Add more docs, this time for southbridge.
[coreboot.git] / documentation / Kconfig.tex
1 \documentclass[10pt,letterpaper]{article}
2 \usepackage[latin1]{inputenc}
3 \usepackage{amsmath}
4 \usepackage{amsfonts}
5 \usepackage{amssymb}
6 \author{Ron Minnich}
7 \title{Kconfig usage in coreboot v2}
8 \begin{document}
9 \section{Introduction}
10 This document describes how to use Kconfig in v2. We describe our usage of Kconfig files, Makefile.inc files, when and where to use them, how to use them, and, interestingly, when and where not to use them.
11 \section{Kconfig variations}
12 Most Kconfig files set variables, which can be set as part of the Kconfig dialog. Not all Kconfig variables are set by the user, however; some are too dangerous. These are merely enabled by the mainboard.
13
14 For variables set by the user, see src/console/Kconfig.
15
16 For variables not set by the user, see src/mainboard/amd/serengeti\_cheetah/Kconfig. Users should never set such variables as the cache as ram base. These are highly mainboard dependent.
17
18 Kconfig files use the source command to include subdirectories. In most cases, save for limited cases described below, subdirectories have Kconfig files. They are always sourced unconditionally.
19
20 \section{Makefile and Makefile.inc}
21 There is only one Makefile, at the top level. All other makefiles are included as Makefile.inc. All the next-level Makefile.inc files are selected in the top level Makefile. Directories that are platform-independent are in BUILD-y; platform-dependent (e.g. Makefile.inc's that depend on architecture) are included in PLATFORM-y.
22
23 Make is not recursive. There is only one make process.
24 \subsection{subdir usage}
25 Further includes of Makefile.inc, if needed, are done via subdir-y commands. As in Linux, the subdir can be conditional or unconditional. Conditional includes are done via subdir-\$(CONFIG\_VARIABLE) usage; unconditional are done via subdir-y.
26
27 We define the common rules for which variation to use below.
28 \subsection{object file specification}
29 There are several different types of objects specified in the tree. They are:
30 \begin{description}
31 \item[obj]objects for the ram part of the code
32 \item[driver]drivers for the ram part. Drivers are not represented in the device tree but do have a driver struct attached in the driver section.
33 \item[initobj]seperately-compiled code for the ROM section of coreboot
34 \end{description}
35 These items are specified via the -y syntax as well. Conditional object inclusion is done via the -\$(CONFIG\_VARIABLE) syntax.
36
37 \section{Example: AMD serengeti cheetah}
38 \subsection{mainboard/Kconfig}
39 Defines Vendor variables. Currently defined variables are:
40 Sources all Kconfig files in the vendor directories.
41 \input{ mainboardkconfig.tex}
42 \subsection{mainboard/Makefile.inc}
43 There is none at this time.
44 \subsection{mainboard/$<$vendor$>$/Kconfig}
45 We use the amd as a model. The only action currently taken is to source all Kconfig's in the
46 subdirectories.
47 \subsection{mainboard/$<$vendor$>$/Makefile.inc}
48 We use amd as a model. There is currently no Makefile.inc at this level.
49 \subsection{mainboard/$<$vendor$>$/$<$board$>$/Kconfig}
50 The mainboard Kconfig and Makefile.inc are designed to be the heart of the build. The defines
51 and rules in here determine everything about how a mainboard target is built.
52 We will use serengeti\_cheetah as a model. It defines these variables.
53 \input{ mainboardkconfig.tex}
54 \subsection{mainboard/$<$vendor$>$/$<$board$>$/Makefile.inc}
55 This is a fairly complex Makefile.inc. Because this is such a critical component, we are going to excerpt and take it piece by piece.
