/odroid-c4/image.bin -f out.dtb -F fdt fdtmap
1194     $ fdtdump out.dtb
1195     /dts-v1/;
1196     // magic:               0xd00dfeed
1197     // totalsize:           0x8ab (2219)
1198     // off_dt_struct:       0x38
1199     // off_dt_strings:      0x82c
1200     // off_mem_rsvmap:      0x28
1201     // version:             17
1202     // last_comp_version:   2
1203     // boot_cpuid_phys:     0x0
1204     // size_dt_strings:     0x7f
1205     // size_dt_struct:      0x7f4
1206
1207     / {
1208         image-node = "binman";
1209         image-pos = <0x00000000>;
1210         size = <0x0011162b>;
1211         ...
1212
1213 Use `-F list` to see what alternative formats are available::
1214
1215     $ binman extract -i /tmp/b/odroid-c4/image.bin -F list
1216     Flag (-F)   Entry type            Description
1217     fdt         fdtmap                Extract the devicetree blob from the fdtmap
1218
1219
1220 Replacing files in an image
1221 ---------------------------
1222
1223 You can replace files in an existing firmware image created by binman, provided
1224 that there is an 'fdtmap' entry in the image. For example::
1225
1226     $ binman replace -i image.bin section/cbfs/u-boot
1227
1228 which will write the contents of the file 'u-boot' from the current directory
1229 to the that entry, compressing if necessary. If the entry size changes, you must
1230 add the 'allow-repack' property to the original image before generating it (see
1231 above), otherwise you will get an error.
1232
1233 You can also use a particular file, in this case u-boot.bin::
1234
1235     $ binman replace -i image.bin section/cbfs/u-boot -f u-boot.bin
1236
1237 It is possible to replace all files from a source directory which uses the same
1238 hierarchy as the entries::
1239
1240     $ binman replace -i image.bin -I indir
1241
1242 Files that are missing will generate a warning.
1243
1244 You can also replace just a selection of entries::
1245
1246     $ binman replace -i image.bin "*u-boot*" -I indir
1247
1248
1249 Logging
1250 -------
1251
1252 Binman normally operates silently unless there is an error, in which case it
1253 just displays the error. The -D/--debug option can be used to create a full
1254 backtrace when errors occur. You can use BINMAN_DEBUG=1 when building to select
1255 this.
1256
1257 Internally binman logs some output while it is running. This can be displayed
1258 by increasing the -v/--verbosity from the default of 1:
1259
1260    0: silent
1261    1: warnings only
1262    2: notices (important messages)
1263    3: info about major operations
1264    4: detailed information about each operation
1265    5: debug (all output)
1266
1267 You can use BINMAN_VERBOSE=5 (for example) when building to select this.
1268
1269
1270 Bintools
1271 ========
1272
1273 `Bintool` is the name binman gives to a binary tool which it uses to create and
1274 manipulate binaries that binman cannot handle itself. Bintools are often
1275 necessary since Binman only supports a subset of the available file formats
1276 natively.
1277
1278 Many SoC vendors invent ways to load code into their SoC using new file formats,
1279 sometimes changing the format with successive SoC generations. Sometimes the
1280 tool is available as Open Source. Sometimes it is a pre-compiled binary that
1281 must be downloaded from the vendor's website. Sometimes it is available in
1282 source form but difficult or slow to build.
1283
1284 Even for images that use bintools, binman still assembles the image from its
1285 image description. It may handle parts of the image natively and part with
1286 various bintools.
1287
1288 Binman relies on these tools so provides various features to manage them:
1289
1290 - Determining whether the tool is currently installed
1291 - Downloading or building the tool
1292 - Determining the version of the tool that is installed
1293 - Deciding which tools are needed to build an image
1294
1295 The Bintool class is an interface to the tool, a thin level of abstration, using
1296 Python functions to run the tool for each purpose (e.g. creating a new
1297 structure, adding a file to an existing structure) rather than just lists of
1298 string arguments.
1299
1300 As with external blobs, bintools (which are like 'external' tools) can be
1301 missing. When building an image requires a bintool and it is not installed,
1302 binman detects this and reports the problem, but continues to build an image.
1303 This is useful in CI systems which want to check that everything is correct but
1304 don't have access to the bintools.
1305
1306 To make this work, all calls to bintools (e.g. with Bintool.run_cmd()) must cope
1307 with the tool being missing, i.e. when None is returned, by:
1308
1309 - Calling self.record_missing_bintool()
1310 - Setting up some fake contents so binman can continue
1311
1312 Of course the image will not work, but binman reports which bintools are needed
1313 and also provide a way to fetch them.
