Trusted Firmware-A移植

来自华清远见研发中心
FarSight（讨论 | 贡献）2021年3月24日 (三) 13:11的版本 （→‎建立自己的平台）

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Trusted Firmware-A简介

嵌入式高速发展的今天，大量的嵌入式设备使用了Arm为核心的芯片。我们会接触到越来越多的嵌入式设备，一个问题油然而生：数量如此巨大的嵌入式设备的安全性如何？目前针对嵌入式安全的技术和标准可谓千姿百态，除了必要的硬件安全技术，与之配套的安全软件也是必不可少的一部分。今天我们要介绍的是基于Arm 的可信固件Trusted Firmware-A，简称TF-A。它是一个开源软件，运行在一个硬件隔离的安全环境中并提供安全服务。

实验目的

完成TF-A的基本功能实现TF-A引导u-boot启动。

实验平台

华清远见开发环境，FS-MP1A平台

实验步骤

本实验基于tf-a-stm32mp-2.2版本，然后添加意法半导体提供的补丁文件。在意法半导体官方的tf-a中移植我们自己的tf-a。

导入源码

如果之前已经建立了源码目录，并且导入了源码包，即可跳过本小节。

建立源码目录 

linux@ubuntu:$ cd ~
linux@ubuntu:$ mkdir FS-MP1A

将【华清远见-FS-MP1A开发资料\02-程序源码\04-Linux系统移植\01-官方源码】下的en.SOURCES-stm32mp1-openstlinux-5-4-dunfell-mp1-20-06-24.tar.xz压缩包，导入到ubuntu下的${HOME}/FS-MP1A目录下。

39-4-1-1.png

解压缩源码包 

linux@ubuntu:$ tar xvf en.SOURCES-stm32mp1-openstlinux-5-4-dunfell-mp1-20-06-24.tar.xz

解压完成后得到“stm32mp1-openstlinux-5.4-dunfell-mp1-20-06-24”目录

39-4-1-2.png

进入tf-a目录下 

inux@ubuntu:$ cd ~/FS-MP1A/stm32mp1-openstlinux-5.4-dunfell-mp1-20-06-24/sources/arm-ostl-linux-gnueabi/tf-a-stm32mp-2.2.r1-r0
39-4-1-3.png

该目录下以patch结尾的文件为ST官方提供的补丁文件；tf-a-stm32mp-2.2.r1-r0.tar.gz为标准tf-a源码包。

解压标准tf-a源码包 

linux@ubuntu:$ tar -xvf tf-a-stm32mp-2.2.r1-r0.tar.gz

解压完成后得到tf-a-stm32mp-2.2.r1目录

39-4-1-4.png

进入tf-a源码目录下： 

linux@ubuntu:$ cd tf-a-stm32mp-2.2.r1
39-4-1-5.png

将ST官方补丁文件打到tf-a源码中： 

linux@ubuntu:$ for p in `ls -1 ../*.patch`; do patch -p1 < $p; done

TF卡分区

要对TF卡进行烧录，需要先将TF接入到ubuntu系统中。

查看TF卡分区 

linux@ubuntu:$ ls /dev/sd*
39-4-2-1.png

由上图所示只有“/dev/sdb1”一个分区则需要重新进行分区。

首先删除原有分区 

linux@ubuntu:$ sudo parted -s /dev/sdb mklabel msdos

如果显示如下内容，则表示设备已经被挂载，需要卸载掉设备再删除分区。

39-4-2-2.png

卸载设备 

linux@ubuntu:$ umount /dev/sdb1

卸载完成后重新执行删除分区命令 

linux@ubuntu:$ sudo parted -s /dev/sdb mklabel msdos

对tf进行重新分区 

linux@ubuntu:$ sudo sgdisk --resize-table=128 -a 1 -n 1:34:545 -c 1:fsbl1 -n 2:546:1057 -c 2:fsbl2 	-n 3:1058:5153 -c 3:ssbl -n 4:5154:136225 -c 4:bootfs -n 5:136226 -c 5:rootfs -A 4:set:2 -p /dev/sdb -g
39-4-2-3.png

