]> git.sur5r.net Git - u-boot/blob - doc/README.x86
a9d0e0fbfef3c86cb9e3ce53921184276f09d04b
[u-boot] / doc / README.x86
1 #
2 # Copyright (C) 2014, Simon Glass <sjg@chromium.org>
3 # Copyright (C) 2014, Bin Meng <bmeng.cn@gmail.com>
4 #
5 # SPDX-License-Identifier:      GPL-2.0+
6 #
7
8 U-Boot on x86
9 =============
10
11 This document describes the information about U-Boot running on x86 targets,
12 including supported boards, build instructions, todo list, etc.
13
14 Status
15 ------
16 U-Boot supports running as a coreboot [1] payload on x86. So far only Link
17 (Chromebook Pixel) and QEMU [2] x86 targets have been tested, but it should
18 work with minimal adjustments on other x86 boards since coreboot deals with
19 most of the low-level details.
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. Currently Link, QEMU x86
24 targets and all Intel boards support running U-Boot 'bare metal'.
25
26 As for loading an OS, U-Boot supports directly booting a 32-bit or 64-bit
27 Linux kernel as part of a FIT image. It also supports a compressed zImage.
28 U-Boot supports loading an x86 VxWorks kernel. Please check README.vxworks
29 for more details.
30
31 Build Instructions for U-Boot as coreboot payload
32 -------------------------------------------------
33 Building U-Boot as a coreboot payload is just like building U-Boot for targets
34 on other architectures, like below:
35
36 $ make coreboot-x86_defconfig
37 $ make all
38
39 Note this default configuration will build a U-Boot payload for the QEMU board.
40 To build a coreboot payload against another board, you can change the build
41 configuration during the 'make menuconfig' process.
42
43 x86 architecture  --->
44         ...
45         (qemu-x86) Board configuration file
46         (qemu-x86_i440fx) Board Device Tree Source (dts) file
47         (0x01920000) Board specific Cache-As-RAM (CAR) address
48         (0x4000) Board specific Cache-As-RAM (CAR) size
49
50 Change the 'Board configuration file' and 'Board Device Tree Source (dts) file'
51 to point to a new board. You can also change the Cache-As-RAM (CAR) related
52 settings here if the default values do not fit your new board.
53
54 Build Instructions for U-Boot as BIOS replacement (bare mode)
55 -------------------------------------------------------------
56 Building a ROM version of U-Boot (hereafter referred to as u-boot.rom) is a
57 little bit tricky, as generally it requires several binary blobs which are not
58 shipped in the U-Boot source tree. Due to this reason, the u-boot.rom build is
59 not turned on by default in the U-Boot source tree. Firstly, you need turn it
60 on by enabling the ROM build:
61
62 $ export BUILD_ROM=y
63
64 This tells the Makefile to build u-boot.rom as a target.
65
66 ---
67
68 Chromebook Link specific instructions for bare mode:
69
70 First, you need the following binary blobs:
71
72 * descriptor.bin - Intel flash descriptor
73 * me.bin - Intel Management Engine
74 * mrc.bin - Memory Reference Code, which sets up SDRAM
75 * video ROM - sets up the display
76
77 You can get these binary blobs by:
78
79 $ git clone http://review.coreboot.org/p/blobs.git
80 $ cd blobs
81
82 Find the following files:
83
84 * ./mainboard/google/link/descriptor.bin
85 * ./mainboard/google/link/me.bin
86 * ./northbridge/intel/sandybridge/systemagent-r6.bin
87
88 The 3rd one should be renamed to mrc.bin.
89 As for the video ROM, you can get it here [3] and rename it to vga.bin.
90 Make sure all these binary blobs are put in the board directory.
91
92 Now you can build U-Boot and obtain u-boot.rom:
93
94 $ make chromebook_link_defconfig
95 $ make all
96
97 ---
98
99 Intel Crown Bay specific instructions for bare mode:
100
101 U-Boot support of Intel Crown Bay board [4] relies on a binary blob called
102 Firmware Support Package [5] to perform all the necessary initialization steps
103 as documented in the BIOS Writer Guide, including initialization of the CPU,
104 memory controller, chipset and certain bus interfaces.
105
106 Download the Intel FSP for Atom E6xx series and Platform Controller Hub EG20T,
107 install it on your host and locate the FSP binary blob. Note this platform
108 also requires a Chipset Micro Code (CMC) state machine binary to be present in
109 the SPI flash where u-boot.rom resides, and this CMC binary blob can be found
110 in this FSP package too.