1314
1315 To see the available bintools, use::
1316
1317     binman tool --list
1318
1319 To fetch tools which are missing, use::
1320
1321     binman tool --fetch missing
1322
1323 You can also use `--fetch all` to fetch all tools or `--fetch <tool>` to fetch
1324 a particular tool. Some tools are built from source code, in which case you will
1325 need to have at least the `build-essential` and `git` packages installed.
1326
1327 Bintool Documentation
1328 =====================
1329
1330 To provide details on the various bintools supported by binman, bintools.rst is
1331 generated from the source code using:
1332
1333     binman bintool-docs >tools/binman/bintools.rst
1334
1335 .. toctree::
1336    :maxdepth: 2
1337
1338    bintools
1339
1340
1341 Technical details
1342 =================
1343
1344 Order of image creation
1345 -----------------------
1346
1347 Image creation proceeds in the following order, for each entry in the image.
1348
1349 1. AddMissingProperties() - binman can add calculated values to the device
1350 tree as part of its processing, for example the offset and size of each
1351 entry. This method adds any properties associated with this, expanding the
1352 device tree as needed. These properties can have placeholder values which are
1353 set later by SetCalculatedProperties(). By that stage the size of sections
1354 cannot be changed (since it would cause the images to need to be repacked),
1355 but the correct values can be inserted.
1356
1357 2. ProcessFdt() - process the device tree information as required by the
1358 particular entry. This may involve adding or deleting properties. If the
1359 processing is complete, this method should return True. If the processing
1360 cannot complete because it needs the ProcessFdt() method of another entry to
1361 run first, this method should return False, in which case it will be called
1362 again later.
1363
1364 3. GetEntryContents() - the contents of each entry are obtained, normally by
1365 reading from a file. This calls the Entry.ObtainContents() to read the
1366 contents. The default version of Entry.ObtainContents() calls
1367 Entry.GetDefaultFilename() and then reads that file. So a common mechanism
1368 to select a file to read is to override that function in the subclass. The
1369 functions must return True when they have read the contents. Binman will
1370 retry calling the functions a few times if False is returned, allowing
1371 dependencies between the contents of different entries.
1372
1373 4. GetEntryOffsets() - calls Entry.GetOffsets() for each entry. This can
1374 return a dict containing entries that need updating. The key should be the
1375 entry name and the value is a tuple (offset, size). This allows an entry to
1376 provide the offset and size for other entries. The default implementation
1377 of GetEntryOffsets() returns {}.
1378
1379 5. PackEntries() - calls Entry.Pack() which figures out the offset and
1380 size of an entry. The 'current' image offset is passed in, and the function
1381 returns the offset immediately after the entry being packed. The default
1382 implementation of Pack() is usually sufficient.
1383
1384 Note: for sections, this also checks that the entries do not overlap, nor extend
1385 outside the section. If the section does not have a defined size, the size is
1386 set large enough to hold all the entries.
1387
1388 6. SetImagePos() - sets the image position of every entry. This is the absolute
1389 position 'image-pos', as opposed to 'offset' which is relative to the containing
1390 section. This must be done after all offsets are known, which is why it is quite
1391 late in the ordering.
1392
1393 7. SetCalculatedProperties() - update any calculated properties in the device
1394 tree. This sets the correct 'offset' and 'size' vaues, for example.
1395
1396 8. ProcessEntryContents() - this calls Entry.ProcessContents() on each entry.
1397 The default implementatoin does nothing. This can be overriden to adjust the
1398 contents of an entry in some way. For example, it would be possible to create
1399 an entry containing a hash of the contents of some other entries. At this
1400 stage the offset and size of entries should not be adjusted unless absolutely
1401 necessary, since it requires a repack (going back to PackEntries()).
1402
1403 9. ResetForPack() - if the ProcessEntryContents() step failed, in that an entry
1404 has changed its size, then there is no alternative but to go back to step 5 and
1405 try again, repacking the entries with the updated size. ResetForPack() removes
1406 the fixed offset/size values added by binman, so that the packing can start from
1407 scratch.
1408
1409 10. WriteSymbols() - write the value of symbols into the U-Boot SPL binary.
1410 See 'Access to binman entry offsets at run time' below for a description of
1411 what happens in this stage.
1412
1413 11. BuildImage() - builds the image and writes it to a file
1414
1415 12. WriteMap() - writes a text file containing a map of the image. This is the
1416 final step.
