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[platform/kernel/u-boot.git] / tools / binman / binman.rst
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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 Installation
99 ------------
100
101 You can install binman using::
102
103    pip install binary-manager
104
105 The name is chosen since binman conflicts with an existing package.
106
107 If you are using binman within the U-Boot tree, it may be easiest to add a
108 symlink from your local `~/.bin` directory to `/path/to/tools/binman/binman`.
109
110
111 Relationship to FIT
112 -------------------
113
114 FIT is U-Boot's official image format. It supports multiple binaries with
115 load / execution addresses, compression. It also supports verification
116 through hashing and RSA signatures.
117
118 FIT was originally designed to support booting a Linux kernel (with an
119 optional ramdisk) and device tree chosen from various options in the FIT.
120 Now that U-Boot supports configuration via device tree, it is possible to
121 load U-Boot from a FIT, with the device tree chosen by SPL.
122
123 Binman considers FIT to be one of the binaries it can place in the image.
124
125 Where possible it is best to put as much as possible in the FIT, with binman
126 used to deal with cases not covered by FIT. Examples include initial
127 execution (since FIT itself does not have an executable header) and dealing
128 with device boundaries, such as the read-only/read-write separation in SPI
129 flash.
130
131 For U-Boot, binman should not be used to create ad-hoc images in place of
132 FIT.
133
134 Note that binman can itself create a FIT. This helps to move mkimage
135 invocations out of the Makefile and into binman image descriptions. It also
136 helps by removing the need for ad-hoc tools like `make_fit_atf.py`.
137
138
139 Relationship to mkimage
140 -----------------------
141
142 The mkimage tool provides a means to create a FIT. Traditionally it has
143 needed an image description file: a device tree, like binman, but in a
144 different format. More recently it has started to support a '-f auto' mode
145 which can generate that automatically.
146
147 More relevant to binman, mkimage also permits creation of many SoC-specific
148 image types. These can be listed by running 'mkimage -T list'. Examples
149 include 'rksd', the Rockchip SD/MMC boot format. The mkimage tool is often
150 called from the U-Boot build system for this reason.
151
152 Binman considers the output files created by mkimage to be binary blobs
153 which it can place in an image. Binman does not replace the mkimage tool or
154 this purpose. It would be possible in some situations to create a new entry
155 type for the images in mkimage, but this would not add functionality. It
156 seems better to use the mkimage tool to generate binaries and avoid blurring
157 the boundaries between building input files (mkimage) and packaging then
158 into a final image (binman).
159
160 Note that binman can itself invoke mkimage. This helps to move mkimage
161 invocations out of the Makefile and into binman image descriptions.
162
163
164 Using binman
165 ============
166
167 Example use of binman in U-Boot
168 -------------------------------
169
170 Binman aims to replace some of the ad-hoc image creation in the U-Boot
171 build system.
172
173 Consider sunxi. It has the following steps:
174
175   #. It uses a custom mksunxiboot tool to build an SPL image called
176      sunxi-spl.bin. This should probably move into mkimage.
177
178   #. It uses mkimage to package U-Boot into a legacy image file (so that it can
179      hold the load and execution address) called u-boot.img.
180
181   #. It builds a final output image called u-boot-sunxi-with-spl.bin which
182      consists of sunxi-spl.bin, some padding and u-boot.img.
183
184 Binman is intended to replace the last step. The U-Boot build system builds
185 u-boot.bin and sunxi-spl.bin. Binman can then take over creation of
186 sunxi-spl.bin by calling mksunxiboot or mkimage. In any case, it would then
187 create the image from the component parts.
188
189 This simplifies the U-Boot Makefile somewhat, since various pieces of logic
190 can be replaced by a call to binman.
191
192
193 Invoking binman within U-Boot
194 -----------------------------
195
196 Within U-Boot, binman is invoked by the build system, i.e. when you type 'make'
197 or use buildman to build U-Boot. There is no need to run binman independently
198 during development. Everything happens automatically and is set up for your
199 SoC or board so that binman produced the right things.
200
201 The general policy is that the Makefile builds all the binaries in INPUTS-y
202 (the 'inputs' rule), then binman is run to produce the final images (the 'all'
203 rule).
204
205 There should be only one invocation of binman in Makefile, the very last step
206 that pulls everything together. At present there are some arch-specific
207 invocations as well, but these should be dropped when those architectures are
208 converted to use binman properly.
209
210 As above, the term 'binary' is used for something in INPUTS-y and 'image' is
211 used for the things that binman creates. So the binaries are inputs to the
212 image(s) and it is the image that is actually loaded on the board.
213
214 Again, at present, there are a number of things created in Makefile which should
215 be done by binman (when we get around to it), like `u-boot-ivt.img`,
216 `lpc32xx-spl.img`, `u-boot-with-nand-spl.imx`, `u-boot-spl-padx4.sfp` and
217 `u-boot-mtk.bin`, just to pick on a few. When completed this will remove about
218 400 lines from `Makefile`.
219
220 Since binman is invoked only once, it must of course create all the images that
221 are needed, in that one invocation. It does this by working through the image
222 descriptions one by one, collecting the input binaries, processing them as
223 needed and producing the final images.
224
225 The same binaries may be used by multiple images. For example binman may be used
226 to produce an SD-card image and a SPI-flash image. In this case the binaries
227 going into the process are the same, but binman produces slightly different
228 images in each case.
229
230 For some SoCs, U-Boot is not the only project that produces the necessary
231 binaries. For example, ARM Trusted Firmware (ATF) is a project that produces
232 binaries which must be incorporate, such as `bl31.elf` or `bl31.bin`. For this
233 to work you must have built ATF before you build U-Boot and you must tell U-Boot
234 where to find the bl31 image, using the BL31 environment variable.
235
236 How do you know how to incorporate ATF? It is handled by the atf-bl31 entry type
237 (etype). An etype is an implementation of reading a binary into binman, in this
238 case the `bl31.bin` file. When you build U-Boot but do not set the BL31
239 environment variable, binman provides a help message, which comes from
240 `missing-blob-help`::
241
242     See the documentation for your board. You may need to build ARM Trusted
243     Firmware and build with BL31=/path/to/bl31.bin
244
245 The mechanism by which binman is advised of this is also in the Makefile. See
246 the `-a atf-bl31-path=${BL31}` piece in `cmd_binman`. This tells binman to
247 set the EntryArg `atf-bl31-path` to the value of the `BL31` environment
248 variable. Within binman, this EntryArg is picked up by the `Entry_atf_bl31`
249 etype. An EntryArg is simply an argument to the entry. The `atf-bl31-path`
250 name is documented in :ref:`etype_atf_bl31`.
251
252 Taking this a little further, when binman is used to create a FIT, it supports
253 using an ELF file, e.g. `bl31.elf` and splitting it into separate pieces (with
254 `fit,operation = "split-elf"`), each with its own load address.
255
256
257 Invoking binman outside U-Boot
258 ------------------------------
259
260 While binman is invoked from within the U-Boot build system, it is also possible
261 to invoke it separately. This is typically used in a production build system,
262 where signing is completed (with real keys) and any missing binaries are
263 provided.
264
265 For example, for build testing there is no need to provide a real signature,
266 nor is there any need to provide a real ATF BL31 binary (for example). These can
267 be added later by invoking binman again, providing all the required inputs
268 from the first time, plus any that were missing or placeholders.
269
270 So in practice binman is often used twice:
271
272 - once within the U-Boot build system, for development and testing
273 - again outside U-Boot to assembly and final production images
274
275 While the same input binaries are used in each case, you will of course you will
276 need to create your own binman command line, similar to that in `cmd_binman` in
277 the Makefile. You may find the -I and --toolpath options useful. The
278 device tree file is provided to binman in binary form, so there is no need to
279 have access to the original `.dts` sources.
280
281
282 Assembling the image description
283 --------------------------------
284
285 Since binman uses the device tree for its image description, you can use the
286 same files that describe your board's hardware to describe how the image is
287 assembled. Typically the images description is in a common file used by all
288 boards with a particular SoC (e.g. `imx8mp-u-boot.dtsi`).
289
290 Where a particular boards needs to make changes, it can override properties in
291 the SoC file, just as it would for any other device tree property. It can also
292 add a image that is specific to the board.
293
294 Another way to control the image description to make use of CONFIG options in
295 the description. For example, if the start offset of a particular entry varies
296 by board, you can add a Kconfig for that and reference it in the description::
297
298     u-boot-spl {
299     };
300
301     fit {
302         offset = <CONFIG_SPL_PAD_TO>;
303         ...
304     };
305
306 The SoC can provide a default value but boards can override that as needed and
307 binman will take care of it.
308
309 It is even possible to control which entries appear in the image, by using the
310 C preprocessor::
311
312     #ifdef CONFIG_HAVE_MRC
313         intel-mrc {
314                 offset = <CFG_X86_MRC_ADDR>;
315         };
316     #endif
317
318 Only boards which enable `HAVE_MRC` will include this entry.
319
320 Obviously a similar approach can be used to control which images are produced,
321 with a Kconfig option to enable a SPI image, for example. However there is
322 generally no harm in producing an image that is not used. If a board uses MMC
323 but not SPI, but the SoC supports booting from both, then both images can be
324 produced, with only on or other being used by particular boards. This can help
325 reduce the need for having multiple defconfig targets for a board where the
326 only difference is the boot media, enabling / disabling secure boot, etc.
327
328 Of course you can use the device tree itself to pass any board-specific
329 information that is needed by U-Boot at runtime (see binman_syms_ for how to
330 make binman insert these values directly into executables like SPL).
331
332 There is one more way this can be done: with individual .dtsi files for each
333 image supported by the SoC. Then the board `.dts` file can include the ones it
334 wants. This is not recommended, since it is likely to be difficult to maintain
335 and harder to understand the relationship between the different boards.
336
337
338 Producing images for multiple boards
339 ------------------------------------
340
341 When invoked within U-Boot, binman only builds a single set of images, for
342 the chosen board. This is set by the `CONFIG_DEFAULT_DEVICE_TREE` option.
343
344 However, U-Boot generally builds all the device tree files associated with an
345 SoC. These are written to the (e.g. for ARM) `arch/arm/dts` directory. Each of
346 these contains the full binman description for that board. Often the best
347 approach is to build a single image that includes all these device tree binaries
348 and allow SPL to select the correct one on boot.
349
350 However, it is also possible to build separate images for each board, simply by
351 invoking binman multiple times, once for each device tree file, using a
352 different output directory. This will produce one set of images for each board.
