doc: board: Convert README.zynq to reST
[oweals/u-boot.git] / doc / README.x86
1 # SPDX-License-Identifier: GPL-2.0+
2 #
3 # Copyright (C) 2014, Simon Glass <sjg@chromium.org>
4 # Copyright (C) 2014, Bin Meng <bmeng.cn@gmail.com>
5
6 U-Boot on x86
7 =============
8
9 This document describes the information about U-Boot running on x86 targets,
10 including supported boards, build instructions, todo list, etc.
11
12 Status
13 ------
14 U-Boot supports running as a coreboot [1] payload on x86. So far only Link
15 (Chromebook Pixel) and QEMU [2] x86 targets have been tested, but it should
16 work with minimal adjustments on other x86 boards since coreboot deals with
17 most of the low-level details.
18
19 U-Boot is a main bootloader on Intel Edison board.
20
21 U-Boot also supports booting directly from x86 reset vector, without coreboot.
22 In this case, known as bare mode, from the fact that it runs on the
23 'bare metal', U-Boot acts like a BIOS replacement. The following platforms
24 are supported:
25
26    - Bayley Bay CRB
27    - Cherry Hill CRB
28    - Congatec QEVAL 2.0 & conga-QA3/E3845
29    - Cougar Canyon 2 CRB
30    - Crown Bay CRB
31    - Galileo
32    - Link (Chromebook Pixel)
33    - Minnowboard MAX
34    - Samus (Chromebook Pixel 2015)
35    - QEMU x86 (32-bit & 64-bit)
36
37 As for loading an OS, U-Boot supports directly booting a 32-bit or 64-bit
38 Linux kernel as part of a FIT image. It also supports a compressed zImage.
39 U-Boot supports loading an x86 VxWorks kernel. Please check README.vxworks
40 for more details.
41
42 Build Instructions for U-Boot as BIOS replacement (bare mode)
43 -------------------------------------------------------------
44 Building a ROM version of U-Boot (hereafter referred to as u-boot.rom) is a
45 little bit tricky, as generally it requires several binary blobs which are not
46 shipped in the U-Boot source tree. Due to this reason, the u-boot.rom build is
47 not turned on by default in the U-Boot source tree. Firstly, you need turn it
48 on by enabling the ROM build either via an environment variable
49
50     $ export BUILD_ROM=y
51
52 or via configuration
53
54     CONFIG_BUILD_ROM=y
55
56 Both tell the Makefile to build u-boot.rom as a target.
57
58 ---
59
60 CPU Microcode
61 -------------
62 Modern CPUs usually require a special bit stream called microcode [8] to be
63 loaded on the processor after power up in order to function properly. U-Boot
64 has already integrated these as hex dumps in the source tree.
65
66 SMP Support
67 -----------
68 On a multicore system, U-Boot is executed on the bootstrap processor (BSP).
69 Additional application processors (AP) can be brought up by U-Boot. In order to
70 have an SMP kernel to discover all of the available processors, U-Boot needs to
71 prepare configuration tables which contain the multi-CPUs information before
72 loading the OS kernel. Currently U-Boot supports generating two types of tables
73 for SMP, called Simple Firmware Interface (SFI) [9] and Multi-Processor (MP)
74 [10] tables. The writing of these two tables are controlled by two Kconfig
75 options GENERATE_SFI_TABLE and GENERATE_MP_TABLE.
76
77 Driver Model
78 ------------
79 x86 has been converted to use driver model for serial, GPIO, SPI, SPI flash,
80 keyboard, real-time clock, USB. Video is in progress.
81
82 Device Tree
83 -----------
84 x86 uses device tree to configure the board thus requires CONFIG_OF_CONTROL to
85 be turned on. Not every device on the board is configured via device tree, but
86 more and more devices will be added as time goes by. Check out the directory
87 arch/x86/dts/ for these device tree source files.
88
89 Useful Commands
90 ---------------
91 In keeping with the U-Boot philosophy of providing functions to check and
92 adjust internal settings, there are several x86-specific commands that may be
93 useful:
94
95 fsp  - Display information about Intel Firmware Support Package (FSP).
96          This is only available on platforms which use FSP, mostly Atom.
97 iod  - Display I/O memory
98 iow  - Write I/O memory
99 mtrr - List and set the Memory Type Range Registers (MTRR). These are used to
100          tell the CPU whether memory is cacheable and if so the cache write
101          mode to use. U-Boot sets up some reasonable values but you can
102          adjust then with this command.
