sys/platform/pc64/x86_64/nexus.c

   1 /*
   2  * Copyright 1998 Massachusetts Institute of Technology
   3  * Copyright (c) 2008 The DragonFly Project.
   4  *
   5  * Permission to use, copy, modify, and distribute this software and
   6  * its documentation for any purpose and without fee is hereby
   7  * granted, provided that both the above copyright notice and this
   8  * permission notice appear in all copies, that both the above
   9  * copyright notice and this permission notice appear in all
  10  * supporting documentation, and that the name of M.I.T. not be used
  11  * in advertising or publicity pertaining to distribution of the
  12  * software without specific, written prior permission.  M.I.T. makes
  13  * no representations about the suitability of this software for any
  14  * purpose.  It is provided "as is" without express or implied
  15  * warranty.
  16  *
  17  * THIS SOFTWARE IS PROVIDED BY M.I.T. ``AS IS''.  M.I.T. DISCLAIMS
  18  * ALL EXPRESS OR IMPLIED WARRANTIES WITH REGARD TO THIS SOFTWARE,
  19  * INCLUDING, BUT NOT LIMITED TO, THE IMPLIED WARRANTIES OF
  20  * MERCHANTABILITY AND FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE. IN NO EVENT
  21  * SHALL M.I.T. BE LIABLE FOR ANY DIRECT, INDIRECT, INCIDENTAL,
  22  * SPECIAL, EXEMPLARY, OR CONSEQUENTIAL DAMAGES (INCLUDING, BUT NOT
  23  * LIMITED TO, PROCUREMENT OF SUBSTITUTE GOODS OR SERVICES; LOSS OF
  24  * USE, DATA, OR PROFITS; OR BUSINESS INTERRUPTION) HOWEVER CAUSED AND
  25  * ON ANY THEORY OF LIABILITY, WHETHER IN CONTRACT, STRICT LIABILITY,
  26  * OR TORT (INCLUDING NEGLIGENCE OR OTHERWISE) ARISING IN ANY WAY OUT
  27  * OF THE USE OF THIS SOFTWARE, EVEN IF ADVISED OF THE POSSIBILITY OF
  28  * SUCH DAMAGE.
  29  *
  30  * $FreeBSD: src/sys/i386/i386/nexus.c,v 1.26.2.10 2003/02/22 13:16:45 imp Exp $
  31  */
  32
  33 /*
  34  * This code implements a `root nexus' for Intel Architecture
  35  * machines.  The function of the root nexus is to serve as an
  36  * attachment point for both processors and buses, and to manage
  37  * resources which are common to all of them.  In particular,
  38  * this code implements the core resource managers for interrupt
  39  * requests, DMA requests (which rightfully should be a part of the
  40  * ISA code but it's easier to do it here for now), I/O port addresses,
  41  * and I/O memory address space.
  42  */
  43
  44 #include <sys/param.h>
  45 #include <sys/systm.h>
  46 #include <sys/bus.h>
  47 #include <sys/kernel.h>
  48 #include <sys/malloc.h>
  49 #include <sys/module.h>
  50 #include <sys/rman.h>
  51 #include <sys/interrupt.h>
  52 #include <sys/machintr.h>
  53
  54 #include <machine/vmparam.h>
  55 #include <vm/vm.h>
  56 #include <vm/pmap.h>
  57 #include <machine/pmap.h>
  58
  59 #include <machine/nexusvar.h>
  60 #include <machine/smp.h>
  61 #include <machine/intr_machdep.h>
  62 #include <machine_base/apic/ioapic.h>
  63
  64 #define I386_BUS_SPACE_IO       0       /* space is i/o space */
  65 #define I386_BUS_SPACE_MEM      1       /* space is mem space */
  66
  67 static MALLOC_DEFINE(M_NEXUSDEV, "nexusdev", "Nexus device");
  68 struct nexus_device {
  69         struct resource_list    nx_resources;
  70         int                     nx_pcibus;
  71 };
  72
  73 #define DEVTONX(dev)    ((struct nexus_device *)device_get_ivars(dev))
  74
  75 static struct rman irq_rman, drq_rman, port_rman, mem_rman;
  76
  77 static  int nexus_probe(device_t);
  78 static  int nexus_attach(device_t);
  79 static  int nexus_print_all_resources(device_t dev);
  80 static  int nexus_print_child(device_t, device_t);
  81 static device_t nexus_add_child(device_t bus, device_t parent, int order,
  82                                 const char *name, int unit);