1417
1418
1419 External tools
1420 --------------
1421
1422 Binman can make use of external command-line tools to handle processing of
1423 entry contents or to generate entry contents. These tools are executed using
1424 the 'tools' module's Run() method. The tools generally must exist on the PATH,
1425 but the --toolpath option can be used to specify additional search paths to
1426 use. This option can be specified multiple times to add more than one path.
1427
1428 For some compile tools binman will use the versions specified by commonly-used
1429 environment variables like CC and HOSTCC for the C compiler, based on whether
1430 the tool's output will be used for the target or for the host machine. If those
1431 aren't given, it will also try to derive target-specific versions from the
1432 CROSS_COMPILE environment variable during a cross-compilation.
1433
1434 If the tool is not available in the path you can use BINMAN_TOOLPATHS to specify
1435 a space-separated list of paths to search, e.g.::
1436
1437    BINMAN_TOOLPATHS="/tools/g12a /tools/tegra" binman ...
1438
1439
1440 External blobs
1441 --------------
1442
1443 Binary blobs, even if the source code is available, complicate building
1444 firmware. The instructions can involve multiple steps and the binaries may be
1445 hard to build or obtain. Binman at least provides a unified description of how
1446 to build the final image, no matter what steps are needed to get there.
1447
1448 Binman also provides a `blob-ext` entry type that pulls in a binary blob from an
1449 external file. If the file is missing, binman can optionally complete the build
1450 and just report a warning. Use the `-M/--allow-missing` option to enble this.
1451 This is useful in CI systems which want to check that everything is correct but
1452 don't have access to the blobs.
1453
1454 If the blobs are in a different directory, you can specify this with the `-I`
1455 option.
1456
1457 For U-Boot, you can use set the BINMAN_INDIRS environment variable to provide a
1458 space-separated list of directories to search for binary blobs::
1459
1460    BINMAN_INDIRS="odroid-c4/fip/g12a \
1461        odroid-c4/build/board/hardkernel/odroidc4/firmware \
1462        odroid-c4/build/scp_task" binman ...
1463
1464 Code coverage
1465 -------------
1466
1467 Binman is a critical tool and is designed to be very testable. Entry
1468 implementations target 100% test coverage. Run 'binman test -T' to check this.
1469
1470 To enable Python test coverage on Debian-type distributions (e.g. Ubuntu)::
1471
1472    $ sudo apt-get install python-coverage python3-coverage python-pytest
1473
1474
1475 Error messages
1476 --------------
1477
1478 This section provides some guidance for some of the less obvious error messages
1479 produced by binman.
1480
1481
1482 Expected __bss_size symbol
1483 ~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~
1484
1485 Example::
1486
1487    binman: Node '/binman/u-boot-spl-ddr/u-boot-spl/u-boot-spl-bss-pad':
1488       Expected __bss_size symbol in spl/u-boot-spl
1489
1490 This indicates that binman needs the `__bss_size` symbol to be defined in the
1491 SPL binary, where `spl/u-boot-spl` is the ELF file containing the symbols. The
1492 symbol tells binman the size of the BSS region, in bytes. It needs this to be
1493 able to pad the image so that the following entries do not overlap the BSS,
1494 which would cause them to be overwritte by variable access in SPL.
1495
1496 This symbols is normally defined in the linker script, immediately after
1497 _bss_start and __bss_end are defined, like this::
1498
1499     __bss_size = __bss_end - __bss_start;
1500
1501 You may need to add it to your linker script if you get this error.
1502
1503
1504 Concurrent tests
1505 ----------------
1506
1507 Binman tries to run tests concurrently. This means that the tests make use of
1508 all available CPUs to run.
1509
1510  To enable this::
1511
1512    $ sudo apt-get install python-subunit python3-subunit
1513
1514 Use '-P 1' to disable this. It is automatically disabled when code coverage is
1515 being used (-T) since they are incompatible.
1516
1517
1518 Debugging tests
1519 ---------------
1520
1521 Sometimes when debugging tests it is useful to keep the input and output
1522 directories so they can be examined later. Use -X or --test-preserve-dirs for
1523 this.
1524
1525
1526 Running tests on non-x86 architectures
1527 --------------------------------------
1528
1529 Binman's tests have been written under the assumption that they'll be run on a
1530 x86-like host and there hasn't been an attempt to make them portable yet.