353
354
355 Example use of binman for x86
356 -----------------------------
357
358 In most cases x86 images have a lot of binary blobs, 'black-box' code
359 provided by Intel which must be run for the platform to work. Typically
360 these blobs are not relocatable and must be placed at fixed areas in the
361 firmware image.
362
363 Currently this is handled by ifdtool, which places microcode, FSP, MRC, VGA
364 BIOS, reference code and Intel ME binaries into a u-boot.rom file.
365
366 Binman is intended to replace all of this, with ifdtool left to handle only
367 the configuration of the Intel-format descriptor.
368
369
370 Installing binman
371 -----------------
372
373 First install prerequisites, e.g:
374
375 .. code-block:: bash
376
377     sudo apt-get install python-pyelftools python3-pyelftools lzma-alone \
378         liblz4-tool
379
380 You can run binman directly if you put it on your PATH. But if you want to
381 install into your `~/.local` Python directory, use:
382
383 .. code-block:: bash
384
385     pip install tools/patman tools/dtoc tools/binman
386
387 Note that binman makes use of libraries from patman and dtoc, which is why these
388 need to be installed. Also you need `libfdt` and `pylibfdt` which can be
389 installed like this:
390
391 .. code-block:: bash
392
393    git clone git://git.kernel.org/pub/scm/utils/dtc/dtc.git
394    cd dtc
395    pip install .
396    make NO_PYTHON=1 install
397
398 This installs the `libfdt.so` library into `~/lib` so you can use
399 `LD_LIBRARY_PATH=~/lib` when running binman. If you want to install it in the
400 system-library directory, replace the last line with:
401
402 .. code-block:: bash
403
404    make NO_PYTHON=1 PREFIX=/ install
405
406 Running binman
407 --------------
408
409 Type:
410
411 .. code-block:: bash
412
413    make NO_PYTHON=1 PREFIX=/ install
414     binman build -b <board_name>
415
416 to build an image for a board. The board name is the same name used when
417 configuring U-Boot (e.g. for sandbox_defconfig the board name is 'sandbox').
418 Binman assumes that the input files for the build are in ../b/<board_name>.
419
420 Or you can specify this explicitly:
421
422 .. code-block:: bash
423
424    make NO_PYTHON=1 PREFIX=/ install
425     binman build -I <build_path>
426
427 where <build_path> is the build directory containing the output of the U-Boot
428 build.
429
430 (Future work will make this more configurable)
431
432 In either case, binman picks up the device tree file (u-boot.dtb) and looks
433 for its instructions in the 'binman' node.
434
435 Binman has a few other options which you can see by running 'binman -h'.
436
437
438 Enabling binman for a board
439 ---------------------------
440
441 At present binman is invoked from a rule in the main Makefile. You should be
442 able to enable CONFIG_BINMAN to enable this rule.
443
444 The output file is typically named image.bin and is located in the output
445 directory. If input files are needed to you add these to INPUTS-y either in the
446 main Makefile or in a config.mk file in your arch subdirectory.
447
448 Once binman is executed it will pick up its instructions from a device-tree
449 file, typically <soc>-u-boot.dtsi, where <soc> is your CONFIG_SYS_SOC value.
450 You can use other, more specific CONFIG options - see 'Automatic .dtsi
451 inclusion' below.
452
453 .. _binman_syms:
454
455 Access to binman entry offsets at run time (symbols)
456 ----------------------------------------------------
457
458 Binman assembles images and determines where each entry is placed in the image.
459 This information may be useful to U-Boot at run time. For example, in SPL it
460 is useful to be able to find the location of U-Boot so that it can be executed
461 when SPL is finished.
462
463 Binman allows you to declare symbols in the SPL image which are filled in
464 with their correct values during the build. For example:
465
466 .. code-block:: c
467
468     binman_sym_declare(ulong, u_boot_any, image_pos);
469
470 declares a ulong value which will be assigned to the image-pos of any U-Boot
471 image (u-boot.bin, u-boot.img, u-boot-nodtb.bin) that is present in the image.
472 You can access this value with something like:
473
474 .. code-block:: c
475
476     ulong u_boot_offset = binman_sym(ulong, u_boot_any, image_pos);
477
478 Thus u_boot_offset will be set to the image-pos of U-Boot in memory, assuming
479 that the whole image has been loaded, or is available in flash. You can then
480 jump to that address to start U-Boot.
481
482 At present this feature is only supported in SPL and TPL. In principle it is
483 possible to fill in such symbols in U-Boot proper, as well, but a future C
484 library is planned for this instead, to read from the device tree.
485
486 As well as image-pos, it is possible to read the size of an entry and its
487 offset (which is the start position of the entry within its parent).
488
489 A small technical note: Binman automatically adds the base address of the image
490 (i.e. __image_copy_start) to the value of the image-pos symbol, so that when the
491 image is loaded to its linked address, the value will be correct and actually
492 point into the image.
493
494 For example, say SPL is at the start of the image and linked to start at address
495 80108000. If U-Boot's image-pos is 0x8000 then binman will write an image-pos
496 for U-Boot of 80110000 into the SPL binary, since it assumes the image is loaded
497 to 80108000, with SPL at 80108000 and U-Boot at 80110000.
498
499 For x86 devices (with the end-at-4gb property) this base address is not added
500 since it is assumed that images are XIP and the offsets already include the
501 address.
502
503 While U-Boot's symbol updating is handled automatically by the u-boot-spl
504 entry type (and others), it is possible to use this feature with any blob. To
505 do this, add a `write-symbols` (boolean) property to the node, set the ELF
506 filename using `elf-filename` and set 'elf-base-sym' to the base symbol for the
507 start of the binary image (this defaults to `__image_copy_start` which is what
508 U-Boot uses). See `testBlobSymbol()` for an example.
509
510 .. _binman_fdt:
511
512 Access to binman entry offsets at run time (fdt)
513 ------------------------------------------------
514
515 Binman can update the U-Boot FDT to include the final position and size of
516 each entry in the images it processes. The option to enable this is -u and it
517 causes binman to make sure that the 'offset', 'image-pos' and 'size' properties
518 are set correctly for every entry. Since it is not necessary to specify these in
519 the image definition, binman calculates the final values and writes these to
520 the device tree. These can be used by U-Boot at run-time to find the location
521 of each entry.
522
523 Alternatively, an FDT map entry can be used to add a special FDT containing
524 just the information about the image. This is preceded by a magic string so can
525 be located anywhere in the image. An image header (typically at the start or end
526 of the image) can be used to point to the FDT map. See fdtmap and image-header
527 entries for more information.
528
529 Map files
530 ---------
531
532 The -m option causes binman to output a .map file for each image that it
533 generates. This shows the offset and size of each entry. For example::
534
535       Offset      Size  Name
536     00000000  00000028  main-section
537      00000000  00000010  section@0
538       00000000  00000004  u-boot
539      00000010  00000010  section@1
540       00000000  00000004  u-boot
541
542 This shows a hierarchical image with two sections, each with a single entry. The
543 offsets of the sections are absolute hex byte offsets within the image. The
544 offsets of the entries are relative to their respective sections. The size of
545 each entry is also shown, in bytes (hex). The indentation shows the entries
546 nested inside their sections.
547
548
549 Passing command-line arguments to entries
550 -----------------------------------------
551
552 Sometimes it is useful to pass binman the value of an entry property from the
553 command line. For example some entries need access to files and it is not
554 always convenient to put these filenames in the image definition (device tree).
555
556 The -a option supports this::
557
558     -a <prop>=<value>
559
560 where::
561
562     <prop> is the property to set
563     <value> is the value to set it to
564
565 Not all properties can be provided this way. Only some entries support it,
566 typically for filenames.
567
568
569 Image description format
570 ========================
571
572 The binman node is called 'binman'. An example image description is shown
573 below::
574
575     binman {
576         filename = "u-boot-sunxi-with-spl.bin";
577         pad-byte = <0xff>;
578         blob {
579             filename = "spl/sunxi-spl.bin";
580         };
581         u-boot {
582             offset = <CONFIG_SPL_PAD_TO>;
583         };
584     };
585
586
587 This requests binman to create an image file called u-boot-sunxi-with-spl.bin
588 consisting of a specially formatted SPL (spl/sunxi-spl.bin, built by the
589 normal U-Boot Makefile), some 0xff padding, and a U-Boot legacy image. The
590 padding comes from the fact that the second binary is placed at
591 CONFIG_SPL_PAD_TO. If that line were omitted then the U-Boot binary would
592 immediately follow the SPL binary.
593
594 The binman node describes an image. The sub-nodes describe entries in the
595 image. Each entry represents a region within the overall image. The name of
596 the entry (blob, u-boot) tells binman what to put there. For 'blob' we must
597 provide a filename. For 'u-boot', binman knows that this means 'u-boot.bin'.
598
599 Entries are normally placed into the image sequentially, one after the other.
600 The image size is the total size of all entries. As you can see, you can
601 specify the start offset of an entry using the 'offset' property.
602
603 Note that due to a device tree requirement, all entries must have a unique
604 name. If you want to put the same binary in the image multiple times, you can
605 use any unique name, with the 'type' property providing the type.
606
607 The attributes supported for entries are described below.
608
609 offset:
610     This sets the offset of an entry within the image or section containing
611     it. The first byte of the image is normally at offset 0. If 'offset' is
612     not provided, binman sets it to the end of the previous region, or the
613     start of the image's entry area (normally 0) if there is no previous
614     region.
615
616 align:
617     This sets the alignment of the entry. The entry offset is adjusted
618     so that the entry starts on an aligned boundary within the containing
619     section or image. For example 'align = <16>' means that the entry will
620     start on a 16-byte boundary. This may mean that padding is added before
621     the entry. The padding is part of the containing section but is not
622     included in the entry, meaning that an empty space may be created before
623     the entry starts. Alignment should be a power of 2. If 'align' is not
624     provided, no alignment is performed.
625
626 size:
627     This sets the size of the entry. The contents will be padded out to
628     this size. If this is not provided, it will be set to the size of the
629     contents.
630
631 min-size:
632     Sets the minimum size of the entry. This size includes explicit padding
633     ('pad-before' and 'pad-after'), but not padding added to meet alignment
634     requirements. While this does not affect the contents of the entry within
635     binman itself (the padding is performed only when its parent section is
636     assembled), the end result will be that the entry ends with the padding
637     bytes, so may grow. Defaults to 0.