56 Note that this is the mainboard as of August, 2009, and it may change over time.
57 \subsubsection{objects}
58 We define objects in the first part. The mainbard itself is a driver and included unconditionally. Other objects are conditional:
59 \begin{verbatim}
60 driver-y +=  mainboard.o
61
62 #needed by irq_tables and mptable and acpi_tables
63 obj-y += get_bus_conf.o
64 obj-$(CONFIG_HAVE_MP_TABLE) += mptable.o
65 obj-$(CONFIG_HAVE_PIRQ_TABLE) += irq_tables.o
66 obj-$(CONFIG_HAVE_ACPI_TABLES) +=  dsdt.o
67 obj-$(CONFIG_HAVE_ACPI_TABLES) +=  acpi_tables.o
68 obj-$(CONFIG_HAVE_ACPI_TABLES) +=  fadt.o
69
70 #./ssdt.o is in northbridge/amd/amdk8/Config.lb
71 obj-$(CONFIG_ACPI_SSDTX_NUM) +=  ssdt2.o
72 obj-$(CONFIG_ACPI_SSDTX_NUM) +=  ssdt3.o
73 obj-$(CONFIG_HAVE_ACPI_TABLES) +=  ssdt4.o
74 driver-y += ../../../drivers/i2c/i2cmux/i2cmux.o
75
76 # This is part of the conversion to init-obj and away from included code.
77
78 initobj-y += crt0.o
79 \end{verbatim}
80 \subsubsection{romcc legacy support}
81 We hope to move away from romcc soon, but for now, if one is using romcc, the Makefile.inc must define
82 crt0 include files (assembly code for startup, usually); and several ldscripts. These are taken directly from the
83 old Config.lb. Note that these use the -y syntax and can use the ability to be included conditionally.
84 \begin{verbatim}
85 crt0-y += ../../../../src/cpu/x86/16bit/entry16.inc
86 crt0-y += ../../../../src/cpu/x86/32bit/entry32.inc
87 crt0-y += ../../../../src/cpu/x86/16bit/reset16.inc
88 crt0-y += ../../../../src/arch/i386/lib/id.inc
89 crt0-y += ../../../../src/cpu/amd/car/cache_as_ram.inc
90 crt0-y += auto.inc
91
92 ldscript-y += ../../../../src/arch/i386/init/ldscript_fallback_cbfs.lb
93 ldscript-y += ../../../../src/cpu/x86/16bit/entry16.lds
94 ldscript-y += ../../../../src/cpu/x86/16bit/reset16.lds
95 ldscript-y += ../../../../src/arch/i386/lib/id.lds
96 ldscript-y += ../../../../src/arch/i386/lib/failover.lds
97
98 \end{verbatim}
99 \subsubsection{defines}
100 There are variables that should never be definable by users, as changing them will break the build or the image. These are set
101 in MAINBOARD\_OPTIONS.
102 \begin{verbatim}
103 MAINBOARD_OPTIONS=\
104   -DCONFIG_AP_IN_SIPI_WAIT=0 \
105   -DCONFIG_USE_PRINTK_IN_CAR=1 \
106   -DCONFIG_HAVE_HIGH_TABLES=1
107 \end{verbatim}
108 \subsubsection{POST\_EVALUATION}
109 POST\_EVALUATION rules should be placed after this section:
110 \begin{verbatim}
111 ifdef POST_EVALUATION
112 \end{verbatim}
113 to ensure that the values of variables are correct.
114 Here are the post-evaluation rules for this mainboard:
115 \begin{verbatim}
116 $(obj)/dsdt.c: $(src)/mainboard/$(MAINBOARDDIR)/dsdt.asl
117   iasl -p dsdt -tc $(src)/mainboard/$(MAINBOARDDIR)/dsdt.asl
118   mv dsdt.hex $@
119
120 $(obj)/mainboard/$(MAINBOARDDIR)/dsdt.o: $(obj)/dsdt.c
121   $(CC) $(DISTRO_CFLAGS) $(CFLAGS) $(CPPFLAGS) $(DEBUG_CFLAGS) -I$(src) -I. -c $< -o $@
122
123 $(obj)/ssdt2.c: $(src)/mainboard/$(MAINBOARDDIR)/dx/pci2.asl
124   iasl -p $(CURDIR)/pci2 -tc $(CONFIG_MAINBOARD)/dx/pci2.asl
125   perl -pi -e 's/AmlCode/AmlCode_ssdt2/g' pci2.hex
