git.rot13.org Git - goodfet/blob - firmware/apps/chipcon/chipcon.c

   1 /*! \file chipcon.c
   2   \author Travis Goodspeed
   3   \brief Chipcon 8051 debugging.
   4 */
   5
   6
   7 //This is like SPI, except that you read or write, not both.
   8
   9 /* N.B. The READ verb performs a write of all (any) supplied data,
  10    then reads a single byte reply from the target.  The WRITE verb
  11    only writes.
  12 */
  13
  14 #include "platform.h"
  15 #include "command.h"
  16 #include "chipcon.h"
  17
  18 #include <signal.h>
  19 #include <io.h>
  20 #include <iomacros.h>
  21
  22
  23 /* Concerning clock rates, the maximimum clock rates are defined on
  24    page 4 of the spec.  They vary, but are roughly 30MHz.  Raising
  25    this clock rate might allow for clock glitching, but the GoodFET
  26    isn't sufficient fast for that.  Perhaps a 200MHz ARM or an FPGA in
  27    the BadassFET?
  28 */
  29
  30 //Pins and I/O
  31 //MISO and MOSI are the same pin, direction changes.
  32 #define RST  BIT0
  33 #define MOSI BIT2
  34 #define MISO BIT2
  35 #define SCK  BIT3
  36
  37 //This could be more accurate.
  38 //Does it ever need to be?
  39 #define CCSPEED 3
  40 #define CCDELAY(x) delay(x)
  41
  42 #define SETMOSI P5OUT|=MOSI
  43 #define CLRMOSI P5OUT&=~MOSI
  44 #define SETCLK P5OUT|=SCK
  45 #define CLRCLK P5OUT&=~SCK
  46 #define READMISO (P5IN&MISO?1:0)
  47
  48 #define CCWRITE P5DIR|=MOSI
  49 #define CCREAD P5DIR&=~MISO
  50
  51 //! Set up the pins for CC mode.  Does not init debugger.
  52 void ccsetup(){
  53   P5OUT|=MOSI+SCK+RST;
  54   P5DIR|=MOSI+SCK+RST;
  55   //P5DIR&=~MISO;  //MOSI is MISO
  56 }
  57
  58 //! Initialize the debugger
  59 void ccdebuginit(){
  60   //Two positive debug clock pulses while !RST is low.
  61   //Take RST low, pulse twice, then high.
  62   P5OUT&=~SCK;
  63   P5OUT&=~RST;
  64
  65   //pulse twice
  66   CCDELAY(CCSPEED);
  67   P5OUT|=SCK;  //up
  68   CCDELAY(CCSPEED);
  69   P5OUT&=~SCK; //down
  70   CCDELAY(CCSPEED);
  71   P5OUT|=SCK;  //up
  72   CCDELAY(CCSPEED);
  73   P5OUT&=~SCK; //down
  74
  75   //Raise !RST.
  76   P5OUT|=RST;
  77 }
  78
  79 //! Read and write a CC bit.
  80 unsigned char cctrans8(unsigned char byte){
  81   unsigned int bit;
  82   //This function came from the SPI Wikipedia article.
  83   //Minor alterations.
  84
  85   for (bit = 0; bit < 8; bit++) {
  86     /* write MOSI on trailing edge of previous clock */
  87     if (byte & 0x80)
  88       SETMOSI;
  89     else
  90       CLRMOSI;
  91     byte <<= 1;
  92
  93     /* half a clock cycle before leading/rising edge */
  94     CCDELAY(CCSPEED/2);
  95     SETCLK;
  96
  97     /* half a clock cycle before trailing/falling edge */
  98     CCDELAY(CCSPEED/2);
  99
 100     /* read MISO on trailing edge */
 101     byte |= READMISO;
 102     CLRCLK;
 103   }
 104
 105   return byte;
 106 }
 107
 108 //! Send a command from txbytes.
 109 void cccmd(unsigned char len){
 110   unsigned char i;
 111   CCWRITE;
 112   for(i=0;i<len;i++)
 113     cctrans8(cmddata[i]);
 114 }
 115
 116 //! Fetch a reply, usually 1 byte.
 117 void ccread(unsigned char len){
 118   unsigned char i;
 119   CCREAD;
 120   for(i=0;i<len;i++)
 121     cmddata[i]=cctrans8(0);
 122 }
 123
 124 //! Handles a monitor command.
