Полное руководство Rockchip Linux SATA: DTS, U-Boot, ограничение скорости и FBS

Полностью сохранены технические главы китайского/английского RK-KF-YF-148 V2.4.0 (CN стр. 4–13, EN 5–14). Область источника: RK356X/kernel 4.19; RK3588/RK3588S/RK356X/kernel 5.10; RK3576/kernel 6.1. Также приведены настройки драйвера kernel 6.1 и патчи U-Boot нескольких платформ. Код во всех четырёх языках следует китайским примерам. Для ArmSoM проверьте разводку SATA, общие PHY, питание, PM-расширитель, SDK/BSP, ветки ядра и U-Boot. Это платформенная справка без измерений ArmSoM или проверки сна и совместимости патчей. Отдельных технических рисунков нет; таблицы доступны для редактирования.

Сохранены проблемы оригинала: status = <okay>;, типографская закрывающая кавычка phy-names и повтор номера 6 в §2. Это не проверенный готовый к компиляции DTS. Общие PHY и альтернативная разводка зависят от SoC/платы; взаимоисключение не распространяется автоматически на все контроллеры системы. Доступ к патчу не проверен. Примеры выключения, сна, драйверов и регистров не выполнялись.

ArmSoM Docs · Rockchip Linux kernel

1. Ресурсы микросхем

RK3566

Ресурс	Режим	Расширение через PM	Совместное использование PHY	Примечания
SATA1	6G/3G/1.5G	Поддерживается (5 дисков)	USB、QSGMII
SATA2	6G/3G/1.5G	Поддерживается (5 дисков)	PCIE、QSGMII

RK3568

Ресурс	Скорость	Расширение через PM	Совместное использование PHY
SATA0	6G/3G/1.5G	Поддерживается (5 дисков)	USB
SATA1	6G/3G/1.5G	Поддерживается (5 дисков)	USB、QSGMII
SATA2	6G/3G/1.5G	Поддерживается (5 дисков)	PCIE、QSGMII

RK3588S

Ресурс	Режим	Расширение через PM	Совместное использование PHY	Примечания
SATA0	6G/3G/1.5G	Поддерживается (5 дисков)	PCIE
SATA2	6G/3G/1.5G	Поддерживается (5 дисков)	PCIE、USB

RK3588

Ресурс	Скорость	Расширение через PM	Совместное использование PHY
SATA0	6G/3G/1.5G	Поддерживается (5 дисков)	PCIE
SATA1	6G/3G/1.5G	Поддерживается (5 дисков)	PCIE
SATA2	6G/3G/1.5G	Поддерживается (5 дисков)	PCIE、USB

RK3576

Ресурс	Скорость	Расширение через PM	Совместное использование PHY	Примечания
SATA0	6G/3G/1.5G	Поддерживается (5 дисков)	PCIE
SATA1	6G/3G/1.5G	Поддерживается (5 дисков)	PCIE、USB

2. Настройка DTS

RK3566

Ресурс	Эталонная конфигурация	Узел контроллера	Узел PHY
SATA1	rk3568.dtsi	sata1	combphy1_usq
SATA2	rk3568.dtsi	sata2	combphy2_psq

RK3568

Ресурс	Эталонная конфигурация	Узел контроллера	Узел PHY
SATA0	rk3568.dtsi	sata0	combphy0_us
SATA1	rk3568.dtsi	sata1	combphy1_usq
SATA2	rk3568.dtsi	sata2	combphy2_psq

RK3588

Ресурс	Эталонная конфигурация	Узел контроллера	Узел PHY
SATA0	rk3588s.dtsi	sata0	combphy0_ps
SATA1	rk3588.dtsi	sata1	combphy1_ps
SATA2	rk3588s.dtsi	sata2	combphy2_psu

RK3588s

Ресурс	Эталонная конфигурация	Узел контроллера	Узел PHY
SATA0	rk3588s.dtsi	sata0	combphy0_ps
SATA2	rk3588s.dtsi	sata2	combphy2_psu

RK3576

Ресурс	Эталонная конфигурация	Узел контроллера	Узел PHY
SATA0	rk3576.dtsi	sata0	combphy0_ps
SATA1	rk3576.dtsi	sata1	combphy1_psu

compatible = "rockchip,rk-ahci", "snps,dwc-ahci"; Обязательная настройка по умолчанию; драйвер: drivers/ata/ahci_platform.c.
phy-names = "sata-phy“;

Обязательный неизменяемый параметр: драйвер AHCI находит соответствующий узел combphy по имени “sata-phy“.