638
639 pad-before:
640     Padding before the contents of the entry. Normally this is 0, meaning
641     that the contents start at the beginning of the entry. This can be used
642     to offset the entry contents a little. While this does not affect the
643     contents of the entry within binman itself (the padding is performed
644     only when its parent section is assembled), the end result will be that
645     the entry starts with the padding bytes, so may grow. Defaults to 0.
646
647 pad-after:
648     Padding after the contents of the entry. Normally this is 0, meaning
649     that the entry ends at the last byte of content (unless adjusted by
650     other properties). This allows room to be created in the image for
651     this entry to expand later. While this does not affect the contents of
652     the entry within binman itself (the padding is performed only when its
653     parent section is assembled), the end result will be that the entry ends
654     with the padding bytes, so may grow. Defaults to 0.
655
656 align-size:
657     This sets the alignment of the entry size. For example, to ensure
658     that the size of an entry is a multiple of 64 bytes, set this to 64.
659     While this does not affect the contents of the entry within binman
660     itself (the padding is performed only when its parent section is
661     assembled), the end result is that the entry ends with the padding
662     bytes, so may grow. If 'align-size' is not provided, no alignment is
663     performed.
664
665 align-end:
666     This sets the alignment of the end of an entry with respect to the
667     containing section. Some entries require that they end on an alignment
668     boundary, regardless of where they start. This does not move the start
669     of the entry, so the contents of the entry will still start at the
670     beginning. But there may be padding at the end. While this does not
671     affect the contents of the entry within binman itself (the padding is
672     performed only when its parent section is assembled), the end result
673     is that the entry ends with the padding bytes, so may grow.
674     If 'align-end' is not provided, no alignment is performed.
675
676 filename:
677     For 'blob' types this provides the filename containing the binary to
678     put into the entry. If binman knows about the entry type (like
679     u-boot-bin), then there is no need to specify this.
680
681 type:
682     Sets the type of an entry. This defaults to the entry name, but it is
683     possible to use any name, and then add (for example) 'type = "u-boot"'
684     to specify the type.
685
686 offset-unset:
687     Indicates that the offset of this entry should not be set by placing
688     it immediately after the entry before. Instead, is set by another
689     entry which knows where this entry should go. When this boolean
690     property is present, binman will give an error if another entry does
691     not set the offset (with the GetOffsets() method).
692
693 image-pos:
694     This cannot be set on entry (or at least it is ignored if it is), but
695     with the -u option, binman will set it to the absolute image position
696     for each entry. This makes it easy to find out exactly where the entry
697     ended up in the image, regardless of parent sections, etc.
698
699 extend-size:
700     Extend the size of this entry to fit available space. This space is only
701     limited by the size of the image/section and the position of the next
702     entry.
703
704 compress:
705     Sets the compression algortihm to use (for blobs only). See the entry
706     documentation for details.
707
708 missing-msg:
709     Sets the tag of the message to show if this entry is missing. This is
710     used for external blobs. When they are missing it is helpful to show
711     information about what needs to be fixed. See missing-blob-help for the
712     message for each tag.
713
714 no-expanded:
715     By default binman substitutes entries with expanded versions if available,
716     so that a `u-boot` entry type turns into `u-boot-expanded`, for example. The
717     `--no-expanded` command-line option disables this globally. The
718     `no-expanded` property disables this just for a single entry. Put the
719     `no-expanded` boolean property in the node to select this behaviour.
720
721 optional:
722     External blobs are normally required to be present for the image to be
723     built (but see `External blobs`_). This properly allows an entry to be
724     optional, so that when it is cannot be found, this problem is ignored and
725     an empty file is used for this blob. This should be used only when the blob
726     is entirely optional and is not needed for correct operation of the image.
727     Note that missing, optional blobs do not produce a non-zero exit code from
728     binman, although it does show a warning about the missing external blob.
729
730 insert-template:
731     This is not strictly speaking an entry property, since it is processed early
732     in Binman before the entries are read. It is a list of phandles of nodes to
733     include in the current (target) node. For each node, its subnodes and their
734     properties are brought into the target node. See Templates_ below for
735     more information.
736
737 The attributes supported for images and sections are described below. Several
738 are similar to those for entries.
739
740 size:
741     Sets the image size in bytes, for example 'size = <0x100000>' for a
742     1MB image.
743
744 offset:
745     This is similar to 'offset' in entries, setting the offset of a section
746     within the image or section containing it. The first byte of the section
747     is normally at offset 0. If 'offset' is not provided, binman sets it to
748     the end of the previous region, or the start of the image's entry area
749     (normally 0) if there is no previous region.
750
751 align-size:
752     This sets the alignment of the image size. For example, to ensure
753     that the image ends on a 512-byte boundary, use 'align-size = <512>'.
754     If 'align-size' is not provided, no alignment is performed.
755
756 pad-before:
757     This sets the padding before the image entries. The first entry will
758     be positioned after the padding. This defaults to 0.
759
760 pad-after:
761     This sets the padding after the image entries. The padding will be
762     placed after the last entry. This defaults to 0.
763
764 pad-byte:
765     This specifies the pad byte to use when padding in the image. It
766     defaults to 0. To use 0xff, you would add 'pad-byte = <0xff>'.
767
768 filename:
769     This specifies the image filename. It defaults to 'image.bin'.
770
771 sort-by-offset:
772     This causes binman to reorder the entries as needed to make sure they
773     are in increasing positional order. This can be used when your entry
774     order may not match the positional order. A common situation is where
775     the 'offset' properties are set by CONFIG options, so their ordering is
776     not known a priori.
777
778     This is a boolean property so needs no value. To enable it, add a
779     line 'sort-by-offset;' to your description.
780
781 multiple-images:
782     Normally only a single image is generated. To create more than one
783     image, put this property in the binman node. For example, this will
784     create image1.bin containing u-boot.bin, and image2.bin containing
785     both spl/u-boot-spl.bin and u-boot.bin::
786
787         binman {
788             multiple-images;
789             image1 {
790                 u-boot {
791                 };
792             };
793
794             image2 {
795                 spl {
796                 };
797                 u-boot {
798                 };
799             };
800         };
801
802 end-at-4gb:
803     For x86 machines the ROM offsets start just before 4GB and extend
804     up so that the image finished at the 4GB boundary. This boolean
805     option can be enabled to support this. The image size must be
806     provided so that binman knows when the image should start. For an
807     8MB ROM, the offset of the first entry would be 0xfff80000 with
808     this option, instead of 0 without this option.
809
810 skip-at-start:
811     This property specifies the entry offset of the first entry.
812
813     For PowerPC mpc85xx based CPU, CONFIG_TEXT_BASE is the entry
814     offset of the first entry. It can be 0xeff40000 or 0xfff40000 for
815     nor flash boot, 0x201000 for sd boot etc.
816
817     'end-at-4gb' property is not applicable where CONFIG_TEXT_BASE +
818     Image size != 4gb.
819
820 align-default:
821     Specifies the default alignment for entries in this section, if they do
822     not specify an alignment. Note that this only applies to top-level entries
823     in the section (direct subentries), not any subentries of those entries.
824     This means that each section must specify its own default alignment, if
825     required.
826
827 symlink:
828     Adds a symlink to the image with string given in the symlink property.
829
830 overlap:
831     Indicates that this entry overlaps with others in the same section. These
832     entries should appear at the end of the section. Overlapping entries are not
833     packed with other entries, but their contents are written over other entries
834     in the section. Overlapping entries must have an explicit offset and size.
835
836 write-symbols:
837     Indicates that the blob should be updated with symbol values calculated by
838     binman. This is automatic for certain entry types, e.g. `u-boot-spl`. See
839     binman_syms_ for more information.
840
841 no-write-symbols:
842     Disables symbol writing for this entry. This can be used in entry types
843     where symbol writing is automatic. For example, if `u-boot-spl` refers to
844     the `u_boot_any_image_pos` symbol but U-Boot is not available in the image
845     containing SPL, this can be used to disable the writing. Quite likely this
846     indicates a bug in your setup.
847
848 elf-filename:
849     Sets the file name of a blob's associated ELF file. For example, if the
850     blob is `zephyr.bin` then the ELF file may be `zephyr.elf`. This allows
851     binman to locate symbols and understand the structure of the blob. See
852     binman_syms_ for more information.
853
854 elf-base-sym:
855     Sets the name of the ELF symbol that points to the start of a blob. For
856     U-Boot this is `__image_copy_start` and that is the default used by binman
857     if this property is missing. For other projects, a difference symbol may be
858     needed. Add this symbol to the properties for the blob so that symbols can
859     be read correctly. See binman_syms_ for more information.
860
861 offset-from-elf:
862     Sets the offset of an entry based on a symbol value in an another entry.
863     The format is <&phandle>, "sym_name", <offset> where phandle is the entry
864     containing the blob (with associated ELF file providing symbols), <sym_name>
865     is the symbol to lookup (relative to elf-base-sym) and <offset> is an offset
866     to add to that value.
867
868 preserve:
869     Indicates that this entry should be preserved by any firmware updates. This
870     flag should be checked by the updater when it is deciding which entries to
871     update. This flag is normally attached to sections but can be attached to
872     a single entry in a section if the updater supports it. Not that binman
873     itself has no control over the updater's behaviour, so this is just a
874     signal. It is not enforced by binman.
875
876 Examples of the above options can be found in the tests. See the
877 tools/binman/test directory.
878
879 It is possible to have the same binary appear multiple times in the image,
880 either by using a unit number suffix (u-boot@0, u-boot@1) or by using a
881 different name for each and specifying the type with the 'type' attribute.
882
883
884 Sections and hierachical images
885 -------------------------------
886
887 Sometimes it is convenient to split an image into several pieces, each of which
888 contains its own set of binaries. An example is a flash device where part of
889 the image is read-only and part is read-write. We can set up sections for each
890 of these, and place binaries in them independently. The image is still produced
891 as a single output file.
892
893 This feature provides a way of creating hierarchical images. For example here
894 is an example image with two copies of U-Boot. One is read-only (ro), intended
895 to be written only in the factory. Another is read-write (rw), so that it can be
896 upgraded in the field. The sizes are fixed so that the ro/rw boundary is known
897 and can be programmed::
898
899     binman {
900         section@0 {
901             read-only;
902             name-prefix = "ro-";
903             size = <0x100000>;
904             u-boot {
905             };
906         };
907         section@1 {
908             name-prefix = "rw-";
909             size = <0x100000>;
910             u-boot {
911             };
912         };
913     };
914
915 This image could be placed into a SPI flash chip, with the protection boundary
916 set at 1MB.
