]> git.sur5r.net Git - u-boot/blobdiff - doc/README.x86
x86: doc: Update EFI loader support
[u-boot] / doc / README.x86
index c5c3010ee2ba392ad6b82fa21479cac91b4d0f3a..9162ea17d825f681d157340ae05ad1f94e9133da 100644 (file)
@@ -1,9 +1,7 @@
+# SPDX-License-Identifier: GPL-2.0+
 #
 # Copyright (C) 2014, Simon Glass <sjg@chromium.org>
 # Copyright (C) 2014, Bin Meng <bmeng.cn@gmail.com>
-#
-# SPDX-License-Identifier:     GPL-2.0+
-#
 
 U-Boot on x86
 =============
@@ -18,12 +16,16 @@ U-Boot supports running as a coreboot [1] payload on x86. So far only Link
 work with minimal adjustments on other x86 boards since coreboot deals with
 most of the low-level details.
 
+U-Boot is a main bootloader on Intel Edison board.
+
 U-Boot also supports booting directly from x86 reset vector, without coreboot.
 In this case, known as bare mode, from the fact that it runs on the
 'bare metal', U-Boot acts like a BIOS replacement. The following platforms
 are supported:
 
-   - Bayley Bay
+   - Bayley Bay CRB
+   - Cherry Hill CRB
+   - Congatec QEVAL 2.0 & conga-QA3/E3845
    - Cougar Canyon 2 CRB
    - Crown Bay CRB
    - Galileo
@@ -42,7 +44,7 @@ Build Instructions for U-Boot as coreboot payload
 Building U-Boot as a coreboot payload is just like building U-Boot for targets
 on other architectures, like below:
 
-$ make coreboot-x86_defconfig
+$ make coreboot_defconfig
 $ make all
 
 Note this default configuration will build a U-Boot payload for the QEMU board.
@@ -60,17 +62,31 @@ Change the 'Board configuration file' and 'Board Device Tree Source (dts) file'
 to point to a new board. You can also change the Cache-As-RAM (CAR) related
 settings here if the default values do not fit your new board.
 
+Build Instructions for U-Boot as main bootloader
+------------------------------------------------
+
+Intel Edison instructions:
+
+Simple you can build U-Boot and obtain u-boot.bin
+
+$ make edison_defconfig
+$ make all
+
 Build Instructions for U-Boot as BIOS replacement (bare mode)
 -------------------------------------------------------------
 Building a ROM version of U-Boot (hereafter referred to as u-boot.rom) is a
 little bit tricky, as generally it requires several binary blobs which are not
 shipped in the U-Boot source tree. Due to this reason, the u-boot.rom build is
 not turned on by default in the U-Boot source tree. Firstly, you need turn it
-on by enabling the ROM build:
+on by enabling the ROM build either via an environment variable
+
+    $ export BUILD_ROM=y
 
-$ export BUILD_ROM=y
+or via configuration
 
-This tells the Makefile to build u-boot.rom as a target.
+    CONFIG_BUILD_ROM=y
+
+Both tell the Makefile to build u-boot.rom as a target.
 
 ---
 
@@ -240,7 +256,9 @@ the board manual. The SPI-0 flash should have flash descriptor plus ME firmware
 and SPI-1 flash is used to store U-Boot. For convenience, the complete 8MB SPI-0
 flash image is included in the FSP package (named Rom00_8M_MB_PPT.bin). Program
 this image to the SPI-0 flash according to the board manual just once and we are
-all set. For programming U-Boot we just need to program SPI-1 flash.
+all set. For programming U-Boot we just need to program SPI-1 flash. Since the
+default u-boot.rom image for this board is set to 2MB, it should be programmed
+to the last 2MB of the 8MB chip, address range [600000, 7FFFFF].
 
 ---
 
@@ -303,16 +321,49 @@ Offset   Description         Controlling config
 000000   descriptor.bin      Hard-coded to 0 in ifdtool
 001000   me.bin              Set by the descriptor
 500000   <spare>
+6ef000   Environment         CONFIG_ENV_OFFSET
 6f0000   MRC cache           CONFIG_ENABLE_MRC_CACHE
 700000   u-boot-dtb.bin      CONFIG_SYS_TEXT_BASE
-790000   vga.bin             CONFIG_VGA_BIOS_ADDR
+7b0000   vga.bin             CONFIG_VGA_BIOS_ADDR
 7c0000   fsp.bin             CONFIG_FSP_ADDR
 7f8000   <spare>             (depends on size of fsp.bin)
-7fe000   Environment         CONFIG_ENV_OFFSET
 7ff800   U-Boot 16-bit boot  CONFIG_SYS_X86_START16
 
 Overall ROM image size is controlled by CONFIG_ROM_SIZE.
 
