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