126   mv pci2.hex ssdt2.c
127
128 $(obj)/ssdt3.c: $(src)/mainboard/$(MAINBOARDDIR)/dx/pci3.asl"
129   iasl -p $(CURDIR)/pci3 -tc $(CONFIG_MAINBOARD)/
130   perl -pi -e 's/AmlCode/AmlCode_ssdt3/g' pci3.hex
131   mv pci3.hex ssdt3.c
132   
133 $(obj)/ssdt4.c: $(src)/mainboard/$(MAINBOARDDIR)/dx/pci4.asl"
134   iasl -p $(CURDIR)/pci4 -tc $(CONFIG_MAINBOARD)/dx/pci4.asl
135   perl -pi -e 's/AmlCode/AmlCode_ssdt4/g' pci4.hex
136   mv pci4.hex ssdt4.c
137
138 $(obj)/mainboard/$(MAINBOARDDIR)/auto.inc: $(src)/mainboard/$(MAINBOARDDIR)/rom.c $(obj)/option_table.h
139   $(CC) $(DISTRO_CFLAGS) $(CFLAGS) $(CPPFLAGS) $(DEBUG_CFLAGS) -I$(src) -I. -c -S  $(src)/mainboard/$(MAINBOARDDIR)/rom.c -o $@
140   perl -e 's/\.rodata/.rom.data/g' -pi $@
141   perl -e 's/\.text/.section .rom.text/g' -pi $@
142
143 \end{verbatim}
144 The last rule is for romcc, and, again, we hope to eliminate romcc usage and this rule soon. The first set of rules concern ACPI tables.
145 \subsubsection{devicetree.cb}
146 Most of the old Config.lb is gone, but one piece remains: the device tree specification. This tree is still required to build a mainboard
147 properly, as it defines topology and chips that can be defined no other way.
148 Let's go through the tree.
149 \begin{verbatim}
150 chip northbridge/amd/amdk8/root_complex
151   device apic_cluster 0 on
152     chip cpu/amd/socket_F
153       device apic 0 on end
154     end
155   end
156 \end{verbatim}
157 This topology is always somewhat confusing to newcomers, and even to coreboot veterans.
158
159 We root the tree at the pci-e {\it root complex}. There is always the question of how and where to root the tree. Over the years we
160 have found that the one part that never goes away is the root complex. CPU sockets may be empty or full; but there is always a northbridge
161 somewhere, since it runs memory.
162
163
164 What is the APIC? Northbridges always have an Advanced Programmable Interrupt Controller, and that {\it APIC cluster} is a topological connection to the
165 CPU socket. So the tree is rooted at the northbridge, which has a link to an apic cluster, and then the CPU. The CPU contains
166 its own APIC, and will define any parameters needed. In this case, we have a northbridge of type
167 {\it northbridge/amd/amdk8/root\_complex}, with its own apic\_cluster device which we turn on,
168 which connects to a {\it cpu/amd/socket\_F},
169 which has an apic, which is on.
170
171 Note that we do not enumerate all CPUs, even on this SMP mainboard. The reason is they may not all be there. The CPU we define here
172 is the so-called Boot Strap Processor, or BSP; the other CPUs will come along later, as the are discovered. We do not require (unlike many
173 BIOSes) that the BSP be CPU 0; any CPU will do.
174 \begin{verbatim}
175   device pci_domain 0 on
176     chip northbridge/amd/amdk8
177       device pci 18.0 on #  northbridge
178         #  devices on link 0, link 0 == LDT 0
179 \end{verbatim}
180 Here begins the pci domain, which usually starts with 0. Then there is the northbridge, which bridges to the PCI bus. On