111
112 * ./FSP/QUEENSBAY_FSP_GOLD_001_20-DECEMBER-2013.fd
113 * ./Microcode/C0_22211.BIN
114
115 Rename the first one to fsp.bin and second one to cmc.bin and put them in the
116 board directory.
117
118 Note the FSP release version 001 has a bug which could cause random endless
119 loop during the FspInit call. This bug was published by Intel although Intel
120 did not describe any details. We need manually apply the patch to the FSP
121 binary using any hex editor (eg: bvi). Go to the offset 0x1fcd8 of the FSP
122 binary, change the following five bytes values from orginally E8 42 FF FF FF
123 to B8 00 80 0B 00.
124
125 As for the video ROM, you need manually extract it from the Intel provided
126 BIOS for Crown Bay here [6], using the AMI MMTool [7]. Check PCI option ROM
127 ID 8086:4108, extract and save it as vga.bin in the board directory.
128
129 Now you can build U-Boot and obtain u-boot.rom
130
131 $ make crownbay_defconfig
132 $ make all
133
134 ---
135
136 Intel Minnowboard Max instructions for bare mode:
137
138 This uses as FSP as with Crown Bay, except it is for the Atom E3800 series.
139 Download this and get the .fd file (BAYTRAIL_FSP_GOLD_003_16-SEP-2014.fd at
140 the time of writing). Put it in the board directory:
141 board/intel/minnowmax/fsp.bin
142
143 Obtain the VGA RAM (Vga.dat at the time of writing) and put it into the same
144 directory: board/intel/minnowmax/vga.bin
145
146 You still need two more binary blobs. The first comes from the original
147 firmware image available from:
148
149 http://firmware.intel.com/sites/default/files/2014-WW42.4-MinnowBoardMax.73-64-bit.bin_Release.zip
150
151 Unzip it:
152
153    $ unzip 2014-WW42.4-MinnowBoardMax.73-64-bit.bin_Release.zip
154
155 Use ifdtool in the U-Boot tools directory to extract the images from that
156 file, for example:
157
158    $ ./tools/ifdtool -x MNW2MAX1.X64.0073.R02.1409160934.bin
159
160 This will provide the descriptor file - copy this into the correct place:
161
162    $ cp flashregion_0_flashdescriptor.bin board/intel/minnowmax/descriptor.bin
163
164 Then do the same with the sample SPI image provided in the FSP (SPI.bin at
165 the time of writing) to obtain the last image. Note that this will also
166 produce a flash descriptor file, but it does not seem to work, probably
167 because it is not designed for the Minnowmax. That is why you need to get
168 the flash descriptor from the original firmware as above.
169
170    $ ./tools/ifdtool -x BayleyBay/SPI.bin
171    $ cp flashregion_2_intel_me.bin board/intel/minnowmax/me.bin
172
173 Now you can build U-Boot and obtain u-boot.rom
174
175 $ make minnowmax_defconfig
176 $ make all
177
178 Checksums are as follows (but note that newer versions will invalidate this):
179
180 $ md5sum -b board/intel/minnowmax/*.bin
181 ffda9a3b94df5b74323afb328d51e6b4  board/intel/minnowmax/descriptor.bin
182 69f65b9a580246291d20d08cbef9d7c5  board/intel/minnowmax/fsp.bin
183 894a97d371544ec21de9c3e8e1716c4b  board/intel/minnowmax/me.bin
184 a2588537da387da592a27219d56e9962  board/intel/minnowmax/vga.bin
185
186 The ROM image is broken up into these parts:
187
188 Offset   Description         Controlling config
189 ------------------------------------------------------------
190 000000   descriptor.bin      Hard-coded to 0 in ifdtool
191 001000   me.bin              Set by the descriptor
192 500000   <spare>
193 700000   u-boot-dtb.bin      CONFIG_SYS_TEXT_BASE
194 790000   vga.bin             CONFIG_VGA_BIOS_ADDR
195 7c0000   fsp.bin             CONFIG_FSP_ADDR
196 7f8000   <spare>             (depends on size of fsp.bin)
197 7fe000   Environment         CONFIG_ENV_OFFSET
198 7ff800   U-Boot 16-bit boot  CONFIG_SYS_X86_START16
199
200 Overall ROM image size is controlled by CONFIG_ROM_SIZE.
201
202 ---
203
204 Intel Galileo instructions for bare mode:
205
206 Only one binary blob is needed for Remote Management Unit (RMU) within Intel
207 Quark SoC. Not like FSP, U-Boot does not call into the binary. The binary is
208 needed by the Quark SoC itself.