注意：最后-p /dev/sdb参数中的/dev/sdb需要按照实际ubuntu中的tf节点为准，否则可能发生不可预料的后果。

建立自己的平台

  1. 配置工具链

    2. 导入交叉编译工具链（如果还未安装SDK可参考《SDK工具链安装》章节进行安装） 

    linux@ubuntu:$ source /opt/st/stm32mp1/3.1-openstlinux-5.4-dunfell-mp1-20-06-24/environment-setup-cortexa7t2hf-neon-vfpv4-ostl-linux-gnueabi

    验证开发工具是否安装正确，显示版本信息如下图所示。 

    linux@ubuntu:$ $CC --version
    21-2-1.png

  2. 增加板级相关文件

    3. 进入到tf-a源码目录 

    linux@ubuntu:$ cd ~/FS-MP1A/stm32mp1-openstlinux-5.4-dunfell-mp1-20-06-24/sources/arm-ostl-linux-gnueabi/tf-a-stm32mp-2.2.r1-r0/tf-a-stm32mp-2.2.r1

    添加设备树文件 

    linux@ubuntu:$ cp fdts/stm32mp15xx-dkx.dtsi  fdts/stm32mp15xx-fsmp1x.dtsi
linux@ubuntu:$ cp  fdts/stm32mp157a-dk1.dts  fdts/stm32mp157a-fsmp1a.dts

    修改上层目录下的Makefile.sdk编译脚本在TFA_DEVICETREE配置项中添加stm32mp157a-fsmp1a 


    TFA_DEVICETREE ?= stm32mp157a-fsmp1a  stm32mp157a-dk1 stm32mp157d-dk1 stm32mp157c-dk2 stm32mp157f-dk2   stm32mp157c-ed1 stm32mp157f-ed1   stm32mp157a-ev1 stm32mp157c-ev1 stm32mp157d-ev1 stm32mp157f-ev1

    修改fdts/stm32mp157a-fsmp1a.dts将 

    #include "stm32mp15xx-dkx.dtsi"

    修改为 

    #include "stm32mp15xx-fsmp1x.dtsi"
  3. 编译源码

    4. 执行如下指令编译trusted： 

    linux@ubuntu:$ make -f $PWD/../Makefile.sdk TFA_DEVICETREE=stm32mp157a-fsmp1a TF_A_CONFIG=trusted ELF_DEBUG_ENABLE='1' all

    编译成功后，最后显示内容(部分截图)如下：

    39-4-3-2.png

    编译完成后会在上级build/trusted目录得到如下文件： 

    linux@ubuntu:$  ls  ../ build/trusted
    39-4-3-3.png

    linux@ubuntu:$ cd ../ build/trusted

  4. 固件烧写

    5. 由于在移植过程中会多次烧写固件并且会导致正常tf-a无法启动，因此推荐使用TF卡启动的方式来验证。

    tf-a需要使用trusted 格式的u-boot镜像启动，具体的编译方法可参考《U-boot移植》章节中的“生成Trusted镜像”小节。

    将TF接入ubuntu系统后，查看TF卡分区 

    linux@ubuntu:$ ls /dev/sd*
    39-4-3-4.png

    /dev/sdb为TF卡设备。如果该设备下只有/dev/sdb1一个分区则重新分区。

    执行如下指令烧写u-boot： 

    linux@ubuntu:$ sudo dd if=tf-a-stm32mp157a-fsmp1a-trusted.stm32 of=/dev/sdb1 conv=fdatasync
linux@ubuntu:$ sudo dd if=tf-a-stm32mp157a-fsmp1a-trusted.stm32 of=/dev/sdb2 conv=fdatasync
linux@ubuntu:$ sudo dd if=u-boot-stm32mp157a-fsmp1a-trusted.stm32 of=/dev/sdb3 conv=fdatasync

