tools/rkcommon.c

   1 /*
   2  * (C) Copyright 2015 Google,  Inc
   3  * Written by Simon Glass <sjg@chromium.org>
   4  *
   5  * (C) 2017 Theobroma Systems Design und Consulting GmbH
   6  *
   7  * SPDX-License-Identifier:     GPL-2.0+
   8  *
   9  * Helper functions for Rockchip images
  10  */
  11
  12 #include "imagetool.h"
  13 #include <image.h>
  14 #include <rc4.h>
  15 #include "mkimage.h"
  16 #include "rkcommon.h"
  17
  18 #define DIV_ROUND_UP(n, d)      (((n) + (d) - 1) / (d))
  19
  20 enum {
  21         RK_SIGNATURE            = 0x0ff0aa55,
  22 };
  23
  24 /**
  25  * struct header0_info - header block for boot ROM
  26  *
  27  * This is stored at SD card block 64 (where each block is 512 bytes, or at
  28  * the start of SPI flash. It is encoded with RC4.
  29  *
  30  * @signature:          Signature (must be RKSD_SIGNATURE)
  31  * @disable_rc4:        0 to use rc4 for boot image,  1 to use plain binary
  32  * @init_offset:        Offset in blocks of the SPL code from this header
  33  *                      block. E.g. 4 means 2KB after the start of this header.
  34  * Other fields are not used by U-Boot
  35  */
  36 struct header0_info {
  37         uint32_t signature;
  38         uint8_t reserved[4];
  39         uint32_t disable_rc4;
  40         uint16_t init_offset;
  41         uint8_t reserved1[492];
  42         uint16_t init_size;
  43         uint16_t init_boot_size;
  44         uint8_t reserved2[2];
  45 };
  46
  47 /**
  48  * struct header1_info
  49  */
  50 struct header1_info {
  51         uint32_t magic;
  52 };
  53
  54 /**
  55  * struct spl_info - spl info for each chip
  56  *
  57  * @imagename:          Image name(passed by "mkimage -n")
  58  * @spl_hdr:            Boot ROM requires a 4-bytes spl header
  59  * @spl_size:           Spl size(include extra 4-bytes spl header)
  60  * @spl_rc4:            RC4 encode the SPL binary (same key as header)
  61  * @spl_boot0:          A new-style (ARM_SOC_BOOT0_HOOK) image that should
  62  *                      have the boot magic (e.g. 'RK33') written to its first
  63  *                      word.
  64  */
  65
  66 struct spl_info {
  67         const char *imagename;
  68         const char *spl_hdr;
  69         const uint32_t spl_size;
  70         const bool spl_rc4;
  71         const bool spl_boot0;
  72 };
  73
  74 static struct spl_info spl_infos[] = {
  75         { "rk3036", "RK30", 0x1000, false, false },
  76         { "rk3188", "RK31", 0x8000 - 0x800, true, false },
  77         { "rk3288", "RK32", 0x8000, false, false },
  78         { "rk3328", "RK32", 0x8000 - 0x1000, false, false },
  79         { "rk3399", "RK33", 0x20000, false, true },
  80         { "rv1108", "RK11", 0x1800, false, false},
  81 };
  82
  83 static unsigned char rc4_key[16] = {
  84         124, 78, 3, 4, 85, 5, 9, 7,
  85         45, 44, 123, 56, 23, 13, 23, 17
  86 };
  87
  88 static struct spl_info *rkcommon_get_spl_info(char *imagename)
  89 {
  90         int i;
  91
  92         if (!imagename)
  93                 return NULL;
  94
  95         for (i = 0; i < ARRAY_SIZE(spl_infos); i++)
  96                 if (!strncmp(imagename, spl_infos[i].imagename, 6))
  97                         return spl_infos + i;
  98
  99         return NULL;
 100 }
 101
 102 int rkcommon_check_params(struct image_tool_params *params)
 103 {
 104         int i;
 105
 106         if (rkcommon_get_spl_info(params->imagename) != NULL)
 107                 return EXIT_SUCCESS;
 108
 109         /*
 110          * If this is a operation (list or extract), the don't require
 111          * imagename to be set.