209
210 You can get the binary blob from Quark Board Support Package from Intel website:
211
212 * ./QuarkSocPkg/QuarkNorthCluster/Binary/QuarkMicrocode/RMU.bin
213
214 Rename the file and put it to the board directory by:
215
216    $ cp RMU.bin board/intel/galileo/rmu.bin
217
218 Now you can build U-Boot and obtain u-boot.rom
219
220 $ make galileo_defconfig
221 $ make all
222
223 QEMU x86 target instructions:
224
225 To build u-boot.rom for QEMU x86 targets, just simply run
226
227 $ make qemu-x86_defconfig
228 $ make all
229
230 Note this default configuration will build a U-Boot for the QEMU x86 i440FX
231 board. To build a U-Boot against QEMU x86 Q35 board, you can change the build
232 configuration during the 'make menuconfig' process like below:
233
234 Device Tree Control  --->
235         ...
236         (qemu-x86_q35) Default Device Tree for DT control
237
238 Test with coreboot
239 ------------------
240 For testing U-Boot as the coreboot payload, there are things that need be paid
241 attention to. coreboot supports loading an ELF executable and a 32-bit plain
242 binary, as well as other supported payloads. With the default configuration,
243 U-Boot is set up to use a separate Device Tree Blob (dtb). As of today, the
244 generated u-boot-dtb.bin needs to be packaged by the cbfstool utility (a tool
245 provided by coreboot) manually as coreboot's 'make menuconfig' does not provide
246 this capability yet. The command is as follows:
247
248 # in the coreboot root directory
249 $ ./build/util/cbfstool/cbfstool build/coreboot.rom add-flat-binary \
250   -f u-boot-dtb.bin -n fallback/payload -c lzma -l 0x1110000 -e 0x1110000
251
252 Make sure 0x1110000 matches CONFIG_SYS_TEXT_BASE, which is the symbol address
253 of _x86boot_start (in arch/x86/cpu/start.S).
254
255 If you want to use ELF as the coreboot payload, change U-Boot configuration to
256 use CONFIG_OF_EMBED instead of CONFIG_OF_SEPARATE.
257
258 To enable video you must enable these options in coreboot:
259
260    - Set framebuffer graphics resolution (1280x1024 32k-color (1:5:5))
261    - Keep VESA framebuffer
262
263 At present it seems that for Minnowboard Max, coreboot does not pass through
264 the video information correctly (it always says the resolution is 0x0). This
265 works correctly for link though.
266
267 Test with QEMU for bare mode
268 ----------------------------
269 QEMU is a fancy emulator that can enable us to test U-Boot without access to
270 a real x86 board. Please make sure your QEMU version is 2.3.0 or above test
271 U-Boot. To launch QEMU with u-boot.rom, call QEMU as follows:
272
273 $ qemu-system-i386 -nographic -bios path/to/u-boot.rom
274
275 This will instantiate an emulated x86 board with i440FX and PIIX chipset. QEMU
276 also supports emulating an x86 board with Q35 and ICH9 based chipset, which is
277 also supported by U-Boot. To instantiate such a machine, call QEMU with:
278
279 $ qemu-system-i386 -nographic -bios path/to/u-boot.rom -M q35
280
281 Note by default QEMU instantiated boards only have 128 MiB system memory. But
282 it is enough to have U-Boot boot and function correctly. You can increase the
283 system memory by pass '-m' parameter to QEMU if you want more memory:
284
285 $ qemu-system-i386 -nographic -bios path/to/u-boot.rom -m 1024
286
287 This creates a board with 1 GiB system memory. Currently U-Boot for QEMU only
288 supports 3 GiB maximum system memory and reserves the last 1 GiB address space
289 for PCI device memory-mapped I/O and other stuff, so the maximum value of '-m'
290 would be 3072.
291
292 QEMU emulates a graphic card which U-Boot supports. Removing '-nographic' will
293 show QEMU's VGA console window. Note this will disable QEMU's serial output.
294 If you want to check both consoles, use '-serial stdio'.
295
296 Multicore is also supported by QEMU via '-smp n' where n is the number of cores
297 to instantiate. Currently the default U-Boot built for QEMU supports 2 cores.
298 In order to support more cores, you need add additional cpu nodes in the device
299 tree and change CONFIG_MAX_CPUS accordingly.