+Note that the debug version of the FSP is bigger in size. If this version
+is used, CONFIG_FSP_ADDR needs to be configured to 0xfffb0000 instead of
+the default value 0xfffc0000.
+
+---
+
+Intel Cherry Hill specific instructions for bare mode:
+
+This uses Intel FSP for Braswell platform. Download it from Intel FSP website,
+put the .fd file to the board directory and rename it to fsp.bin.
+
+Extract descriptor.bin and me.bin from the original BIOS on the board using
+ifdtool and put them to the board directory as well.
+
+Note the FSP package for Braswell does not ship a traditional legacy VGA BIOS
+image for the integrated graphics device. Instead a new binary called Video
+BIOS Table (VBT) is shipped. Put it to the board directory and rename it to
+vbt.bin if you want graphics support in U-Boot.
+
+Now you can build U-Boot and obtain u-boot.rom
+
+$ make cherryhill_defconfig
+$ make all
+
+An important note for programming u-boot.rom to the on-board SPI flash is that
+you need make sure the SPI flash's 'quad enable' bit in its status register
+matches the settings in the descriptor.bin, otherwise the board won't boot.
+
+For the on-board SPI flash MX25U6435F, this can be done by writing 0x40 to the
+status register by DediProg in: Config > Modify Status Register > Write Status
+Register(s) > Register1 Value(Hex). This is is a one-time change. Once set, it
+persists in SPI flash part regardless of the u-boot.rom image burned.
+
 ---
 
 Intel Galileo instructions for bare mode:
@@ -376,10 +427,17 @@ To enable video you must enable these options in coreboot:
    - Set framebuffer graphics resolution (1280x1024 32k-color (1:5:5))
    - Keep VESA framebuffer
 
+And include coreboot_fb.dtsi in your board's device tree source file, like:
+
+   /include/ "coreboot_fb.dtsi"
+
 At present it seems that for Minnowboard Max, coreboot does not pass through
 the video information correctly (it always says the resolution is 0x0). This
 works correctly for link though.
 
+Note: coreboot framebuffer driver does not work on QEMU. The reason is unknown
+at this point. Patches are welcome if you figure out anything wrong.
+
 Test with QEMU for bare mode
 ----------------------------
 QEMU is a fancy emulator that can enable us to test U-Boot without access to
@@ -412,18 +470,19 @@ If you want to check both consoles, use '-serial stdio'.
 Multicore is also supported by QEMU via '-smp n' where n is the number of cores
 to instantiate. Note, the maximum supported CPU number in QEMU is 255.
 
-The fw_cfg interface in QEMU also provides information about kernel data, initrd,
-command-line arguments and more. U-Boot supports directly accessing these informtion
-from fw_cfg interface, this saves the time of loading them from hard disk or
-network again, through emulated devices. To use it , simply providing them in
-QEMU command line:
+The fw_cfg interface in QEMU also provides information about kernel data,
+initrd, command-line arguments and more. U-Boot supports directly accessing
+these informtion from fw_cfg interface, which saves the time of loading them
+from hard disk or network again, through emulated devices. To use it , simply
+providing them in QEMU command line:
 
 $ qemu-system-i386 -nographic -bios path/to/u-boot.rom -m 1024 -kernel /path/to/bzImage
     -append 'root=/dev/ram console=ttyS0' -initrd /path/to/initrd -smp 8
 
 Note: -initrd and -smp are both optional
 
-Then start QEMU, in U-Boot command line use the following U-Boot command to setup kernel:
+Then start QEMU, in U-Boot command line use the following U-Boot command to
+setup kernel:
 
  => qfw
 qfw - QEMU firmware interface
@@ -437,10 +496,37 @@ qfw <command>
 => qfw load
 loading kernel to address 01000000 size 5d9d30 initrd 04000000 size 1b1ab50
 