 112          */
 113         if (params->lflag || params->iflag)
 114                 return EXIT_SUCCESS;
 115
 116         fprintf(stderr, "ERROR: imagename (%s) is not supported!\n",
 117                 params->imagename ? params->imagename : "NULL");
 118
 119         fprintf(stderr, "Available imagename:");
 120         for (i = 0; i < ARRAY_SIZE(spl_infos); i++)
 121                 fprintf(stderr, "\t%s", spl_infos[i].imagename);
 122         fprintf(stderr, "\n");
 123
 124         return EXIT_FAILURE;
 125 }
 126
 127 const char *rkcommon_get_spl_hdr(struct image_tool_params *params)
 128 {
 129         struct spl_info *info = rkcommon_get_spl_info(params->imagename);
 130
 131         /*
 132          * info would not be NULL, because of we checked params before.
 133          */
 134         return info->spl_hdr;
 135 }
 136
 137
 138 int rkcommon_get_spl_size(struct image_tool_params *params)
 139 {
 140         struct spl_info *info = rkcommon_get_spl_info(params->imagename);
 141
 142         /*
 143          * info would not be NULL, because of we checked params before.
 144          */
 145         return info->spl_size;
 146 }
 147
 148 bool rkcommon_need_rc4_spl(struct image_tool_params *params)
 149 {
 150         struct spl_info *info = rkcommon_get_spl_info(params->imagename);
 151
 152         /*
 153          * info would not be NULL, because of we checked params before.
 154          */
 155         return info->spl_rc4;
 156 }
 157
 158 bool rkcommon_spl_is_boot0(struct image_tool_params *params)
 159 {
 160         struct spl_info *info = rkcommon_get_spl_info(params->imagename);
 161
 162         /*
 163          * info would not be NULL, because of we checked params before.
 164          */
 165         return info->spl_boot0;
 166 }
 167
 168 static void rkcommon_set_header0(void *buf, uint file_size,
 169                                  struct image_tool_params *params)
 170 {
 171         struct header0_info *hdr = buf;
 172
 173         memset(buf, '\0', RK_INIT_OFFSET * RK_BLK_SIZE);
 174         hdr->signature = RK_SIGNATURE;
 175         hdr->disable_rc4 = !rkcommon_need_rc4_spl(params);
 176         hdr->init_offset = RK_INIT_OFFSET;
 177
 178         hdr->init_size = DIV_ROUND_UP(file_size, RK_BLK_SIZE);
 179         /*
 180          * The init_size has to be a multiple of 4 blocks (i.e. of 2K)
 181          * or the BootROM will not boot the image.
 182          *
 183          * Note: To verify that this is not a legacy constraint, we
 184          *       rechecked this against the RK3399 BootROM.
 185          */
 186         hdr->init_size = ROUND(hdr->init_size, 4);
 187         /*
 188          * init_boot_size needs to be set, as it is read by the BootROM
 189          * to determine the size of the next-stage bootloader (e.g. U-Boot
 190          * proper), when used with the back-to-bootrom functionality.