  83 static  struct resource *nexus_alloc_resource(device_t, device_t, int, int *,
  84     u_long, u_long, u_long, u_int, int);
  85 static  int nexus_read_ivar(device_t, device_t, int, uintptr_t *);
  86 static  int nexus_write_ivar(device_t, device_t, int, uintptr_t);
  87 static  int nexus_activate_resource(device_t, device_t, int, int,
  88                                     struct resource *);
  89 static  int nexus_deactivate_resource(device_t, device_t, int, int,
  90                                       struct resource *);
  91 static  int nexus_release_resource(device_t, device_t, int, int,
  92                                    struct resource *);
  93 static  int nexus_config_intr(device_t, device_t, int, enum intr_trigger,
  94                               enum intr_polarity);
  95 static  int nexus_setup_intr(device_t, device_t, struct resource *, int flags,
  96                              void (*)(void *), void *,
  97                              void **, lwkt_serialize_t);
  98 static  int nexus_teardown_intr(device_t, device_t, struct resource *,
  99                                 void *);
 100 static  int nexus_set_resource(device_t, device_t, int, int, u_long, u_long,
 101                                int);
 102 static  int nexus_get_resource(device_t, device_t, int, int, u_long *, u_long *);
 103 static void nexus_delete_resource(device_t, device_t, int, int);
 104
 105 /*
 106  * The device_identify method will cause nexus to automatically associate
 107  * and attach to the root bus.
 108  */
 109 static device_method_t nexus_methods[] = {
 110         /* Device interface */
 111         DEVMETHOD(device_identify,      bus_generic_identify),
 112         DEVMETHOD(device_probe,         nexus_probe),
 113         DEVMETHOD(device_attach,        nexus_attach),
 114         DEVMETHOD(device_detach,        bus_generic_detach),
 115         DEVMETHOD(device_shutdown,      bus_generic_shutdown),
 116         DEVMETHOD(device_suspend,       bus_generic_suspend),
 117         DEVMETHOD(device_resume,        bus_generic_resume),
 118
 119         /* Bus interface */
 120         DEVMETHOD(bus_print_child,      nexus_print_child),
 121         DEVMETHOD(bus_add_child,        nexus_add_child),
 122         DEVMETHOD(bus_read_ivar,        nexus_read_ivar),
 123         DEVMETHOD(bus_write_ivar,       nexus_write_ivar),
 124         DEVMETHOD(bus_alloc_resource,   nexus_alloc_resource),
 125         DEVMETHOD(bus_release_resource, nexus_release_resource),
 126         DEVMETHOD(bus_activate_resource, nexus_activate_resource),
 127         DEVMETHOD(bus_deactivate_resource, nexus_deactivate_resource),
 128         DEVMETHOD(bus_config_intr,      nexus_config_intr),
 129         DEVMETHOD(bus_setup_intr,       nexus_setup_intr),
 130         DEVMETHOD(bus_teardown_intr,    nexus_teardown_intr),
 131         DEVMETHOD(bus_set_resource,     nexus_set_resource),
 132         DEVMETHOD(bus_get_resource,     nexus_get_resource),
 133         DEVMETHOD(bus_delete_resource,  nexus_delete_resource),
 134
 135         { 0, 0 }
 136 };
 137
 138 static driver_t nexus_driver = {
 139         "nexus",
 140         nexus_methods,
 141         1,                      /* no softc */
 142 };
 143 static devclass_t nexus_devclass;
 144
 145 DRIVER_MODULE(nexus, root, nexus_driver, nexus_devclass, NULL, NULL);
 146
 147 static int
 148 nexus_probe(device_t dev)
 149 {
 150         device_quiet(dev);      /* suppress attach message for neatness */
 151
 152         /*
 153          * IRQ's are on the mainboard on old systems, but on the ISA part
 154          * of PCI->ISA bridges.  There would be multiple sets of IRQs on
 155          * multi-ISA-bus systems.  PCI interrupts are routed to the ISA
 156          * component, so in a way, PCI can be a partial child of an ISA bus(!).