103
104 Booting Ubuntu
105 --------------
106 As an example of how to set up your boot flow with U-Boot, here are
107 instructions for starting Ubuntu from U-Boot. These instructions have been
108 tested on Minnowboard MAX with a SATA drive but are equally applicable on
109 other platforms and other media. There are really only four steps and it's a
110 very simple script, but a more detailed explanation is provided here for
111 completeness.
112
113 Note: It is possible to set up U-Boot to boot automatically using syslinux.
114 It could also use the grub.cfg file (/efi/ubuntu/grub.cfg) to obtain the
115 GUID. If you figure these out, please post patches to this README.
116
117 Firstly, you will need Ubuntu installed on an available disk. It should be
118 possible to make U-Boot start a USB start-up disk but for now let's assume
119 that you used another boot loader to install Ubuntu.
120
121 Use the U-Boot command line to find the UUID of the partition you want to
122 boot. For example our disk is SCSI device 0:
123
124 => part list scsi 0
125
126 Partition Map for SCSI device 0  --   Partition Type: EFI
127
128    Part Start LBA       End LBA         Name
129         Attributes
130         Type GUID
131         Partition GUID
132    1    0x00000800      0x001007ff      ""
133         attrs:  0x0000000000000000
134         type:   c12a7328-f81f-11d2-ba4b-00a0c93ec93b
135         guid:   9d02e8e4-4d59-408f-a9b0-fd497bc9291c
136    2    0x00100800      0x037d8fff      ""
137         attrs:  0x0000000000000000
138         type:   0fc63daf-8483-4772-8e79-3d69d8477de4
139         guid:   965c59ee-1822-4326-90d2-b02446050059
140    3    0x037d9000      0x03ba27ff      ""
141         attrs:  0x0000000000000000
142         type:   0657fd6d-a4ab-43c4-84e5-0933c84b4f4f
143         guid:   2c4282bd-1e82-4bcf-a5ff-51dedbf39f17
144    =>
145
146 This shows that your SCSI disk has three partitions. The really long hex
147 strings are called Globally Unique Identifiers (GUIDs). You can look up the
148 'type' ones here [11]. On this disk the first partition is for EFI and is in
149 VFAT format (DOS/Windows):
150
151    => fatls scsi 0:1
152                efi/
153
154    0 file(s), 1 dir(s)
155
156
157 Partition 2 is 'Linux filesystem data' so that will be our root disk. It is
158 in ext2 format:
159
160    => ext2ls scsi 0:2
161    <DIR>       4096 .
162    <DIR>       4096 ..
163    <DIR>      16384 lost+found
164    <DIR>       4096 boot
165    <DIR>      12288 etc
166    <DIR>       4096 media
167    <DIR>       4096 bin
168    <DIR>       4096 dev
169    <DIR>       4096 home
170    <DIR>       4096 lib
171    <DIR>       4096 lib64
172    <DIR>       4096 mnt
173    <DIR>       4096 opt
174    <DIR>       4096 proc
175    <DIR>       4096 root
176    <DIR>       4096 run
177    <DIR>      12288 sbin
178    <DIR>       4096 srv
179    <DIR>       4096 sys
180    <DIR>       4096 tmp
181    <DIR>       4096 usr
182    <DIR>       4096 var
183    <SYM>         33 initrd.img
184    <SYM>         30 vmlinuz
185    <DIR>       4096 cdrom
186    <SYM>         33 initrd.img.old
187    =>
188
189 and if you look in the /boot directory you will see the kernel:
190
191    => ext2ls scsi 0:2 /boot
192    <DIR>       4096 .
193    <DIR>       4096 ..
194    <DIR>       4096 efi
195    <DIR>       4096 grub
196             3381262 System.map-3.13.0-32-generic
197             1162712 abi-3.13.0-32-generic
198              165611 config-3.13.0-32-generic
199              176500 memtest86+.bin
200              178176 memtest86+.elf
201              178680 memtest86+_multiboot.bin
202             5798112 vmlinuz-3.13.0-32-generic
203              165762 config-3.13.0-58-generic
204             1165129 abi-3.13.0-58-generic
205             5823136 vmlinuz-3.13.0-58-generic
206            19215259 initrd.img-3.13.0-58-generic
207             3391763 System.map-3.13.0-58-generic
208             5825048 vmlinuz-3.13.0-58-generic.efi.signed
209            28304443 initrd.img-3.13.0-32-generic
210    =>
211
212 The 'vmlinuz' files contain a packaged Linux kernel. The format is a kind of
213 self-extracting compressed file mixed with some 'setup' configuration data.