 191          *
 192          * see https://lists.denx.de/pipermail/u-boot/2017-May/293267.html
 193          * for a more detailed explanation by Andy Yan
 194          */
 195         hdr->init_boot_size = hdr->init_size + RK_MAX_BOOT_SIZE / RK_BLK_SIZE;
 196
 197         rc4_encode(buf, RK_BLK_SIZE, rc4_key);
 198 }
 199
 200 int rkcommon_set_header(void *buf, uint file_size,
 201                         struct image_tool_params *params)
 202 {
 203         struct header1_info *hdr = buf + RK_SPL_HDR_START;
 204
 205         if (file_size > rkcommon_get_spl_size(params))
 206                 return -ENOSPC;
 207
 208         rkcommon_set_header0(buf, file_size, params);
 209
 210         /* Set up the SPL name (i.e. copy spl_hdr over) */
 211         memcpy(&hdr->magic, rkcommon_get_spl_hdr(params), RK_SPL_HDR_SIZE);
 212
 213         if (rkcommon_need_rc4_spl(params))
 214                 rkcommon_rc4_encode_spl(buf, RK_SPL_HDR_START,
 215                                         params->file_size - RK_SPL_HDR_START);
 216
 217         return 0;
 218 }
 219
 220 static inline unsigned rkcommon_offset_to_spi(unsigned offset)
 221 {
 222         /*
 223          * While SD/MMC images use a flat addressing, SPI images are padded
 224          * to use the first 2K of every 4K sector only.
 225          */
 226         return ((offset & ~0x7ff) << 1) + (offset & 0x7ff);
 227 }
 228
 229 static inline unsigned rkcommon_spi_to_offset(unsigned offset)
 230 {
 231         return ((offset & ~0x7ff) >> 1) + (offset & 0x7ff);
 232 }
 233
 234 static int rkcommon_parse_header(const void *buf, struct header0_info *header0,
 235                                  struct spl_info **spl_info)
 236 {
 237         unsigned hdr1_offset;
 238         struct header1_info *hdr1_sdmmc, *hdr1_spi;
 239         int i;
 240
 241         if (spl_info)
 242                 *spl_info = NULL;
 243
 244         /*
 245          * The first header (hdr0) is always RC4 encoded, so try to decrypt
 246          * with the well-known key.
 247          */
 248         memcpy((void *)header0, buf, sizeof(struct header0_info));
 249         rc4_encode((void *)header0, sizeof(struct header0_info), rc4_key);
 250
 251         if (header0->signature != RK_SIGNATURE)
 252                 return -EPROTO;
 253
 254         /* We don't support RC4 encoded image payloads here, yet... */
 255         if (header0->disable_rc4 == 0)
 256                 return -ENOSYS;
 257
 258         hdr1_offset = header0->init_offset * RK_BLK_SIZE;
 259         hdr1_sdmmc = (struct header1_info *)(buf + hdr1_offset);
 260         hdr1_spi = (struct header1_info *)(buf +
 261                                            rkcommon_offset_to_spi(hdr1_offset));
 262
 263         for (i = 0; i < ARRAY_SIZE(spl_infos); i++) {
 264                 if (!memcmp(&hdr1_sdmmc->magic, spl_infos[i].spl_hdr, 4)) {
 265                         if (spl_info)
 266                                 *spl_info = &spl_infos[i];
 267                         return IH_TYPE_RKSD;
 268                 } else if (!memcmp(&hdr1_spi->magic, spl_infos[i].spl_hdr, 4)) {
 269                         if (spl_info)
 270                                 *spl_info = &spl_infos[i];
 271                         return IH_TYPE_RKSPI;
 272                 }
 273         }
 274
 275         return -1;
 276 }
 277
 278 int rkcommon_verify_header(unsigned char *buf, int size,
 279                            struct image_tool_params *params)
 280 {
 281         struct header0_info header0;
 282         struct spl_info *img_spl_info, *spl_info;
 283         int ret;
 284
 285         ret = rkcommon_parse_header(buf, &header0, &img_spl_info);
 286
 287         /* If this is the (unimplemented) RC4 case, then rewrite the result */
 288         if (ret == -ENOSYS)
 289                 return 0;
 290
 291         if (ret < 0)
 292                 return ret;
 293
 294         /*
 295          * If no 'imagename' is specified via the commandline (e.g. if this is
 296          * 'dumpimage -l' w/o any further constraints), we accept any spl_info.