 157          * APIC interrupts are global though.
 158          * In the non-APIC case, disallow the use of IRQ 2.
 159          */
 160         irq_rman.rm_start = 0;
 161         irq_rman.rm_type = RMAN_ARRAY;
 162         irq_rman.rm_descr = "Interrupt request lines";
 163
 164         /*
 165          * XXX should use MachIntrABI.rman_setup
 166          */
 167         if (ioapic_enable) {
 168                 irq_rman.rm_end = IDT_HWI_VECTORS - 1;
 169                 if (rman_init(&irq_rman, 0 /* TODO */)
 170                     || rman_manage_region(&irq_rman,
 171                                           irq_rman.rm_start, irq_rman.rm_end))
 172                         panic("nexus_probe irq_rman");
 173         } else {
 174                 irq_rman.rm_end = 15;
 175                 if (rman_init(&irq_rman, 0 /* TODO */)
 176                     || rman_manage_region(&irq_rman, irq_rman.rm_start, 1)
 177                     || rman_manage_region(&irq_rman, 3, irq_rman.rm_end))
 178                         panic("nexus_probe irq_rman");
 179         }
 180
 181         /*
 182          * ISA DMA on PCI systems is implemented in the ISA part of each
 183          * PCI->ISA bridge and the channels can be duplicated if there are
 184          * multiple bridges.  (eg: laptops with docking stations)
 185          */
 186         drq_rman.rm_start = 0;
 187         drq_rman.rm_end = 7;
 188         drq_rman.rm_type = RMAN_ARRAY;
 189         drq_rman.rm_descr = "DMA request lines";
 190         /* XXX drq 0 not available on some machines */
 191         if (rman_init(&drq_rman, -1)
 192             || rman_manage_region(&drq_rman,
 193                                   drq_rman.rm_start, drq_rman.rm_end))
 194                 panic("nexus_probe drq_rman");
 195
 196         /*
 197          * However, IO ports and Memory truely are global at this level,
 198          * as are APIC interrupts (however many IO APICS there turn out
 199          * to be on large systems..)
 200          */
 201         port_rman.rm_start = 0;
 202         port_rman.rm_end = 0xffff;
 203         port_rman.rm_type = RMAN_ARRAY;
 204         port_rman.rm_descr = "I/O ports";
 205         if (rman_init(&port_rman, -1)
 206             || rman_manage_region(&port_rman, 0, 0xffff))
 207                 panic("nexus_probe port_rman");
 208
 209         mem_rman.rm_start = 0;
 210         mem_rman.rm_end = ~0u;
 211         mem_rman.rm_type = RMAN_ARRAY;
 212         mem_rman.rm_descr = "I/O memory addresses";
 213         if (rman_init(&mem_rman, -1)
 214             || rman_manage_region(&mem_rman, 0, ~0))
 215                 panic("nexus_probe mem_rman");
 216
 217         return bus_generic_probe(dev);
 218 }
 219
 220 static int
 221 nexus_attach(device_t dev)
 222 {
 223         device_t        child;
 224
 225         /*
 226          * First, let our child driver's identify any child devices that
 227          * they can find.  Once that is done attach any devices that we
 228          * found.
 229          */
 230 #if 0 /* FUTURE */
 231         bus_generic_probe(dev);
 232 #endif
 233         bus_generic_attach(dev);
 234
 235         /*
 236          * And if we didn't see ISA on a pci bridge, create a
 237          * connection point now so it shows up "on motherboard".
