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JTAGを使ってみよう
- 2. • 名前：板垣 大地 （イタガキ ダイチ） • サイエンスパーク株式会社 バグダス検証課に所属 • 約半年くらい前から、IoT機器のはんだ付け～ ファームウェア吸出し～解析をやらされる 自己紹介
- 3. 1. ターゲット 2. ブートシーケンス 3. Dt-blob 4. Config.txt 5. JTAG PIN 6. J-Linkの接続 7. ターゲットの検出 8. まとめ 目次
- 4. 1.ターゲット Raspberry pi zero WH Processor:BCM2835 Architecture:ARM1176JZF-S Classic Processors Arm11 特徴 • Trust zone対応 • Wireless LAN対応 • Bluetooth対応 • 価格が安い：2000~3000円程度 • 消費電力が少なめ：約150mA • ×MiniHDMI→ディスプレイを使わない場合OK 今回は、Raspbian-2020-02-14 busterをインストール済み https://developer.arm.com/ip-products/processors/classic-processors
- 5. boot sequence中のピン設定 1. Power-on 2. Setting by the bootrom 3. Setting by bootcode.bin 4. Setting by dt-blob.bin 5. Setting by the GPIO command in config.txt 6. Additional firmware pins (e.g. UARTS) 7. Kernel/Device Tree ４と５に注目 Device Tree blob file は、2014/7/14 から対応 Changing the default pin configuration https://www.raspberrypi.org/documentation/configuration/pin-configuration.md 2.ブートシーケンス
- 6. Dt-blob.bin → 設定ファイルのバイナリ • 最近のraspberry Piのイメージには、含まれていません。 • /boot に配置 • Dt-blob.bin example code https://github.com/raspberrypi/firmware/blob/master/extra/dt-blob.dts • NOOBSは、パーティションの切り方がraspbianと異なるので注意 NOTE: In the case of NOOBS installs, the DTB file should be placed on the recovery partition instead. Changing the default pin configuration https://www.raspberrypi.org/documentation/configuration/pin-configuration.md 3.dt-blob
- 7. dt-blob.dts → dt-blob.bin sudo apt install device-tree-compiler ・Raspbian Buster では、インストール済み ソースからバイナリへ変換 sudo dtc -I dts -O dtb -o /boot/dt-blob.bin dt-blob.dts バイナリからソースへ変換 dtc -I dtb -O dts -o dt-blob.dts /boot/dt-blob.bin Changing the default pin configuration https://www.raspberrypi.org/documentation/configuration/pin-configuration.md 3.dt-blob
- 8. dt-blob.dts /dts-v1/; / { videocore { pins_rev1 { pin_config { pin@default { polarity = "active_high"; termination = "pull_down"; startup_state = "inactive"; function = "input"; }; // pin マイコンのピン初期設定の記述 3.dt-blob
- 9. dt-blob.dts 前のページより続く pin@p2 { function = "i2c1"; termination = "pull_up"; }; // I2C 1 SDA pin@p3 { function = "i2c1"; termination = "pull_up"; }; // I2C 1 SCL 途中略 }; // pin_config 途中略 }; }; // pin_defines }; // pins }; }; 2200行ぐらいあります。。。 3.dt-blob
- 10. /boot/config.txt カメラ、GPIO、ディスプレイの設定、boot address等を Rpiconfig で、config.txtの内容を設定することが多い。 dtparam=spi=on // Device Treeにパラメータを渡せる # Enable ARMv8 on RPi3B 32bit → 64bit mode arm_control=0x200 # Select Alt2 for GPIO pins 0 to 27 (for DPI24) gpio=0-27=a2 // JTAGでは、 Alt4 のモードを使用する。 enable_jtag_gpio=1 // 左の記述のみで、ALT4に自動設定され る。 PCのBIOSの設定に近いイメージ 4.config.txtの設定
- 11. 5.JTAG Pin https://www.raspberrypi.org/documentation/usage/gpio/README.md Pin # ALT4 Function Rsp 40pin ARM JTAG20 - Vref 1 1 - GND 14 4 GPIO22 ARM_TRST 15 3 GPIO26 ARM_TDI 37 5 GPIO27 ARM_TMS 13 7 GPIO25 ARM_TCK 22 9 GPIO23 ARM_RTCK 16 11 GPIO24 ARM_TDO 18 13 https://www.segger.com/products/debug-probes/j-link/technology/interface-description/ Raspberry pi GPIO40pin コネクタ勘合面より J-Link コネクタピ ン https://www.raspberrypi.org/documentation/configuration/config-txt/gpio.md