-Here the kernel (bzImage) is loaded to 01000000 and initrd is to 04000000. Then, 'zboot'
-can be used to boot the kernel:
+Here the kernel (bzImage) is loaded to 01000000 and initrd is to 04000000. Then,
+'zboot' can be used to boot the kernel:
+
+=> zboot 01000000 - 04000000 1b1ab50
+
+Updating U-Boot on Edison
+-------------------------
+By default Intel Edison boards are shipped with preinstalled heavily
+patched U-Boot v2014.04. Though it supports DFU which we may be able to
+use.
+
+1. Prepare u-boot.bin as described in chapter above. You still need one
+more step (if and only if you have original U-Boot), i.e. run the
+following command:
+
+$ truncate -s %4096 u-boot.bin
+
+2. Run your board and interrupt booting to U-Boot console. In the console
+call:
+
+ => run do_force_flash_os
+
+3. Wait for few seconds, it will prepare environment variable and runs
+DFU. Run DFU command from the host system:
+
+$ dfu-util -v -d 8087:0a99 --alt u-boot0 -D u-boot.bin
 
-=> zboot 02000000 - 04000000 1b1ab50
+4. Return to U-Boot console and following hint. i.e. push Ctrl+C, and
+reset the board:
+
+ => reset
 
 CPU Microcode
 -------------
@@ -490,8 +576,8 @@ Booting Ubuntu
 --------------
 As an example of how to set up your boot flow with U-Boot, here are
 instructions for starting Ubuntu from U-Boot. These instructions have been
-tested on Minnowboard MAX with a SATA driver but are equally applicable on
-other platforms and other media. There are really only four steps and its a
+tested on Minnowboard MAX with a SATA drive but are equally applicable on
+other platforms and other media. There are really only four steps and it's a
 very simple script, but a more detailed explanation is provided here for
 completeness.
 
@@ -499,7 +585,7 @@ Note: It is possible to set up U-Boot to boot automatically using syslinux.
 It could also use the grub.cfg file (/efi/ubuntu/grub.cfg) to obtain the
 GUID. If you figure these out, please post patches to this README.
 
-Firstly, you will need Ubunutu installed on an available disk. It should be
+Firstly, you will need Ubuntu installed on an available disk. It should be
 possible to make U-Boot start a USB start-up disk but for now let's assume
 that you used another boot loader to install Ubuntu.
 
@@ -659,7 +745,7 @@ U-Boot:
    Loading bzImage at address 100000 (5805728 bytes)
    Magic signature found
    Initial RAM disk at linear address 0x04000000, size 19215259 bytes
-   Kernel command line: "console=ttyS0,115200 root=/dev/disk/by-partuuid/965c59ee-1822-4326-90d2-b02446050059 ro"
+   Kernel command line: "root=/dev/disk/by-partuuid/965c59ee-1822-4326-90d2-b02446050059 ro"
 
    Starting kernel ...
 
@@ -679,13 +765,14 @@ above commands into a script since then it will be faster.
                   240,329  ahci
                 1,422,704  vesa display
 
-Now the kernel actually starts:
+Now the kernel actually starts: (if you want to examine kernel boot up message
+on the serial console, append "console=ttyS0,115200" to the kernel command line)
 
    [    0.000000] Initializing cgroup subsys cpuset
    [    0.000000] Initializing cgroup subsys cpu
    [    0.000000] Initializing cgroup subsys cpuacct
    [    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)
-   [    0.000000] Command line: console=ttyS0,115200 root=/dev/disk/by-partuuid/965c59ee-1822-4326-90d2-b02446050059 ro
+   [    0.000000] Command line: root=/dev/disk/by-partuuid/965c59ee-1822-4326-90d2-b02446050059 ro console=ttyS0,115200
 
 It continues for a long time. Along the way you will see it pick up your
 ramdisk:
@@ -736,22 +823,10 @@ If you want to put this in a script you can use something like this:
 The \ is to tell the shell not to evaluate ${filesize} as part of the setenv
 command.
 
-You will also need to add this to your board configuration file, e.g.
-include/configs/minnowmax.h:
-
-   #define CONFIG_BOOTDELAY    2
-
-Now when you reset your board it wait a few seconds (in case you want to
-interrupt) and then should boot straight into Ubuntu.
-
 You can also bake this behaviour into your build by hard-coding the
 environment variables if you add this to minnowmax.h:
 
-#undef CONFIG_BOOTARGS
 #undef CONFIG_BOOTCOMMAND
-
-#define CONFIG_BOOTARGS                \
-       "root=/dev/sda2 ro"
 #define CONFIG_BOOTCOMMAND     \
        "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; " \
@@ -760,6 +835,10 @@ environment variables if you add this to minnowmax.h:
 #undef CONFIG_EXTRA_ENV_SETTINGS
 #define CONFIG_EXTRA_ENV_SETTINGS "boot=zboot 03000000 0 04000000 ${filesize}"
 