    其中前两条命令“tf-a-stm32mp157a-fsmp1a-trusted.stm32”为本章节编译得到的，第三条命令中的“u-boot-stm32mp157a-fsmp1a-trusted.stm32”则为《U-boot移植》章节中的“生成Trusted镜像”小节得到。

  5. 启动开发板

    6. 将拨码开关设置为SD卡启动方式：

    Boot mode BOOT2 BOOT1 BOOT0
    Engineering boot 1 0 0
    Forced USB bootfor flashing 0 0 0
    eMMC 0 1 0
    SDCARD 1 0 1

    将制作好的TF卡插入开发板，上电后会出现如下错误提示：

    39-4-3-5.png

    这个错误产生的原因是电源初始化错误，需重新调整电源相关配置

调整设备树电源配置

由于官方参考板DK1采用电源管理芯片做电源管理，而FS-MP1A采用分离电路作为电源管理，本例需要将文件中原有电源管理芯片相关内容去掉，增加上固定电源相关内容

  1. 去掉原有电源管理内容

    2. DK1参考板电源管理芯片挂在I2C4上，而FS-MP1A并未使用I2C4总线，所以直接将I2C4相关内容完全删除即可。

    修改fdts/stm32mp15xx-fsmp1x.dtsi文件

    将文件中i2c4节点相关内容整体删除，删除内容如下： 

    &i2c4 {
	pinctrl-names = "default", "sleep";
	pinctrl-0 = <&i2c4_pins_a>;
	pinctrl-1 = <&i2c4_pins_sleep_a>;
	i2c-scl-rising-time-ns = <185>;
	i2c-scl-falling-time-ns = <20>;
	clock-frequency = <400000>;
	status = " okay";
secure-status = "okay";
	/*内容太长此处省略*/
		watchdog {
			compatible = "st,stpmic1-wdt";
			status = "disabled";
		};
	};
};

    修改fdts/stm32mp15xx-fsmp1x.dtsi文件，删除如下内容： 

    &cpu0{
	cpu-supply = <&vddcore>;
};

&cpu1{
	cpu-supply = <&vddcore>;
};
  2. 添加固定电源配置

    3. 修改fdts/：文件

    固定电源配置通常添加在根节点下，在根节点末尾位置添加如下内容(红色字体为需要添加的内容)：

    vin: vin {

    compatible = "regulator-fixed";
    regulator-name = "vin";
    regulator-min-microvolt = <5000000>;
    regulator-max-microvolt = <5000000>;
    regulator-always-on;
    };

    v3v3: regulator-3p3v {

    compatible = "regulator-fixed";
    regulator-name = "v3v3";
    regulator-min-microvolt = <3300000>;
    regulator-max-microvolt = <3300000>;
    regulator-always-on;
    regulator-boot-on;
    };

    v1v8_audio: regulator-v1v8-audio {

    compatible = "regulator-fixed";
    regulator-name = "v1v8_audio";
    regulator-min-microvolt = <1800000>;
    regulator-max-microvolt = <1800000>;
    regulator-always-on;
    regulator-boot-on;
    };

    v3v3_hdmi: regulator-v3v3-hdmi {

    compatible = "regulator-fixed";
    regulator-name = "v3v3_hdmi";
    regulator-min-microvolt = <3300000>;
    regulator-max-microvolt = <3300000>;
    regulator-always-on;
    regulator-boot-on;
    };

    v1v2_hdmi: regulator-v1v2-hdmi {

    compatible = "regulator-fixed";
    regulator-name = "v1v2_hdmi";
    regulator-min-microvolt = <1200000>;
    regulator-max-microvolt = <1200000>;
    regulator-always-on;
    regulator-boot-on;
    };

    vdd: regulator-vdd {

    compatible = "regulator-fixed";
    regulator-name = "vdd";
    regulator-min-microvolt = <3300000>;
    regulator-max-microvolt = <3300000>;
    regulator-always-on;
    regulator-boot-on;
    };

    vdd_usb: regulator-vdd-usb {

    compatible = "regulator-fixed";
    regulator-name = "vdd_usb";
    regulator-min-microvolt = <3300000>;
    regulator-max-microvolt = <3300000>;
    regulator-always-on;
    regulator-boot-on;
    };