- 12. 6.J-Linkの接続 J-Link edu : JTAG プローブ Raspberry Pi Zero WH
- 13. 7.ターゲットの検出 SEGGER J-Link Commander V6.60e (Compiled Jan 17 2020 17:26:41) DLL version V6.60e, compiled Jan 17 2020 17:25:00 Connecting to J-Link via USB...O.K. Firmware: J-Link V11 compiled Jan 7 2020 16:52:13 Hardware version: V11.00 S/N: XXXYYYZZZ License(s): FlashBP, GDB OEM: SEGGER-EDU VTref=3.341V J-Link Commanderを実行後のJ-Link起動画面
- 14. 7.ターゲットの検出 Type "connect" to establish a target connection, '?' for help J-Link>connect Please specify device / core. <Default>: ARM11 Type '?' for selection dialog Device> Please specify target interface: J) JTAG (Default) TIF> Device position in JTAG chain (IRPre,DRPre) <Default>: -1,-1 => Auto- detect JTAGConf> Specify target interface speed [kHz]. <Default>: 4000 kHz Speed> Device "ARM11" selected. J-Link設定
- 15. 7.ターゲットの検出 Connecting to target via JTAG TotalIRLen = 5, IRPrint = 0x01 JTAG chain detection found 1 devices: #0 Id: 0x07B7617F, IRLen: 05, ARM1176 Core ARM11 identified. J-Link> J-Link CPUの認識 ARM1176 Coreが認識された。
- 16. ・ JTAG接続するには、マイコンのピン設定が必要。 ・Raspberry Pi の/boot/config.txt で、各種ハードの まとめ
Editor's Notes
- 1. ターゲットは、JTAG接続を試みるボード、CPUについて説明します。 2.ブートシーケンスでは、ピン設定の流れを説明します。 3.Dt-blob : Device Tree, 4.Config.txt で、JTAGピンの設定について説明をします。 5.JTAG PINで、ハードウェア上のピン設定について説明します。 6.J-Linkの接続で、JTAGプローブ J-Linkの接続の様子を写真を紹介いたします。 7.ターゲットの検出で、実際に接続した状態を示します。
- 今回は、Raspberry Pi Zero をターゲットにしました。 W:無線あり H:ヘッダーあり ・ヘッダーがあると、ヘッダーがケースに干渉して、カメラ用のケースに入りません。 ・miniHDMIのケースの厚みで、コネクタによっては注意が必要です。 ・消費電流が少なく、組み込み向け ・ARMv6 アーキテクチャだけど、Trust Zone（セキュリティ機能）対応しています。 ・Wifi、Bluetoothが使える。 ・VNC も動きます。。 ・デスクトップも使える。 ・ブラウザは、重たいです。
- 2.botrom.bin ブートローダ読み込み 3.bootcode.bin FATパーティションよりファームウェア読出し 4.dt-blob デバイスツリー読出し 5.config.tx GPIOなどの設定読出し JTAGでは、4と5に注目
- Dt-blob.bin デバイスツリー（設定ファイル）のバイナリ サンプルは、Git hubよりダウンロード可。今回は未使用。 NOOBSは、複数OSを選んでインストールできるようになっているため、 パーテイションの切り方がraspbianと異なる。
- ソース dts とバイナリ bin変換ができます。
- 参考までに、dt-blobの中を見てみると。。。 ピン設定情報の記述がほとんどです。 polarity = active_high, 極性 = active_high termination = "pull_down", 終端=プルダウン Startup_state = 起動時設定 = 無効
- 行数も多く、ピン設定がほとんどなので、実際にこのファイルを設定することは、あまりないと思われます。
- Config.txtで、 ・GPIOの設定 ・グラフィックスの設定 ・カメラの設定 ・ブートの設定 等、多岐設定ができます。 また、デバイスツリーにパラメータを渡すことができます。 JTAGを使う場合、 enable_jtag_gpio=1の記述が必要です。
- JTAGピンについて、モードが、ALT4の設定を参照します。 GPIOの番号と実際のピンの番号は一致していないです。
- J-Link edu は、教育向けの使用のみで、商用開発には使用しないこと。 右下隅が、ケース入りのRaspberry PI Zero WHです。
- ・ARM1176JZF-S なので、ARM11 coreを選択 IRPre, DRPre IRPre : TDI側から数えた、Instruction Resistorの全長。 ARM11では、5bit DRPre: TDI側から数えた、デバイスの数 Pre TDI側から、Post TDO側より。。。 JTAGポートに複数のデバイス（コア）が繋がっていると、細かく設定する必要あり。 今回は、１デバイスのみ。
- カーネルやデバイスツリーをリコンパイルする必要もなく、config.txtに、 オプション設定を１つ追加するだけで、JTAG接続できることがわかりました。 Raspberry Pi Zero と普通のRaspbianの組み合わせでのJTAG接続について、 Webに、あまり資料がなかったので、今回、ご紹介いたしました。