 238          */
 239         if (!devclass_get_device(devclass_find("isa"), 0)) {
 240                 child = BUS_ADD_CHILD(dev, dev, 0, "isa", 0);
 241                 if (child == NULL)
 242                         panic("nexus_attach isa");
 243                 device_probe_and_attach(child);
 244         }
 245
 246         return 0;
 247 }
 248
 249 static int
 250 nexus_print_all_resources(device_t dev)
 251 {
 252         struct  nexus_device *ndev = DEVTONX(dev);
 253         struct resource_list *rl = &ndev->nx_resources;
 254         int retval = 0;
 255
 256         if (SLIST_FIRST(rl) || ndev->nx_pcibus != -1)
 257                 retval += kprintf(" at");
 258
 259         retval += resource_list_print_type(rl, "port", SYS_RES_IOPORT, "%#lx");
 260         retval += resource_list_print_type(rl, "iomem", SYS_RES_MEMORY, "%#lx");
 261         retval += resource_list_print_type(rl, "irq", SYS_RES_IRQ, "%ld");
 262
 263         return retval;
 264 }
 265
 266 static int
 267 nexus_print_child(device_t bus, device_t child)
 268 {
 269         struct  nexus_device *ndev = DEVTONX(child);
 270         int retval = 0;
 271
 272         retval += bus_print_child_header(bus, child);
 273         retval += nexus_print_all_resources(child);
 274         if (ndev->nx_pcibus != -1)
 275                 retval += kprintf(" pcibus %d", ndev->nx_pcibus);
 276         retval += kprintf(" on motherboard\n");
 277
 278         return (retval);
 279 }
 280
 281 static device_t
 282 nexus_add_child(device_t bus, device_t parent, int order,
 283                 const char *name, int unit)
 284 {
 285         device_t                child;
 286         struct nexus_device     *ndev;
 287
 288         ndev = kmalloc(sizeof(struct nexus_device), M_NEXUSDEV, M_INTWAIT|M_ZERO);
 289         if (!ndev)
 290                 return(0);
 291         resource_list_init(&ndev->nx_resources);
 292         ndev->nx_pcibus = -1;
 293
 294         child = device_add_child_ordered(parent, order, name, unit);
 295
 296         /* should we free this in nexus_child_detached? */
 297         device_set_ivars(child, ndev);
 298
 299         return(child);
 300 }
 301
 302 static int
 303 nexus_read_ivar(device_t dev, device_t child, int which, uintptr_t *result)
 304 {
 305         struct nexus_device *ndev = DEVTONX(child);
 306
 307         switch (which) {
 308         case NEXUS_IVAR_PCIBUS:
 309                 *result = ndev->nx_pcibus;
 310                 break;
 311         default:
 312                 return ENOENT;
 313         }
 314         return 0;
 315 }
 316
 317 static int
 318 nexus_write_ivar(device_t dev, device_t child, int which, uintptr_t value)
 319 {
 320         struct nexus_device *ndev = DEVTONX(child);
 321
 322         switch (which) {
 323         case NEXUS_IVAR_PCIBUS:
 324                 ndev->nx_pcibus = value;
 325                 break;
 326         default:
 327                 return ENOENT;
 328         }
 329         return 0;
 330 }
 331
 332 /*
 333  * Allocate a resource on behalf of child.  NB: child is usually going to be a
 334  * child of one of our descendants, not a direct child of nexus0.
 335  * (Exceptions include npx.)
 336  */
 337 static struct resource *
 338 nexus_alloc_resource(device_t bus, device_t child, int type, int *rid,
 339     u_long start, u_long end, u_long count, u_int flags, int cpuid)
 340 {
 341         struct nexus_device *ndev = DEVTONX(child);
 342         struct  resource *rv;
 343         struct resource_list_entry *rle;
 344         struct  rman *rm;
 345         int needactivate = flags & RF_ACTIVE;
 346
 347         /*
 348          * If this is an allocation of the "default" range for a given RID, and
 349          * we know what the resources for this device are (ie. they aren't maintained
 350          * by a child bus), then work out the start/end values.