214 Despite its size (uncompressed it is >10MB) this only includes a basic set of
215 device drivers, enough to boot on most hardware types.
216
217 The 'initrd' files contain a RAM disk. This is something that can be loaded
218 into RAM and will appear to Linux like a disk. Ubuntu uses this to hold lots
219 of drivers for whatever hardware you might have. It is loaded before the
220 real root disk is accessed.
221
222 The numbers after the end of each file are the version. Here it is Linux
223 version 3.13. You can find the source code for this in the Linux tree with
224 the tag v3.13. The '.0' allows for additional Linux releases to fix problems,
225 but normally this is not needed. The '-58' is used by Ubuntu. Each time they
226 release a new kernel they increment this number. New Ubuntu versions might
227 include kernel patches to fix reported bugs. Stable kernels can exist for
228 some years so this number can get quite high.
229
230 The '.efi.signed' kernel is signed for EFI's secure boot. U-Boot has its own
231 secure boot mechanism - see [12] [13] and cannot read .efi files at present.
232
233 To boot Ubuntu from U-Boot the steps are as follows:
234
235 1. Set up the boot arguments. Use the GUID for the partition you want to
236 boot:
237
238    => setenv bootargs root=/dev/disk/by-partuuid/965c59ee-1822-4326-90d2-b02446050059 ro
239
240 Here root= tells Linux the location of its root disk. The disk is specified
241 by its GUID, using '/dev/disk/by-partuuid/', a Linux path to a 'directory'
242 containing all the GUIDs Linux has found. When it starts up, there will be a
243 file in that directory with this name in it. It is also possible to use a
244 device name here, see later.
245
246 2. Load the kernel. Since it is an ext2/4 filesystem we can do:
247
248    => ext2load scsi 0:2 03000000 /boot/vmlinuz-3.13.0-58-generic
249
250 The address 30000000 is arbitrary, but there seem to be problems with using
251 small addresses (sometimes Linux cannot find the ramdisk). This is 48MB into
252 the start of RAM (which is at 0 on x86).
253
254 3. Load the ramdisk (to 64MB):
255
256    => ext2load scsi 0:2 04000000 /boot/initrd.img-3.13.0-58-generic
257
258 4. Start up the kernel. We need to know the size of the ramdisk, but can use
259 a variable for that. U-Boot sets 'filesize' to the size of the last file it
260 loaded.
261
262    => zboot 03000000 0 04000000 ${filesize}
263
264 Type 'help zboot' if you want to see what the arguments are. U-Boot on x86 is
265 quite verbose when it boots a kernel. You should see these messages from
266 U-Boot:
267
268    Valid Boot Flag
269    Setup Size = 0x00004400
270    Magic signature found
271    Using boot protocol version 2.0c
272    Linux kernel version 3.13.0-58-generic (buildd@allspice) #97-Ubuntu SMP Wed Jul 8 02:56:15 UTC 2015
273    Building boot_params at 0x00090000
274    Loading bzImage at address 100000 (5805728 bytes)
275    Magic signature found
276    Initial RAM disk at linear address 0x04000000, size 19215259 bytes
277    Kernel command line: "root=/dev/disk/by-partuuid/965c59ee-1822-4326-90d2-b02446050059 ro"
278
279    Starting kernel ...
280
281 U-Boot prints out some bootstage timing. This is more useful if you put the
282 above commands into a script since then it will be faster.
283
284    Timer summary in microseconds:
285           Mark    Elapsed  Stage
286              0          0  reset
287        241,535    241,535  board_init_r
288      2,421,611  2,180,076  id=64
289      2,421,790        179  id=65
290      2,428,215      6,425  main_loop
291     48,860,584 46,432,369  start_kernel
292
293    Accumulated time:
294                   240,329  ahci
295                 1,422,704  vesa display
296
297 Now the kernel actually starts: (if you want to examine kernel boot up message
298 on the serial console, append "console=ttyS0,115200" to the kernel command line)
299
300    [    0.000000] Initializing cgroup subsys cpuset
301    [    0.000000] Initializing cgroup subsys cpu
302    [    0.000000] Initializing cgroup subsys cpuacct
303    [    0.000000] Linux version 3.13.0-58-generic (buildd@allspice) (gcc version 4.8.2 (Ubuntu 4.8.2-19ubuntu1) ) #97-Ubuntu SMP Wed Jul 8 02:56:15 UTC 2015 (Ubuntu 3.13.0-58.97-generic 3.13.11-ckt22)
304    [    0.000000] Command line: root=/dev/disk/by-partuuid/965c59ee-1822-4326-90d2-b02446050059 ro console=ttyS0,115200
305
306 It continues for a long time. Along the way you will see it pick up your
307 ramdisk:
308
309    [    0.000000] RAMDISK: [mem 0x04000000-0x05253fff]
310 ...