300
301 CPU Microcode
302 -------------
303 Modern CPUs usually require a special bit stream called microcode [8] to be
304 loaded on the processor after power up in order to function properly. U-Boot
305 has already integrated these as hex dumps in the source tree.
306
307 SMP Support
308 -----------
309 On a multicore system, U-Boot is executed on the bootstrap processor (BSP).
310 Additional application processors (AP) can be brought up by U-Boot. In order to
311 have an SMP kernel to discover all of the available processors, U-Boot needs to
312 prepare configuration tables which contain the multi-CPUs information before
313 loading the OS kernel. Currently U-Boot supports generating two types of tables
314 for SMP, called Simple Firmware Interface (SFI) [9] and Multi-Processor (MP)
315 [10] tables. The writing of these two tables are controlled by two Kconfig
316 options GENERATE_SFI_TABLE and GENERATE_MP_TABLE.
317
318 Driver Model
319 ------------
320 x86 has been converted to use driver model for serial and GPIO.
321
322 Device Tree
323 -----------
324 x86 uses device tree to configure the board thus requires CONFIG_OF_CONTROL to
325 be turned on. Not every device on the board is configured via device tree, but
326 more and more devices will be added as time goes by. Check out the directory
327 arch/x86/dts/ for these device tree source files.
328
329 Useful Commands
330 ---------------
331 In keeping with the U-Boot philosophy of providing functions to check and
332 adjust internal settings, there are several x86-specific commands that may be
333 useful:
334
335 fsp  - Display information about Intel Firmware Support Package (FSP).
336          This is only available on platforms which use FSP, mostly Atom.
337 iod  - Display I/O memory
338 iow  - Write I/O memory
339 mtrr - List and set the Memory Type Range Registers (MTRR). These are used to
340          tell the CPU whether memory is cacheable and if so the cache write
341          mode to use. U-Boot sets up some reasonable values but you can
342          adjust then with this command.
343
344 Booting Ubuntu
345 --------------
346 As an example of how to set up your boot flow with U-Boot, here are
347 instructions for starting Ubuntu from U-Boot. These instructions have been
348 tested on Minnowboard MAX with a SATA driver but are equally applicable on
349 other platforms and other media. There are really only four steps and its a
350 very simple script, but a more detailed explanation is provided here for
351 completeness.
352
353 Note: It is possible to set up U-Boot to boot automatically using syslinux.
354 It could also use the grub.cfg file (/efi/ubuntu/grub.cfg) to obtain the
355 GUID. If you figure these out, please post patches to this README.
356
357 Firstly, you will need Ubunutu installed on an available disk. It should be
358 possible to make U-Boot start a USB start-up disk but for now let's assume
359 that you used another boot loader to install Ubuntu.
360
361 Use the U-Boot command line to find the UUID of the partition you want to
362 boot. For example our disk is SCSI device 0:
363
364 => part list scsi 0
365
366 Partition Map for SCSI device 0  --   Partition Type: EFI
367
368    Part Start LBA       End LBA         Name
369         Attributes
370         Type GUID
371         Partition GUID
372    1    0x00000800      0x001007ff      ""
373         attrs:  0x0000000000000000
374         type:   c12a7328-f81f-11d2-ba4b-00a0c93ec93b
375         guid:   9d02e8e4-4d59-408f-a9b0-fd497bc9291c
376    2    0x00100800      0x037d8fff      ""
377         attrs:  0x0000000000000000
378         type:   0fc63daf-8483-4772-8e79-3d69d8477de4
379         guid:   965c59ee-1822-4326-90d2-b02446050059
380    3    0x037d9000      0x03ba27ff      ""
381         attrs:  0x0000000000000000
382         type:   0657fd6d-a4ab-43c4-84e5-0933c84b4f4f
383         guid:   2c4282bd-1e82-4bcf-a5ff-51dedbf39f17
384    =>
385
386 This shows that your SCSI disk has three partitions. The really long hex
387 strings are called Globally Unique Identifiers (GUIDs). You can look up the
388 'type' ones here [11]. On this disk the first partition is for EFI and is in
389 VFAT format (DOS/Windows):
390
391    => fatls scsi 0:1
392                efi/
393
394    0 file(s), 1 dir(s)
395
396
397 Partition 2 is 'Linux filesystem data' so that will be our root disk. It is
398 in ext2 format:
399
400    => ext2ls scsi 0:2
401    <DIR>       4096 .
402    <DIR>       4096 ..