181 Opterons, certain CPU control registers are managed in PCI config space in device 18.0 (BSP), 19.0 (AP), and up.
182 \begin{verbatim}
183         chip southbridge/amd/amd8132
184           # the on/off keyword is mandatory
185           device pci 0.0 on end
186           device pci 0.1 on end
187           device pci 1.0 on end
188           device pci 1.1 on end
189         end
190 \end{verbatim}
191 This is the 8132, a bridge to a secondary PCI bus.
192 \begin{verbatim}
193         chip southbridge/amd/amd8111
194           # this "device pci 0.0" is the parent the next one
195           # PCI bridge
196           device pci 0.0 on
197             device pci 0.0 on end
198             device pci 0.1 on end
199             device pci 0.2 off end
200             device pci 1.0 off end
201           end
202 \end{verbatim}
203 The 8111 is a bridge to other busses and to the legacy ISA devices such as superio.
204 \begin{verbatim}
205           device pci 1.0 on
206             chip superio/winbond/w83627hf
207               device pnp 2e.0 off #  Floppy
208                  io 0x60 = 0x3f0
209                 irq 0x70 = 6
210                 drq 0x74 = 2
211               end
212               device pnp 2e.1 off #  Parallel Port
213                  io 0x60 = 0x378
214                 irq 0x70 = 7
215               end
216               device pnp 2e.2 on #  Com1
217                  io 0x60 = 0x3f8
218                 irq 0x70 = 4
219               end
220               device pnp 2e.3 off #  Com2
221                  io 0x60 = 0x2f8
222                 irq 0x70 = 3
223               end
224               device pnp 2e.5 on #  Keyboard
225                  io 0x60 = 0x60
226                  io 0x62 = 0x64
227                 irq 0x70 = 1
228                 irq 0x72 = 12
229               end
230               device pnp 2e.6 off #  CIR
231                 io 0x60 = 0x100
232               end
233               device pnp 2e.7 off #  GAME_MIDI_GIPO1
234                 io 0x60 = 0x220
235                 io 0x62 = 0x300
236                 irq 0x70 = 9
237               end
238               device pnp 2e.8 off end #  GPIO2
239               device pnp 2e.9 off end #  GPIO3
240               device pnp 2e.a off end #  ACPI
241               device pnp 2e.b on #  HW Monitor
242                   io 0x60 = 0x290
243                 irq 0x70 = 5
244               end
245             end
246           end
247 \end{verbatim}
248 The pnp refers to the many Plug N Play devices on a superio. 2e refers to the base I/O address of the superio, and the number following the
249 2e (i.e. 2e.1) is the Logical Device Number, or LDN. Each LDN has a common configuration (base, irq, etc.) and these are set by the statements under the LDN.
250 \begin{verbatim}
251           device pci 1.1 on end
252           device pci 1.2 on end
253 \end{verbatim}
254 More devices. These statements set up placeholders in the device tree.
255 \begin{verbatim}
256           device pci 1.3 on
257             chip drivers/i2c/i2cmux # pca9556 smbus mux
258               device i2c 18 on #0 pca9516 1
259                 chip drivers/generic/generic #dimm 0-0-0
260                   device i2c 50 on end
261                 end
262                 chip drivers/generic/generic #dimm 0-0-1
263                   device i2c 51 on end
264                 end
265                 chip drivers/generic/generic #dimm 0-1-0
266                   device i2c 52 on end
267                 end
268                 chip drivers/generic/generic #dimm 0-1-1
269                   device i2c 53 on end
270                 end
271               end
272               device i2c 18 on #1 pca9516 2
273                 chip drivers/generic/generic #dimm 1-0-0
274                   device i2c 50 on end
275                 end
276                 chip drivers/generic/generic #dimm 1-0-1
277                   device i2c 51 on end
278                 end
279                 chip drivers/generic/generic #dimm 1-1-0
280                   device i2c 52 on end
281                 end
282                 chip drivers/generic/generic #dimm 1-1-1
283                   device i2c 53 on end
284                 end
285                 chip drivers/generic/generic #dimm 1-2-0
286                   device i2c 54 on end
287                 end
288                 chip drivers/generic/generic #dimm 1-2-1
289                   device i2c 55 on end
290                 end
291                 chip drivers/generic/generic #dimm 1-3-0
292                   device i2c 56 on end
293                 end
294                 chip drivers/generic/generic #dimm 1-3-1
295                   device i2c 57 on end
296                 end
297               end
298             end
299           end # acpi
300 \end{verbatim}
301 These are the i2c devices.
302 \begin{verbatim}
303           device pci 1.5 off end
304           device pci 1.6 off end
305 \end{verbatim}
306 More placeholders.
307 \begin{verbatim}
308                register "ide0_enable" = "1"
309           register "ide1_enable" = "1"