917
918 A few special properties are provided for sections:
919
920 read-only:
921     Indicates that this section is read-only. This has no impact on binman's
922     operation, but his property can be read at run time.
923
924 name-prefix:
925     This string is prepended to all the names of the binaries in the
926     section. In the example above, the 'u-boot' binaries which actually be
927     renamed to 'ro-u-boot' and 'rw-u-boot'. This can be useful to
928     distinguish binaries with otherwise identical names.
929
930 filename:
931     This allows the contents of the section to be written to a file in the
932     output directory. This can sometimes be useful to use the data in one
933     section in different image, since there is currently no way to share data
934     beteen images other than through files.
935
936 Image Properties
937 ----------------
938
939 Image nodes act like sections but also have a few extra properties:
940
941 filename:
942     Output filename for the image. This defaults to image.bin (or in the
943     case of multiple images <nodename>.bin where <nodename> is the name of
944     the image node.
945
946 allow-repack:
947     Create an image that can be repacked. With this option it is possible
948     to change anything in the image after it is created, including updating
949     the position and size of image components. By default this is not
950     permitted since it is not possibly to know whether this might violate a
951     constraint in the image description. For example, if a section has to
952     increase in size to hold a larger binary, that might cause the section
953     to fall out of its allow region (e.g. read-only portion of flash).
954
955     Adding this property causes the original offset and size values in the
956     image description to be stored in the FDT and fdtmap.
957
958
959 Image dependencies
960 ------------------
961
962 Binman does not currently support images that depend on each other. For example,
963 if one image creates `fred.bin` and then the next uses this `fred.bin` to
964 produce a final `image.bin`, then the behaviour is undefined. It may work, or it
965 may produce an error about `fred.bin` being missing, or it may use a version of
966 `fred.bin` from a previous run.
967
968 Often this can be handled by incorporating the dependency into the second
969 image. For example, instead of::
970
971     binman {
972         multiple-images;
973
974         fred {
975             u-boot {
976             };
977             fill {
978                 size = <0x100>;
979             };
980         };
981
982         image {
983             blob {
984                 filename = "fred.bin";
985             };
986             u-boot-spl {
987             };
988         };
989
990 you can do this::
991
992     binman {
993         image {
994             fred {
995                 type = "section";
996                 u-boot {
997                 };
998                 fill {
999                     size = <0x100>;
1000                 };
1001             };
1002             u-boot-spl {
1003             };
1004         };
1005
1006
1007
1008 Hashing Entries
1009 ---------------
1010
1011 It is possible to ask binman to hash the contents of an entry and write that
1012 value back to the device-tree node. For example::
1013
1014     binman {
1015         u-boot {
1016             hash {
1017                 algo = "sha256";
1018             };
1019         };
1020     };
1021
1022 Here, a new 'value' property will be written to the 'hash' node containing
1023 the hash of the 'u-boot' entry. Only SHA256 is supported at present. Whole
1024 sections can be hased if desired, by adding the 'hash' node to the section.
1025
1026 The has value can be chcked at runtime by hashing the data actually read and
1027 comparing this has to the value in the device tree.
1028
1029
1030 Expanded entries
1031 ----------------
1032
1033 Binman automatically replaces 'u-boot' with an expanded version of that, i.e.
1034 'u-boot-expanded'. This means that when you write::
1035
1036     u-boot {
1037     };
1038
1039 you actually get::
1040
1041     u-boot {
1042         type = "u-boot-expanded';
1043     };
1044
1045 which in turn expands to::
1046
1047     u-boot {
1048         type = "section";
1049
1050         u-boot-nodtb {
1051         };
1052
1053         u-boot-dtb {
1054         };
1055     };
1056
1057 U-Boot's various phase binaries actually comprise two or three pieces.
1058 For example, u-boot.bin has the executable followed by a devicetree.
1059
1060 With binman we want to be able to update that devicetree with full image
1061 information so that it is accessible to the executable. This is tricky
1062 if it is not clear where the devicetree starts.
1063
1064 The above feature ensures that the devicetree is clearly separated from the
1065 U-Boot executable and can be updated separately by binman as needed. It can be
1066 disabled with the --no-expanded flag if required.
1067
1068 The same applies for u-boot-spl and u-boot-tpl. In those cases, the expansion
1069 includes the BSS padding, so for example::
1070
1071     spl {
1072         type = "u-boot-spl"
1073     };
1074
1075 you actually get::
1076
1077     spl {
1078         type = "u-boot-expanded';
1079     };
1080
1081 which in turn expands to::
1082
1083     spl {
1084         type = "section";
1085
1086         u-boot-spl-nodtb {
1087         };
1088
1089         u-boot-spl-bss-pad {
1090         };
1091
1092         u-boot-spl-dtb {
1093         };
1094     };
1095
1096 Of course we should not expand SPL if it has no devicetree. Also if the BSS
1097 padding is not needed (because BSS is in RAM as with CONFIG_SPL_SEPARATE_BSS),
1098 the 'u-boot-spl-bss-pad' subnode should not be created. The use of the expaned
1099 entry type is controlled by the UseExpanded() method. In the SPL case it checks
1100 the 'spl-dtb' entry arg, which is 'y' or '1' if SPL has a devicetree.
1101
1102 For the BSS case, a 'spl-bss-pad' entry arg controls whether it is present. All
1103 entry args are provided by the U-Boot Makefile.
1104
1105
1106 Optional entries
1107 ----------------
1108
1109 Some entries need to exist only if certain conditions are met. For example, an
1110 entry may want to appear in the image only if a file has a particular format.
1111 Obviously the entry must exist in the image description for it to be processed
1112 at all, so a way needs to be found to have the entry remove itself.
1113
1114 To handle this, when entry.ObtainContents() is called, the entry can call
1115 entry.mark_absent() to mark itself as absent, passing a suitable message as the
1116 reason.
1117
1118 Any absent entries are dropped immediately after ObtainContents() has been
1119 called on all entries.
1120
1121 It is not possible for an entry to mark itself absent at any other point in the
1122 processing. It must happen in the ObtainContents() method.
1123
1124 The effect is as if the entry had never been present at all, since the image
1125 is packed without it and it disappears from the list of entries.
1126
1127
1128 Compression
1129 -----------
1130
1131 Binman support compression for 'blob' entries (those of type 'blob' and
1132 derivatives). To enable this for an entry, add a 'compress' property::
1133
1134     blob {
1135         filename = "datafile";
1136         compress = "lz4";
1137     };
1138
1139 The entry will then contain the compressed data, using the 'lz4' compression
1140 algorithm. Currently this is the only one that is supported. The uncompressed
1141 size is written to the node in an 'uncomp-size' property, if -u is used.
1142
1143 Compression is also supported for sections. In that case the entire section is
1144 compressed in one block, including all its contents. This means that accessing
1145 an entry from the section required decompressing the entire section. Also, the
1146 size of a section indicates the space that it consumes in its parent section
1147 (and typically the image). With compression, the section may contain more data,
1148 and the uncomp-size property indicates that, as above. The contents of the
1149 section is compressed first, before any padding is added. This ensures that the
1150 padding itself is not compressed, which would be a waste of time.
1151
1152
1153 Automatic .dtsi inclusion
1154 -------------------------
1155
1156 It is sometimes inconvenient to add a 'binman' node to the .dts file for each
1157 board. This can be done by using #include to bring in a common file. Another
1158 approach supported by the U-Boot build system is to automatically include
1159 a common header. You can then put the binman node (and anything else that is
1160 specific to U-Boot, such as bootph-all properies) in that header file.
1161
1162 Binman will search for the following files in arch/<arch>/dts::
1163
1164    <dts>-u-boot.dtsi where <dts> is the base name of the .dts file
1165    <CONFIG_SYS_SOC>-u-boot.dtsi
1166    <CONFIG_SYS_CPU>-u-boot.dtsi
1167    <CONFIG_SYS_VENDOR>-u-boot.dtsi
1168    u-boot.dtsi
1169
1170 U-Boot will only use the first one that it finds. If you need to include a
1171 more general file you can do that from the more specific file using #include.
1172 If you are having trouble figuring out what is going on, you can use
1173 `DEVICE_TREE_DEBUG=1` with your build::
1174
1175    make DEVICE_TREE_DEBUG=1
1176    scripts/Makefile.lib:334: Automatic .dtsi inclusion: options:
1177      arch/arm/dts/juno-r2-u-boot.dtsi arch/arm/dts/-u-boot.dtsi
1178      arch/arm/dts/armv8-u-boot.dtsi arch/arm/dts/armltd-u-boot.dtsi
1179      arch/arm/dts/u-boot.dtsi ... found: "arch/arm/dts/juno-r2-u-boot.dtsi"
1180
1181
1182 Templates
1183 =========
1184
1185 Sometimes multiple images need to be created which have all have a common
1186 part. For example, a board may generate SPI and eMMC images which both include
1187 a FIT. Since the FIT includes many entries, it is tedious to repeat them twice
1188 in the image description.
1189
1190 Templates provide a simple way to handle this::
1191
1192     binman {
1193         multiple-images;
1194         common_part: template-1 {
1195             some-property;
1196             fit {
1197                 ... lots of entries in here
1198             };
1199
1200             text {
1201                 text = "base image";
1202             };
1203         };
1204
1205         spi-image {
1206             filename = "image-spi.bin";
1207             insert-template = <&fit>;
1208
1209             /* things specific to SPI follow */
1210             footer {
1211             ];
1212
1213             text {
1214                 text = "SPI image";
1215             };
1216         };
1217
1218         mmc-image {
1219             filename = "image-mmc.bin";
1220             insert-template = <&fit>;
1221
1222             /* things specific to MMC follow */
1223             footer {
1224             ];
1225
1226             text {
1227                 text = "MMC image";
1228             };
1229         };
1230     };
1231
1232 The template node name must start with 'template', so it is not considered to be
1233 an image itself.
1234
1235 The mechanism is very simple. For each phandle in the 'insert-templates'
1236 property, the source node is looked up. Then the subnodes of that source node
1237 are copied into the target node, i.e. the one containing the `insert-template`
1238 property.
1239
1240 If the target node has a node with the same name as a template, its properties
1241 override corresponding properties in the template. This allows the template to
1242 be uses as a base, with the node providing updates to the properties as needed.
1243 The overriding happens recursively.
1244
1245 Template nodes appear first in each node that they are inserted into and
1246 ordering of template nodes is preserved. Other nodes come afterwards. If a
1247 template node also appears in the target node, then the template node sets the
1248 order. Thus the template can be used to set the ordering, even if the target
1249 node provides all the properties. In the above example, `fit` and `text` appear
1250 first in the `spi-image` and `mmc-image` images, followed by `footer`.