403    <DIR>      16384 lost+found
404    <DIR>       4096 boot
405    <DIR>      12288 etc
406    <DIR>       4096 media
407    <DIR>       4096 bin
408    <DIR>       4096 dev
409    <DIR>       4096 home
410    <DIR>       4096 lib
411    <DIR>       4096 lib64
412    <DIR>       4096 mnt
413    <DIR>       4096 opt
414    <DIR>       4096 proc
415    <DIR>       4096 root
416    <DIR>       4096 run
417    <DIR>      12288 sbin
418    <DIR>       4096 srv
419    <DIR>       4096 sys
420    <DIR>       4096 tmp
421    <DIR>       4096 usr
422    <DIR>       4096 var
423    <SYM>         33 initrd.img
424    <SYM>         30 vmlinuz
425    <DIR>       4096 cdrom
426    <SYM>         33 initrd.img.old
427    =>
428
429 and if you look in the /boot directory you will see the kernel:
430
431    => ext2ls scsi 0:2 /boot
432    <DIR>       4096 .
433    <DIR>       4096 ..
434    <DIR>       4096 efi
435    <DIR>       4096 grub
436             3381262 System.map-3.13.0-32-generic
437             1162712 abi-3.13.0-32-generic
438              165611 config-3.13.0-32-generic
439              176500 memtest86+.bin
440              178176 memtest86+.elf
441              178680 memtest86+_multiboot.bin
442             5798112 vmlinuz-3.13.0-32-generic
443              165762 config-3.13.0-58-generic
444             1165129 abi-3.13.0-58-generic
445             5823136 vmlinuz-3.13.0-58-generic
446            19215259 initrd.img-3.13.0-58-generic
447             3391763 System.map-3.13.0-58-generic
448             5825048 vmlinuz-3.13.0-58-generic.efi.signed
449            28304443 initrd.img-3.13.0-32-generic
450    =>
451
452 The 'vmlinuz' files contain a packaged Linux kernel. The format is a kind of
453 self-extracting compressed file mixed with some 'setup' configuration data.
454 Despite its size (uncompressed it is >10MB) this only includes a basic set of
455 device drivers, enough to boot on most hardware types.
456
457 The 'initrd' files contain a RAM disk. This is something that can be loaded
458 into RAM and will appear to Linux like a disk. Ubuntu uses this to hold lots
459 of drivers for whatever hardware you might have. It is loaded before the
460 real root disk is accessed.
461
462 The numbers after the end of each file are the version. Here it is Linux
463 version 3.13. You can find the source code for this in the Linux tree with
464 the tag v3.13. The '.0' allows for additional Linux releases to fix problems,
465 but normally this is not needed. The '-58' is used by Ubuntu. Each time they
466 release a new kernel they increment this number. New Ubuntu versions might
467 include kernel patches to fix reported bugs. Stable kernels can exist for
468 some years so this number can get quite high.
469
470 The '.efi.signed' kernel is signed for EFI's secure boot. U-Boot has its own
471 secure boot mechanism - see [12] [13] and cannot read .efi files at present.
472
473 To boot Ubuntu from U-Boot the steps are as follows:
474
475 1. Set up the boot arguments. Use the GUID for the partition you want to
476 boot:
477
478    => setenv bootargs root=/dev/disk/by-partuuid/965c59ee-1822-4326-90d2-b02446050059 ro
479
480 Here root= tells Linux the location of its root disk. The disk is specified
481 by its GUID, using '/dev/disk/by-partuuid/', a Linux path to a 'directory'
482 containing all the GUIDs Linux has found. When it starts up, there will be a
483 file in that directory with this name in it. It is also possible to use a
484 device name here, see later.
485
486 2. Load the kernel. Since it is an ext2/4 filesystem we can do:
487
488    => ext2load scsi 0:2 03000000 /boot/vmlinuz-3.13.0-58-generic
489
490 The address 30000000 is arbitrary, but there seem to be problems with using
491 small addresses (sometimes Linux cannot find the ramdisk). This is 48MB into
492 the start of RAM (which is at 0 on x86).
493
494 3. Load the ramdisk (to 64MB):
495
496    => ext2load scsi 0:2 04000000 /boot/initrd.img-3.13.0-58-generic
497
498 4. Start up the kernel. We need to know the size of the ramdisk, but can use
499 a variable for that. U-Boot sets 'filesize' to the size of the last file it
500 loaded.