 125 void cchandle(unsigned char app,
 126                unsigned char verb,
 127                unsigned long len){
 128   //Always init.  Might help with buggy lines.
 129   //Might hurt too.
 130   //ccdebuginit();
 131   long i;
 132
 133   switch(verb){
 134     //CC_PEEK and CC_POKE will come later.
 135   case PEEK:
 136     cmddata[0]=cc_peekirambyte(cmddata[0]);
 137     txdata(app,verb,1);
 138     break;
 139   case POKE:
 140     cmddata[0]=cc_pokeirambyte(cmddata[0],cmddata[1]);
 141     txdata(app,verb,0);
 142     break;
 143   case READ:  //Write a command and return 1-byte reply.
 144     cccmd(len);
 145     ccread(1);
 146     txdata(app,verb,1);
 147     break;
 148   case WRITE: //Write a command with no reply.
 149     cccmd(len);
 150     txdata(app,verb,0);
 151     break;
 152   case START://enter debugger
 153     ccdebuginit();
 154     txdata(app,verb,0);
 155     break;
 156   case STOP://exit debugger
 157     //Take RST low, then high.
 158     P5OUT&=~RST;
 159     CCDELAY(CCSPEED);
 160     P5OUT|=RST;
 161     txdata(app,verb,0);
 162     break;
 163   case SETUP:
 164     ccsetup();
 165     txdata(app,verb,0);
 166     break;
 167
 168   //Micro commands!
 169   case CC_CHIP_ERASE:
 170     cc_chip_erase();
 171     txdata(app,verb,1);
 172     break;
 173   case CC_WR_CONFIG:
 174     cc_wr_config(cmddata[0]);
 175     txdata(app,verb,1);
 176     break;
 177   case CC_RD_CONFIG:
 178     cc_rd_config();
 179     txdata(app,verb,1);
 180     break;
 181   case CC_GET_PC:
 182     cc_get_pc();
 183     txdata(app,verb,2);
 184     break;
 185   case CC_LOCKCHIP:
 186     cc_lockchip();
 187     //no break, return status
 188   case CC_READ_STATUS:
 189     cc_read_status();
 190     txdata(app,verb,1);
 191     break;
 192   case CC_SET_HW_BRKPNT:
 193     cc_set_hw_brkpnt(cmddataword[0]);
 194     txdata(app,verb,1);
 195     break;
 196   case CC_HALT:
 197     cc_halt();
 198     txdata(app,verb,1);
 199     break;
 200   case CC_RESUME:
 201     cc_resume();
 202     txdata(app,verb,1);
 203     break;
 204   case CC_DEBUG_INSTR:
 205     cc_debug_instr(len);
 206     txdata(app,verb,1);
 207     break;
 208   case CC_STEP_INSTR:
 209     cc_step_instr();
 210     txdata(app,verb,1);
 211     break;
 212   case CC_STEP_REPLACE:
 213     txdata(app,NOK,0);//TODO add me
 214     break;
 215   case CC_GET_CHIP_ID:
 216     cc_get_chip_id();
 217     txdata(app,verb,2);
 218     break;
 219
 220
 221   //Macro commands
 222   case CC_READ_CODE_MEMORY:
 223     cmddata[0]=cc_peekcodebyte(cmddataword[0]);
 224     txdata(app,verb,1);
 225     break;
 226   case CC_READ_XDATA_MEMORY:
 227     cmddata[0]=cc_peekdatabyte(cmddataword[0]);
 228     txdata(app,verb,1);
 229     break;
 230   case CC_WRITE_XDATA_MEMORY:
 231     cmddata[0]=cc_pokedatabyte(cmddataword[0], cmddata[2]);
 232     txdata(app,verb,1);
 233     break;
 234   case CC_SET_PC:
 235     cc_set_pc(cmddatalong[0]);
 236     txdata(app,verb,0);
 237     break;
 238   case CC_WRITE_FLASH_PAGE:
 239     cc_write_flash_page(cmddatalong[0]);
 240     txdata(app,verb,0);
 241     break;
 242   case CC_WIPEFLASHBUFFER:
 243     for(i=0xf000;i<0xf800;i++)
 244       cc_pokedatabyte(i,0xFF);
 245     txdata(app,verb,0);
 246     break;
 247   case CC_MASS_ERASE_FLASH:
 248   case CC_CLOCK_INIT:
 249   case CC_PROGRAM_FLASH:
 250     debugstr("This Chipcon command is not yet implemented.");
 251     txdata(app,NOK,0);//TODO implement me.