310         end
311       end #  device pci 18.0
312
313 \end{verbatim}
314 These "register" commands set controls in the southbridge.
315 \begin{verbatim}
316            device pci 18.0 on end
317       device pci 18.0 on end
318 \end{verbatim}
319 These are the other two hypertransport links.
320 \begin{verbatim}
321       device pci 18.1 on end
322       device pci 18.2 on end
323       device pci 18.3 on end
324 \end{verbatim}
325 The 18.1 devices are, again, northbridge control for various k8 functions.
326 \begin{verbatim}
327     end
328   \end{verbatim}
329 That's it for the BSP I/O and HT busses. Now we begin the AP busses. Not much here.
330 \begin{verbatim}
331         chip northbridge/amd/amdk8
332       device pci 19.0 on #  northbridge
333         chip southbridge/amd/amd8151
334           # the on/off keyword is mandatory
335           device pci 0.0 on end
336           device pci 1.0 on end
337         end
338       end #  device pci 19.0
339
340       device pci 19.0 on end
341       device pci 19.0 on end
342       device pci 19.1 on end
343       device pci 19.2 on end
344       device pci 19.3 on end
345     end
346
347
348 \end{verbatim}
349 \begin{verbatim}
350   end #pci_domain
351 #  chip drivers/generic/debug
352 #    device pnp 0.0 off end # chip name
353 #    device pnp 0.1 on end # pci_regs_all
354 #    device pnp 0.2 off end # mem
355 #    device pnp 0.3 off end # cpuid
356 #    device pnp 0.4 off end # smbus_regs_all
357 #    device pnp 0.5 off end # dual core msr
358 #    device pnp 0.6 off end # cache size
359 #    device pnp 0.7 off end # tsc
360 #       end
361
362 end
363 \end{verbatim}
364 This is a trick used to debug by creating entries in the device tree.
365
366 \subsection{cpu socket}
367 The CPU socket is the key link from mainboard to its CPUs. Since many models of CPU can go in a socket, the mainboard mentions only
368 the socket, and the socket, in turn, references the various model CPUs which can be plugged into it. The socket is thus the focus
369 of all defines and Makefile controls for building the CPU components of a board.
370
371 \subsubsection{ cpu/Kconfig}
372 Defines variables. Current variables are:
373 \input{cpukconfig.tex}
374 Sources all Kconfig files in the vendor directories.
375 \subsubsection{ cpu/Makefile.inc}
376 Unconditionally sources all Makefile.inc in the vendor directories.
377
378 \subsection{cpu/$<$vendor$>$/Kconfig}
379 The only action currently taken is to source all Kconfig's in the
380 subdirectories.
381 \subsection{cpu/$<$vendor$>$/Makefile.inc}
382 {\em Conditionally} source the socket directories.
383 Example:
384 \begin{verbatim}
385 subdirs-$(CONFIG_CPU_AMD_SOCKET_F) += socket_F
386 \end{verbatim}
387 .
388 CONFIG\_CPU\_AMD\_SOCKET\_F is set in a mainboard file.
389
390 \subsection{cpu/$<$vendor$>$/$<$socket$>$/Kconfig}
391 Set variables that relate to this {\em socket}, and {\em any models that plug into this socket}. Note that
392 the socket, as much as possible, should control the models, because the models may plug into many sockets.
393 Socket\_F currently sets:
394 \input{socketfkconfig.tex}
395
396 It sources only those Kconfigs that relate to this particular socket, i.e. not all possible models are sourced.
397
398 \subsection{cpu/$<$vendor$>$/$<$model$>$/Kconfig}
399 CPU Model Kconfigs only set variables, We do not expect that they will source any other Kconfig. The socket Kconfig should do that
400 if needed.
401 \subsection{cpu/$<$vendor$>$/$<$model$>$/Makefile.inc}
402 The Makefile.inc {\em unconditionally} specifies drivers and objects to be included in the build. There is no conditional
403 compilation at this point. IF a socket is included, it includes the models. If a model is included, it should include {em all}
404 objects, because it is not possible to determine at build time what options may be needed for a given model CPU.
405 This Makefile.inc includes no other Makefile.inc files; any inclusion should be done in the socket Makefile.inc.
406
407 \subsection{northbridge}
408 \subsubsection{northbridge/Kconfig}
409 No variables. Source all vendor directory Kconfigs.
410 \subsubsection{northbridge/Makefile.inc}
411 No variables. unconditionally include all vendor Makefile.inc
412 \subsubsection{northbridge/$<$vendor$>$/Kconfig}
413 No variables. Source all chip directory Kconfigs.
414 \subsubsection{northbridge/$<$vendor$>$/Makefile.inc}
415 No variables. {\em Conditionally} include all chipset Makefile.inc. The variable
416 is the name of the part, e.g.