311    [    0.788540] Trying to unpack rootfs image as initramfs...
312    [    1.540111] Freeing initrd memory: 18768K (ffff880004000000 - ffff880005254000)
313 ...
314
315 Later it actually starts using it:
316
317    Begin: Running /scripts/local-premount ... done.
318
319 You should also see your boot disk turn up:
320
321    [    4.357243] scsi 1:0:0:0: Direct-Access     ATA      ADATA SP310      5.2  PQ: 0 ANSI: 5
322    [    4.366860] sd 1:0:0:0: [sda] 62533296 512-byte logical blocks: (32.0 GB/29.8 GiB)
323    [    4.375677] sd 1:0:0:0: Attached scsi generic sg0 type 0
324    [    4.381859] sd 1:0:0:0: [sda] Write Protect is off
325    [    4.387452] sd 1:0:0:0: [sda] Write cache: enabled, read cache: enabled, doesn't support DPO or FUA
326    [    4.399535]  sda: sda1 sda2 sda3
327
328 Linux has found the three partitions (sda1-3). Mercifully it doesn't print out
329 the GUIDs. In step 1 above we could have used:
330
331    setenv bootargs root=/dev/sda2 ro
332
333 instead of the GUID. However if you add another drive to your board the
334 numbering may change whereas the GUIDs will not. So if your boot partition
335 becomes sdb2, it will still boot. For embedded systems where you just want to
336 boot the first disk, you have that option.
337
338 The last thing you will see on the console is mention of plymouth (which
339 displays the Ubuntu start-up screen) and a lot of 'Starting' messages:
340
341  * Starting Mount filesystems on boot                                    [ OK ]
342
343 After a pause you should see a login screen on your display and you are done.
344
345 If you want to put this in a script you can use something like this:
346
347    setenv bootargs root=UUID=b2aaf743-0418-4d90-94cc-3e6108d7d968 ro
348    setenv boot zboot 03000000 0 04000000 \${filesize}
349    setenv bootcmd "ext2load scsi 0:2 03000000 /boot/vmlinuz-3.13.0-58-generic; ext2load scsi 0:2 04000000 /boot/initrd.img-3.13.0-58-generic; run boot"
350    saveenv
351
352 The \ is to tell the shell not to evaluate ${filesize} as part of the setenv
353 command.
354
355 You can also bake this behaviour into your build by hard-coding the
356 environment variables if you add this to minnowmax.h:
357
358 #undef CONFIG_BOOTCOMMAND
359 #define CONFIG_BOOTCOMMAND      \
360         "ext2load scsi 0:2 03000000 /boot/vmlinuz-3.13.0-58-generic; " \
361         "ext2load scsi 0:2 04000000 /boot/initrd.img-3.13.0-58-generic; " \
362         "run boot"
363
364 #undef CONFIG_EXTRA_ENV_SETTINGS
365 #define CONFIG_EXTRA_ENV_SETTINGS "boot=zboot 03000000 0 04000000 ${filesize}"
366
367 and change CONFIG_BOOTARGS value in configs/minnowmax_defconfig to:
368
369 CONFIG_BOOTARGS="root=/dev/sda2 ro"
370
371 Test with SeaBIOS
372 -----------------
373 SeaBIOS [14] is an open source implementation of a 16-bit x86 BIOS. It can run
374 in an emulator or natively on x86 hardware with the use of U-Boot. With its
375 help, we can boot some OSes that require 16-bit BIOS services like Windows/DOS.
376
377 As U-Boot, we have to manually create a table where SeaBIOS gets various system
378 information (eg: E820) from. The table unfortunately has to follow the coreboot
379 table format as SeaBIOS currently supports booting as a coreboot payload.