 252     break;
 253   }
 254 }
 255
 256 //! Set the Chipcon's Program Counter
 257 void cc_set_pc(u32 adr){
 258   cmddata[0]=0x02;             //SetPC
 259   cmddata[1]=((adr>>8)&0xff);  //HIBYTE
 260   cmddata[2]=adr&0xff;         //LOBYTE
 261   cc_debug_instr(3);
 262   return;
 263 }
 264
 265 //! Erase all of a Chipcon's memory.
 266 void cc_chip_erase(){
 267   cmddata[0]=CCCMD_CHIP_ERASE; //0x14
 268   cccmd(1);
 269   ccread(1);
 270 }
 271 //! Write the configuration byte.
 272 void cc_wr_config(unsigned char config){
 273   cmddata[0]=CCCMD_WR_CONFIG; //0x1D
 274   cmddata[1]=config;
 275   cccmd(2);
 276   ccread(1);
 277 }
 278
 279 //! Locks the chip.
 280 void cc_lockchip(){
 281   register i;
 282
 283   debugstr("Locking chip.");
 284   cc_wr_config(1);//Select Info Flash
 285   if(!(cc_rd_config()&1))
 286     debugstr("Config forgotten!");
 287
 288   //Clear config page.
 289   for(i=0;i<2048;i++)
 290     cc_pokedatabyte(0xf000+i,0);
 291   cc_write_flash_page(0);
 292   if(cc_peekcodebyte(0))
 293     debugstr("Failed to clear info flash byte.");
 294
 295   cc_wr_config(0);
 296   if(cc_rd_config()&1)
 297     debugstr("Stuck in info flash mode!");
 298 }
 299
 300 //! Read the configuration byte.
 301 unsigned char cc_rd_config(){
 302   cmddata[0]=CCCMD_RD_CONFIG; //0x24
 303   cccmd(1);
 304   ccread(1);
 305   return cmddata[0];
 306 }
 307
 308
 309 //! Read the status register
 310 unsigned char cc_read_status(){
 311   cmddata[0]=CCCMD_READ_STATUS; //0x3f
 312   cccmd(1);
 313   ccread(1);
 314   return cmddata[0];
 315 }
 316
 317 //! Read the CHIP ID bytes.
 318 unsigned short cc_get_chip_id(){
 319   unsigned short toret;
 320   cmddata[0]=CCCMD_GET_CHIP_ID; //0x68
 321   cccmd(1);
 322   ccread(2);
 323
 324   //Return the word.
 325   toret=cmddata[1];
 326   toret=(toret<<8)+cmddata[1];
 327   return toret;
 328 }
 329
 330 //! Populates flash buffer in xdata.
 331 void cc_write_flash_buffer(u8 *data, u16 len){
 332   cc_write_xdata(0xf000, data, len);
 333 }
 334 //! Populates flash buffer in xdata.
 335 void cc_write_xdata(u16 adr, u8 *data, u16 len){
 336   u16 i;
 337   for(i=0; i<len; i++){
 338     cc_pokedatabyte(adr+i,
 339                     data[i]);
 340   }
 341 }
 342
 343
 344 //32-bit words, 2KB pages
 345 #define HIBYTE_WORDS_PER_FLASH_PAGE 0x02
 346 #define LOBYTE_WORDS_PER_FLASH_PAGE 0x00
 347 #define FLASHPAGE_SIZE 0x800
 348
 349 //32 bit words
 350 #define FLASH_WORD_SIZE 0x4
 351
 352 const u8 flash_routine[] = {
 353   //MOV FADDRH, #imm;
 354   0x75, 0xAD,
 355   0x00,//#imm=((address >> 8) / FLASH_WORD_SIZE) & 0x7E,
 356
 357   0x75, 0xAC, 0x00,                                          //                 MOV FADDRL, #00;
 358   /* Erase page. */
 359   0x75, 0xAE, 0x01,                                          //                 MOV FLC, #01H; // ERASE
 360                                                              //                 ; Wait for flash erase to complete
 361   0xE5, 0xAE,                                                // eraseWaitLoop:  MOV A, FLC;
 362   0x20, 0xE7, 0xFB,                                          //                 JB ACC_BUSY, eraseWaitLoop;
 363   /* End erase page. */
 364                                                              //                 ; Initialize the data pointer
 365   0x90, 0xF0, 0x00,                                          //                 MOV DPTR, #0F000H;
 366                                                              //                 ; Outer loops
 367   0x7F, HIBYTE_WORDS_PER_FLASH_PAGE,                         //                 MOV R7, #imm;
 368   0x7E, LOBYTE_WORDS_PER_FLASH_PAGE,                         //                 MOV R6, #imm;