status = <okay>; Обязательно: включите одновременно узел контроллера SATA и соответствующий узел phy.
assigned-clock-rates = <100000000>; Обязательно: допустимые частоты опорного тактирования — 24000000, 25000000 и 100000000; рекомендуется 100000000.
pinctrl-0 = <&sata_pm_reset>;

sata_pm_reset: sata-pm-reset {
    rockchip,pins = <4 RK_PD2 RK_FUNC_GPIO &pcfg_output_high>;
};

&combphy1_usq {
    pinctrl-names = "default";
    pinctrl-0 = <&sata_pm_reset>;
};

Необязательно: при расширении портов SATA внешней микросхемой PM может потребоваться GPIO для её сброса. См. настройки в rk3568-nvr-demo-v10.dtsi.

pinctrl-0 = <&sata2_pins>;

&sata0 {
    pinctrl-names = "default";
    pinctrl-0 = <&sata0_pins>;
};

&sata1 {
    pinctrl-names = "default";
    pinctrl-0 = <&sata1_pins>;
};

&sata2 {
    pinctrl-names = "default";
    pinctrl-0 = <&sata2_pins>;
};

Необязательно: добавьте pinctrl в соответствующий узел контроллера sata, чтобы включить SATA ACT LED.

dma-coherent; Необязательно: RK3576 поддерживает когерентность кэша; SDK включает её по умолчанию, настройка доступна в DTS. На других платформах этот параметр задавать нельзя. Повтор номера сохранён из источника.

3. Настройка menuconfig

Для правильной работы SATA включите следующие параметры.

Для kernel 4.19 и kernel 5.10:

CONFIG_ATA=y
CONFIG_SATA_AHCI=y
CONFIG_SATA_AHCI_PLATFORM=y
CONFIG_PHY_ROCKCHIP_NANENG_COMBO_PHY=y

Для kernel 6.1:

CONFIG_ATA=y
CONFIG_SATA_AHCI=y
CONFIG_AHCI_DWC=y
CONFIG_PHY_ROCKCHIP_NANENG_COMBO_PHY=y

4. Поддержка SATA в U-Boot

4.1 Изменения DTS

В DTS включите combphy и контроллер sata, а также используемые узлы php_grf и pipe_phyx_grf. Ниже приведён пример настройки RK3588 SATA0.

diff --git a/arch/arm/dts/rk3588-u-boot.dtsi b/arch/arm/dts/rk3588-u-boot.dtsi
index 3fe8054aac..29cb50e122 100644
--- a/arch/arm/dts/rk3588-u-boot.dtsi
+++ b/arch/arm/dts/rk3588-u-boot.dtsi
@@ -192,6 +192,16 @@
        status = "okay";
 };

+&sata0 {
+       u-boot,dm-pre-reloc;
+       status = "okay";
+};
+
+&combphy0_ps {
+       u-boot,dm-pre-reloc;
+       status = "okay";
+};
+
 /* Support SPL-PINCTRL:
  * 1. ioc
  * 2. pinctrl(sdmmc)

4.2 Сборка

Для RK356x используется rk3568-sata.config. Команда сборки:

./make.sh rk3568-sata

Для RK3588(s) используется rk3588-sata.config. Команда сборки:

./make.sh rk3588-sata

5. Часто задаваемые вопросы

5.1 Можно ли загружать прошивку PM через SATA?

RK356X и RK3588 поддерживают загрузку прошивки JMB575. Ссылка из источника: патч загрузки прошивки JMB575 (доступность и права не проверены).

5.2 Как проверить производительность SATA?

См. RK-KF-YF-138, Rockchip_RK3568_Reference_SATA_Performance_CN.

5.3 Почему стандартный SDK не обнаруживает SATA-устройство?

Программный случай 1: обновление только uboot в первой версии SDK может вызвать эту проблему. Обновите также драйвер phy в kernel.

commit b3f78165e536d35b2337063093bb33a018ff518d
Author: Shawn Lin <shawn.lin@rock-chips.com>
Date:   Wed Dec 23 16:17:31 2020 +0800

    phy: rockchip: naneng-combphy: Reset phy if not being used

    Change-Id: Ia62481ebf5aa5684c359fd00a3933bb02e2caaff
    Signed-off-by: Shawn Lin <shawn.lin@rock-chips.com>

Программный случай 2: SATA и PCIE взаимоисключающие; отключите PCIE в DTS. Аппаратный случай: SATA и PCIE также взаимоисключающие. Разводка для обоих вариантов может влиять на сигнал; уберите ответвление трассы PCIE.