    };

  3. 重新编译源码
    4. linux@ubuntu:$ make -f $PWD/../Makefile.sdk TFA_DEVICETREE=stm32mp157a-fsmp1a TF_A_CONFIG=trusted ELF_DEBUG_ENABLE='1' all
  4. 烧写后启动

    5. 重新烧写后启动现象如下：

    39-4-4-1.png

    可以看到现在已经可以启动到u-boot了

eMMC移植

参考原理图可知eMMC使用的是SDMMC2总线，当前所使用的设备树文件中没有SDMMC2的支持，所以需要增加相关内容才能正常驱动eMMC。

49-1-1-1.png

由于在使STM32MP1芯片很多管脚为多功能复用管脚，且很多管脚具备同样的功能，所以移植eMMC时需要确认硬件设计是使用的是那些管脚，根据原理图确认后管脚对应关系为：

原理图网络编号 对应管脚 管脚功能 管脚功能码
SD2_DATA0 PB14 SDMMC2_D0 AF9
SD2_DATA1 PB15 SDMMC2_D1 AF9
SD2_DATA2 PB3 SDMMC2_D2 AF9
SD2_DATA3 PB4 SDMMC2_D3 AF9
SD2_DATA4 PA8 SDMMC2_D4 AF9
SD2_DATA5 PA9 SDMMC2_D5 AF10
SD2_DATA6 PE5 SDMMC2_D6 AF9
SD2_DATA7 PD3 SDMMC2_D7 AF9
SD2_CLK PE3 SDMMC2_CK AF9
SD2_CMD PG6 SDMMC2_CMD AF10
  1. 管脚定义

    2. 在u-boot中STM32MP1默认管脚定义在文件arch/arm/dts/stm32mp15-pinctrl.dtsi中，查看文件中是否有需要的管脚定义：

    查看后确认有SDMMC2的管脚定义，且与FS-MP1A硬件使用情况一致，定义如下： 

    sdmmc2_b4_pins_a: sdmmc2-b4-0 { 
    pins1 { 
        pinmux = <STM32_PINMUX('B', 14, AF9)>, /* SDMMC2_D0 */ 
             <STM32_PINMUX('B', 15, AF9)>, /* SDMMC2_D1 */ 
             <STM32_PINMUX('B', 3, AF9)>, /* SDMMC2_D2 */ 
             <STM32_PINMUX('B', 4, AF9)>, /* SDMMC2_D3 */ 
             <STM32_PINMUX('G', 6, AF10)>; /* SDMMC2_CMD */ 
        slew-rate = <1>;
        drive-push-pull;
        bias-pull-up;
    };
    pins2 {
        pinmux = <STM32_PINMUX('E', 3, AF9)>; /* SDMMC2_CK */
        slew-rate = <2>;
        drive-push-pull;
        bias-pull-up;
    };
};
  2. 增加SDMMC2节点信息

    3. 修改 fdts/stm32mp15xx-fsmp1x.dtsi增加SDMMC2的信息 在原有sdmmc1节点下增加sdmmc2的内容，添加内容可参考arch/arm/dts/stm32mp15xx-edx.dtsi中sdmmc2的写法，内容如下： 

    &sdmmc2 {
    pinctrl-names = "default";
    pinctrl-0 = <&sdmmc2_b4_pins_a &sdmmc2_d47_pins_a>;
    non-removable;
    st,neg-edge;
    bus-width = <8>;
    vmmc-supply = <&v3v3>;
    vqmmc-supply = <&v3v3>;
    status = "okay";
};
  3. 测试

    4. 重新编译烧写后可以通过ums或者scp的方式更新eMMC中的u-boot即可。具体可参考《通过linux更新eMMC中的u-boot》章节。

取自“http://wiki.farsightdev.com/index.php?title=Trusted_Firmware-A移植&oldid=791”