1531 However, it's possible to run the tests by cross-compiling to x86.
1532
1533 To install an x86 cross-compiler on Debian-type distributions (e.g. Ubuntu)::
1534
1535   $ sudo apt-get install gcc-x86-64-linux-gnu
1536
1537 Then, you can run the tests under cross-compilation::
1538
1539   $ CROSS_COMPILE=x86_64-linux-gnu- binman test -T
1540
1541 You can also use gcc-i686-linux-gnu similar to the above.
1542
1543
1544 Writing new entries and debugging
1545 ---------------------------------
1546
1547 The behaviour of entries is defined by the Entry class. All other entries are
1548 a subclass of this. An important subclass is Entry_blob which takes binary
1549 data from a file and places it in the entry. In fact most entry types are
1550 subclasses of Entry_blob.
1551
1552 Each entry type is a separate file in the tools/binman/etype directory. Each
1553 file contains a class called Entry_<type> where <type> is the entry type.
1554 New entry types can be supported by adding new files in that directory.
1555 These will automatically be detected by binman when needed.
1556
1557 Entry properties are documented in entry.py. The entry subclasses are free
1558 to change the values of properties to support special behaviour. For example,
1559 when Entry_blob loads a file, it sets content_size to the size of the file.
1560 Entry classes can adjust other entries. For example, an entry that knows
1561 where other entries should be positioned can set up those entries' offsets
1562 so they don't need to be set in the binman decription. It can also adjust
1563 entry contents.
1564
1565 Most of the time such essoteric behaviour is not needed, but it can be
1566 essential for complex images.
1567
1568 If you need to specify a particular device-tree compiler to use, you can define
1569 the DTC environment variable. This can be useful when the system dtc is too
1570 old.
1571
1572 To enable a full backtrace and other debugging features in binman, pass
1573 BINMAN_DEBUG=1 to your build::
1574
1575    make qemu-x86_defconfig
1576    make BINMAN_DEBUG=1
1577
1578 To enable verbose logging from binman, base BINMAN_VERBOSE to your build, which
1579 adds a -v<level> option to the call to binman::
1580
1581    make qemu-x86_defconfig
1582    make BINMAN_VERBOSE=5
1583
1584
1585 Building sections in parallel
1586 -----------------------------
1587
1588 By default binman uses multiprocessing to speed up compilation of large images.
1589 This works at a section level, with one thread for each entry in the section.
1590 This can speed things up if the entries are large and use compression.
1591
1592 This feature can be disabled with the '-T' flag, which defaults to a suitable
1593 value for your machine. This depends on the Python version, e.g on v3.8 it uses
1594 12 threads on an 8-core machine. See ConcurrentFutures_ for more details.
1595
1596 The special value -T0 selects single-threaded mode, useful for debugging during
1597 development, since dealing with exceptions and problems in threads is more
1598 difficult. This avoids any use of ThreadPoolExecutor.
1599
1600
1601 Collecting data for an entry type
1602 ---------------------------------
1603
1604 Some entry types deal with data obtained from others. For example,
1605 `Entry_mkimage` calls the `mkimage` tool with data from its subnodes::
1606
1607     mkimage {
1608         args = "-n test -T script";
1609
1610         u-boot-spl {
1611         };
1612
1613         u-boot {
1614         };
1615     };
1616
1617 This shows mkimage being passed a file consisting of SPL and U-Boot proper. It
1618 is created by calling `Entry.collect_contents_to_file()`. Note that in this
1619 case, the data is passed to mkimage for processing but does not appear
1620 separately in the image. It may not appear at all, depending on what mkimage
1621 does. The contents of the `mkimage` entry are entirely dependent on the
1622 processing done by the entry, with the provided subnodes (`u-boot-spl` and
1623 `u-boot`) simply providing the input data for that processing.
1624
1625 Note that `Entry.collect_contents_to_file()` simply concatenates the data from
1626 the different entries together, with no control over alignment, etc. Another
1627 approach is to subclass `Entry_section` so that those features become available,
1628 such as `size` and `pad-byte`. Then the contents of the entry can be obtained by
1629 calling `super().BuildSectionData()` in the entry's BuildSectionData()
1630 implementation to get the input data, then write it to a file and process it
1631 however is desired.