1251
1252 Where there are multiple template nodes, they are inserted in that order. so
1253 the first template node appears first, then the second.
1254
1255 Properties in the template node are inserted into the destination node if they
1256 do not exist there. In the example above, `some-property` is added to each of
1257 `spi-image` and `mmc-image`.
1258
1259 Note that template nodes are removed from the binman description after
1260 processing and before binman builds the image descriptions.
1261
1262 The initial devicetree produced by the templating process is written to the
1263 `u-boot.dtb.tmpl1` file. This can be useful to see what is going on if there is
1264 a failure before the final `u-boot.dtb.out` file is written. A second
1265 `u-boot.dtb.tmpl2` file is written when the templates themselves are removed.
1266
1267 Dealing with phandles
1268 ---------------------
1269
1270 Templates can contain phandles and these are copied to the destination node.
1271 However this should be used with care, since if a template is instantiated twice
1272 then the phandle will be copied twice, resulting in a devicetree with duplicate
1273 phandles, i.e. the same phandle used by two different nodes. Binman detects this
1274 situation and produces an error, for example::
1275
1276   Duplicate phandle 1 in nodes /binman/image/fit/images/atf/atf-bl31 and
1277   /binman/image-2/fit/images/atf/atf-bl31
1278
1279 In this case an atf-bl31 node containing a phandle has been copied into two
1280 different target nodes, resulting in the same phandle for each. See
1281 testTemplatePhandleDup() for the test case.
1282
1283 The solution is typically to put the phandles in the corresponding target nodes
1284 (one for each) and remove the phandle from the template.
1285
1286 Updating an ELF file
1287 ====================
1288
1289 For the EFI app, where U-Boot is loaded from UEFI and runs as an app, there is
1290 no way to update the devicetree after U-Boot is built. Normally this works by
1291 creating a new u-boot.dtb.out with he updated devicetree, which is automatically
1292 built into the output image. With ELF this is not possible since the ELF is
1293 not part of an image, just a stand-along file. We must create an updated ELF
1294 file with the new devicetree.
1295
1296 This is handled by the --update-fdt-in-elf option. It takes four arguments,
1297 separated by comma:
1298
1299    infile     - filename of input ELF file, e.g. 'u-boot's
1300    outfile    - filename of output ELF file, e.g. 'u-boot.out'
1301    begin_sym - symbol at the start of the embedded devicetree, e.g.
1302    '__dtb_dt_begin'
1303    end_sym   - symbol at the start of the embedded devicetree, e.g.
1304    '__dtb_dt_end'
1305
1306 When this flag is used, U-Boot does all the normal packaging, but as an
1307 additional step, it creates a new ELF file with the new devicetree embedded in
1308 it.
1309
1310 If logging is enabled you will see a message like this::
1311
1312    Updating file 'u-boot' with data length 0x400a (16394) between symbols
1313    '__dtb_dt_begin' and '__dtb_dt_end'
1314
1315 There must be enough space for the updated devicetree. If not, an error like
1316 the following is produced::
1317
1318    ValueError: Not enough space in 'u-boot' for data length 0x400a (16394);
1319    size is 0x1744 (5956)
1320
1321
1322 Entry Documentation
1323 ===================
1324
1325 For details on the various entry types supported by binman and how to use them,
1326 see entries.rst which is generated from the source code using:
1327
1328     binman entry-docs >tools/binman/entries.rst
1329
1330 .. toctree::
1331    :maxdepth: 2
1332
1333    entries
1334
1335
1336 Managing images
1337 ===============
1338
1339 Listing images
1340 --------------
1341
1342 It is possible to list the entries in an existing firmware image created by
1343 binman, provided that there is an 'fdtmap' entry in the image. For example::
1344
1345     $ binman ls -i image.bin
1346     Name              Image-pos  Size  Entry-type    Offset  Uncomp-size
1347     ----------------------------------------------------------------------
1348     main-section                  c00  section            0
1349       u-boot                  0     4  u-boot             0
1350       section                     5fc  section            4
1351         cbfs                100   400  cbfs               0
1352           u-boot            138     4  u-boot            38
1353           u-boot-dtb        180   108  u-boot-dtb        80          3b5
1354         u-boot-dtb          500   1ff  u-boot-dtb       400          3b5
1355       fdtmap                6fc   381  fdtmap           6fc
1356       image-header          bf8     8  image-header     bf8
1357
1358 This shows the hierarchy of the image, the position, size and type of each
1359 entry, the offset of each entry within its parent and the uncompressed size if
1360 the entry is compressed.
1361
1362 It is also possible to list just some files in an image, e.g.::
1363
1364     $ binman ls -i image.bin section/cbfs
1365     Name              Image-pos  Size  Entry-type  Offset  Uncomp-size
1366     --------------------------------------------------------------------
1367         cbfs                100   400  cbfs             0
1368           u-boot            138     4  u-boot          38
1369           u-boot-dtb        180   108  u-boot-dtb      80          3b5
1370
1371 or with wildcards::
1372
1373     $ binman ls -i image.bin "*cb*" "*head*"
1374     Name              Image-pos  Size  Entry-type    Offset  Uncomp-size
1375     ----------------------------------------------------------------------
1376         cbfs                100   400  cbfs               0
1377           u-boot            138     4  u-boot            38
1378           u-boot-dtb        180   108  u-boot-dtb        80          3b5
1379       image-header          bf8     8  image-header     bf8
1380
1381 If an older version of binman is used to list images created by a newer one, it
1382 is possible that it will contain entry types that are not supported. These still
1383 show with the correct type, but binman just sees them as blobs (plain binary
1384 data). Any special features of that etype are not supported by the old binman.
1385
1386
1387 Extracting files from images
1388 ----------------------------
1389
1390 You can extract files from an existing firmware image created by binman,
1391 provided that there is an 'fdtmap' entry in the image. For example::
1392
1393     $ binman extract -i image.bin section/cbfs/u-boot
1394
1395 which will write the uncompressed contents of that entry to the file 'u-boot' in
1396 the current directory. You can also extract to a particular file, in this case
1397 u-boot.bin::
1398
1399     $ binman extract -i image.bin section/cbfs/u-boot -f u-boot.bin
1400
1401 It is possible to extract all files into a destination directory, which will
1402 put files in subdirectories matching the entry hierarchy::
1403
1404     $ binman extract -i image.bin -O outdir
1405
1406 or just a selection::
1407
1408     $ binman extract -i image.bin "*u-boot*" -O outdir
1409
1410 Some entry types have alternative formats, for example fdtmap which allows
1411 extracted just the devicetree binary without the fdtmap header::
1412
1413     $ binman extract -i /tmp/b/odroid-c4/image.bin -f out.dtb -F fdt fdtmap
1414     $ fdtdump out.dtb
1415     /dts-v1/;
1416     // magic:               0xd00dfeed
1417     // totalsize:           0x8ab (2219)
1418     // off_dt_struct:       0x38
1419     // off_dt_strings:      0x82c
1420     // off_mem_rsvmap:      0x28
1421     // version:             17
1422     // last_comp_version:   2
1423     // boot_cpuid_phys:     0x0
1424     // size_dt_strings:     0x7f
1425     // size_dt_struct:      0x7f4
1426
1427     / {
1428         image-node = "binman";
1429         image-pos = <0x00000000>;
1430         size = <0x0011162b>;
1431         ...
1432
1433 Use `-F list` to see what alternative formats are available::
1434
1435     $ binman extract -i /tmp/b/odroid-c4/image.bin -F list
1436     Flag (-F)   Entry type            Description
1437     fdt         fdtmap                Extract the devicetree blob from the fdtmap
1438
1439
1440 Replacing files in an image
1441 ---------------------------
1442
1443 You can replace files in an existing firmware image created by binman, provided
1444 that there is an 'fdtmap' entry in the image. For example::
1445
1446     $ binman replace -i image.bin section/cbfs/u-boot
1447
1448 which will write the contents of the file 'u-boot' from the current directory
1449 to the that entry, compressing if necessary. If the entry size changes, you must
1450 add the 'allow-repack' property to the original image before generating it (see
1451 above), otherwise you will get an error.
1452
1453 You can also use a particular file, in this case u-boot.bin::
1454
1455     $ binman replace -i image.bin section/cbfs/u-boot -f u-boot.bin
1456
1457 It is possible to replace all files from a source directory which uses the same
1458 hierarchy as the entries::
1459
1460     $ binman replace -i image.bin -I indir
1461
1462 Files that are missing will generate a warning.
1463
1464 You can also replace just a selection of entries::
1465
1466     $ binman replace -i image.bin "*u-boot*" -I indir
1467
1468 It is possible to replace whole sections as well, but in that case any
1469 information about entries within the section may become outdated. This is
1470 because Binman cannot know whether things have moved around or resized within
1471 the section, once you have updated its data.
1472
1473 Technical note: With 'allow-repack', Binman writes information about the
1474 original offset and size properties of each entry, if any were specified, in
1475 the 'orig-offset' and 'orig-size' properties. This allows Binman to distinguish
1476 between an entry which ended up being packed at an offset (or assigned a size)
1477 and an entry which had a particular offset / size requested in the Binman
1478 configuration. Where are particular offset / size was requested, this is treated
1479 as set in stone, so Binman will ensure it doesn't change. Without this feature,
1480 repacking an entry might cause it to disobey the original constraints provided
1481 when it was created.
1482
1483
1484 Signing FIT container with private key in an image
1485 --------------------------------------------------
1486
1487 You can sign FIT container with private key in your image.
1488 For example::
1489
1490     $ binman sign -i image.bin -k privatekey -a sha256,rsa4096 fit
1491
1492 binman will extract FIT container, sign and replace it immediately.
1493
1494 If you want to sign and replace FIT container in place::
1495
1496     $ binman sign -i image.bin -k privatekey -a sha256,rsa4096 -f fit.fit fit
1497
1498 which will sign FIT container with private key and replace it immediately
1499 inside your image.
1500
1501 .. _`BinmanLogging`:
1502
1503 Logging
1504 -------
1505
1506 Binman normally operates silently unless there is an error, in which case it
1507 just displays the error. The -D/--debug option can be used to create a full
1508 backtrace when errors occur. You can use BINMAN_DEBUG=1 when building to select
1509 this.
