Tockloader Protocol

Implements the Tockloader protocol.

TockOS applications are loaded with tockloader. This speaks to the TockOS bootloader using a specific protocol. This crate implements that protocol so that you can write future tockloader compatible bootloaders in Rust!

Usage

In your embedded bootloader, you need a loop that looks something like:

use tockloader_proto::{ResponseEncoder, CommandDecoder};

#[no_mangle]
pub extern "C" fn main() {
    let mut uart = uart::Uart::new(uart::UartId::Uart0, 115200, uart::NewlineMode::Binary);
    let mut decoder = CommandDecoder::new();
    loop {
        if let Ok(Some(ch)) = uart.getc_try() {
            let mut need_reset = false;
            let response = match decoder.receive(ch) {
                Ok(None) => None,
                Ok(Some(tockloader_proto::Command::Ping)) => Some(tockloader_proto::Response::Pong),
                Ok(Some(tockloader_proto::Command::Reset)) => {
                    need_reset = true;
                    None
                },
                Ok(Some(_)) => Some(tockloader_proto::Response::Unknown),
                Err(_) => Some(tockloader_proto::Response::InternalError),
            };
            if need_reset {
                decoder.reset();
            }
            if let Some(response) = response {
                let mut encoder = ResponseEncoder::new(&response).unwrap();
                while let Some(byte) = encoder.next() {
                    uart.putc(byte);
                }
            }
        }
    }
}

Using this library in a CLI flash tool (like tockloader) is left as an excercise for the read (hint: you want ResponseDecoder and CommandEncoder).

Over the Wire Protocol

This is all cribbed from the TockOS documentation.

All messages are sent over UART and are initiated by the client and responded to by the bootloader.

Framing

Commands

                             0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 0 1 2 3 4 5
+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+
Message (arbitrary length)  | Escape Char   | Command       |
+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+

• Message: The command packet as specified by the individual commands. Escaped by replacing all 0xFC with two consecutive 0xFC.
• Escape Character: 0xFC.
• Command: The command byte.

Response

 0                   1
 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 0 1 2 3 4 5
+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+
| Escape Char   | Response      | Message (arbitrary length)
+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+

• Escape Character: 0xFC.
• Response: The response byte.
• Message: The response packet as specified by the individual commands. Escaped by replacing all 0xFC with two consecutive 0xFC.

Commands

PING

Send a ping to the bootloader. If everything is working it will respond with a pong.

Command

• Command: 0x01.
• Message: None.

Response

• Response: 0x11.
• Message: None.

INFO

Retrieve an information string from the bootloader.

Command

• Command: 0x03.
• Message: None.

Response

 0                   1                   2                   3
 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 0 1
+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+
| Length        | String...
+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+
                     192 bytes                                  |
+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+

• Response: 0x25
• Length: Length of the information string.
• String: Length bytes of information string and 192-length zeros.

RESET

Reset the internal buffer pointers in the bootloader. This is typically called before each command.

Command

• Command: 0x05.
• Message: None.

Response

None.

ERASE_PAGE

Erase a page of internal flash.

Command

 0                   1                   2                   3
 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 0 1
+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+
| Address                                                       |
+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+

• Command: 0x06.
• Address: The address of the page to erase. Little endian.

Response

• Response: 0x15.
• Message: None.

WRITE_PAGE

Write a page of internal flash.

Command

 0                   1                   2                   3
 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 0 1
+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+
| Address                                                       |
+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+
| Data...
+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+
             (512 bytes)                                        |
+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+

• Command: 0x07.
• Address: The address of the page to write. Little endian.
• Data: 512 data bytes to write to the page.

Response

• Response: 0x15.
• Message: None.

READ_RANGE

Read an arbitrary rage of internal flash.

Command

 0                   1                   2                   3
 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 0 1
+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+
| Address                                                       |
+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+
| Length                        |
+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+

• Command: 0x06.
• Address: The address of the page to erase. Little endian.
• Length: The number of bytes to read.

Response

 0                   1                   2                   3
 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 0 1
+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+
| Data...
+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+
             (arbitrary length)                                 |
+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+

• Response: 0x20.
• Data: Bytes read back from flash.

SET_ATTRIBUTE

Set an attribute at a given index in the internal flash.

Command

 0                   1                   2                   3
 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 0 1
+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+
| Index         | Key
+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+

+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+
                | Length        | Value
+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+
             (arbitrary length)                                 |
+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+

• Command: 0x13.
• Index: The attribute index to set. 0-15.
• Key: Eight byte key, zero padded.
• Length: Length of the value. 1-55.
• Value: Length bytes of value to be stored in the attribute.

Response

• Response: 0x15.
• Message: None.

GET_ATTRIBUTE

Get an attribute at a given index from the internal flash.

Command

 0
 0 1 2 3 4 5 6 7
+-+-+-+-+-+-+-+-+
| Index         |
+-+-+-+-+-+-+-+-+

• Command: 0x13.
• Index: The attribute index to get. 0-15.

Response

 0                   1                   2                   3
 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 0 1
+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+
| Key
+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+
                                                                |
+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+
| Length        | Value
+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+
             (55 bytes)                                         |
+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+

• Response: 0x22.
• Key: Eight byte key, zero padded.
• Length: Length of the value. 1-55.
• Value: 55 bytes of potential value.

CRC_INTERNAL_FLASH

Get the CRC of a range of internal flash.

Command

 0                   1                   2                   3
 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 0 1
+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+
| Address                                                       |
+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+
| Length                                                        |
+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+

• Command: 0x13.
• Address: The address to begin the CRC at. Little endian.
• Length: The length of the range to calculate the CRC over.

Response

 0                   1                   2                   3
 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 0 1
+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+
| CRC                                                           |
+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+

• Response: 0x23.
• CRC: The calculated CRC.

CHANGE_BAUD_RATE

Set a new baud rate for the bootloader.

Command

 0                   1                   2                   3
 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 0 1
+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+
| SubCmd        | Baud Rate
+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+
                |
+-+-+-+-+-+-+-+-+

• Command: 0x21.
• SubCmd: The subcommand. 0x01 is used to set the new baud rate. When subcommand 0x01 is sent, the response will be sent at the old baud rate, but the bootloader will switch to the new baud rate after sending the response. To confirm that everything is working, the bootloader expects to see the CHANGE_BAUD_RATE command sent again, this time with subcommand 0x02. Do not send a RESET command between the two CHANGE_BAUD_RATE commands. Ensure that the same baud rate is sent in both messages.
• Baud Rate: The new baud rate to use. Little endian.

Response

• Response: 0x15.
• Message: None.