BCM2711について

Raspberry Pi 4 Model Bに搭載されているBCM2711についてまとめてます。

主にベアメタルのプログラミングするときのため用です。

BCM2711のオフィシャルドキュメント

• https://github.com/raspberrypi/documentation/tree/master/hardware/raspberrypi/bcm2711
  • BCM2711の簡単な説明
• https://github.com/raspberrypi/documentation/blob/master/hardware/raspberrypi/bcm2711/rpi_DATA_2711_1p0_preliminary.pdf
  • BCM2711の概要が載ってます。
• https://github.com/raspberrypi/documentation/pull/1173
  • 上記の最初のアップデート時のプルリクエスト　その他ドキュメントが細かく変更されてるのが分かる。
• https://www.raspberrypi.org/documentation/hardware/raspberrypi/schematics/rpi_SCH_4b_4p0_reduced.pdf
  • 回路図です。
• ペリフェラルのスペックは数週間でリリースする予定。中の人のコメント Re: BCM2711B0

BCM2711のDevice Tree

デバイスツリーを読むとBCM2711に搭載されているペリフェラルと接続が分かります。

• bcm2711-rpi-4-b.dts
  • bcm2711.dtsi
    • bcm2838.dtsi
      • bcm283x.dtsi
    • bcm270x.dtsi
  • bcm2711-rpi.dtsi
    • bcm2708-rpi.dtsi
      • bcm2835-rpi.dtsi
    • bcm2838-rpi.dtsi
  • bcm283x-rpi-csi1-2lane.dtsi

こちらのデバイスツリーは何に使うのか不明です。（bcm2838を使った開発ボードかな。）

• bcm2838-rpi-4-b.dts
  • bcm2838.dtsi
  • bcm2835-rpi.dtsi
  • bcm2838-rpi.dtsi

BCM2711のブート

• BCM2711はVPU(VC6)でROMにあるコードを起動する。
• その次にVPU(VC6)でSPI接続されたEEPROMにあるコードを実行する。
• SD cardにbootcode.binがある場合はEEPROMにあるコードの代わりにbootcode.binを実行する。
• bootcode.binは署名が必要です。
• その後にARMを起動する。ARMの起動する冒頭部分のみソースコードが公開されている。
• armstubs: Add BCM2711 support
  • /armstubs/armstub7.S
  • /armstubs/armstub8.S

CPU

• ARM Cortex A72 1.5GHz x 4

GPU

• VideoCore 6
  • Pi 4 - full specification of VideoCore 6
• Linuxドライバ /drivers/gpu/drm/v3d
• Ideinのpy-videocore6
  • https://github.com/Idein/py-videocore6

割り込みコントローラ

• BCM2835由来の独自割り込みコントローラ は見当たらない。
• BCM2836由来の独自割り込みコントローラ は載ってるっぽい。(0x40000000)
• ARM製割り込みコントローラ GIC400 (0x40041000)が載ってる。
• どういうルーティングなのか分からん。
• legacy interrupt controller を使うか、GICを使うかはconfig.txtで設定できる。
  • Document enable_gic in config.txt
• GICの初期化コードは armstubsに含まれている。
  • /armstubs/armstub7.S
  • /armstubs/armstub8.S

ARM_GICD_BASE 0xFF841000
ARM_GICC_BASE 0xFF842000
ARM_GIC_END   0xFF847FFF

• PPI はコアごとの割り込み Generic Timerなど
• SPI はコア共有の割り込み DMA, UARTなど

PCI Express

• PCIeホストコントローラ (0x7d500000)
• Linuxドライバ drivers/pci/controller/pcie-brcmstb.c

Ethernet

• 内部バス接続 (0x7d580000)
• PHYとはRGMIIで接続
• Linxドライバ drivers/net/ethernet/broadcom/genet/brcmgenet.c

内蔵USBホスト

• 内部バス接続 (0x7e980000)
• RPI2と同じ synopsys designwareのUSBホストコントローラ (0x7e980000)
• 電源供給用のUSB Type Cのポートにつながっている。 Deviceとしても動く。
• BCM2711にもUSB3ホストコントローラ(xhci)を搭載しているっぽいが使っていない。

外付けUSBホスト

• PCIeで外部のUSB3 Host controller VIA VL805に接続。xhci準拠。
• VL805はPHYを4port分内蔵している。
• Linuxで動くシンプルな初期化コード xHCI on RPi4

MMC/SD

• emmc2, mmcnr, sdhostの3つを搭載
• microsdスロットはemmc2に接続
• Linuxドライバ drivers/mmc/host/sdhci-iproc.c
• wlanはmmcnrに接続 nrはnon removeの意味
• Linuxドライバ drivers/mmc/host/sdhci-iproc.c
• sdhostは使っていない。拡張端子に割り当て可

I2S

• サンプリングレート192KHzの出力までサポート
  • bcm2835-pcm.c: Support multichannel audio

H264 decoder, HEVC(H265) decoder, VP9 decoder

• 内部バス接続
• Argon DesignのIPを使用
• レジスタにアクセスするだけのLinux ドライバ /drivesr/char/broadcom/argon-mem.c
• ffmpegのからデコーダーのレジスタにアクセスする方式。
• BCM2711用のffmpegの開発は→ https://github.com/popcornmix/FFmpeg/tree/2711
• ffmpegのhevc decoder用コード libavcodec/rpi_hevc.c

RNG

• 内部バス接続 (0x7e104000)
• RNGのIPが追加
• Linux ドライバ drivers/char/hw_random/iproc-rng200.c

UART

• uart2, uart3, uart4, uart5。PL011のUARTが4つ追加。

SPI

• spi3, spi4, spi5, spi6。SPIが4つ追加。

I2C

• i2c3, i2c4, i2c5, i2c6。I2Cが4つ追加。

GPIO

また更新する予定です。