Rockchip RT-Thread Cache ECC

文件标识：RK-KF-YF-163

发布版本：V1.0.0

日期：2021-05-28

文件密级：□绝密 □秘密 □内部资料 ■公开

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前言

概述

本文提供 RT-Thread 平台的 Cache ECC 测试方法。

产品版本

芯片名称	内核版本
RK356X	RT-Thread

读者对象

本文档（本指南）主要适用于以下工程师：

技术支持工程师

软件开发工程师

修订记录

版本号	作者	修改日期	修改说明
V1.0.0	谢修鑫	2021-05-28	初始版本

[TOC]

功能支持

Cache ECC 操作需要在安全环境下进行，由于客户需要进行评估，所以这里提供的相关操作只是为了支持客户评估使用。

Cache ECC 对应的 ARM 内部寄存器的读写操作
Cache ECC 中断
Cache 错误注入测试

操作权限说明

AArch64 EL1 模式或 AArch32 SVC 等模式下没有权限访问 ECC 相关的寄存器；如果客户需要使用本文介绍的功能测试或开发 Cache ECC 相关功能，需求申请在 Trusted Firmware-A（TF-A）中开放 AArch64 EL1 模式或 AArch32 SVC 等模式下访问 Cache ECC 相关寄存器的权限。开放权限的 TF-A 涉及安全问题，建议只是测试使用。

寄存器说明

Cache ECC 寄存器涉及到两个模块，L1-L2 对应的 ECC 寄存器和 DSU-L3 对应的 ECC 寄存器。下面以 AArch64 的寄存器为例进行说明。

Cache ECC 的寄存器在 ARM 中只有一套，所以配置 L1-L2 还是 DSU-L3 的 ECC 寄存器时需要通过寄存器 ERRSELR_EL1 进行选择控制。以 Cache 出错信息寄存器 ERXSTATUS_EL1 为例：

ERRSELR_EL1 为 0 时，ERXSTATUS_EL1 对应的是 L1-L2 的寄存器 ERR0STATUS
ERRSELR_EL1 为 1 时，ERXSTATUS_EL1 对应的是 DSU-L3 的寄存器 ERR1STATUS

ECC 相关的寄存器说明如下：

ERXCTLR_EL1：对应寄存器 ERR0CTLR 或 ERR1CTLR，控制 ECC 各个 Features 的使能。
ERXFR_EL1：对应寄存器 ERR0FR 或 ERR1FR，显示 ECC 支持的 Features 。
ERXPFGCTLR_EL1：对应寄存器 ERR0PFGCTLR 或 ERR1PFGCTLR ，控制注入 Cache 异常进行 ECC 测试。
ERXPFGFR_EL1：对应寄存器 ERR0PFGFR 或 ERR1PFGFR，显示支持注入 Cache 异常的类型。
ERXSTATUS_EL1：对应寄存器 ERR0STATUS 或 ERR1STATUS，显示 Cache 出错后出错信息，获取 Cache 出错原因。
ERXMISC0_EL1：对应寄存器 ERR0MISC0 或 ERR1MISC0，是对 ERXSTATUS_EL1 信息的补充。

相关的寄存器说明参考 ARM 官方文档：

中断

中断类型说明

检测到 Cache 出错后，会产生 fault 或 error 的 IRQ，下面是 A55 的文档说明：

If enabled in the ERXCTLR/ERXCTLR_EL1 register, all errors that are detected cause a fault handling interrupt. The fault handling interrupt is generated on the nFAULTIRQ[0] pin for L3 and snoop filter errors, or on the nFAULTIRQ[n+1] pin for core n L1 and L2 errors.

Uncorrectable errors in the L1 tag or dirty RAMs, or in the L2 tag RAMs, causes the nERRIRQ[n +1] pin to be asserted for core n, if enabled.

Uncorrectable errors in the L3 tag RAMs or SCU snoop filter RAMs causes the nERRIRQ[0] pin to be asserted，if enabled.