1510
1511 Internally binman logs some output while it is running. This can be displayed
1512 by increasing the -v/--verbosity from the default of 1:
1513
1514    0: silent
1515    1: warnings only
1516    2: notices (important messages)
1517    3: info about major operations
1518    4: detailed information about each operation
1519    5: debug (all output)
1520
1521 You can use BINMAN_VERBOSE=5 (for example) when building to select this.
1522
1523
1524 Bintools
1525 ========
1526
1527 `Bintool` is the name binman gives to a binary tool which it uses to create and
1528 manipulate binaries that binman cannot handle itself. Bintools are often
1529 necessary since Binman only supports a subset of the available file formats
1530 natively.
1531
1532 Many SoC vendors invent ways to load code into their SoC using new file formats,
1533 sometimes changing the format with successive SoC generations. Sometimes the
1534 tool is available as Open Source. Sometimes it is a pre-compiled binary that
1535 must be downloaded from the vendor's website. Sometimes it is available in
1536 source form but difficult or slow to build.
1537
1538 Even for images that use bintools, binman still assembles the image from its
1539 image description. It may handle parts of the image natively and part with
1540 various bintools.
1541
1542 Binman relies on these tools so provides various features to manage them:
1543
1544 - Determining whether the tool is currently installed
1545 - Downloading or building the tool
1546 - Determining the version of the tool that is installed
1547 - Deciding which tools are needed to build an image
1548
1549 The Bintool class is an interface to the tool, a thin level of abstration, using
1550 Python functions to run the tool for each purpose (e.g. creating a new
1551 structure, adding a file to an existing structure) rather than just lists of
1552 string arguments.
1553
1554 As with external blobs, bintools (which are like 'external' tools) can be
1555 missing. When building an image requires a bintool and it is not installed,
1556 binman detects this and reports the problem, but continues to build an image.
1557 This is useful in CI systems which want to check that everything is correct but
1558 don't have access to the bintools.
1559
1560 To make this work, all calls to bintools (e.g. with Bintool.run_cmd()) must cope
1561 with the tool being missing, i.e. when None is returned, by:
1562
1563 - Calling self.record_missing_bintool()
1564 - Setting up some fake contents so binman can continue
1565
1566 Of course the image will not work, but binman reports which bintools are needed
1567 and also provide a way to fetch them.
1568
1569 To see the available bintools, use::
1570
1571     binman tool --list
1572
1573 To fetch tools which are missing, use::
1574
1575     binman tool --fetch missing
1576
1577 You can also use `--fetch all` to fetch all tools or `--fetch <tool>` to fetch
1578 a particular tool. Some tools are built from source code, in which case you will
1579 need to have at least the `build-essential` and `git` packages installed.
1580
1581 Tools are fetched into the `~/.binman-tools` directory. This directory is
1582 automatically added to the toolpath so there is no need to use `--toolpath` to
1583 specify it. If you want to use these tools outside binman, you may want to
1584 add this directory to your `PATH`. For example, if you use bash, add this to
1585 the end of `.bashrc`::
1586
1587    PATH="$HOME/.binman-tools:$PATH"
1588
1589 To select a custom directory, use the `--tooldir` option.
1590
1591 Bintool Documentation
1592 =====================
1593
1594 To provide details on the various bintools supported by binman, bintools.rst is
1595 generated from the source code using:
1596
1597     binman bintool-docs >tools/binman/bintools.rst
1598
1599 .. toctree::
1600    :maxdepth: 2
1601
1602    bintools
1603
1604 Binman commands and arguments
1605 =============================
1606
1607 Usage::
1608
1609     binman [-h] [-B BUILD_DIR] [-D] [--tooldir TOOLDIR] [-H]
1610         [--toolpath TOOLPATH] [-T THREADS] [--test-section-timeout]
1611         [-v VERBOSITY] [-V]
1612         {build,bintool-docs,entry-docs,ls,extract,replace,test,tool} ...
1613
1614 Binman provides the following commands:
1615
1616 - **build** - build images
1617 - **bintools-docs** - generate documentation about bintools
1618 - **entry-docs** - generate documentation about entry types
1619 - **ls** - list an image
1620 - **extract** - extract files from an image
1621 - **replace** - replace one or more entries in an image
1622 - **test** - run tests
1623 - **tool** - manage bintools
1624
1625 Options:
1626
1627 -h, --help
1628     Show help message and exit
1629
1630 -B BUILD_DIR, --build-dir BUILD_DIR
1631     Directory containing the build output
1632
1633 -D, --debug
1634     Enabling debugging (provides a full traceback on error)
1635
1636 --tooldir TOOLDIR     Set the directory to store tools
1637
1638 -H, --full-help
1639     Display the README file
1640
1641 --toolpath TOOLPATH
1642     Add a path to the list of directories containing tools
1643
1644 -T THREADS, --threads THREADS
1645     Number of threads to use (0=single-thread). Note that -T0 is useful for
1646     debugging since everything runs in one thread.
1647
1648 -v VERBOSITY, --verbosity VERBOSITY
1649     Control verbosity: 0=silent, 1=warnings, 2=notices, 3=info, 4=detail,
1650     5=debug
1651
1652 -V, --version
1653     Show the binman version
1654
1655 Test options:
1656
1657 --test-section-timeout
1658     Use a zero timeout for section multi-threading (for testing)
1659
1660 Commands are described below.
1661
1662 binman build
1663 ------------
1664
1665 This builds one or more images using the provided image description.
1666
1667 Usage::
1668
1669     binman build [-h] [-a ENTRY_ARG] [-b BOARD] [-d DT] [--fake-dtb]
1670         [--fake-ext-blobs] [--force-missing-bintools FORCE_MISSING_BINTOOLS]
1671         [-i IMAGE] [-I INDIR] [-m] [-M] [-n] [-O OUTDIR] [-p] [-u]
1672         [--update-fdt-in-elf UPDATE_FDT_IN_ELF] [-W]
1673
1674 Options:
1675
1676 -h, --help
1677     Show help message and exit
1678
1679 -a ENTRY_ARG, --entry-arg ENTRY_ARG
1680     Set argument value `arg=value`. See
1681     `Passing command-line arguments to entries`_.
1682
1683 -b BOARD, --board BOARD
1684     Board name to build. This can be used instead of `-d`, in which case the
1685     file `u-boot.dtb` is used, within the build directory's board subdirectory.
1686
1687 -d DT, --dt DT
1688     Configuration file (.dtb) to use. This must have a top-level node called
1689     `binman`. See `Image description format`_.
1690
1691 -i IMAGE, --image IMAGE
1692     Image filename to build (if not specified, build all)
1693
1694 -I INDIR, --indir INDIR
1695     Add a path to the list of directories to use for input files. This can be
1696     specified multiple times to add more than one path.
1697
1698 -m, --map
1699     Output a map file for each image. See `Map files`_.
1700
1701 -M, --allow-missing
1702     Allow external blobs and bintools to be missing. See `External blobs`_.
1703
1704 -n, --no-expanded
1705     Don't use 'expanded' versions of entries where available; normally 'u-boot'
1706     becomes 'u-boot-expanded', for example. See `Expanded entries`_.
1707
1708 -O OUTDIR, --outdir OUTDIR
1709     Path to directory to use for intermediate and output files
1710
1711 -p, --preserve
1712     Preserve temporary output directory even if option -O is not given
1713
1714 -u, --update-fdt
1715     Update the binman node with offset/size info. See
1716     `Access to binman entry offsets at run time (fdt)`_.
1717
1718 --update-fdt-in-elf UPDATE_FDT_IN_ELF
1719     Update an ELF file with the output dtb. The argument is a string consisting
1720     of four parts, separated by commas. See `Updating an ELF file`_.
1721
1722 -W, --ignore-missing
1723     Return success even if there are missing blobs/bintools (requires -M)
1724
1725 Options used only for testing:
1726
1727 --fake-dtb
1728     Use fake device tree contents
1729
1730 --fake-ext-blobs
1731     Create fake ext blobs with dummy content
1732
1733 --force-missing-bintools FORCE_MISSING_BINTOOLS
1734     Comma-separated list of bintools to consider missing
1735
1736 binman bintool-docs
1737 -------------------
1738
1739 Usage::
1740
1741     binman bintool-docs [-h]
1742
1743 This outputs documentation for the bintools in rST format. See
1744 `Bintool Documentation`_.
1745
1746 binman entry-docs
1747 -----------------
1748
1749 Usage::
1750
1751     binman entry-docs [-h]
1752
1753 This outputs documentation for the entry types in rST format. See
1754 `Entry Documentation`_.
1755
1756 binman ls
1757 ---------
1758
1759 Usage::
1760
1761     binman ls [-h] -i IMAGE [paths ...]
1762
1763 Positional arguments:
1764
1765 paths
1766     Paths within file to list (wildcard)
1767
1768 Pptions:
1769
1770 -h, --help
1771     show help message and exit
1772
1773 -i IMAGE, --image IMAGE
1774     Image filename to list
1775
1776 This lists an image, showing its contents. See `Listing images`_.
1777
1778 binman extract
1779 --------------
1780
1781 Usage::
1782
1783     binman extract [-h] [-F FORMAT] -i IMAGE [-f FILENAME] [-O OUTDIR] [-U]
1784         [paths ...]
1785
1786 Positional arguments:
1787
1788 Paths
1789     Paths within file to extract (wildcard)
1790
1791 Options:
1792
1793 -h, --help
1794     show help message and exit
1795
1796 -F FORMAT, --format FORMAT
1797     Select an alternative format for extracted data
1798
1799 -i IMAGE, --image IMAGE
1800     Image filename to extract
1801
1802 -f FILENAME, --filename FILENAME
1803     Output filename to write to
1804
1805 -O OUTDIR, --outdir OUTDIR
1806     Path to directory to use for output files
1807
1808 -U, --uncompressed
1809     Output raw uncompressed data for compressed entries
1810
1811 This extracts the contents of entries from an image. See
1812 `Extracting files from images`_.
1813
1814 binman replace
1815 --------------
1816
1817 Usage::
1818
1819     binman replace [-h] [-C] -i IMAGE [-f FILENAME] [-F] [-I INDIR] [-m]
1820         [paths ...]