+and change CONFIG_BOOTARGS value in configs/minnowmax_defconfig to:
+
+CONFIG_BOOTARGS="root=/dev/sda2 ro"
+
 Test with SeaBIOS
 -----------------
 SeaBIOS [14] is an open source implementation of a 16-bit x86 BIOS. It can run
@@ -812,6 +891,30 @@ to install/boot a Windows XP OS (below for example command to install Windows).
 This is also tested on Intel Crown Bay board with a PCIe graphics card, booting
 SeaBIOS then chain-loading a GRUB on a USB drive, then Linux kernel finally.
 
+If you are using Intel Integrated Graphics Device (IGD) as the primary display
+device on your board, SeaBIOS needs to be patched manually to get its VGA ROM
+loaded and run by SeaBIOS. SeaBIOS locates VGA ROM via the PCI expansion ROM
+register, but IGD device does not have its VGA ROM mapped by this register.
+Its VGA ROM is packaged as part of u-boot.rom at a configurable flash address
+which is unknown to SeaBIOS. An example patch is needed for SeaBIOS below:
+
+diff --git a/src/optionroms.c b/src/optionroms.c
+index 65f7fe0..c7b6f5e 100644
+--- a/src/optionroms.c
++++ b/src/optionroms.c
+@@ -324,6 +324,8 @@ init_pcirom(struct pci_device *pci, int isvga, u64 *sources)
+         rom = deploy_romfile(file);
+     else if (RunPCIroms > 1 || (RunPCIroms == 1 && isvga))
+         rom = map_pcirom(pci);
++    if (pci->bdf == pci_to_bdf(0, 2, 0))
++        rom = (struct rom_header *)0xfff90000;
+     if (! rom)
+         // No ROM present.
+         return;
+
+Note: the patch above expects IGD device is at PCI b.d.f 0.2.0 and its VGA ROM
+is at 0xfff90000 which corresponds to CONFIG_VGA_BIOS_ADDR on Minnowboard MAX.
+Change these two accordingly if this is not the case on your board.
 
 Development Flow
 ----------------
@@ -963,12 +1066,128 @@ transformations. Remember to add attribution to coreboot for new files added
 to U-Boot. This should go at the top of each file and list the coreboot
 filename where the code originated.
 