1632
1633 There are other ways to obtain data also, depending on the situation. If the
1634 entry type is simply signing data which exists elsewhere in the image, then
1635 you can use `Entry_collection`  as a base class. It lets you use a property
1636 called `content` which lists the entries containing data to be processed. This
1637 is used by `Entry_vblock`, for example::
1638
1639     u_boot: u-boot {
1640     };
1641
1642     vblock {
1643         content = <&u_boot &dtb>;
1644         keyblock = "firmware.keyblock";
1645         signprivate = "firmware_data_key.vbprivk";
1646         version = <1>;
1647         kernelkey = "kernel_subkey.vbpubk";
1648         preamble-flags = <1>;
1649     };
1650
1651     dtb: u-boot-dtb {
1652     };
1653
1654 which shows an image containing `u-boot` and `u-boot-dtb`, with the `vblock`
1655 image collecting their contents to produce input for its signing process,
1656 without affecting those entries, which still appear in the final image
1657 untouched.
1658
1659 Another example is where an entry type needs several independent pieces of input
1660 to function. For example, `Entry_fip` allows a number of different binary blobs
1661 to be placed in their own individual places in a custom data structure in the
1662 output image. To make that work you can add subnodes for each of them and call
1663 `Entry.Create()` on each subnode, as `Entry_fip` does. Then the data for each
1664 blob can come from any suitable place, such as an `Entry_u_boot` or an
1665 `Entry_blob` or anything else::
1666
1667     atf-fip {
1668         fip-hdr-flags = /bits/ 64 <0x123>;
1669         soc-fw {
1670             fip-flags = /bits/ 64 <0x123456789abcdef>;
1671             filename = "bl31.bin";
1672         };
1673
1674         u-boot {
1675             fip-uuid = [fc 65 13 92 4a 5b 11 ec
1676                     94 35 ff 2d 1c fc 79 9c];
1677         };
1678     };
1679
1680 The `soc-fw` node is a `blob-ext` (i.e. it reads in a named binary file) whereas
1681 `u-boot` is a normal entry type. This works because `Entry_fip` selects the
1682 `blob-ext` entry type if the node name (here `soc-fw`) is recognised as being
1683 a known blob type.
1684
1685 When adding new entry types you are encouraged to use subnodes to provide the
1686 data for processing, unless the `content` approach is more suitable. Consider
1687 whether the input entries are contained within (or consumed by) the entry, vs
1688 just being 'referenced' by the entry. In the latter case, the `content` approach
1689 makes more sense. Ad-hoc properties and other methods of obtaining data are
1690 discouraged, since it adds to confusion for users.
1691
1692 History / Credits
1693 -----------------
1694
1695 Binman takes a lot of inspiration from a Chrome OS tool called
1696 'cros_bundle_firmware', which I wrote some years ago. That tool was based on
1697 a reasonably simple and sound design but has expanded greatly over the
1698 years. In particular its handling of x86 images is convoluted.
1699
1700 Quite a few lessons have been learned which are hopefully applied here.
1701
1702
1703 Design notes
1704 ------------
1705
1706 On the face of it, a tool to create firmware images should be fairly simple:
1707 just find all the input binaries and place them at the right place in the
1708 image. The difficulty comes from the wide variety of input types (simple
1709 flat binaries containing code, packaged data with various headers), packing
1710 requirments (alignment, spacing, device boundaries) and other required
1711 features such as hierarchical images.
1712
1713 The design challenge is to make it easy to create simple images, while
1714 allowing the more complex cases to be supported. For example, for most
1715 images we don't much care exactly where each binary ends up, so we should
1716 not have to specify that unnecessarily.
1717
1718 New entry types should aim to provide simple usage where possible. If new
1719 core features are needed, they can be added in the Entry base class.
1720
1721
1722 To do
1723 -----
1724
1725 Some ideas:
1726
1727 - Use of-platdata to make the information available to code that is unable
1728   to use device tree (such as a very small SPL image). For now, limited info is
1729   available via linker symbols
1730 - Allow easy building of images by specifying just the board name
1731 - Support building an image for a board (-b) more completely, with a
1732   configurable build directory
1733 - Detect invalid properties in nodes
1734 - Sort the fdtmap by offset
1735 - Output temporary files to a different directory
1736 - Rationalise the fdt, fdt_util and pylibfdt modules which currently have some
1737   overlapping and confusing functionality
1738 - Update the fdt library to use a better format for Prop.value (the current one
1739   is useful for dtoc but not much else)
1740 - Figure out how to make Fdt support changing the node order, so that
1741   Node.AddSubnode() can support adding a node before another, existing node.
1742   Perhaps it should completely regenerate the flat tree?
1743 - Support images which depend on each other
1744
1745 --
1746 Simon Glass <sjg@chromium.org>
1747 7/7/2016
1748
1749 .. _ConcurrentFutures: https://docs.python.org/3/library/concurrent.futures.html#concurrent.futures.ThreadPoolExecutor