1821
1822 Positional arguments:
1823
1824 paths
1825     Paths within file to replace (wildcard)
1826
1827 Options:
1828
1829 -h, --help
1830     show help message and exit
1831
1832 -C, --compressed
1833     Input data is already compressed if needed for the entry
1834
1835 -i IMAGE, --image IMAGE
1836     Image filename to update
1837
1838 -f FILENAME, --filename FILENAME
1839     Input filename to read from
1840
1841 -F, --fix-size
1842     Don't allow entries to be resized
1843
1844 -I INDIR, --indir INDIR
1845     Path to directory to use for input files
1846
1847 -m, --map
1848     Output a map file for the updated image
1849
1850 -O OUTDIR, --outdir OUTDIR
1851     Path to directory to use for intermediate and output files
1852
1853 -p, --preserve
1854     Preserve temporary output directory even if option -O is not given
1855
1856 This replaces one or more entries in an existing image. See
1857 `Replacing files in an image`_.
1858
1859 binman test
1860 -----------
1861
1862 Usage::
1863
1864     binman test [-h] [-P PROCESSES] [-T] [-X] [tests ...]
1865
1866 Positional arguments:
1867
1868 tests
1869     Test names to run (omit for all)
1870
1871 Options:
1872
1873 -h, --help
1874     show help message and exit
1875
1876 -P PROCESSES, --processes PROCESSES
1877     set number of processes to use for running tests. This defaults to the
1878     number of CPUs on the machine
1879
1880 -T, --test-coverage
1881     run tests and check for 100% coverage
1882
1883 -X, --test-preserve-dirs
1884     Preserve and display test-created input directories; also preserve the
1885     output directory if a single test is run (pass test name at the end of the
1886     command line
1887
1888 binman sign
1889 -----------
1890
1891 Usage::
1892
1893     binman sign [-h] -a ALGO [-f FILE] -i IMAGE -k KEY [paths ...]
1894
1895 positional arguments:
1896
1897 paths
1898     Paths within file to sign (wildcard)
1899
1900 options:
1901
1902 -h, --help
1903     show this help message and exit
1904
1905 -a ALGO, --algo ALGO
1906     Hash algorithm e.g. sha256,rsa4096
1907
1908 -f FILE, --file FILE
1909     Input filename to sign
1910
1911 -i IMAGE, --image IMAGE
1912     Image filename to update
1913
1914 -k KEY, --key KEY
1915     Private key file for signing
1916
1917 binman tool
1918 -----------
1919
1920 Usage::
1921
1922     binman tool [-h] [-l] [-f] [bintools ...]
1923
1924 Positional arguments:
1925
1926 bintools
1927     Bintools to process
1928
1929 Options:
1930
1931 -h, --help
1932     show help message and exit
1933
1934 -l, --list
1935     List all known bintools
1936
1937 -f, --fetch
1938     Fetch a bintool from a known location. Use `all` to fetch all and `missing`
1939     to fetch any missing tools.
1940
1941
1942 Technical details
1943 =================
1944
1945 Order of image creation
1946 -----------------------
1947
1948 Image creation proceeds in the following order, for each entry in the image.
1949
1950 1. AddMissingProperties() - binman can add calculated values to the device
1951 tree as part of its processing, for example the offset and size of each
1952 entry. This method adds any properties associated with this, expanding the
1953 device tree as needed. These properties can have placeholder values which are
1954 set later by SetCalculatedProperties(). By that stage the size of sections
1955 cannot be changed (since it would cause the images to need to be repacked),
1956 but the correct values can be inserted.
1957
1958 2. ProcessFdt() - process the device tree information as required by the
1959 particular entry. This may involve adding or deleting properties. If the
1960 processing is complete, this method should return True. If the processing
1961 cannot complete because it needs the ProcessFdt() method of another entry to
1962 run first, this method should return False, in which case it will be called
1963 again later.
1964
1965 3. GetEntryContents() - the contents of each entry are obtained, normally by
1966 reading from a file. This calls the Entry.ObtainContents() to read the
1967 contents. The default version of Entry.ObtainContents() calls
1968 Entry.GetDefaultFilename() and then reads that file. So a common mechanism
1969 to select a file to read is to override that function in the subclass. The
1970 functions must return True when they have read the contents. Binman will
1971 retry calling the functions a few times if False is returned, allowing
1972 dependencies between the contents of different entries.
1973
1974 4. GetEntryOffsets() - calls Entry.GetOffsets() for each entry. This can
1975 return a dict containing entries that need updating. The key should be the
1976 entry name and the value is a tuple (offset, size). This allows an entry to
1977 provide the offset and size for other entries. The default implementation
1978 of GetEntryOffsets() returns {}.
1979
1980 5. PackEntries() - calls Entry.Pack() which figures out the offset and
1981 size of an entry. The 'current' image offset is passed in, and the function
1982 returns the offset immediately after the entry being packed. The default
1983 implementation of Pack() is usually sufficient.
1984
1985 Note: for sections, this also checks that the entries do not overlap, nor extend
1986 outside the section. If the section does not have a defined size, the size is
1987 set large enough to hold all the entries. For entries that are explicitly marked
1988 as overlapping, this check is skipped.
1989
1990 6. SetImagePos() - sets the image position of every entry. This is the absolute
1991 position 'image-pos', as opposed to 'offset' which is relative to the containing
1992 section. This must be done after all offsets are known, which is why it is quite
1993 late in the ordering.
1994
1995 7. SetCalculatedProperties() - update any calculated properties in the device
1996 tree. This sets the correct 'offset' and 'size' vaues, for example.
1997
1998 8. ProcessEntryContents() - this calls Entry.ProcessContents() on each entry.
1999 The default implementatoin does nothing. This can be overriden to adjust the
2000 contents of an entry in some way. For example, it would be possible to create
2001 an entry containing a hash of the contents of some other entries. At this
2002 stage the offset and size of entries should not be adjusted unless absolutely
2003 necessary, since it requires a repack (going back to PackEntries()).
2004
2005 9. ResetForPack() - if the ProcessEntryContents() step failed, in that an entry
2006 has changed its size, then there is no alternative but to go back to step 5 and
2007 try again, repacking the entries with the updated size. ResetForPack() removes
2008 the fixed offset/size values added by binman, so that the packing can start from
2009 scratch.
2010
2011 10. WriteSymbols() - write the value of symbols into the U-Boot SPL binary.
2012 See 'Access to binman entry offsets at run time' below for a description of
2013 what happens in this stage.
2014
2015 11. BuildImage() - builds the image and writes it to a file
2016
2017 12. WriteMap() - writes a text file containing a map of the image. This is the
2018 final step.
2019
2020
2021 .. _`External tools`:
2022
2023 External tools
2024 --------------
2025
2026 Binman can make use of external command-line tools to handle processing of
2027 entry contents or to generate entry contents. These tools are executed using
2028 the 'tools' module's Run() method. The tools generally must exist on the PATH,
2029 but the --toolpath option can be used to specify additional search paths to
2030 use. This option can be specified multiple times to add more than one path.
2031
2032 For some compile tools binman will use the versions specified by commonly-used
2033 environment variables like CC and HOSTCC for the C compiler, based on whether
2034 the tool's output will be used for the target or for the host machine. If those
2035 aren't given, it will also try to derive target-specific versions from the
2036 CROSS_COMPILE environment variable during a cross-compilation.
2037
2038 If the tool is not available in the path you can use BINMAN_TOOLPATHS to specify
2039 a space-separated list of paths to search, e.g.::
2040
2041    BINMAN_TOOLPATHS="/tools/g12a /tools/tegra" binman ...
2042
2043
2044 .. _`External blobs`:
2045
2046 External blobs
2047 --------------
2048
2049 Binary blobs, even if the source code is available, complicate building
2050 firmware. The instructions can involve multiple steps and the binaries may be
2051 hard to build or obtain. Binman at least provides a unified description of how
2052 to build the final image, no matter what steps are needed to get there.
2053
2054 Binman also provides a `blob-ext` entry type that pulls in a binary blob from an
2055 external file. If the file is missing, binman can optionally complete the build
2056 and just report a warning. Use the `-M/--allow-missing` option to enble this.
2057 This is useful in CI systems which want to check that everything is correct but
2058 don't have access to the blobs.
2059
2060 If the blobs are in a different directory, you can specify this with the `-I`
2061 option.
2062
2063 For U-Boot, you can use set the BINMAN_INDIRS environment variable to provide a
2064 space-separated list of directories to search for binary blobs::
2065
2066    BINMAN_INDIRS="odroid-c4/fip/g12a \
2067        odroid-c4/build/board/hardkernel/odroidc4/firmware \
2068        odroid-c4/build/scp_task" binman ...
2069
2070 Note that binman fails with exit code 103 when there are missing blobs. If you
2071 wish binman to continue anyway, you can pass `-W` to binman.
2072
2073
2074 Code coverage
2075 -------------
2076
2077 Binman is a critical tool and is designed to be very testable. Entry
2078 implementations target 100% test coverage. Run 'binman test -T' to check this.
2079
2080 To enable Python test coverage on Debian-type distributions (e.g. Ubuntu)::
2081
2082    $ sudo apt-get install python-coverage python3-coverage python-pytest
2083
2084
2085 Exit status
2086 -----------
2087
2088 Binman produces the following exit codes:
2089
2090 0
2091     Success
2092
2093 1
2094     Any sort of failure - see output for more details
2095
2096 103
2097     There are missing external blobs or bintools. This is only returned if
2098     -M is passed to binman, otherwise missing blobs return an exit status of 1.
2099     Note, if -W is passed as well as -M, then this is converted into a warning
2100     and will return an exit status of 0 instead.
2101
2102
2103 U-Boot environment variables for binman
2104 ---------------------------------------
2105
2106 The U-Boot Makefile supports various environment variables to control binman.
2107 All of these are set within the Makefile and result in passing various
2108 environment variables (or make flags) to binman:
2109
2110 BINMAN_DEBUG
2111     Enables backtrace debugging by adding a `-D` argument. See
2112     :ref:`BinmanLogging`.
2113
2114 BINMAN_INDIRS
2115     Sets the search path for input files used by binman by adding one or more
2116     `-I` arguments. See :ref:`External blobs`.
2117
2118 BINMAN_TOOLPATHS
2119     Sets the search path for external tool used by binman by adding one or more
2120     `--toolpath` arguments. See :ref:`External tools`.
2121
2122 BINMAN_VERBOSE
2123     Sets the logging verbosity of binman by adding a `-v` argument. See
2124     :ref:`BinmanLogging`.
2125
2126
2127 Error messages
2128 --------------
2129
2130 This section provides some guidance for some of the less obvious error messages
2131 produced by binman.