+Debugging ACPI issues with Windows:
+
+Windows might cache system information and only detect ACPI changes if you
+modify the ACPI table versions. So tweak them liberally when debugging ACPI
+issues with Windows.
+
+ACPI Support Status
+-------------------
+Advanced Configuration and Power Interface (ACPI) [16] aims to establish
+industry-standard interfaces enabling OS-directed configuration, power
+management, and thermal management of mobile, desktop, and server platforms.
+
+Linux can boot without ACPI with "acpi=off" command line parameter, but
+with ACPI the kernel gains the capabilities to handle power management.
+For Windows, ACPI is a must-have firmware feature since Windows Vista.
+CONFIG_GENERATE_ACPI_TABLE is the config option to turn on ACPI support in
+U-Boot. This requires Intel ACPI compiler to be installed on your host to
+compile ACPI DSDT table written in ASL format to AML format. You can get
+the compiler via "apt-get install iasl" if you are on Ubuntu or download
+the source from [17] to compile one by yourself.
+
+Current ACPI support in U-Boot is basically complete. More optional features
+can be added in the future. The status as of today is:
+
+ * Support generating RSDT, XSDT, FACS, FADT, MADT, MCFG tables.
+ * Support one static DSDT table only, compiled by Intel ACPI compiler.
+ * Support S0/S3/S4/S5, reboot and shutdown from OS.
+ * Support booting a pre-installed Ubuntu distribution via 'zboot' command.
+ * Support installing and booting Ubuntu 14.04 (or above) from U-Boot with
+   the help of SeaBIOS using legacy interface (non-UEFI mode).
+ * Support installing and booting Windows 8.1/10 from U-Boot with the help
+   of SeaBIOS using legacy interface (non-UEFI mode).
+ * Support ACPI interrupts with SCI only.
+
+Features that are optional:
+ * Dynamic AML bytecodes insertion at run-time. We may need this to support
+   SSDT table generation and DSDT fix up.
+ * SMI support. Since U-Boot is a modern bootloader, we don't want to bring
+   those legacy stuff into U-Boot. ACPI spec allows a system that does not
+   support SMI (a legacy-free system).
+
+ACPI was initially enabled on BayTrail based boards. Testing was done by booting
+a pre-installed Ubuntu 14.04 from a SATA drive. Installing Ubuntu 14.04 and
+Windows 8.1/10 to a SATA drive and booting from there is also tested. Most
+devices seem to work correctly and the board can respond a reboot/shutdown
+command from the OS.
+
+For other platform boards, ACPI support status can be checked by examining their
+board defconfig files to see if CONFIG_GENERATE_ACPI_TABLE is set to y.
+
+The S3 sleeping state is a low wake latency sleeping state defined by ACPI
+spec where all system context is lost except system memory. To test S3 resume
+with a Linux kernel, simply run "echo mem > /sys/power/state" and kernel will
+put the board to S3 state where the power is off. So when the power button is
+pressed again, U-Boot runs as it does in cold boot and detects the sleeping
+state via ACPI register to see if it is S3, if yes it means we are waking up.
+U-Boot is responsible for restoring the machine state as it is before sleep.
+When everything is done, U-Boot finds out the wakeup vector provided by OSes
+and jump there. To determine whether ACPI S3 resume is supported, check to
+see if CONFIG_HAVE_ACPI_RESUME is set for that specific board.
+
+Note for testing S3 resume with Windows, correct graphics driver must be
+installed for your platform, otherwise you won't find "Sleep" option in
+the "Power" submenu from the Windows start menu.
+
+EFI Support
+-----------
+U-Boot supports booting as a 32-bit or 64-bit EFI payload, e.g. with UEFI.
+This is enabled with CONFIG_EFI_STUB to boot from both 32-bit and 64-bit
+UEFI BIOS. U-Boot can also run as an EFI application, with CONFIG_EFI_APP.
+The CONFIG_EFI_LOADER option, where U-Boot provides an EFI environment to
+the kernel (i.e. replaces UEFI completely but provides the same EFI run-time
+services) is supported too. For example, we can even use 'bootefi' command
+to load a 'u-boot-payload.efi', see below test logs on QEMU.
+
+  => load ide 0 3000000 u-boot-payload.efi
+  489787 bytes read in 138 ms (3.4 MiB/s)
+  => bootefi 3000000
+  Scanning disk ide.blk#0...
+  Found 2 disks
+  WARNING: booting without device tree
+  ## Starting EFI application at 03000000 ...
+  U-Boot EFI Payload
+
+
+  U-Boot 2018.07-rc2 (Jun 23 2018 - 17:12:58 +0800)
+
+  CPU: x86_64, vendor AMD, device 663h
+  DRAM:  2 GiB
+  MMC:
+  Video: 1024x768x32
+  Model: EFI x86 Payload
+  Net:   e1000: 52:54:00:12:34:56
+
+  Warning: e1000#0 using MAC address from ROM
+  eth0: e1000#0
+  No controllers found
+  Hit any key to stop autoboot:  0
+
+See README.u-boot_on_efi and README.uefi for details of EFI support in U-Boot.
+
+64-bit Support
+--------------
+U-Boot supports booting a 64-bit kernel directly and is able to change to
+64-bit mode to do so. However, U-Boot itself is currently always built
+in 32-bit mode. Some access to the full memory range is provided with
+arch_phys_memset().
+
+The development work to make U-Boot itself run in 64-bit mode has not yet
+been attempted. The best approach would likely be to build a 32-bit SPL
+image for U-Boot, with CONFIG_SPL_BUILD. This could then handle the early CPU
+init in 16-bit and 32-bit mode, running the FSP and any other binaries that
+are needed. Then it could change to 64-bit model and jump to U-Boot proper.
+
+Given U-Boot's extensive 64-bit support this has not been a high priority,
+but it would be a nice addition.
 
 TODO List
 ---------
 - Audio
 - Chrome OS verified boot
-- SMI and ACPI support, to provide platform info and facilities to Linux
+- Building U-Boot to run in 64-bit mode
 
 References
 ----------
@@ -987,3 +1206,5 @@ References
 [13] http://events.linuxfoundation.org/sites/events/files/slides/elce-2014.pdf
 [14] http://www.seabios.org/SeaBIOS
 [15] doc/device-tree-bindings/misc/intel,irq-router.txt
+[16] http://www.acpi.info
+[17] https://www.acpica.org/downloads