501
502    => zboot 03000000 0 04000000 ${filesize}
503
504 Type 'help zboot' if you want to see what the arguments are. U-Boot on x86 is
505 quite verbose when it boots a kernel. You should see these messages from
506 U-Boot:
507
508    Valid Boot Flag
509    Setup Size = 0x00004400
510    Magic signature found
511    Using boot protocol version 2.0c
512    Linux kernel version 3.13.0-58-generic (buildd@allspice) #97-Ubuntu SMP Wed Jul 8 02:56:15 UTC 2015
513    Building boot_params at 0x00090000
514    Loading bzImage at address 100000 (5805728 bytes)
515    Magic signature found
516    Initial RAM disk at linear address 0x04000000, size 19215259 bytes
517    Kernel command line: "console=ttyS0,115200 root=/dev/disk/by-partuuid/965c59ee-1822-4326-90d2-b02446050059 ro"
518
519    Starting kernel ...
520
521 U-Boot prints out some bootstage timing. This is more useful if you put the
522 above commands into a script since then it will be faster.
523
524    Timer summary in microseconds:
525           Mark    Elapsed  Stage
526              0          0  reset
527        241,535    241,535  board_init_r
528      2,421,611  2,180,076  id=64
529      2,421,790        179  id=65
530      2,428,215      6,425  main_loop
531     48,860,584 46,432,369  start_kernel
532
533    Accumulated time:
534                   240,329  ahci
535                 1,422,704  vesa display
536
537 Now the kernel actually starts:
538
539    [    0.000000] Initializing cgroup subsys cpuset
540    [    0.000000] Initializing cgroup subsys cpu
541    [    0.000000] Initializing cgroup subsys cpuacct
542    [    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)
543    [    0.000000] Command line: console=ttyS0,115200 root=/dev/disk/by-partuuid/965c59ee-1822-4326-90d2-b02446050059 ro
544
545 It continues for a long time. Along the way you will see it pick up your
546 ramdisk:
547
548    [    0.000000] RAMDISK: [mem 0x04000000-0x05253fff]
549 ...
550    [    0.788540] Trying to unpack rootfs image as initramfs...
551    [    1.540111] Freeing initrd memory: 18768K (ffff880004000000 - ffff880005254000)
552 ...
553
554 Later it actually starts using it:
555
556    Begin: Running /scripts/local-premount ... done.
557
558 You should also see your boot disk turn up:
559
560    [    4.357243] scsi 1:0:0:0: Direct-Access     ATA      ADATA SP310      5.2  PQ: 0 ANSI: 5
561    [    4.366860] sd 1:0:0:0: [sda] 62533296 512-byte logical blocks: (32.0 GB/29.8 GiB)
562    [    4.375677] sd 1:0:0:0: Attached scsi generic sg0 type 0
563    [    4.381859] sd 1:0:0:0: [sda] Write Protect is off
564    [    4.387452] sd 1:0:0:0: [sda] Write cache: enabled, read cache: enabled, doesn't support DPO or FUA
565    [    4.399535]  sda: sda1 sda2 sda3
566
567 Linux has found the three partitions (sda1-3). Mercifully it doesn't print out
568 the GUIDs. In step 1 above we could have used:
569
570    setenv bootargs root=/dev/sda2 ro
571
572 instead of the GUID. However if you add another drive to your board the
573 numbering may change whereas the GUIDs will not. So if your boot partition
574 becomes sdb2, it will still boot. For embedded systems where you just want to
575 boot the first disk, you have that option.
576
577 The last thing you will see on the console is mention of plymouth (which
578 displays the Ubuntu start-up screen) and a lot of 'Starting' messages:
579
580  * Starting Mount filesystems on boot                                    [ OK ]
581
582 After a pause you should see a login screen on your display and you are done.
583
584 If you want to put this in a script you can use something like this:
585
586    setenv bootargs root=UUID=b2aaf743-0418-4d90-94cc-3e6108d7d968 ro
587    setenv boot zboot 03000000 0 04000000 \${filesize}
588    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"
589    saveenv
590
591 The \ is to tell the shell not to evaluate ${filesize} as part of the setenv
592 command.
593
594 You will also need to add this to your board configuration file, e.g.
595 include/configs/minnowmax.h:
596
597    #define CONFIG_BOOTDELAY     2
598
599 Now when you reset your board it wait a few seconds (in case you want to
600 interrupt) and then should boot straight into Ubuntu.
