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。



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



进入tf-a目录下

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



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



进入tf-a源码目录下：

linux@ubuntu：$ cd tf-a-stm32mp-2.2.r1



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*



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。



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



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。

建立自己的平台配置工具链
1.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



2.增加板级相关文件
进入到tf-a源码目录

1. 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

复制代码

添加设备树文件

1. linux@ubuntu:$ cp fdts/stm32mp15xx-dkx.dtsi fdts/stm32mp15xx-fsmp1x.dtsi
   
2. 
   
3. linux@ubuntu:$ cp fdts/stm32mp157a-dk1.dts fdts/stm32mp157a-fsmp1a.dts

复制代码

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

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

复制代码

修改
fdts/stm32mp157a-fsmp1a.dts将

#include "stm32mp15xx-dkx.dtsi"

修改为

#include "stm32mp15xx-fsmp1x.dtsi"

3.编译源码
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：



编译完成后会在上级build/trusted目录得到如下文件：

linux@ubuntu：$ ls ../ build/trusted



linux@ubuntu：$ cd ../ build/trusted

4.固件烧写
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*



/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：

1. linux@ubuntu:$ sudo dd if=tf-a-stm32mp157a-fsmp1a-trusted.stm32 of=/dev/sdb1 conv=fdatasync
   
2. 
   
3. linux@ubuntu:$ sudo dd if=tf-a-stm32mp157a-fsmp1a-trusted.stm32 of=/dev/sdb2 conv=fdatasync
   
4. 
   
5. linux@ubuntu:$ sudo dd if=u-boot-stm32mp157a-fsmp1a-trusted.stm32 of=/dev/sdb3 conv=fdatasync

复制代码

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
将拨码开关设置为SD卡启动方式：



将制作好的TF卡插入开发板，上电后会出现如下错误提示：



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
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：

1. &i2c4 {
   
2. 
   
3. pinctrl-names = "default", "sleep";
   
4. 
   
5. pinctrl-0 = <&i2c4_pins_a>;
   
6. 
   
7. pinctrl-1 = <&i2c4_pins_sleep_a>;
   
8. 
   
9. i2c-scl-rising-time-ns = <185>;
   
10. 
    
11. i2c-scl-falling-time-ns = <20>;
    
12. 
    
13. clock-frequency = <400000>;
    
14. 
    
15. status = " okay";
    
16. 
    
17. secure-status = "okay";
    
18. 
    
19. /*内容太长此处省略*/
    
20. 
    
21. watchdog {
    
22. 
    
23. compatible = "st,stpmic1-wdt";
    
24. 
    
25. status = "disabled";
    
26. 
    
27. };
    
28. 
    
29. };
    
30. 
    
31. };

复制代码

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

1. &cpu0{
   
2. 
   
3. cpu-supply = <&vddcore>;
   
4. 
   
5. };
   
6. 
   
7. &cpu1{
   
8. 
   
9. cpu-supply = <&vddcore>;
   
10. 
    
11. };

复制代码

2.添加固定电源配置
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)：

1. vin: vin {
   
2. 
   
3. compatible = "regulator-fixed";
   
4. 
   
5. regulator-name = "vin";
   
6. 
   
7. regulator-min-microvolt = <5000000>;
   
8. 
   
9. regulator-max-microvolt = <5000000>;
   
10. 
    
11. regulator-always-on;
    
12. 
    
13. };
    
14. 
    
15. v3v3: regulator-3p3v {
    
16. 
    
17. compatible = "regulator-fixed";
    
18. 
    
19. regulator-name = "v3v3";
    
20. 
    
21. regulator-min-microvolt = <3300000>;
    
22. 
    
23. regulator-max-microvolt = <3300000>;
    
24. 
    
25. regulator-always-on;
    
26. 
    
27. regulator-boot-on;
    
28. 
    
29. };
    
30. 
    
31. v1v8_audio: regulator-v1v8-audio {
    
32. 
    
33. compatible = "regulator-fixed";
    
34. 
    
35. regulator-name = "v1v8_audio";
    
36. 
    
37. regulator-min-microvolt = <1800000>;
    
38. 
    