380
381 To support loading SeaBIOS, U-Boot should be built with CONFIG_SEABIOS on.
382 Booting SeaBIOS is done via U-Boot's bootelf command, like below:
383
384    => tftp bios.bin.elf;bootelf
385    Using e1000#0 device
386    TFTP from server 10.10.0.100; our IP address is 10.10.0.108
387    ...
388    Bytes transferred = 122124 (1dd0c hex)
389    ## Starting application at 0x000ff06e ...
390    SeaBIOS (version rel-1.9.0)
391    ...
392
393 bios.bin.elf is the SeaBIOS image built from SeaBIOS source tree.
394 Make sure it is built as follows:
395
396    $ make menuconfig
397
398 Inside the "General Features" menu, select "Build for coreboot" as the
399 "Build Target". Inside the "Debugging" menu, turn on "Serial port debugging"
400 so that we can see something as soon as SeaBIOS boots. Leave other options
401 as in their default state. Then,
402
403    $ make
404    ...
405    Total size: 121888  Fixed: 66496  Free: 9184 (used 93.0% of 128KiB rom)
406    Creating out/bios.bin.elf
407
408 Currently this is tested on QEMU x86 target with U-Boot chain-loading SeaBIOS
409 to install/boot a Windows XP OS (below for example command to install Windows).
410
411    # Create a 10G disk.img as the virtual hard disk
412    $ qemu-img create -f qcow2 disk.img 10G
413
414    # Install a Windows XP OS from an ISO image 'winxp.iso'
415    $ qemu-system-i386 -serial stdio -bios u-boot.rom -hda disk.img -cdrom winxp.iso -smp 2 -m 512
416
417    # Boot a Windows XP OS installed on the virutal hard disk
418    $ qemu-system-i386 -serial stdio -bios u-boot.rom -hda disk.img -smp 2 -m 512
419
420 This is also tested on Intel Crown Bay board with a PCIe graphics card, booting
421 SeaBIOS then chain-loading a GRUB on a USB drive, then Linux kernel finally.
422
423 If you are using Intel Integrated Graphics Device (IGD) as the primary display
424 device on your board, SeaBIOS needs to be patched manually to get its VGA ROM
425 loaded and run by SeaBIOS. SeaBIOS locates VGA ROM via the PCI expansion ROM
426 register, but IGD device does not have its VGA ROM mapped by this register.
427 Its VGA ROM is packaged as part of u-boot.rom at a configurable flash address
428 which is unknown to SeaBIOS. An example patch is needed for SeaBIOS below:
429
430 diff --git a/src/optionroms.c b/src/optionroms.c
431 index 65f7fe0..c7b6f5e 100644
432 --- a/src/optionroms.c
433 +++ b/src/optionroms.c
434 @@ -324,6 +324,8 @@ init_pcirom(struct pci_device *pci, int isvga, u64 *sources)
435          rom = deploy_romfile(file);
436      else if (RunPCIroms > 1 || (RunPCIroms == 1 && isvga))
437          rom = map_pcirom(pci);
438 +    if (pci->bdf == pci_to_bdf(0, 2, 0))
439 +        rom = (struct rom_header *)0xfff90000;
440      if (! rom)
441          // No ROM present.
442          return;
443
444 Note: the patch above expects IGD device is at PCI b.d.f 0.2.0 and its VGA ROM
445 is at 0xfff90000 which corresponds to CONFIG_VGA_BIOS_ADDR on Minnowboard MAX.
446 Change these two accordingly if this is not the case on your board.
447
448 Development Flow
449 ----------------
450 These notes are for those who want to port U-Boot to a new x86 platform.
451
452 Since x86 CPUs boot from SPI flash, a SPI flash emulator is a good investment.
453 The Dediprog em100 can be used on Linux. The em100 tool is available here:
454
455    http://review.coreboot.org/p/em100.git
456
457 On Minnowboard Max the following command line can be used:
458
459    sudo em100 -s -p LOW -d u-boot.rom -c W25Q64DW -r
460
461 A suitable clip for connecting over the SPI flash chip is here:
462
463    http://www.dediprog.com/pd/programmer-accessories/EM-TC-8
464
465 This allows you to override the SPI flash contents for development purposes.
466 Typically you can write to the em100 in around 1200ms, considerably faster
467 than programming the real flash device each time. The only important
468 limitation of the em100 is that it only supports SPI bus speeds up to 20MHz.
