Dies ist eine alte Version des Dokuments!

Den Flash-Speicher vom Mainboard über JTAG auslesen

Diese Anleitung beschreibt wie man den kompletten Inhalt des 32 MB großen Flash-Speichers vom Mainboard des FX auf den PC überträgt.

Der Flash-Speicher selbst hat keinen JTAG-TAP (Interface). Er ist mit dem Hauptprozessor, einem Texas Instruments „OMAP5948ZXF“ verbunden. Der OMAP hat eine JTAG-Schnittstelle und somit ergibt sich die Möglichkeit darüber auch an den Inhalt des Flashs heranzukommen.

Da der OMAP5948 eine Sonderproduktion für die Firma BOSCH ist, gibt es keinerlei öffentlich verfügbare Dokumentation darüber im Internet. Meine Recherchen haben aber ergeben das dieser mit hoher Wahrscheinlichkeit dem OMAP5912 entspricht. Mehr darüber im Grundlagenartikel über den OMAP5948.

Der OMAP enthält neben einer ARM9-CPU und einem DSP auch einen Coprozessor und zahlreiche andere Komponenten, ähnlich einem Mikrocontroller. RAM und Flash können per Design extern angeschlossen werden. Dieser Umstand ermöglicht eine gewisse Vorhersage wie und an welchen Pins der OMAP ein Flash bedient. Mit Hilfe eines JTAG-Flash-Readers und den richtigen Einstellungen ist es grundsätzlich kein Problem das Flash auszulesen.

Es gibt jedoch ein Problem! Einzelne Sektoren lassen sich problemlos übertragen. Will man aber mehr als 5 oder 10 Sektoren übermitteln (das Flash enthält 256 Sektoren), kommt es zum Übertragungsabbruch:

Gleichzeitig kann beobachtet werden das der Stromverbrauch des Geräts gegen Null sinkt. An diesem Problem sind bislang alle die im Internet darüber berichten gescheitert. Niemand hat es bislang geschafft den Flash vollständig in einem Rutsch zu lesen.

Der Grund für diese Abbrüche ist schnell erklärt: Um via JTAG auf den Flash-Speicher zugreifen zu können wird als erstes die CPU angehalten und die Speicherverwaltungseinheit deaktiviert. Nur so können Zugriffskonflikte vermieden werden. Gleichzeit wird damit auch die auf dem OMAP laufende Anwendung gestoppt. Die Programmausführung auf dem OMAP wird jedoch von einem Watchdog im Radioprozessor (µPD70F3283) überwacht. Erhält dieser innerhalb von 10 Sekunden kein „Lebenszeichen“ des laufenden Programms, löst er eine vollständige Abschaltung aus. Diese Keep-Alive Pakete werden mittels SPI-Schnittstelle vom OMAP zum Radioprozessor gesendet.

Um das Flash also vollständig (unterbrechungsfrei) herunterladen zu können, muss dieser Watchdog entweder deaktiviert werden, oder weiterhin Keep-Alive-Pakete für den Watchdog auf den SPI erzeugt werden. Letzteres wäre per Software sicher möglich. Viele Flash-Reader, wie auch der Segger, laden via JTAG nach anhalten der CPU eigenen Programmcode in den Arbeitsspeicher des OMAP und lassen ihn ausführen. Dieser Programmcode liest dann den Flash byteweise aus und sendet die Daten direkt über JTAG zum Programm auf dem PC. Das geht deutlich schneller als die Leseoperationen auf Signalebene über JTAG-Boundaryscan-Register zu emulieren. In diese Software könnte ein findiger Programmierer auch eine Routine für das senden der Keep-Alive-Pakete implementieren.

Es gibt aber noch eine Alternative! Die Entwickler des Radios waren so freundlich einen IO-Port des Radioprozessors an den rechten, nicht bestückten, Serviceport zu legen mit dem es möglich ist den Radioprozessor und damit den Watchdog zu deaktivieren. Diese Methode beschreibe ich nachfolgend im Detail. Damit ist es problemlos möglich, den Flash-Inhalt ohne weitere Hilfsmittel, Spezialsoftware oder sonstigem Hokuspokus komplett auszulesen!

Für die Umsetzung verwende ich einen relativ preiswerten „Segger J-Link EDU“:

in Verbindung mit der zugehörigen Software (J-Flash).

Den Segger J-Link am mit dem Serviceport des Mainboards verbinden

Hierzu muss eine Drahtbrücke zwischen Pin 3 und Pin 13 des rechten Serviceports hergestellt werden. Ich habe mir hierfür aus dem Elektronikversand einen 14-poligen Micro-Match Header bestellt und aufgelötet. Dann kann ich mit einfachen Dupon-Kabeln die Brücke herstellen. Man kann hier natürlich auch einen Schalter oder einfach ein Stück Kuperleitung anlöten.

In der recht umfangreichen Liste der unterstützten CPUs ist der OMAP5948 (ebenso wie der OMAP5912) leider nicht enthalten. Das ist aber kein Problem, den mit den richtigen Einstellungen kann man sich diese selbst herstellen. Hierzu unter „Options“ den Menüpunkt „Project options…“ auswählen und folgende Einstellungen vornehmen: