6/sys/arm/at91/kb920x_machdep.c

   1 /*-
   2  * Copyright (c) 1994-1998 Mark Brinicombe.
   3  * Copyright (c) 1994 Brini.
   4  * All rights reserved.
   5  *
   6  * This code is derived from software written for Brini by Mark Brinicombe
   7  *
   8  * Redistribution and use in source and binary forms, with or without
   9  * modification, are permitted provided that the following conditions
  10  * are met:
  11  * 1. Redistributions of source code must retain the above copyright
  12  *    notice, this list of conditions and the following disclaimer.
  13  * 2. Redistributions in binary form must reproduce the above copyright
  14  *    notice, this list of conditions and the following disclaimer in the
  15  *    documentation and/or other materials provided with the distribution.
  16  * 3. All advertising materials mentioning features or use of this software
  17  *    must display the following acknowledgement:
  18  *      This product includes software developed by Brini.
  19  * 4. The name of the company nor the name of the author may be used to
  20  *    endorse or promote products derived from this software without specific
  21  *    prior written permission.
  22  *
  23  * THIS SOFTWARE IS PROVIDED BY BRINI ``AS IS'' AND ANY EXPRESS OR IMPLIED
  24  * WARRANTIES, INCLUDING, BUT NOT LIMITED TO, THE IMPLIED WARRANTIES OF
  25  * MERCHANTABILITY AND FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE ARE DISCLAIMED.
  26  * IN NO EVENT SHALL BRINI OR CONTRIBUTORS BE LIABLE FOR ANY DIRECT,
  27  * INDIRECT, INCIDENTAL, SPECIAL, EXEMPLARY, OR CONSEQUENTIAL DAMAGES
  28  * (INCLUDING, BUT NOT LIMITED TO, PROCUREMENT OF SUBSTITUTE GOODS OR
  29  * SERVICES; LOSS OF USE, DATA, OR PROFITS; OR BUSINESS INTERRUPTION)
  30  * HOWEVER CAUSED AND ON ANY THEORY OF LIABILITY, WHETHER IN CONTRACT, STRICT
  31  * LIABILITY, OR TORT (INCLUDING NEGLIGENCE OR OTHERWISE) ARISING IN ANY WAY
  32  * OUT OF THE USE OF THIS SOFTWARE, EVEN IF ADVISED OF THE POSSIBILITY OF
  33  * SUCH DAMAGE.
  34  *
  35  * RiscBSD kernel project
  36  *
  37  * machdep.c
  38  *
  39  * Machine dependant functions for kernel setup
  40  *
  41  * This file needs a lot of work.
  42  *
  43  * Created      : 17/09/94
  44  */
  45
  46 #include "opt_msgbuf.h"
  47 #include "opt_ddb.h"
  48 #include "opt_at91.h"
  49
  50 #include <sys/cdefs.h>
  51 __FBSDID("$FreeBSD$");
  52
  53 #define _ARM32_BUS_DMA_PRIVATE
  54 #include <sys/param.h>
  55 #include <sys/systm.h>
  56 #include <sys/sysproto.h>
  57 #include <sys/signalvar.h>
  58 #include <sys/imgact.h>
  59 #include <sys/kernel.h>
  60 #include <sys/ktr.h>
  61 #include <sys/linker.h>
  62 #include <sys/lock.h>
  63 #include <sys/malloc.h>
  64 #include <sys/mutex.h>
  65 #include <sys/pcpu.h>
  66 #include <sys/proc.h>
  67 #include <sys/ptrace.h>
  68 #include <sys/cons.h>
  69 #include <sys/bio.h>
  70 #include <sys/bus.h>
  71 #include <sys/buf.h>
  72 #include <sys/exec.h>
  73 #include <sys/kdb.h>
  74 #include <sys/msgbuf.h>
  75 #include <machine/reg.h>
  76 #include <machine/cpu.h>
  77
  78 #include <vm/vm.h>
  79 #include <vm/pmap.h>
  80 #include <vm/vm.h>
  81 #include <vm/vm_object.h>
  82 #include <vm/vm_page.h>
  83 #include <vm/vm_pager.h>
  84 #include <vm/vm_map.h>
  85 #include <vm/vnode_pager.h>
  86 #include <machine/pmap.h>
  87 #include <machine/vmparam.h>
  88 #include <machine/pcb.h>
  89 #include <machine/undefined.h>
  90 #include <machine/machdep.h>
  91 #include <machine/metadata.h>
  92 #include <machine/armreg.h>
  93 #include <machine/bus.h>