39. regulator-max-microvolt = <1800000>;
    
40. 
    
41. regulator-always-on;
    
42. 
    
43. regulator-boot-on;
    
44. 
    
45. };
    
46. 
    
47. v3v3_hdmi: regulator-v3v3-hdmi {
    
48. 
    
49. compatible = "regulator-fixed";
    
50. 
    
51. regulator-name = "v3v3_hdmi";
    
52. 
    
53. regulator-min-microvolt = <3300000>;
    
54. 
    
55. regulator-max-microvolt = <3300000>;
    
56. 
    
57. regulator-always-on;
    
58. 
    
59. regulator-boot-on;
    
60. 
    
61. };
    
62. 
    
63. v1v2_hdmi: regulator-v1v2-hdmi {
    
64. 
    
65. compatible = "regulator-fixed";
    
66. 
    
67. regulator-name = "v1v2_hdmi";
    
68. 
    
69. regulator-min-microvolt = <1200000>;
    
70. 
    
71. regulator-max-microvolt = <1200000>;
    
72. 
    
73. regulator-always-on;
    
74. 
    
75. regulator-boot-on;
    
76. 
    
77. };
    
78. 
    
79. vdd: regulator-vdd {
    
80. 
    
81. compatible = "regulator-fixed";
    
82. 
    
83. regulator-name = "vdd";
    
84. 
    
85. regulator-min-microvolt = <3300000>;
    
86. 
    
87. regulator-max-microvolt = <3300000>;
    
88. 
    
89. regulator-always-on;
    
90. 
    
91. regulator-boot-on;
    
92. 
    
93. };
    
94. 
    
95. vdd_usb: regulator-vdd-usb {
    
96. 
    
97. compatible = "regulator-fixed";
    
98. 
    
99. regulator-name = "vdd_usb";
    
100. 
     
101. regulator-min-microvolt = <3300000>;
     
102. 
     
103. regulator-max-microvolt = <3300000>;
     
104. 
     
105. regulator-always-on;
     
106. 
     
107. regulator-boot-on;
     
108. 
     
109. };
     
110. 
     
111. };

复制代码

3.重新编译源码
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
重新烧写后启动现象如下：



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。



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：


1.管脚定义
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：

1. sdmmc2_b4_pins_a: sdmmc2-b4-0 {
   
2. 
   
3. pins1 {
   
4. 
   
5. pinmux = <STM32_PINMUX('B', 14, AF9)>, /* SDMMC2_D0 */
   
6. 
   
7. <STM32_PINMUX('B', 15, AF9)>, /* SDMMC2_D1 */
   
8. 
   
9. <STM32_PINMUX('B', 3, AF9)>, /* SDMMC2_D2 */
   
10. 
    
11. <STM32_PINMUX('B', 4, AF9)>, /* SDMMC2_D3 */
    
12. 
    
13. <STM32_PINMUX('G', 6, AF10)>; /* SDMMC2_CMD */
    
14. 
    
15. slew-rate = <1>;
    
16. 
    
17. drive-push-pull;
    
18. 
    
19. bias-pull-up;
    
20. 
    
21. };
    
22. 
    
23. pins2 {
    
24. 
    
25. pinmux = <STM32_PINMUX('E', 3, AF9)>; /* SDMMC2_CK */
    
26. 
    
27. slew-rate = <2>;
    
28. 
    
29. drive-push-pull;
    
30. 
    
31. bias-pull-up;
    
32. 
    
33. };
    
34. 
    
35. };

复制代码

2.增加SDMMC2节点信息
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：

1. &sdmmc2 {
   
2. 
   
3. pinctrl-names = "default";
   
4. 
   
5. pinctrl-0 = <&sdmmc2_b4_pins_a &sdmmc2_d47_pins_a>;
   
6. 
   
7. non-removable;
   
8. 
   
9. st,neg-edge;
   
10. 
    
11. bus-width = <8>;
    
12. 
    
13. vmmc-supply = <&v3v3>;
    
14. 
    
15. vqmmc-supply = <&v3v3>;
    
16. 
    
17. status = "okay";
    
18. 
    
19. };

复制代码

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