 351          */
 352         if ((start == 0UL) && (end == ~0UL) && (count == 1)) {
 353                 if (ndev == NULL)
 354                         return(NULL);
 355                 rle = resource_list_find(&ndev->nx_resources, type, *rid);
 356                 if (rle == NULL)
 357                         return(NULL);
 358                 start = rle->start;
 359                 end = rle->end;
 360                 count = rle->count;
 361                 cpuid = rle->cpuid;
 362         }
 363
 364         flags &= ~RF_ACTIVE;
 365
 366         switch (type) {
 367         case SYS_RES_IRQ:
 368                 if (cpuid < 0 || cpuid >= ncpus) {
 369                         kprintf("NEXUS cpuid %d:\n", cpuid);
 370                         print_backtrace(-1);
 371                         cpuid = 0; /* XXX */
 372                 }
 373                 rm = &irq_rman;
 374                 break;
 375
 376         case SYS_RES_DRQ:
 377                 rm = &drq_rman;
 378                 break;
 379
 380         case SYS_RES_IOPORT:
 381                 rm = &port_rman;
 382                 break;
 383
 384         case SYS_RES_MEMORY:
 385                 rm = &mem_rman;
 386                 break;
 387
 388         default:
 389                 return 0;
 390         }
 391
 392         rv = rman_reserve_resource(rm, start, end, count, flags, child);
 393         if (rv == 0)
 394                 return 0;
 395
 396         if (type == SYS_RES_MEMORY) {
 397                 rman_set_bustag(rv, I386_BUS_SPACE_MEM);
 398         } else if (type == SYS_RES_IOPORT) {
 399                 rman_set_bustag(rv, I386_BUS_SPACE_IO);
 400                 rman_set_bushandle(rv, rv->r_start);
 401         }
 402
 403         if (needactivate) {
 404                 if (bus_activate_resource(child, type, *rid, rv)) {
 405                         rman_release_resource(rv);
 406                         return 0;
 407                 }
 408         }
 409
 410         return rv;
 411 }
 412
 413 static int
 414 nexus_activate_resource(device_t bus, device_t child, int type, int rid,
 415                         struct resource *r)
 416 {
 417         /*
 418          * If this is a memory resource, map it into the kernel.
 419          */
 420         if (rman_get_bustag(r) == I386_BUS_SPACE_MEM) {
 421                 caddr_t vaddr = 0;
 422
 423                 if (rman_get_end(r) < 1024 * 1024) {
 424                         /*
 425                          * The first 1Mb is mapped at KERNBASE.
 426                          */
 427                         vaddr = (caddr_t)(uintptr_t)(KERNBASE + rman_get_start(r));
 428                 } else {
 429                         u_int64_t paddr;
 430                         u_int64_t psize;
 431                         u_int32_t poffs;
 432
 433                         paddr = rman_get_start(r);
 434                         psize = rman_get_size(r);
 435
 436                         poffs = paddr - trunc_page(paddr);
 437                         vaddr = (caddr_t) pmap_mapdev(paddr-poffs, psize+poffs) + poffs;
 438                 }
 439                 rman_set_virtual(r, vaddr);
 440                 /* IBM-PC: the type of bus_space_handle_t is u_int */
 441                 rman_set_bushandle(r, (bus_space_handle_t) vaddr);
 442         }
 443         return (rman_activate_resource(r));
 444 }
 445
 446 static int
 447 nexus_deactivate_resource(device_t bus, device_t child, int type, int rid,
 448                           struct resource *r)
 449 {
 450         /*
 451          * If this is a memory resource, unmap it.