 297          */
 298         if (params->imagename == NULL)
 299                 return 0;
 300
 301         /* Match the 'imagename' against the 'spl_hdr' found */
 302         spl_info = rkcommon_get_spl_info(params->imagename);
 303         if (spl_info && img_spl_info)
 304                 return strcmp(spl_info->spl_hdr, img_spl_info->spl_hdr);
 305
 306         return -ENOENT;
 307 }
 308
 309 void rkcommon_print_header(const void *buf)
 310 {
 311         struct header0_info header0;
 312         struct spl_info *spl_info;
 313         uint8_t image_type;
 314         int ret;
 315
 316         ret = rkcommon_parse_header(buf, &header0, &spl_info);
 317
 318         /* If this is the (unimplemented) RC4 case, then fail silently */
 319         if (ret == -ENOSYS)
 320                 return;
 321
 322         if (ret < 0) {
 323                 fprintf(stderr, "Error: image verification failed\n");
 324                 return;
 325         }
 326
 327         image_type = ret;
 328
 329         printf("Image Type:   Rockchip %s (%s) boot image\n",
 330                spl_info->spl_hdr,
 331                (image_type == IH_TYPE_RKSD) ? "SD/MMC" : "SPI");
 332         printf("Data Size:    %d bytes\n", header0.init_size * RK_BLK_SIZE);
 333 }
 334
 335 void rkcommon_rc4_encode_spl(void *buf, unsigned int offset, unsigned int size)
 336 {
 337         unsigned int remaining = size;
 338
 339         while (remaining > 0) {
 340                 int step = (remaining > RK_BLK_SIZE) ? RK_BLK_SIZE : remaining;
 341
 342                 rc4_encode(buf + offset, step, rc4_key);
 343                 offset += RK_BLK_SIZE;
 344                 remaining -= step;
 345         }
 346 }
 347
 348 int rkcommon_vrec_header(struct image_tool_params *params,
 349                          struct image_type_params *tparams,
 350                          unsigned int alignment)
 351 {
 352         unsigned int  unpadded_size;
 353         unsigned int  padded_size;
 354
 355         /*
 356          * The SPL image looks as follows:
 357          *
 358          * 0x0    header0 (see rkcommon.c)
 359          * 0x800  spl_name ('RK30', ..., 'RK33')
 360          *        (start of the payload for AArch64 payloads: we expect the
 361          *        first 4 bytes to be available for overwriting with our
 362          *        spl_name)
 363          * 0x804  first instruction to be executed
 364          *        (start of the image/payload for 32bit payloads)
 365          *
 366          * For AArch64 (ARMv8) payloads, natural alignment (8-bytes) is
 367          * required for its sections (so the image we receive needs to
 368          * have the first 4 bytes reserved for the spl_name).  Reserving
 369          * these 4 bytes is done using the BOOT0_HOOK infrastructure.
 370          *
 371          * Depending on this, the header is either 0x800 (if this is a
 372          * 'boot0'-style payload, which has reserved 4 bytes at the
 373          * beginning for the 'spl_name' and expects us to overwrite
 374          * its first 4 bytes) or 0x804 bytes in length.
 375          */
 376         if (rkcommon_spl_is_boot0(params))
 377                 tparams->header_size = RK_SPL_HDR_START;
 378         else
 379                 tparams->header_size = RK_SPL_HDR_START + 4;
 380
 381         /* Allocate, clear and install the header */
 382         tparams->hdr = malloc(tparams->header_size);
 383         memset(tparams->hdr, 0, tparams->header_size);
 384         tparams->header_size = tparams->header_size;
 385
 386         /*
 387          * If someone passed in 0 for the alignment, we'd better handle
 388          * it correctly...
 389          */
 390         if (!alignment)
 391                 alignment = 1;
 392
 393         unpadded_size = tparams->header_size + params->file_size;
 394         padded_size = ROUND(unpadded_size, alignment);
 395
 396         return padded_size - unpadded_size;
 397 }