469 This means that images must be set to boot with that speed. This is an
470 Intel-specific feature - e.g. tools/ifttool has an option to set the SPI
471 speed in the SPI descriptor region.
472
473 If your chip/board uses an Intel Firmware Support Package (FSP) it is fairly
474 easy to fit it in. You can follow the Minnowboard Max implementation, for
475 example. Hopefully you will just need to create new files similar to those
476 in arch/x86/cpu/baytrail which provide Bay Trail support.
477
478 If you are not using an FSP you have more freedom and more responsibility.
479 The ivybridge support works this way, although it still uses a ROM for
480 graphics and still has binary blobs containing Intel code. You should aim to
481 support all important peripherals on your platform including video and storage.
482 Use the device tree for configuration where possible.
483
484 For the microcode you can create a suitable device tree file using the
485 microcode tool:
486
487   ./tools/microcode-tool -d microcode.dat -m <model> create
488
489 or if you only have header files and not the full Intel microcode.dat database:
490
491   ./tools/microcode-tool -H BAY_TRAIL_FSP_KIT/Microcode/M0130673322.h \
492         -H BAY_TRAIL_FSP_KIT/Microcode/M0130679901.h \
493         -m all create
494
495 These are written to arch/x86/dts/microcode/ by default.
496
497 Note that it is possible to just add the micrcode for your CPU if you know its
498 model. U-Boot prints this information when it starts
499
500    CPU: x86_64, vendor Intel, device 30673h
501
502 so here we can use the M0130673322 file.
503
504 If you platform can display POST codes on two little 7-segment displays on
505 the board, then you can use post_code() calls from C or assembler to monitor
506 boot progress. This can be good for debugging.
507
508 If not, you can try to get serial working as early as possible. The early
509 debug serial port may be useful here. See setup_internal_uart() for an example.
510
511 During the U-Boot porting, one of the important steps is to write correct PIRQ
512 routing information in the board device tree. Without it, device drivers in the
513 Linux kernel won't function correctly due to interrupt is not working. Please
514 refer to U-Boot doc [15] for the device tree bindings of Intel interrupt router.
515 Here we have more details on the intel,pirq-routing property below.
516
517         intel,pirq-routing = <
518                 PCI_BDF(0, 2, 0) INTA PIRQA
519                 ...
520         >;
521
522 As you see each entry has 3 cells. For the first one, we need describe all pci
523 devices mounted on the board. For SoC devices, normally there is a chapter on
524 the chipset datasheet which lists all the available PCI devices. For example on
525 Bay Trail, this is chapter 4.3 (PCI configuration space). For the second one, we
526 can get the interrupt pin either from datasheet or hardware via U-Boot shell.
527 The reliable source is the hardware as sometimes chipset datasheet is not 100%
528 up-to-date. Type 'pci header' plus the device's pci bus/device/function number
529 from U-Boot shell below.
530
531   => pci header 0.1e.1
532     vendor ID =                 0x8086
533     device ID =                 0x0f08
534     ...
535     interrupt line =            0x09
536     interrupt pin =             0x04
537     ...
538
539 It shows this PCI device is using INTD pin as it reports 4 in the interrupt pin
540 register. Repeat this until you get interrupt pins for all the devices. The last
541 cell is the PIRQ line which a particular interrupt pin is mapped to. On Intel
542 chipset, the power-up default mapping is INTA/B/C/D maps to PIRQA/B/C/D. This
543 can be changed by registers in LPC bridge. So far Intel FSP does not touch those
544 registers so we can write down the PIRQ according to the default mapping rule.
545
546 Once we get the PIRQ routing information in the device tree, the interrupt
547 allocation and assignment will be done by U-Boot automatically. Now you can
548 enable CONFIG_GENERATE_PIRQ_TABLE for testing Linux kernel using i8259 PIC and
549 CONFIG_GENERATE_MP_TABLE for testing Linux kernel using local APIC and I/O APIC.
550
551 This script might be useful. If you feed it the output of 'pci long' from
552 U-Boot then it will generate a device tree fragment with the interrupt
553 configuration for each device (note it needs gawk 4.0.0):
554
555    $ cat console_output |awk '/PCI/ {device=$4} /interrupt line/ {line=$4} \
556         /interrupt pin/ {pin = $4; if (pin != "0x00" && pin != "0xff") \
557         {patsplit(device, bdf, "[0-9a-f]+"); \
558         printf "PCI_BDF(%d, %d, %d) INT%c PIRQ%c\n", strtonum("0x" bdf[1]), \
559         strtonum("0x" bdf[2]), bdf[3], strtonum(pin) + 64, 64 + strtonum(pin)}}'
560
561 Example output:
562    PCI_BDF(0, 2, 0) INTA PIRQA
563    PCI_BDF(0, 3, 0) INTA PIRQA
564 ...