2132
2133
2134 Expected __bss_size symbol
2135 ~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~
2136
2137 Example::
2138
2139    binman: Node '/binman/u-boot-spl-ddr/u-boot-spl/u-boot-spl-bss-pad':
2140       Expected __bss_size symbol in spl/u-boot-spl
2141
2142 This indicates that binman needs the `__bss_size` symbol to be defined in the
2143 SPL binary, where `spl/u-boot-spl` is the ELF file containing the symbols. The
2144 symbol tells binman the size of the BSS region, in bytes. It needs this to be
2145 able to pad the image so that the following entries do not overlap the BSS,
2146 which would cause them to be overwritte by variable access in SPL.
2147
2148 This symbols is normally defined in the linker script, immediately after
2149 _bss_start and __bss_end are defined, like this::
2150
2151     __bss_size = __bss_end - __bss_start;
2152
2153 You may need to add it to your linker script if you get this error.
2154
2155
2156 Concurrent tests
2157 ----------------
2158
2159 Binman tries to run tests concurrently. This means that the tests make use of
2160 all available CPUs to run.
2161
2162  To enable this::
2163
2164    $ sudo apt-get install python-subunit python3-subunit
2165
2166 Use '-P 1' to disable this. It is automatically disabled when code coverage is
2167 being used (-T) since they are incompatible.
2168
2169
2170 Debugging tests
2171 ---------------
2172
2173 Sometimes when debugging tests it is useful to keep the input and output
2174 directories so they can be examined later. Use -X or --test-preserve-dirs for
2175 this.
2176
2177
2178 Running tests on non-x86 architectures
2179 --------------------------------------
2180
2181 Binman's tests have been written under the assumption that they'll be run on a
2182 x86-like host and there hasn't been an attempt to make them portable yet.
2183 However, it's possible to run the tests by cross-compiling to x86.
2184
2185 To install an x86 cross-compiler on Debian-type distributions (e.g. Ubuntu)::
2186
2187   $ sudo apt-get install gcc-x86-64-linux-gnu
2188
2189 Then, you can run the tests under cross-compilation::
2190
2191   $ CROSS_COMPILE=x86_64-linux-gnu- binman test -T
2192
2193 You can also use gcc-i686-linux-gnu similar to the above.
2194
2195
2196 Writing new entries and debugging
2197 ---------------------------------
2198
2199 The behaviour of entries is defined by the Entry class. All other entries are
2200 a subclass of this. An important subclass is Entry_blob which takes binary
2201 data from a file and places it in the entry. In fact most entry types are
2202 subclasses of Entry_blob.
2203
2204 Each entry type is a separate file in the tools/binman/etype directory. Each
2205 file contains a class called Entry_<type> where <type> is the entry type.
2206 New entry types can be supported by adding new files in that directory.
2207 These will automatically be detected by binman when needed.
2208
2209 Entry properties are documented in entry.py. The entry subclasses are free
2210 to change the values of properties to support special behaviour. For example,
2211 when Entry_blob loads a file, it sets content_size to the size of the file.
2212 Entry classes can adjust other entries. For example, an entry that knows
2213 where other entries should be positioned can set up those entries' offsets
2214 so they don't need to be set in the binman decription. It can also adjust
2215 entry contents.
2216
2217 Most of the time such essoteric behaviour is not needed, but it can be
2218 essential for complex images.
2219
2220 If you need to specify a particular device-tree compiler to use, you can define
2221 the DTC environment variable. This can be useful when the system dtc is too
2222 old.
2223
2224 To enable a full backtrace and other debugging features in binman, pass
2225 BINMAN_DEBUG=1 to your build::
2226
2227    make qemu-x86_defconfig
2228    make BINMAN_DEBUG=1
2229
2230 To enable verbose logging from binman, base BINMAN_VERBOSE to your build, which
2231 adds a -v<level> option to the call to binman::
2232
2233    make qemu-x86_defconfig
2234    make BINMAN_VERBOSE=5
2235
2236
2237 Building sections in parallel
2238 -----------------------------
2239
2240 By default binman uses multiprocessing to speed up compilation of large images.
2241 This works at a section level, with one thread for each entry in the section.
2242 This can speed things up if the entries are large and use compression.
2243
2244 This feature can be disabled with the '-T' flag, which defaults to a suitable
2245 value for your machine. This depends on the Python version, e.g on v3.8 it uses
2246 12 threads on an 8-core machine. See ConcurrentFutures_ for more details.
2247
2248 The special value -T0 selects single-threaded mode, useful for debugging during
2249 development, since dealing with exceptions and problems in threads is more
2250 difficult. This avoids any use of ThreadPoolExecutor.
2251
2252
2253 Collecting data for an entry type
2254 ---------------------------------
2255
2256 Some entry types deal with data obtained from others. For example,
2257 `Entry_mkimage` calls the `mkimage` tool with data from its subnodes::
2258
2259     mkimage {
2260         args = "-n test -T script";
2261
2262         u-boot-spl {
2263         };
2264
2265         u-boot {
2266         };
2267     };
2268
2269 This shows mkimage being passed a file consisting of SPL and U-Boot proper. It
2270 is created by calling `Entry.collect_contents_to_file()`. Note that in this
2271 case, the data is passed to mkimage for processing but does not appear
2272 separately in the image. It may not appear at all, depending on what mkimage
2273 does. The contents of the `mkimage` entry are entirely dependent on the
2274 processing done by the entry, with the provided subnodes (`u-boot-spl` and
2275 `u-boot`) simply providing the input data for that processing.
2276
2277 Note that `Entry.collect_contents_to_file()` simply concatenates the data from
2278 the different entries together, with no control over alignment, etc. Another
2279 approach is to subclass `Entry_section` so that those features become available,
2280 such as `size` and `pad-byte`. Then the contents of the entry can be obtained by
2281 calling `super().BuildSectionData()` in the entry's BuildSectionData()
2282 implementation to get the input data, then write it to a file and process it
2283 however is desired.
2284
2285 There are other ways to obtain data also, depending on the situation. If the
2286 entry type is simply signing data which exists elsewhere in the image, then
2287 you can use `Entry_collection`  as a base class. It lets you use a property
2288 called `content` which lists the entries containing data to be processed. This
2289 is used by `Entry_vblock`, for example::
2290
2291     u_boot: u-boot {
2292     };
2293
2294     vblock {
2295         content = <&u_boot &dtb>;
2296         keyblock = "firmware.keyblock";
2297         signprivate = "firmware_data_key.vbprivk";
2298         version = <1>;
2299         kernelkey = "kernel_subkey.vbpubk";
2300         preamble-flags = <1>;
2301     };
2302
2303     dtb: u-boot-dtb {
2304     };
2305
2306 which shows an image containing `u-boot` and `u-boot-dtb`, with the `vblock`
2307 image collecting their contents to produce input for its signing process,
2308 without affecting those entries, which still appear in the final image
2309 untouched.
2310
2311 Another example is where an entry type needs several independent pieces of input
2312 to function. For example, `Entry_fip` allows a number of different binary blobs
2313 to be placed in their own individual places in a custom data structure in the
2314 output image. To make that work you can add subnodes for each of them and call
2315 `Entry.Create()` on each subnode, as `Entry_fip` does. Then the data for each
2316 blob can come from any suitable place, such as an `Entry_u_boot` or an
2317 `Entry_blob` or anything else::
2318
2319     atf-fip {
2320         fip-hdr-flags = /bits/ 64 <0x123>;
2321         soc-fw {
2322             fip-flags = /bits/ 64 <0x123456789abcdef>;
2323             filename = "bl31.bin";
2324         };
2325
2326         u-boot {
2327             fip-uuid = [fc 65 13 92 4a 5b 11 ec
2328                     94 35 ff 2d 1c fc 79 9c];
2329         };
2330     };
2331
2332 The `soc-fw` node is a `blob-ext` (i.e. it reads in a named binary file) whereas
2333 `u-boot` is a normal entry type. This works because `Entry_fip` selects the
2334 `blob-ext` entry type if the node name (here `soc-fw`) is recognised as being
2335 a known blob type.
2336
2337 When adding new entry types you are encouraged to use subnodes to provide the
2338 data for processing, unless the `content` approach is more suitable. Consider
2339 whether the input entries are contained within (or consumed by) the entry, vs
2340 just being 'referenced' by the entry. In the latter case, the `content` approach
2341 makes more sense. Ad-hoc properties and other methods of obtaining data are
2342 discouraged, since it adds to confusion for users.
2343
2344 History / Credits
2345 -----------------
2346
2347 Binman takes a lot of inspiration from a Chrome OS tool called
2348 'cros_bundle_firmware', which I wrote some years ago. That tool was based on
2349 a reasonably simple and sound design but has expanded greatly over the
2350 years. In particular its handling of x86 images is convoluted.
2351
2352 Quite a few lessons have been learned which are hopefully applied here.
2353
2354
2355 Design notes
2356 ------------
2357
2358 On the face of it, a tool to create firmware images should be fairly simple:
2359 just find all the input binaries and place them at the right place in the
2360 image. The difficulty comes from the wide variety of input types (simple
2361 flat binaries containing code, packaged data with various headers), packing
2362 requirments (alignment, spacing, device boundaries) and other required
2363 features such as hierarchical images.
2364
2365 The design challenge is to make it easy to create simple images, while
2366 allowing the more complex cases to be supported. For example, for most
2367 images we don't much care exactly where each binary ends up, so we should
2368 not have to specify that unnecessarily.
2369
2370 New entry types should aim to provide simple usage where possible. If new
2371 core features are needed, they can be added in the Entry base class.
2372
2373
2374 To do
2375 -----
2376
2377 Some ideas:
2378
2379 - Use of-platdata to make the information available to code that is unable
2380   to use device tree (such as a very small SPL image). For now, limited info is
2381   available via linker symbols
2382 - Allow easy building of images by specifying just the board name
2383 - Support building an image for a board (-b) more completely, with a
2384   configurable build directory
2385 - Detect invalid properties in nodes
2386 - Sort the fdtmap by offset
2387 - Output temporary files to a different directory
2388 - Rationalise the fdt, fdt_util and pylibfdt modules which currently have some
2389   overlapping and confusing functionality
2390 - Update the fdt library to use a better format for Prop.value (the current one
2391   is useful for dtoc but not much else)
2392 - Figure out how to make Fdt support changing the node order, so that
2393   Node.AddSubnode() can support adding a node before another, existing node.
2394   Perhaps it should completely regenerate the flat tree?
2395 - Support images which depend on each other
2396
2397 --
2398 Simon Glass <sjg@chromium.org>
2399 7/7/2016
2400
2401 .. _ConcurrentFutures: https://docs.python.org/3/library/concurrent.futures.html#concurrent.futures.ThreadPoolExecutor