5.4 Как ограничить SATA до 1.5G или 3G?

Драйвер PHY по умолчанию поддерживает 6G. Измените его для ограничения максимальной скорости PHY. Ниже примеры патчей для разных платформ. RK356X: ограничение до 1.5G.

diff --git a/drivers/phy/rockchip/phy-rockchip-naneng-combphy.c b/drivers/phy/rockchip/phy-rockchip-naneng-combphy.c
index 08445c1890eb..3df0e0e05ab4 100644
--- a/drivers/phy/rockchip/phy-rockchip-naneng-combphy.c
+++ b/drivers/phy/rockchip/phy-rockchip-naneng-combphy.c
@@ -604,7 +604,7 @@ static const struct rockchip_combphy_grfcfg rk3568_combphy_grfcfgs = {
        .con2_for_sata          = { 0x0008, 15, 0, 0x00, 0x80c3 },
        .con3_for_sata          = { 0x000c, 15, 0, 0x00, 0x4407 },
        /* pipe-grf */
-       .pipe_con0_for_sata     = { 0x0000, 15, 0, 0x00, 0x2220 },
+       .pipe_con0_for_sata     = { 0x0000, 15, 0, 0x00, 0x0000 },
        .pipe_sgmii_mac_sel     = { 0x0040, 1, 1, 0x00, 0x01 },
        .pipe_xpcs_phy_ready    = { 0x0040, 2, 2, 0x00, 0x01 },
        .u3otg0_port_en         = { 0x0104, 15, 0, 0x0181, 0x1100 },

RK356X: ограничение до 3G.

diff --git a/drivers/phy/rockchip/phy-rockchip-naneng-combphy.c b/drivers/phy/rockchip/phy-rockchip-naneng-combphy.c
index 08445c1890eb..3df0e0e05ab4 100644
--- a/drivers/phy/rockchip/phy-rockchip-naneng-combphy.c
+++ b/drivers/phy/rockchip/phy-rockchip-naneng-combphy.c
@@ -604,7 +604,7 @@ static const struct rockchip_combphy_grfcfg rk3568_combphy_grfcfgs = {
        .con2_for_sata          = { 0x0008, 15, 0, 0x00, 0x80c3 },
        .con3_for_sata          = { 0x000c, 15, 0, 0x00, 0x4407 },
        /* pipe-grf */
-       .pipe_con0_for_sata     = { 0x0000, 15, 0, 0x00, 0x2220 },
+       .pipe_con0_for_sata     = { 0x0000, 15, 0, 0x00, 0x1110 },
        .pipe_sgmii_mac_sel     = { 0x0040, 1, 1, 0x00, 0x01 },
        .pipe_xpcs_phy_ready    = { 0x0040, 2, 2, 0x00, 0x01 },
        .u3otg0_port_en         = { 0x0104, 15, 0, 0x0181, 0x1100 },

RK3588(S): ограничение до 1.5G.

diff --git a/drivers/phy/rockchip/phy-rockchip-naneng-combphy.c b/drivers/phy/rockchip/phy-rockchip-naneng-combphy.c
index 6f7aa8ebc292..062116ad09e8 100644
--- a/drivers/phy/rockchip/phy-rockchip-naneng-combphy.c
+++ b/drivers/phy/rockchip/phy-rockchip-naneng-combphy.c
@@ -868,8 +868,8 @@ static const struct rockchip_combphy_grfcfg rk3588_combphy_grfcfgs = {
        .con2_for_sata          = { 0x0008, 15, 0, 0x00, 0x80c1 },
        .con3_for_sata          = { 0x000c, 15, 0, 0x00, 0x0407 },
        /* pipe-grf */

-       .pipe_con0_for_sata     = { 0x0000, 11, 5, 0x00, 0x22 },
-       .pipe_con1_for_sata     = { 0x0004, 2, 0, 0x00, 0x2 },

+       .pipe_con0_for_sata     = { 0x0000, 11, 5, 0x00, 0x00 },
+       .pipe_con1_for_sata     = { 0x0004, 2, 0, 0x00, 0x0 },
         };

 static const struct clk_bulk_data rk3588_clks[] = {

RK3588(S): ограничение до 3G.