601
602 You can also bake this behaviour into your build by hard-coding the
603 environment variables if you add this to minnowmax.h:
604
605 #undef CONFIG_BOOTARGS
606 #undef CONFIG_BOOTCOMMAND
607
608 #define CONFIG_BOOTARGS         \
609         "root=/dev/sda2 ro"
610 #define CONFIG_BOOTCOMMAND      \
611         "ext2load scsi 0:2 03000000 /boot/vmlinuz-3.13.0-58-generic; " \
612         "ext2load scsi 0:2 04000000 /boot/initrd.img-3.13.0-58-generic; " \
613         "run boot"
614
615 #undef CONFIG_EXTRA_ENV_SETTINGS
616 #define CONFIG_EXTRA_ENV_SETTINGS "boot=zboot 03000000 0 04000000 ${filesize}"
617
618
619 Development Flow
620 ----------------
621 These notes are for those who want to port U-Boot to a new x86 platform.
622
623 Since x86 CPUs boot from SPI flash, a SPI flash emulator is a good investment.
624 The Dediprog em100 can be used on Linux. The em100 tool is available here:
625
626    http://review.coreboot.org/p/em100.git
627
628 On Minnowboard Max the following command line can be used:
629
630    sudo em100 -s -p LOW -d u-boot.rom -c W25Q64DW -r
631
632 A suitable clip for connecting over the SPI flash chip is here:
633
634    http://www.dediprog.com/pd/programmer-accessories/EM-TC-8
635
636 This allows you to override the SPI flash contents for development purposes.
637 Typically you can write to the em100 in around 1200ms, considerably faster
638 than programming the real flash device each time. The only important
639 limitation of the em100 is that it only supports SPI bus speeds up to 20MHz.
640 This means that images must be set to boot with that speed. This is an
641 Intel-specific feature - e.g. tools/ifttool has an option to set the SPI
642 speed in the SPI descriptor region.
643
644 If your chip/board uses an Intel Firmware Support Package (FSP) it is fairly
645 easy to fit it in. You can follow the Minnowboard Max implementation, for
646 example. Hopefully you will just need to create new files similar to those
647 in arch/x86/cpu/baytrail which provide Bay Trail support.
648
649 If you are not using an FSP you have more freedom and more responsibility.
650 The ivybridge support works this way, although it still uses a ROM for
651 graphics and still has binary blobs containing Intel code. You should aim to
652 support all important peripherals on your platform including video and storage.
653 Use the device tree for configuration where possible.
654
655 For the microcode you can create a suitable device tree file using the
656 microcode tool:
657
658   ./tools/microcode-tool -d microcode.dat -m <model> create
659
660 or if you only have header files and not the full Intel microcode.dat database:
661
662   ./tools/microcode-tool -H BAY_TRAIL_FSP_KIT/Microcode/M0130673322.h \
663         -H BAY_TRAIL_FSP_KIT/Microcode/M0130679901.h \
664         -m all create
665
666 These are written to arch/x86/dts/microcode/ by default.
667
668 Note that it is possible to just add the micrcode for your CPU if you know its
669 model. U-Boot prints this information when it starts
670
671    CPU: x86_64, vendor Intel, device 30673h
672
673 so here we can use the M0130673322 file.
674
675 If you platform can display POST codes on two little 7-segment displays on
676 the board, then you can use post_code() calls from C or assembler to monitor
677 boot progress. This can be good for debugging.
678
679 If not, you can try to get serial working as early as possible. The early
680 debug serial port may be useful here. See setup_early_uart() for an example.
681
682 During the U-Boot porting, one of the important steps is to write correct PIRQ
683 routing information in the board device tree. Without it, device drivers in the
684 Linux kernel won't function correctly due to interrupt is not working. Please
685 refer to U-Boot doc [14] for the device tree bindings of Intel interrupt router.
686 Here we have more details on the intel,pirq-routing property below.
687
688         intel,pirq-routing = <
689                 PCI_BDF(0, 2, 0) INTA PIRQA
690                 ...
691         >;
692
693 As you see each entry has 3 cells. For the first one, we need describe all pci
694 devices mounted on the board. For SoC devices, normally there is a chapter on
695 the chipset datasheet which lists all the available PCI devices. For example on
696 Bay Trail, this is chapter 4.3 (PCI configuration space). For the second one, we
697 can get the interrupt pin either from datasheet or hardware via U-Boot shell.
698 The reliable source is the hardware as sometimes chipset datasheet is not 100%
699 up-to-date. Type 'pci header' plus the device's pci bus/device/function number
700 from U-Boot shell below.
701
702   => pci header 0.1e.1
703     vendor ID =                 0x8086
704     device ID =                 0x0f08
705     ...
706     interrupt line =            0x09
707     interrupt pin =             0x04
708     ...