 369   0x75, 0xAE, 0x02,                                          //                 MOV FLC, #02H; // WRITE
 370                                                              //                     ; Inner loops
 371   0x7D, FLASH_WORD_SIZE,                                     // writeLoop:          MOV R5, #imm;
 372   0xE0,                                                      // writeWordLoop:          MOVX A, @DPTR;
 373   0xA3,                                                      //                         INC DPTR;
 374   0xF5, 0xAF,                                                //                         MOV FWDATA, A;
 375   0xDD, 0xFA,                                                //                     DJNZ R5, writeWordLoop;
 376                                                              //                     ; Wait for completion
 377   0xE5, 0xAE,                                                // writeWaitLoop:      MOV A, FLC;
 378   0x20, 0xE6, 0xFB,                                          //                     JB ACC_SWBSY, writeWaitLoop;
 379   0xDE, 0xF1,                                                //                 DJNZ R6, writeLoop;
 380   0xDF, 0xEF,                                                //                 DJNZ R7, writeLoop;
 381                                                              //                 ; Done, fake a breakpoint
 382   0xA5                                                       //                 DB 0xA5;
 383 };
 384
 385
 386 //! Copies flash buffer to flash.
 387 void cc_write_flash_page(u32 adr){
 388   //Assumes that page has already been written to XDATA 0xF000
 389   //debugstr("Flashing 2kb at 0xF000 to given adr.");
 390
 391   if(adr&(FLASHPAGE_SIZE-1)){
 392     debugstr("Flash page address is not on a multiple of 2kB.  Aborting.");
 393     return;
 394   }
 395
 396   //Routine comes next
 397   //WRITE_XDATA_MEMORY(IN: 0xF000 + FLASH_PAGE_SIZE, sizeof(routine), routine);
 398   cc_write_xdata(0xF000+FLASHPAGE_SIZE,
 399                  (u8*) flash_routine, sizeof(flash_routine));
 400   //Patch routine's third byte with
 401   //((address >> 8) / FLASH_WORD_SIZE) & 0x7E
 402   cc_pokedatabyte(0xF000+FLASHPAGE_SIZE+2,
 403                   ((adr>>8)/FLASH_WORD_SIZE)&0x7E);
 404   //debugstr("Wrote flash routine.");
 405
 406
 407   //MOV MEMCTR, (bank * 16) + 1;
 408   cmddata[0]=0x75;
 409   cmddata[1]=0xc7;
 410   cmddata[2]=0x51;
 411   cc_debug_instr(3);
 412   debugstr("Loaded bank info.");
 413
 414   cc_set_pc(0xf000+FLASHPAGE_SIZE);//execute code fragment
 415   cc_resume();
 416
 417   debugstr("Executing.");
 418
 419
 420   while(!(cc_read_status()&CC_STATUS_CPUHALTED)){
 421     P1OUT^=1;//blink LED while flashing
 422   }
 423
 424
 425   debugstr("Done flashing.");
 426
 427   P1OUT&=~1;//clear LED
 428 }
 429
 430 //! Read the PC
 431 unsigned short cc_get_pc(){
 432   cmddata[0]=CCCMD_GET_PC; //0x28
 433   cccmd(1);
 434   ccread(2);
 435
 436   //Return the word.
 437   return cmddataword[0];
 438 }
 439
 440 //! Set a hardware breakpoint.
 441 void cc_set_hw_brkpnt(unsigned short adr){
 442   debugstr("FIXME: This certainly won't work.");
 443   cmddataword[0]=adr;
 444   cccmd(2);
 445   ccread(1);
 446   return;
 447 }
 448
 449
 450 //! Halt the CPU.
 451 void cc_halt(){
 452   cmddata[0]=CCCMD_HALT; //0x44
 453   cccmd(1);
 454   ccread(1);
 455   return;
 456 }
 457 //! Resume the CPU.
 458 void cc_resume(){
 459   cmddata[0]=CCCMD_RESUME; //0x4C
 460   cccmd(1);
 461   ccread(1);
 462   return;
 463 }
 464
 465
 466 //! Step an instruction
 467 void cc_step_instr(){
 468   cmddata[0]=CCCMD_STEP_INSTR; //0x5C
 469   cccmd(1);
 470   ccread(1);
 471   return;
 472 }
 473
 474 //! Debug an instruction.