565
566 Porting Hints
567 -------------
568
569 Quark-specific considerations:
570
571 To port U-Boot to other boards based on the Intel Quark SoC, a few things need
572 to be taken care of. The first important part is the Memory Reference Code (MRC)
573 parameters. Quark MRC supports memory-down configuration only. All these MRC
574 parameters are supplied via the board device tree. To get started, first copy
575 the MRC section of arch/x86/dts/galileo.dts to your board's device tree, then
576 change these values by consulting board manuals or your hardware vendor.
577 Available MRC parameter values are listed in include/dt-bindings/mrc/quark.h.
578 The other tricky part is with PCIe. Quark SoC integrates two PCIe root ports,
579 but by default they are held in reset after power on. In U-Boot, PCIe
580 initialization is properly handled as per Quark's firmware writer guide.
581 In your board support codes, you need provide two routines to aid PCIe
582 initialization, which are board_assert_perst() and board_deassert_perst().
583 The two routines need implement a board-specific mechanism to assert/deassert
584 PCIe PERST# pin. Care must be taken that in those routines that any APIs that
585 may trigger PCI enumeration process are strictly forbidden, as any access to
586 PCIe root port's configuration registers will cause system hang while it is
587 held in reset. For more details, check how they are implemented by the Intel
588 Galileo board support codes in board/intel/galileo/galileo.c.
589
590 coreboot:
591
592 See scripts/coreboot.sed which can assist with porting coreboot code into
593 U-Boot drivers. It will not resolve all build errors, but will perform common
594 transformations. Remember to add attribution to coreboot for new files added
595 to U-Boot. This should go at the top of each file and list the coreboot
596 filename where the code originated.
597
598 Debugging ACPI issues with Windows:
599
600 Windows might cache system information and only detect ACPI changes if you
601 modify the ACPI table versions. So tweak them liberally when debugging ACPI
602 issues with Windows.
603
604 ACPI Support Status
605 -------------------
606 Advanced Configuration and Power Interface (ACPI) [16] aims to establish
607 industry-standard interfaces enabling OS-directed configuration, power
608 management, and thermal management of mobile, desktop, and server platforms.
609
610 Linux can boot without ACPI with "acpi=off" command line parameter, but
611 with ACPI the kernel gains the capabilities to handle power management.
612 For Windows, ACPI is a must-have firmware feature since Windows Vista.
613 CONFIG_GENERATE_ACPI_TABLE is the config option to turn on ACPI support in
614 U-Boot. This requires Intel ACPI compiler to be installed on your host to
615 compile ACPI DSDT table written in ASL format to AML format. You can get
616 the compiler via "apt-get install iasl" if you are on Ubuntu or download
617 the source from [17] to compile one by yourself.
618
619 Current ACPI support in U-Boot is basically complete. More optional features
620 can be added in the future. The status as of today is:
621
622  * Support generating RSDT, XSDT, FACS, FADT, MADT, MCFG tables.
623  * Support one static DSDT table only, compiled by Intel ACPI compiler.
624  * Support S0/S3/S4/S5, reboot and shutdown from OS.
625  * Support booting a pre-installed Ubuntu distribution via 'zboot' command.
626  * Support installing and booting Ubuntu 14.04 (or above) from U-Boot with
627    the help of SeaBIOS using legacy interface (non-UEFI mode).
628  * Support installing and booting Windows 8.1/10 from U-Boot with the help
629    of SeaBIOS using legacy interface (non-UEFI mode).
630  * Support ACPI interrupts with SCI only.
631
632 Features that are optional:
633  * Dynamic AML bytecodes insertion at run-time. We may need this to support
634    SSDT table generation and DSDT fix up.
635  * SMI support. Since U-Boot is a modern bootloader, we don't want to bring
636    those legacy stuff into U-Boot. ACPI spec allows a system that does not
637    support SMI (a legacy-free system).