diff --git a/drivers/phy/rockchip/phy-rockchip-naneng-combphy.c b/drivers/phy/rockchip/phy-rockchip-naneng-combphy.c
index 6f7aa8ebc292..062116ad09e8 100644
--- a/drivers/phy/rockchip/phy-rockchip-naneng-combphy.c
+++ b/drivers/phy/rockchip/phy-rockchip-naneng-combphy.c
@@ -868,8 +868,8 @@ static const struct rockchip_combphy_grfcfg rk3588_combphy_grfcfgs = {
        .con2_for_sata          = { 0x0008, 15, 0, 0x00, 0x80c1 },
        .con3_for_sata          = { 0x000c, 15, 0, 0x00, 0x0407 },
        /* pipe-grf */

-       .pipe_con0_for_sata     = { 0x0000, 11, 5, 0x00, 0x22 },
-       .pipe_con1_for_sata     = { 0x0004, 2, 0, 0x00, 0x2 },

+       .pipe_con0_for_sata     = { 0x0000, 11, 5, 0x00, 0x11 },
+       .pipe_con1_for_sata     = { 0x0004, 2, 0, 0x00, 0x1 },
         };

 static const struct clk_bulk_data rk3588_clks[] = {

5.5 Как включить FBS на RK356X?

При использовании внешней микросхемы PM включение FBS может повысить скорость чтения/записи.

Для kernel 4.19 и kernel 5.10 примените следующий патч и задайте в узле sata файла dtsi compatible = "rockchip,rk-ahci", "snps,dwc-ahci";.

diff --git a/drivers/ata/ahci_platform.c b/drivers/ata/ahci_platform.c
index 3aab2e3d57f3..1825b33cc274 100644
--- a/drivers/ata/ahci_platform.c
+++ b/drivers/ata/ahci_platform.c
@@ -62,6 +62,9 @@ static int ahci_probe(struct platform_device *pdev)
        if (of_device_is_compatible(dev->of_node, "hisilicon,hisi-ahci"))
                hpriv->flags |= AHCI_HFLAG_NO_FBS | AHCI_HFLAG_NO_NCQ;

+       if (of_device_is_compatible(dev->of_node, "rockchip,rk-ahci"))
+               hpriv->flags |= AHCI_HFLAG_YES_FBS;
+
        port = acpi_device_get_match_data(dev);
        if (!port)
                port = &ahci_port_info;
@@ -88,6 +91,7 @@ static const struct of_device_id ahci_of_match[] = {
        { .compatible = "snps,dwc-ahci", },
        { .compatible = "hisilicon,hisi-ahci", },
        { .compatible = "cavium,octeon-7130-ahci", },
+       { .compatible = "rockchip,rk-ahci", },
        {},
 };

Kernel 6.1 использует другой драйвер; реализация выполняется следующими патчами U-Boot. Патч U-Boot для RK356X:

diff --git a/arch/arm/mach-rockchip/rk3568/rk3568.c b/arch/arm/mach-rockchip/rk3568/rk3568.c
index 3b33322a6c7..89e0eb3ca5a 100644
--- a/arch/arm/mach-rockchip/rk3568/rk3568.c
+++ b/arch/arm/mach-rockchip/rk3568/rk3568.c
@@ -61,6 +61,13 @@ DECLARE_GLOBAL_DATA_PTR;

 #define EBC_PRIORITY_REG       (0xfe158008)

+#define SATA0_BASE_ADDR                        0xfc000000
+#define SATA1_BASE_ADDR                        0xfc400000
+#define SATA2_BASE_ADDR                        0xfc800000
+#define SATA_PI                                0xC
+#define SATA_PORT_CMD                  0x118
+#define SATA_FBS_ENABLE                        BIT(22)
+
 enum {
        /* PMU_GRF_GPIO0C_IOMUX_L */
        GPIO0C1_SHIFT           = 4,
@@ -945,6 +952,15 @@ int arch_cpu_init(void)
        writel((0x77771111), GRF_BASE + GRF_GPIO1C_IOMUX_L);
        writel((0x07770111), GRF_BASE + GRF_GPIO1C_IOMUX_H);
 #endif
+       /*
+        * Set SATA FBSCP and PORTS_IMPL for kernel drivers
+        */
+       writel(SATA_FBS_ENABLE, SATA0_BASE_ADDR + SATA_PORT_CMD);
+       writel(1, SATA0_BASE_ADDR + SATA_PI);
+       writel(SATA_FBS_ENABLE, SATA1_BASE_ADDR + SATA_PORT_CMD);
+       writel(1, SATA1_BASE_ADDR + SATA_PI);
+       writel(SATA_FBS_ENABLE, SATA2_BASE_ADDR + SATA_PORT_CMD);
+       writel(1, SATA2_BASE_ADDR + SATA_PI);
 #endif

        return 0;