 452          */
 453         if ((rman_get_bustag(r) == I386_BUS_SPACE_MEM) &&
 454             (rman_get_end(r) >= 1024 * 1024)) {
 455                 u_int32_t psize;
 456
 457                 psize = rman_get_size(r);
 458                 pmap_unmapdev((vm_offset_t)rman_get_virtual(r), psize);
 459         }
 460
 461         return (rman_deactivate_resource(r));
 462 }
 463
 464 static int
 465 nexus_release_resource(device_t bus, device_t child, int type, int rid,
 466                        struct resource *r)
 467 {
 468         if (rman_get_flags(r) & RF_ACTIVE) {
 469                 int error = bus_deactivate_resource(child, type, rid, r);
 470                 if (error)
 471                         return error;
 472         }
 473         return (rman_release_resource(r));
 474 }
 475
 476 static int
 477 nexus_config_intr(device_t bus, device_t chile, int irq,
 478     enum intr_trigger trig, enum intr_polarity pola)
 479 {
 480         machintr_intr_config(irq, trig, pola);
 481         return 0;
 482 }
 483
 484 /*
 485  * Currently this uses the really grody interface from kern/kern_intr.c
 486  * (which really doesn't belong in kern/anything.c).  Eventually, all of
 487  * the code in kern_intr.c and machdep_intr.c should get moved here, since
 488  * this is going to be the official interface.
 489  */
 490 static int
 491 nexus_setup_intr(device_t bus, device_t child, struct resource *irq,
 492                  int flags, void (*ihand)(void *), void *arg,
 493                  void **cookiep, lwkt_serialize_t serializer)
 494 {
 495         int     error, icflags;
 496
 497         /* somebody tried to setup an irq that failed to allocate! */
 498         if (irq == NULL)
 499                 panic("nexus_setup_intr: NULL irq resource!");
 500
 501         *cookiep = 0;
 502         icflags = flags;
 503         if ((irq->r_flags & RF_SHAREABLE) == 0)
 504                 icflags |= INTR_EXCL;
 505
 506         /*
 507          * We depend here on rman_activate_resource() being idempotent.
 508          */
 509         error = rman_activate_resource(irq);
 510         if (error)
 511                 return (error);
 512
 513         /*
 514          * XXX cast the interrupt handler function to an inthand2_t.  The
 515          * difference is that an additional frame argument is passed which
 516          * we do not currently want to expose the BUS subsystem to.
 517          */
 518         *cookiep = register_int(irq->r_start, (inthand2_t *)ihand, arg,
 519                                 device_get_nameunit(child), serializer,
 520                                 icflags, rman_get_cpuid(irq));
 521         if (*cookiep == NULL)
 522                 error = EINVAL;
 523         return (error);
 524 }
 525
 526 static int
 527 nexus_teardown_intr(device_t dev, device_t child, struct resource *r, void *ih)
 528 {
 529         if (ih) {
 530                 unregister_int(ih, rman_get_cpuid(r));
 531                 return (0);
 532         }
 533         return(-1);
 534 }
 535
 536 static int
 537 nexus_set_resource(device_t dev, device_t child, int type, int rid,
 538     u_long start, u_long count, int cpuid)
 539 {
 540         struct nexus_device     *ndev = DEVTONX(child);
 541         struct resource_list    *rl = &ndev->nx_resources;
 542
 543         /* XXX this should return a success/failure indicator */
 544         resource_list_add(rl, type, rid, start, start + count - 1, count,
 545             cpuid);
 546         return(0);
 547 }
 548
 549 static int
 550 nexus_get_resource(device_t dev, device_t child, int type, int rid, u_long *startp, u_long *countp)
 551 {
 552         struct nexus_device     *ndev = DEVTONX(child);
 553         struct resource_list    *rl = &ndev->nx_resources;
 554         struct resource_list_entry *rle;
 555
 556         rle = resource_list_find(rl, type, rid);
 557         device_printf(child, "type %d  rid %d  startp %p  countp %p - got %p\n",
 558                       type, rid, startp, countp, rle);
 559         if (!rle)
 560                 return(ENOENT);
 561         if (startp)
 562                 *startp = rle->start;
 563         if (countp)
 564                 *countp = rle->count;
 565         return(0);
 566 }
 567
 568 static void
 569 nexus_delete_resource(device_t dev, device_t child, int type, int rid)
 570 {
 571         struct nexus_device     *ndev = DEVTONX(child);
 572         struct resource_list    *rl = &ndev->nx_resources;
 573
 574         resource_list_delete(rl, type, rid);
 575 }
 576