638
639 ACPI was initially enabled on BayTrail based boards. Testing was done by booting
640 a pre-installed Ubuntu 14.04 from a SATA drive. Installing Ubuntu 14.04 and
641 Windows 8.1/10 to a SATA drive and booting from there is also tested. Most
642 devices seem to work correctly and the board can respond a reboot/shutdown
643 command from the OS.
644
645 For other platform boards, ACPI support status can be checked by examining their
646 board defconfig files to see if CONFIG_GENERATE_ACPI_TABLE is set to y.
647
648 The S3 sleeping state is a low wake latency sleeping state defined by ACPI
649 spec where all system context is lost except system memory. To test S3 resume
650 with a Linux kernel, simply run "echo mem > /sys/power/state" and kernel will
651 put the board to S3 state where the power is off. So when the power button is
652 pressed again, U-Boot runs as it does in cold boot and detects the sleeping
653 state via ACPI register to see if it is S3, if yes it means we are waking up.
654 U-Boot is responsible for restoring the machine state as it is before sleep.
655 When everything is done, U-Boot finds out the wakeup vector provided by OSes
656 and jump there. To determine whether ACPI S3 resume is supported, check to
657 see if CONFIG_HAVE_ACPI_RESUME is set for that specific board.
658
659 Note for testing S3 resume with Windows, correct graphics driver must be
660 installed for your platform, otherwise you won't find "Sleep" option in
661 the "Power" submenu from the Windows start menu.
662
663 EFI Support
664 -----------
665 U-Boot supports booting as a 32-bit or 64-bit EFI payload, e.g. with UEFI.
666 This is enabled with CONFIG_EFI_STUB to boot from both 32-bit and 64-bit
667 UEFI BIOS. U-Boot can also run as an EFI application, with CONFIG_EFI_APP.
668 The CONFIG_EFI_LOADER option, where U-Boot provides an EFI environment to
669 the kernel (i.e. replaces UEFI completely but provides the same EFI run-time
670 services) is supported too. For example, we can even use 'bootefi' command
671 to load a 'u-boot-payload.efi', see below test logs on QEMU.
672
673   => load ide 0 3000000 u-boot-payload.efi
674   489787 bytes read in 138 ms (3.4 MiB/s)
675   => bootefi 3000000
676   Scanning disk ide.blk#0...
677   Found 2 disks
678   WARNING: booting without device tree
679   ## Starting EFI application at 03000000 ...
680   U-Boot EFI Payload
681
682
683   U-Boot 2018.07-rc2 (Jun 23 2018 - 17:12:58 +0800)
684
685   CPU: x86_64, vendor AMD, device 663h
686   DRAM:  2 GiB
687   MMC:
688   Video: 1024x768x32
689   Model: EFI x86 Payload
690   Net:   e1000: 52:54:00:12:34:56
691
692   Warning: e1000#0 using MAC address from ROM
693   eth0: e1000#0
694   No controllers found
695   Hit any key to stop autoboot:  0
696
697 See README.u-boot_on_efi and README.uefi for details of EFI support in U-Boot.
698
699 TODO List
700 ---------
701 - Audio
702 - Chrome OS verified boot
703
704 References
705 ----------
706 [1] http://www.coreboot.org
707 [2] http://www.qemu.org
708 [3] http://www.coreboot.org/~stepan/pci8086,0166.rom
709 [4] http://www.intel.com/content/www/us/en/embedded/design-tools/evaluation-platforms/atom-e660-eg20t-development-kit.html
710 [5] http://www.intel.com/fsp
711 [6] http://www.intel.com/content/www/us/en/secure/intelligent-systems/privileged/e6xx-35-b1-cmc22211.html
712 [7] http://www.ami.com/products/bios-uefi-tools-and-utilities/bios-uefi-utilities/
713 [8] http://en.wikipedia.org/wiki/Microcode
714 [9] http://simplefirmware.org
715 [10] http://www.intel.com/design/archives/processors/pro/docs/242016.htm
716 [11] https://en.wikipedia.org/wiki/GUID_Partition_Table
717 [12] http://events.linuxfoundation.org/sites/events/files/slides/chromeos_and_diy_vboot_0.pdf
718 [13] http://events.linuxfoundation.org/sites/events/files/slides/elce-2014.pdf
719 [14] http://www.seabios.org/SeaBIOS
720 [15] doc/device-tree-bindings/misc/intel,irq-router.txt
721 [16] http://www.acpi.info
722 [17] https://www.acpica.org/downloads