417 \begin{verbatim}
418 subdirs-$(CONFIG_NORTHBRIDGE_AMD_AMDK8) += amdk8
419 \end{verbatim}
420 .
421 \subsubsection{northbridge/$<$vendor$>$/$<$chip$>$/Kconfig}
422 Typically a small number of variables. One defines the part name. Here is an example
423 of the variables defined for the K8.
424 \begin{verbatim}
425 config NORTHBRIDGE_AMD_AMDK8
426   bool
427   default n
428
429 config AGP_APERTURE_SIZE
430   hex
431   default 0x4000000
432
433 config HAVE_HIGH_TABLES
434   int
435   default 1
436 \end{verbatim}
437 \subsubsection{northbridge/$<$vendor$>$/$<$chip$>$/Makefile.inc}
438 Typically very small set of rules, and very simple.
439 Since this file is already conditionally included,
440 we don't need to test for the chipset CONFIG variable. We
441 can therefore test other variables (which is part of the reason
442 we set up conditional inclusion of this file, instead
443 of unconditionally including it). Here is an example from AMD K8.
444 Note that we can make a variable conditional on the ACPI tables.
445 \begin{verbatim}
446 driver-y += northbridge.o
447 driver-y += misc_control.o
448 obj-y +=  get_sblk_pci1234.o
449 obj-$(CONFIG_HAVE_ACPI_TABLES) +=  amdk8_acpi.o
450 \end{verbatim}
451
452 \subsection{southbridge}
453 \subsubsection{southbridge/Kconfig}
454 No variables. Source all vendor directory Kconfigs.
455 \subsubsection{southbridge/Makefile.inc}
456 No variables. {\em Unconditionally} include all vendor Makefile.inc
457 \subsubsection{southbridge/$<$vendor$>$/Kconfig}
458 No variables. Source all chip directory Kconfigs.
459 \subsubsection{southbridge/$<$vendor$>$/Makefile.inc}
460 No variables. {\em Conditionally} include all chipset Makefile.inc. The variable
461 is the name of the part, e.g.
462 \begin{verbatim}
463 subdirs-$(CONFIG_SOUTHBRIDGE_AMD_AMD8111) += amd8111
464 \end{verbatim}
465 .
466 \subsubsection{southbridge/$<$vendor$>$/$<$chip$>$/Kconfig}
467 Typically a small number of variables. One defines the part name. Here is an example
468 of the variables defined for the K8.
469 \begin{verbatim}
470 config SOUTHBRIDGE_AMD_AMD8111
471         bool
472         default n
473
474 \end{verbatim}
475 \subsubsection{southbridge/$<$vendor$>$/$<$chip$>$/Makefile.inc}
476 Typically very small set of rules, and very simple.
477 Since this file is already conditionally included,
478 we don't need to test for the chipset CONFIG variable. We
479 can therefore test other variables (which is part of the reason
480 we set up conditional inclusion of this file, instead
481 of unconditionally including it). Here is an example from AMD 8111.
482 No conditionals in this one yet. 
483 \begin{verbatim}
484 driver-y += amd8111.o
485 driver-y += amd8111_usb.o
486 driver-y += amd8111_lpc.o
487 driver-y += amd8111_ide.o
488 driver-y += amd8111_acpi.o
489 driver-y += amd8111_usb2.o
490 driver-y += amd8111_ac97.o
491 driver-y += amd8111_nic.o
492 driver-y += amd8111_pci.o
493 driver-y += amd8111_smbus.o
494 obj-y += amd8111_reset.o
495 \end{verbatim}
496
497 \subsubsection{vendor and part}
498 \subsection{southbridge}
499 \subsubsection{vendor and part}
500 \subsection{superio}
501 \subsection{drivers/i2c}
502 This is a rather special case. There are no Kconfig files or Makefile.inc files here. They are not needed.
503 To compile in one of these files, name the .o directory. E.g. in serengeti\_cheetah we have:
504 \begin{verbatim}
505 \end{verbatim}
506
507 \subsubsection{vendor and part}
508
509 \end{document}