 475 void cc_debug_instr(unsigned char len){
 476   //Bottom two bits of command indicate length.
 477   unsigned char cmd=CCCMD_DEBUG_INSTR+(len&0x3); //0x54+len
 478   CCWRITE;
 479   cctrans8(cmd);  //Second command code
 480   cccmd(len&0x3); //Command itself.
 481   ccread(1);
 482   return;
 483 }
 484
 485 //! Debug an instruction, for local use.
 486 unsigned char cc_debug(unsigned char len,
 487               unsigned char a,
 488               unsigned char b,
 489               unsigned char c){
 490   unsigned char cmd=CCCMD_DEBUG_INSTR+(len&0x3);//0x54+len
 491   CCWRITE;
 492   cctrans8(cmd);
 493   if(len>0)
 494     cctrans8(a);
 495   if(len>1)
 496     cctrans8(b);
 497   if(len>2)
 498     cctrans8(c);
 499   CCREAD;
 500   return cctrans8(0x00);
 501 }
 502
 503 //! Fetch a byte of code memory.
 504 unsigned char cc_peekcodebyte(unsigned long adr){
 505   /** See page 9 of SWRA124 */
 506   unsigned char bank=adr>>15,
 507     lb=adr&0xFF,
 508     hb=(adr>>8)&0x7F,
 509     toret=0;
 510   adr&=0x7FFF;
 511
 512   //MOV MEMCTR, (bank*16)+1
 513   cc_debug(3, 0x75, 0xC7, (bank<<4) + 1);
 514   //MOV DPTR, address
 515   cc_debug(3, 0x90, hb, lb);
 516
 517   //for each byte
 518   //CLR A
 519   cc_debug(2, 0xE4, 0, 0);
 520   //MOVC A, @A+DPTR;
 521   toret=cc_debug(3, 0x93, 0, 0);
 522   //INC DPTR
 523   //cc_debug(1, 0xA3, 0, 0);
 524
 525   return toret;
 526 }
 527
 528
 529 //! Set a byte of data memory.
 530 unsigned char cc_pokedatabyte(unsigned int adr,
 531                            unsigned char val){
 532   unsigned char
 533     hb=(adr&0xFF00)>>8,
 534     lb=adr&0xFF;
 535
 536   //MOV DPTR, adr
 537   cc_debug(3, 0x90, hb, lb);
 538   //MOV A, val
 539   cc_debug(2, 0x74, val, 0);
 540   //MOVX @DPTR, A
 541   cc_debug(1, 0xF0, 0, 0);
 542
 543   return 0;
 544   /*
 545 DEBUG_INSTR(IN: 0x90, HIBYTE(address), LOBYTE(address), OUT: Discard);
 546 for (n = 0; n < count; n++) {
 547     DEBUG_INSTR(IN: 0x74, inputArray[n], OUT: Discard);
 548     DEBUG_INSTR(IN: 0xF0, OUT: Discard);
 549     DEBUG_INSTR(IN: 0xA3, OUT: Discard);
 550 }
 551    */
 552 }
 553
 554 //! Fetch a byte of data memory.
 555 unsigned char cc_peekdatabyte(unsigned int adr){
 556   unsigned char
 557     hb=(adr&0xFF00)>>8,
 558     lb=adr&0xFF,
 559     toret;
 560
 561   //MOV DPTR, adr
 562   cc_debug(3, 0x90, hb, lb);
 563   //MOVX A, @DPTR
 564   //Must be 2, perhaps for clocking?
 565   return cc_debug(3, 0xE0, 0, 0);
 566 }
 567
 568
 569 //! Fetch a byte of IRAM.
 570 u8 cc_peekirambyte(u8 adr){
 571   //CLR A
 572   cc_debug(2, 0xE4, 0, 0);
 573   //MOV A, #iram
 574   return cc_debug(3, 0xE5, adr, 0);
 575 }
 576
 577 //! Write a byte of IRAM.
 578 u8 cc_pokeirambyte(u8 adr, u8 val){
 579   //CLR A
 580   cc_debug(2, 0xE4, 0, 0);
 581   //MOV #iram, #val
 582   return cc_debug(3, 0x75, adr, val);
 583   //return cc_debug(3, 0x75, val, adr);
 584 }
 585
 586