UM0851 datasheet, PDF - EEWORLD Datasheet

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UM0851: DescriptionSPEAr is a family of highly customizable ARM-based embedded; File Size3MB，245 Pages; ManufacturerSTMicroelectronics; Websitehttp://www.st.com/

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UM0851 Overview

SPEAr is a family of highly customizable ARM-based embedded

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UM0851

User manual

Linux support package (LSP) v2.3 for SPEAr

Introduction

SPEAr is a family of highly customizable ARM-based embedded MPUs suitable for use in

many different kinds of application.

SPEAr Linux Support Package consists of a collection of all the Linux drivers that control the

specific hardware controllers embedded in SPEAr as well as the set of bootloaders for

performing the low level hardware configuration and loading of the Linux OS.

LSPv2.3 handles, in a single source tree, the following SPEAr devices: SPEAr600,

SPEAr300, SPEAr310 and SPEAr320.

LSPv2.3 is integrated into the STLinux 2.3 distribution, which is a full featured distro

consisting of more than 500 RPM packages.

Please refer to http://www.stlinux.com for more details.

May 2010

Doc ID 16604 Rev 2

1/245

www.st.com

Contents

UM0851

Contents

Boot loader overview . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 13

1.1

1.2

XLoader . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 13

1.1.1

Building XLoader . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 14

U-Boot . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 14

1.2.1

1.2.2

1.2.3

1.2.4

1.2.5

U-Boot overview . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 15

Features . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 15

Building U-Boot . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 15

U-Boot commands . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 16

Booting Linux with U-Boot . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 21

Linux OS and device driver general information . . . . . . . . . . . . . . . . . 23

Platform section . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 25

3.1

General purpose timer (GPT) driver . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 25

3.1.1

3.1.2

3.1.3

Hardware overview . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 26

Software overview . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 26

GPT driver usage . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 29

3.2

Vector interrupt controller (VIC) driver . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 31

3.2.1

3.2.2

3.2.3

3.2.4

3.2.5

Hardware overview . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 32

Software overview . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 33

VIC API : high level IRQ flow handlers in SPEAR . . . . . . . . . . . . . . . . . 36

The internals of interrupt handling in ARM . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 36

VIC usage . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 37

3.3

Real time clock (RTC) driver . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 38

3.3.1

3.3.2

3.3.3

3.3.4

Hardware overview . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 38

Software overview . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 39

RTC driver usage . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 42

References . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 42

Communication device drivers . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 43

4.1

GMAC Ethernet driver . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 43

4.1.1

4.1.2

4.1.3

Hardware overview . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 43

Software overview . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 44

GMAC API . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 45

2/245

Doc ID 16604 Rev 2

UM0851

4.1.4

4.1.5

4.1.6

Contents

Concept of socket buffers . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 49

GMAC driver usage . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 50

GMAC driver performance . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 52

4.2

MACB (MAC block) driver . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 55

4.2.1

4.2.2

4.2.3

4.2.4

4.2.5

4.2.6

4.2.7

4.2.8

4.2.9

Hardware overview . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 55

Software overview . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 57

MACB driver interface . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 57

Socket buffer management . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 59

Cache coherency . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 59

Packet reception . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 60

Packet transmission . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 60

MACB driver usage . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 60

Kernel configuration options . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 60

4.3

USB Host . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 61

4.3.1

4.3.2

4.3.3

4.3.4

4.3.5

Hardware overview . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 61

USB host API . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 62

USB host usage . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 62

USB Host performance . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 66

Kernel configuration options . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 67

4.4

USB Device . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 69

4.4.1

4.4.2

4.4.3

4.4.4

4.4.5

4.4.6

4.4.7

Hardware overview . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 69

Software overview . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 70

USBD driver interface with Linux gadget layer . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 71

Composite device interface . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 72

USBD driver performance . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 76

Configuration options . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 77

References . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 78

4.5

I2C driver . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 78

4.5.1

4.5.2

4.5.3

4.5.4

4.5.5

4.5.6

4.5.7

4.5.8

Hardware overview . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 78

Software overview . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 79

I2C framework in linux . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 80

Adding a new I2C client driver . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 81

I2C driver performance . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 84

Known issues or limitations . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 85

Configuration options . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 86

References . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 86

Doc ID 16604 Rev 2

3/245

Contents

UM0851

4.6

SPI driver . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 86

4.6.1

4.6.2

4.6.3

4.6.4

4.6.5

4.6.6

4.6.7

4.6.8

Hardware overview . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 86

Software overview . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 87

SPI framework in Linux . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 88

Un-registering the driver . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 92

Known issues or limitations . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 92

SPI device driver performance . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 92

Configuration options . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 92

References . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 92

4.7

SDIO driver . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 93

4.7.1

4.7.2

4.7.3

4.7.4

4.7.5

4.7.6

Hardware overview . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 93

Software overview . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 94

SDIO/SD/MMC usage in Linux . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 95

SDIO host controller driver performance

. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 97

Configuration options . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 98

References . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 98

4.8

UART driver . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 98

4.8.1

4.8.2

4.8.3

4.8.4

Hardware overview . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 98

Software overview . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 99

TTY framework in Linux . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 100

Configuration options . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 104

4.9

CAN driver . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 105

4.9.1

4.9.2

4.9.3

4.9.4

4.9.5

4.9.6

4.9.7

4.9.8

Hardware overview . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 105

Software overview . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 106

Socket-CAN framework in Linux . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 107

SPEAr CAN driver . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 108

User-land applications over the CAN driver . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 109

Netlink interface for the CAN driver . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 110

Kernel configuration options . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 110

References . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 111

4.10

HDLC driver . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 111

4.10.1

4.10.2

4.10.3

4.10.4

4.10.5

Hardware overview . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 111

Software overview . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 113

SPEAr HDLC driver interface . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 115

Driver parameters . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 117

Assigning timeslots for TDM/E1 interface . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 118

4/245

Doc ID 16604 Rev 2

UM0851

4.10.6

4.10.7

4.10.8

4.10.9

Contents

Application code . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 119

Test utilities . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 120

List HDLC channels . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 120

Raw data test . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 121

4.10.10 Configuration options . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 122

4.10.11 References . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 122

Non-volatile memory device drivers . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 123

5.1

NAND Flash driver . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 123

5.1.1

5.1.2

5.1.3

5.1.4

5.1.5

5.1.6

5.1.7

5.1.8

Hardware overview . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 123

Software overview . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 124

NAND device driver overview . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 125

NAND device usage . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 132

NAND Flash file system image creation . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 135

NAND device driver performance . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 135

Configuration options . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 138

References . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 138

5.2

EMI interface driver . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 139

5.2.1

5.2.2

Hardware overview . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 139

Software overview . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 140

5.3

Serial NOR Flash driver . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 143

5.3.1

5.3.2

5.3.3

5.3.4

5.3.5

5.3.6

5.3.7

5.3.8

Hardware overview . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 143

Software overview . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 144

Serial NOR device driver overview . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 146

NOR Flash file system image creation . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 147

Serial NOR device usage . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 147

Serial NOR device driver performance . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 149

Configuration options . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 150

References . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 151

5.4

5.5

5.6

USB mass storage support . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 151

I2C and SPI memory device support . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 151

SD/MMC memory support . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 151

Accelerator engine device drivers . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 152

6.1

JPEG driver . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 152

6.1.1

Hardware overview . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 152

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