eFuse 使用指南
1. 模块介绍
1.1. 术语定义
| 术语 | 定义 | 注释说明 |
|---|---|---|
| SID | Secure ID | 安全 ID 模块 |
| eFuse | Electric Fuse | 电子熔丝 |
1.2. eFuse 简介
芯片电路通常是生产时物理固化的电路，生产完成之后不可改变。实际应用中有一些重要信息，需要固化在芯片之中， 使得上电即可读取使用，比如一些硬件的性能参数信息。但是这些参数可能与芯片的生产工艺、所用的材料等有关系， 无法在设计时确定，因此需要有一种存储技术，即可以固化信息，又能够在生产之后进行修改。
eFuse 就是一种允许芯片上的电路在运行时进行修改的技术。它类似 EEPROM，属于一次性可编程存储器。eFuse ROM 里初始存储的内容都是 0，当需要修改某个比特位的值时，通过片上电压（通常为2.5V）提供一个持续一定时长的直流脉冲， 将代表该比特位的单根熔丝烧断，使得该比特位变为 1。熔丝被烧断之后，无法再恢复连接，因此这样的修改是一次性不可逆的。
1.3. eFuse 的应用
Artinchip 芯片中使用 eFuse 保存的配置信息包括（但不限于）：
- 芯片 ID
- 校准参数
- 功能开关配置
- 密钥信息
eFuse 内容通过 SID 硬件模块来访问。
2. 参数配置
通常eFuse 信息的读写启动程序、生产过程比较相关，内核以及用户态程序不需要关心 eFuse 的内容。 但由于 eFuse 中也可以保留一些产品相关的信息，因此也可以通过内核相关驱动读取 eFuse。
2.1. 内核配置
使能 SPI 相关的内核驱动，可在通过下列命令进行配置（在 SDK 顶层目录执行）:
make linux-menuconfig
在内核的配置界面中，进行下列的选择:
Device Drivers --->
-*- NVMEM Support --->
[*] /sys/bus/nvmem/devices/*/nvmem (sysfs interface)
[*] Artinchip SoC eFuse Support
进行如上的配置之后，内核 eFuse 驱动使能。
2.2. DTS 配置
芯片级的 DTS:
如需修改默认配置，请咨询原厂支持人员。
sid: sid@19010000 {
compatible = "artinchip,sid-v1.0";
reg = <0x19010000 0x800>;
clocks = <&cmu CLK_SID>;
resets = <&rst RESET_SID>;
};
3. 调试指南
3.1. 调试开关
可通过内核配置使能 eFuse 模块的 DEBUG 选项。在 SDK 根目录下执行:
make linux-menuconfig (or make km)
进入内核的配置界面:
Linux
Kernel hacking
Artinchip Debug
[*] SID(eFuse) driver debug
勾选使能该 DEBUG 选项后：
- eFuse 的驱动源码将以
-O0编译- eFuse 驱动中的 pr_dbg() 和 dev_dbg() 调试信息会被编译
如果需要看到 pr_dbg() 和 dev_dbg() 的打印信息，还需要设置 loglevel=8 。
若需要在启动过程中即可看到打印，需要在 env.txt 中修改 bootargs，增加 loglevel=8 。 若仅需要在板子启动到 Linux shell 后使能相关打印，可以通过下列命令调整 loglevel：
echo 8 > /proc/sys/kernel/printk
4. 测试指南
eFuse 在用户空间仅可读取，不可写。
读取 eFuse 内容可通过下列命令进行：
hexdump /sys/bus/nvmem/devices/aic-efuse0/nvmem
5. 设计说明
5.1. 源码说明
| 相关模块 | 源码路径 |
|---|---|
| NVMEM subsystem | source/linux-5.10/drivers/nvmem/core |
| Driver | source/linux-5.10/drivers/nvmem/artinchip-sid.c |
5.2. 模块架构
eFuse 在内核中通过 NVMEM 层对接其他各模块。NVMEM 在内核中被虚拟为一个总线上，可以挂载各种 NVMEM 设备。
图 8.22 NVMEM 内核架构
在内核中，其他模块透过 NVMEM Consumer API 进行读写交互； 在用户空间，应用程序可以通过 sysfs 文件节点 sys/bus/nvmem/devices/*/nvmem 进行读写操作。多数设备仅支持用户空间应用程序读，不支持写。
在 NVMEM 中，有存储设备(Device)和存储单元(Cell) 的概念。除了将 Device 注册到 NVMEM 之外，还可以注册 Cell。 比如 eFuse 中，eFuse 就是一个设备，设备中可以划分 Cell：
图 8.23 存储单元
在配置 DTS 时可描述 Device 需要暴露的 Cell 信息，包括位置、大小等。比如：
sid: sid@19010000 {
compatible = "artinchip,sid-v1.0";
reg = <0x19010000 0x1000>;
clocks = <&cmu CLK_SID>;
resets = <&rst RESET_SID>;
chip_id: chip-id@10 {
reg = <0x10 0x18>;
};
test-config: test-config@20 {
reg = <0x20 0x1>;
bits = <2 4>;
};
};
此处描述了一个 test-config cell：
- 位置：在 eFuse 的 0x20 字节偏移处
- 长度：0x1 字节
- 内容：从该字节的 2 比特偏移处开始，共 4 比特长的范围
5.3. 关键流程
5.3.1. 初始化
aic_sid_probe();
|-> res = platform_get_resource(pdev, IORESOURCE_MEM, 0);
|-> sid->base = devm_ioremap_resource(dev, res);
|-> nvmem = devm_nvmem_register(dev, nvmem_cfg);
|-> platform_set_drvdata(pdev, nvmem);
5.4. 数据结构
struct aic_sid {
void __iomem *base;
};
5.5. 接口设计
5.5.1. aic_sid_read
| 函数原型 | int aic_sid_read(void *context, unsigned int offset, void *data, size_t bytes) |
|---|---|
| 功能说明 | eFuse 读取接口 |
| 参数定义 | void *contextSID(eFuse) 设备指针unsigned int offset读取的位置偏移void *data输出缓冲区size_t bytes读取的数据长度 |
| 返回值 | 0: 成功其他: 失败 |
| 注意事项 |