中断说明：

FAULTIRQ[0]的信号对应的是 DSU-L3 的 CACHE。
nFAULTIRQ[n+1]对应的是各个 CPU 的 L1-L2 的异常，nFAULTIRQ[1]即对应的是 CPU0。
nERRIRQ[0]的信号对应的是 DSU-L3 的 CACHE。
nERRIRQ[n+1]对应的是各个 CPU 的 L1-L2 的异常，nERRIRQ[1]即对应的是 CPU0。

RK356X 对应的 Cache ECC 中断：

  NFAULT0_IRQn           = 272,      /*!< DSU L3 CACHE ECC FAULT Interrupt */
  NFAULT1_IRQn           = 273,      /*!< CPU0 L1-L2 CACHE ECC FAULT Interrupt */
  NFAULT2_IRQn           = 274,      /*!< CPU1 L1-L2 CACHE ECC FAULT Interrupt */
  NFAULT3_IRQn           = 275,      /*!< CPU2 L1-L2 CACHE ECC FAULT Interrupt */
  NFAULT4_IRQn           = 276,      /*!< CPU3 L1-L2 CACHE ECC FAULT Interrupt */
  NERR0_IRQn             = 277,      /*!< DSU L3 CACHE ECC ERROR Interrupt */
  NERR1_IRQn             = 278,      /*!< CPU0 L1-L2 CACHE ECC ERROR Interrupt */
  NERR2_IRQn             = 279,      /*!< CPU1 L1-L2 CACHE ECC ERROR Interrupt */
  NERR3_IRQn             = 280,      /*!< CPU2 L1-L2 CACHE ECC ERROR Interrupt */
  NERR4_IRQn             = 281,      /*!< CPU3 L1-L2 CACHE ECC ERROR Interrupt */

异常出错后可以在 nFAULTIRQ 的中断回调函数中通过 ERXSTATUS_EL1 & ERXMISC0_EL1 获取 ECC 出错信息。

异常中断注册

RT-Thread 中通过下面函数注册所有的 CACHE ECC 中断：

int rk_cache_ecc_init(uint32_t err1_irq_cpu)

rk_cache_ecc_init()的参数 err1_irq_cpu 用于指定 DSU-L3 的 FAULTIRQ[0]和 nERRIRQ[0]中断关联到那个 cpu 上面。
每个 CPU 的 L1-L2 对应的 nFAULTIRQ[n+1] 和 nERRIRQ[n+1]中断关联到自己的 CPU。

RT-Thread 对应的中断函数中会打印 Cache 出错时寄存器 ERXSTATUS_EL1、ERXMISC0_EL1 值，可以通过这些寄存器的值判断出错原因。

操作

各个 Features 使能

通过下面函数控制 ECC 各个 Features 的使能；Trusted Firmware-A 中会进行配置，所以 RT-thread 中不需要配置。如果客户由特殊要求，可以通过这个函数进行更改。

HAL_Status HAL_CACHE_ECC_SetErxctlr(uint32_t err0ctlr, uint32_t err1ctlr)

参数 err0ctlr：控制 L1-L2 ECC Features 的使能。
参数 err1ctlr：控制 DSU-L3 ECC Features 的使能。

出错时信息获取

通过下面两个函数获取 ERXSTATUS_EL1、ERXMISC0_EL1 的信息。

uint32_t HAL_CACHE_ECC_GetErxstatus(eCACHE_ECC_RecodeID errSel)
uint32_t HAL_CACHE_ECC_GetErxmisc0(eCACHE_ECC_RecodeID errSel)

参数 errSel：用于选择获取的是 L1-L2 还是 DSU-L3 对应的寄存器。

错误注入测试

由于外部无法模拟 Cache 出错，无法进行 Cache ECC 测试；ARM 提供 Cache 错误注入功能，可以通过该功能进行 Cache ECC 功能的验证。正是由于 Cache 错误注入功能的存在，所以该文档提供的操作只能作为客户验证 Cache ECC 功能使用。发布版本的 Trusted Firmware-A 不会开放 Cache ECC 的操作权限。

通过下面函数向 Cache 中注入错误

HAL_Status HAL_CACHE_ECC_Inject(eCACHE_ECC_RecodeID errSel, eCACHE_ECC_InjectFault injectFault)

参数 errSel：选择向 L1-L2 还是 DSU-L3 注入错误。
参数 injectFault：注入错误的类型。

测试 Demo

RT-Thread 操作 Cache ECC 时，需要先申请开放 Cache ECC 相关寄存器操作权限的 Trusted Firmware-A, 对应的Trusted Firmware-A 启动时会打印如下信息：

INFO:    Cache ECC registers are write-accessible from EL1 Non-secure.

通过在 RT-Thread 中加入下面代码进行 Cache ECC 测试:

rk_cache_ecc_init(0);
HAL_CACHE_ECC_Inject(CACHE_ECC_ERR0, CACHE_ECC_INJECT_UC);

函数 rk_cache_ecc_init(): 注册 Cache 出错时通知 IRQ 的 handler。
函数 HAL_CACHE_ECC_Inject(): 向 Cache 注入错误。

功能支持​

操作权限说明​

寄存器说明​

中断​

中断类型说明​

异常中断注册​

操作​

各个 Features 使能​

出错时信息获取​

错误注入测试​

测试 Demo​