Патч U-Boot для RK3576:

diff --git a/arch/arm/mach-rockchip/rk3576/rk3576.c b/arch/arm/mach-rockchip/rk3576/rk3576.c
index c664c743f36..5758af56b13 100644
--- a/arch/arm/mach-rockchip/rk3576/rk3576.c
+++ b/arch/arm/mach-rockchip/rk3576/rk3576.c
@@ -94,6 +94,12 @@ DECLARE_GLOBAL_DATA_PTR;
 #define PMU1_CRU_GATE_CON03    0x080C
 #define PMU1_CRU_SOFTRST_CON03 0x0a0C

+#define SATA0_BASE_ADDR                        0x2a240000
+#define SATA1_BASE_ADDR                        0x2a250000
+#define SATA_PI                                0xC
+#define SATA_PORT_CMD                  0x118
+#define SATA_FBS_ENABLE                        BIT(22)
+
 #ifdef CONFIG_ARM64
 #include <asm/armv8/mmu.h>

@@ -400,6 +406,14 @@ int arch_cpu_init(void)
         * Module: GMAC0/1, MMU0/1(PCIe, SATA, USB3)
         */
        writel(0xffffff00, SYS_SGRF_BASE + SYS_SGRF_SOC_CON20);
+#else
+       /*
+        * Set SATA FBSCP and PORTS_IMPL for kernel drivers
+        */
+       writel(SATA_FBS_ENABLE, SATA0_BASE_ADDR + SATA_PORT_CMD);
+       writel(1, SATA0_BASE_ADDR + SATA_PI);
+       writel(SATA_FBS_ENABLE, SATA1_BASE_ADDR + SATA_PORT_CMD);
+       writel(1, SATA1_BASE_ADDR + SATA_PI);
 #endif

 #if defined(CONFIG_ROCKCHIP_EMMC_IOMUX)

Патч U-Boot для RK3588:

diff --git a/arch/arm/mach-rockchip/rk3588/rk3588.c b/arch/arm/mach-rockchip/rk3588/rk3588.c
index e42a1aef996..986bf56519b 100644
--- a/arch/arm/mach-rockchip/rk3588/rk3588.c
+++ b/arch/arm/mach-rockchip/rk3588/rk3588.c
@@ -102,6 +102,13 @@ DECLARE_GLOBAL_DATA_PTR;
 #define MMU600PHP_TCU_PRIORITY_REG     0xfdf3a808
 #define QOS_PRIORITY_LEVEL(h, l)       ((((h) & 7) << 8) | ((l) & 7))

+#define SATA0_BASE_ADDR                        0xfe210000
+#define SATA1_BASE_ADDR                        0xfe220000
+#define SATA2_BASE_ADDR                        0xfe230000
+#define SATA_PI                                0xC
+#define SATA_PORT_CMD                  0x118
+#define SATA_FBS_ENABLE                        BIT(22)
+
 #ifdef CONFIG_ARM64
 #include <asm/armv8/mmu.h>

@@ -1067,6 +1074,16 @@ int arch_cpu_init(void)
         */
        writel(QOS_PRIORITY_LEVEL(4, 4), MMU600PHP_TBU_PRIORITY_REG);
        writel(QOS_PRIORITY_LEVEL(4, 4), MMU600PHP_TCU_PRIORITY_REG);
+
+       /*
+        * Set SATA FBSCP and PORTS_IMPL for kernel drivers
+        */
+       writel(SATA_FBS_ENABLE, SATA0_BASE_ADDR + SATA_PORT_CMD);
+       writel(1, SATA0_BASE_ADDR + SATA_PI);
+       writel(SATA_FBS_ENABLE, SATA1_BASE_ADDR + SATA_PORT_CMD);
+       writel(1, SATA1_BASE_ADDR + SATA_PI);
+       writel(SATA_FBS_ENABLE, SATA2_BASE_ADDR + SATA_PORT_CMD);
+       writel(1, SATA2_BASE_ADDR + SATA_PI);
 #endif

        /* Select usb otg0 phy status to 0 that make rockusb can work at high-speed */

5.6 Как перевести диск в ожидание или сон?

При выключении переведите диск в ожидание или сон, чтобы избежать повреждения из-за резкого отключения питания. После следующих команд остановка вращения и переход в ожидание/сон могут занять 10 секунд. Обращение к диску снова разбудит его. При выключении сначала размонтируйте диск, чтобы система больше не читала и не писала на него.

待机： busybox hdparm -y /dev/block/sda
休眠： busybox hdparm -Y /dev/block/sda