709
710 It shows this PCI device is using INTD pin as it reports 4 in the interrupt pin
711 register. Repeat this until you get interrupt pins for all the devices. The last
712 cell is the PIRQ line which a particular interrupt pin is mapped to. On Intel
713 chipset, the power-up default mapping is INTA/B/C/D maps to PIRQA/B/C/D. This
714 can be changed by registers in LPC bridge. So far Intel FSP does not touch those
715 registers so we can write down the PIRQ according to the default mapping rule.
716
717 Once we get the PIRQ routing information in the device tree, the interrupt
718 allocation and assignment will be done by U-Boot automatically. Now you can
719 enable CONFIG_GENERATE_PIRQ_TABLE for testing Linux kernel using i8259 PIC and
720 CONFIG_GENERATE_MP_TABLE for testing Linux kernel using local APIC and I/O APIC.
721
722 This script might be useful. If you feed it the output of 'pci long' from
723 U-Boot then it will generate a device tree fragment with the interrupt
724 configuration for each device (note it needs gawk 4.0.0):
725
726    $ cat console_output |awk '/PCI/ {device=$4} /interrupt line/ {line=$4} \
727         /interrupt pin/ {pin = $4; if (pin != "0x00" && pin != "0xff") \
728         {patsplit(device, bdf, "[0-9a-f]+"); \
729         printf "PCI_BDF(%d, %d, %d) INT%c PIRQ%c\n", strtonum("0x" bdf[1]), \
730         strtonum("0x" bdf[2]), bdf[3], strtonum(pin) + 64, 64 + strtonum(pin)}}'
731
732 Example output:
733    PCI_BDF(0, 2, 0) INTA PIRQA
734    PCI_BDF(0, 3, 0) INTA PIRQA
735 ...
736
737 Porting Hints
738 -------------
739
740 Quark-specific considerations:
741
742 To port U-Boot to other boards based on the Intel Quark SoC, a few things need
743 to be taken care of. The first important part is the Memory Reference Code (MRC)
744 parameters. Quark MRC supports memory-down configuration only. All these MRC
745 parameters are supplied via the board device tree. To get started, first copy
746 the MRC section of arch/x86/dts/galileo.dts to your board's device tree, then
747 change these values by consulting board manuals or your hardware vendor.
748 Available MRC parameter values are listed in include/dt-bindings/mrc/quark.h.
749 The other tricky part is with PCIe. Quark SoC integrates two PCIe root ports,
750 but by default they are held in reset after power on. In U-Boot, PCIe
751 initialization is properly handled as per Quark's firmware writer guide.
752 In your board support codes, you need provide two routines to aid PCIe
753 initialization, which are board_assert_perst() and board_deassert_perst().
754 The two routines need implement a board-specific mechanism to assert/deassert
755 PCIe PERST# pin. Care must be taken that in those routines that any APIs that
756 may trigger PCI enumeration process are strictly forbidden, as any access to
757 PCIe root port's configuration registers will cause system hang while it is
758 held in reset. For more details, check how they are implemented by the Intel
759 Galileo board support codes in board/intel/galileo/galileo.c.
760
761 TODO List
762 ---------
763 - Audio
764 - Chrome OS verified boot
765 - SMI and ACPI support, to provide platform info and facilities to Linux
766
767 References
768 ----------
769 [1] http://www.coreboot.org
770 [2] http://www.qemu.org
771 [3] http://www.coreboot.org/~stepan/pci8086,0166.rom
772 [4] http://www.intel.com/content/www/us/en/embedded/design-tools/evaluation-platforms/atom-e660-eg20t-development-kit.html
773 [5] http://www.intel.com/fsp
774 [6] http://www.intel.com/content/www/us/en/secure/intelligent-systems/privileged/e6xx-35-b1-cmc22211.html
775 [7] http://www.ami.com/products/bios-uefi-tools-and-utilities/bios-uefi-utilities/
776 [8] http://en.wikipedia.org/wiki/Microcode
777 [9] http://simplefirmware.org
778 [10] http://www.intel.com/design/archives/processors/pro/docs/242016.htm
779 [11] https://en.wikipedia.org/wiki/GUID_Partition_Table
780 [12] http://events.linuxfoundation.org/sites/events/files/slides/chromeos_and_diy_vboot_0.pdf
781 [13] http://events.linuxfoundation.org/sites/events/files/slides/elce-2014.pdf
782 [14] doc/device-tree-bindings/misc/intel,irq-router.txt