Documentation/i2c/gpio-fault-injection.rst

   1 =========================
   2 Linux I2C fault injection
   3 =========================
   4
   5 The GPIO based I2C bus master driver can be configured to provide fault
   6 injection capabilities. It is then meant to be connected to another I2C bus
   7 which is driven by the I2C bus master driver under test. The GPIO fault
   8 injection driver can create special states on the bus which the other I2C bus
   9 master driver should handle gracefully.
  10
  11 Once the Kconfig option I2C_GPIO_FAULT_INJECTOR is enabled, there will be an
  12 'i2c-fault-injector' subdirectory in the Kernel debugfs filesystem, usually
  13 mounted at /sys/kernel/debug. There will be a separate subdirectory per GPIO
  14 driven I2C bus. Each subdirectory will contain files to trigger the fault
  15 injection. They will be described now along with their intended use-cases.
  16
  17 Wire states
  18 ===========
  19
  20 "scl"
  21 -----
  22
  23 By reading this file, you get the current state of SCL. By writing, you can
  24 change its state to either force it low or to release it again. So, by using
  25 "echo 0 > scl" you force SCL low and thus, no communication will be possible
  26 because the bus master under test will not be able to clock. It should detect
  27 the condition of SCL being unresponsive and report an error to the upper
  28 layers.
  29
  30 "sda"
  31 -----
  32
  33 By reading this file, you get the current state of SDA. By writing, you can
  34 change its state to either force it low or to release it again. So, by using
  35 "echo 0 > sda" you force SDA low and thus, data cannot be transmitted. The bus
  36 master under test should detect this condition and trigger a bus recovery (see
  37 I2C specification version 4, section 3.1.16) using the helpers of the Linux I2C
  38 core (see 'struct bus_recovery_info'). However, the bus recovery will not
  39 succeed because SDA is still pinned low until you manually release it again
  40 with "echo 1 > sda". A test with an automatic release can be done with the
  41 "incomplete transfers" class of fault injectors.
  42
  43 Incomplete transfers
  44 ====================
  45
  46 The following fault injectors create situations where SDA will be held low by a
  47 device. Bus recovery should be able to fix these situations. But please note:
  48 there are I2C client devices which detect a stuck SDA on their side and release
  49 it on their own after a few milliseconds. Also, there might be an external
  50 device deglitching and monitoring the I2C bus. It could also detect a stuck SDA
  51 and will init a bus recovery on its own. If you want to implement bus recovery
  52 in a bus master driver, make sure you checked your hardware setup for such
  53 devices before. And always verify with a scope or logic analyzer!
  54
  55 "incomplete_address_phase"
  56 --------------------------
  57
  58 This file is write only and you need to write the address of an existing I2C
  59 client device to it. Then, a read transfer to this device will be started, but
  60 it will stop at the ACK phase after the address of the client has been
  61 transmitted. Because the device will ACK its presence, this results in SDA
  62 being pulled low by the device while SCL is high. So, similar to the "sda" file
  63 above, the bus master under test should detect this condition and try a bus
  64 recovery. This time, however, it should succeed and the device should release
  65 SDA after toggling SCL.
  66
  67 "incomplete_write_byte"
  68 -----------------------
  69
  70 Similar to above, this file is write only and you need to write the address of
  71 an existing I2C client device to it.
  72
  73 The injector will again stop at one ACK phase, so the device will keep SDA low
  74 because it acknowledges data. However, there are two differences compared to
  75 'incomplete_address_phase':
  76
  77 a) the message sent out will be a write message
  78 b) after the address byte, a 0x00 byte will be transferred. Then, stop at ACK.
  79
  80 This is a highly delicate state, the device is set up to write any data to
  81 register 0x00 (if it has registers) when further clock pulses happen on SCL.
  82 This is why bus recovery (up to 9 clock pulses) must either check SDA or send
  83 additional STOP conditions to ensure the bus has been released. Otherwise
  84 random data will be written to a device!
  85
  86 Lost arbitration
  87 ================
  88
  89 Here, we want to simulate the condition where the master under test loses the
  90 bus arbitration against another master in a multi-master setup.
  91
  92 "lose_arbitration"
  93 ------------------
  94
  95 This file is write only and you need to write the duration of the arbitration
  96 intereference (in µs, maximum is 100ms). The calling process will then sleep
  97 and wait for the next bus clock. The process is interruptible, though.
  98
  99 Arbitration lost is achieved by waiting for SCL going down by the master under
 100 test and then pulling SDA low for some time. So, the I2C address sent out
 101 should be corrupted and that should be detected properly. That means that the
 102 address sent out should have a lot of '1' bits to be able to detect corruption.
 103 There doesn't need to be a device at this address because arbitration lost
 104 should be detected beforehand. Also note, that SCL going down is monitored
 105 using interrupts, so the interrupt latency might cause the first bits to be not
 106 corrupted. A good starting point for using this fault injector on an otherwise
 107 idle bus is::
 108
 109   # echo 200 > lose_arbitration &
 110   # i2cget -y <bus_to_test> 0x3f
 111
 112 Panic during transfer
 113 =====================
 114
 115 This fault injector will create a Kernel panic once the master under test
 116 started a transfer. This usually means that the state machine of the bus master
 117 driver will be ungracefully interrupted and the bus may end up in an unusual
 118 state. Use this to check if your shutdown/reboot/boot code can handle this
 119 scenario.
 120
 121 "inject_panic"
 122 --------------
 123
 124 This file is write only and you need to write the delay between the detected
 125 start of a transmission and the induced Kernel panic (in µs, maximum is 100ms).
 126 The calling process will then sleep and wait for the next bus clock. The
 127 process is interruptible, though.
 128
 129 Start of a transfer is detected by waiting for SCL going down by the master
 130 under test.  A good starting point for using this fault injector is::
 131
 132   # echo 0 > inject_panic &
 133   # i2cget -y <bus_to_test> <some_address>
 134
 135 Note that there doesn't need to be a device listening to the address you are
 136 using. Results may vary depending on that, though.