  94 #include <sys/reboot.h>
  95
  96 #include <arm/at91/at91rm92reg.h>
  97 #include <arm/at91/at91_piovar.h>
  98 #include <arm/at91/at91_pio_rm9200.h>
  99
 100 #define KERNEL_PT_SYS           0       /* Page table for mapping proc0 zero page */
 101 #define KERNEL_PT_KERN          1
 102 #define KERNEL_PT_KERN_NUM      22
 103 #define KERNEL_PT_AFKERNEL      KERNEL_PT_KERN + KERNEL_PT_KERN_NUM     /* L2 table for mapping after kernel */
 104 #define KERNEL_PT_AFKERNEL_NUM  5
 105
 106 /* this should be evenly divisable by PAGE_SIZE / L2_TABLE_SIZE_REAL (or 4) */
 107 #define NUM_KERNEL_PTS          (KERNEL_PT_AFKERNEL + KERNEL_PT_AFKERNEL_NUM)
 108
 109 /* Define various stack sizes in pages */
 110 #define IRQ_STACK_SIZE  1
 111 #define ABT_STACK_SIZE  1
 112 #define UND_STACK_SIZE  1
 113
 114 extern u_int data_abort_handler_address;
 115 extern u_int prefetch_abort_handler_address;
 116 extern u_int undefined_handler_address;
 117
 118 struct pv_addr kernel_pt_table[NUM_KERNEL_PTS];
 119
 120 extern void *_end;
 121
 122 extern int *end;
 123
 124 struct pcpu __pcpu;
 125 struct pcpu *pcpup = &__pcpu;
 126
 127 /* Physical and virtual addresses for some global pages */
 128
 129 vm_paddr_t phys_avail[10];
 130 vm_paddr_t dump_avail[4];
 131 vm_offset_t physical_pages;
 132 vm_offset_t clean_sva, clean_eva;
 133
 134 struct pv_addr systempage;
 135 struct pv_addr msgbufpv;
 136 struct pv_addr irqstack;
 137 struct pv_addr undstack;
 138 struct pv_addr abtstack;
 139 struct pv_addr kernelstack;
 140 struct pv_addr minidataclean;
 141
 142 static struct trapframe proc0_tf;
 143
 144 /* Static device mappings. */
 145 static const struct pmap_devmap kb920x_devmap[] = {
 146         /*
 147          * Map the on-board devices VA == PA so that we can access them
 148          * with the MMU on or off.
 149          */
 150         {
 151                 /*
 152                  * This at least maps the interrupt controller, the UART
 153                  * and the timer. Other devices should use newbus to
 154                  * map their memory anyway.
 155                  */
 156                 0xdff00000,
 157                 0xfff00000,
 158                 0x100000,
 159                 VM_PROT_READ|VM_PROT_WRITE,
 160                 PTE_NOCACHE,
 161         },
 162         /*
 163          * We can't just map the OHCI registers VA == PA, because
 164          * AT91RM92_OHCI_BASE belongs to the userland address space.
 165          * We could just choose a different virtual address, but a better
 166          * solution would probably be to just use pmap_mapdev() to allocate
 167          * KVA, as we don't need the OHCI controller before the vm
 168          * initialization is done. However, the AT91 resource allocation
 169          * system doesn't know how to use pmap_mapdev() yet.
 170          */
 171 #if 0
 172         {
 173                 /*
 174                  * Add the ohci controller, and anything else that might be
 175                  * on this chip select for a VA/PA mapping.
 176                  */
 177                 AT91RM92_OHCI_BASE,
 178                 AT91RM92_OHCI_BASE,
 179                 AT91RM92_OHCI_SIZE,
 180                 VM_PROT_READ|VM_PROT_WRITE,
 181                 PTE_NOCACHE,
 182         },
 183 #endif
 184         {
 185                 0,
 186                 0,
 187                 0,
 188                 0,
 189                 0,
 190         }
 191 };
 192
 193 #define SDRAM_START 0xa0000000
 194
 195 #ifdef DDB
 196 extern vm_offset_t ksym_start, ksym_end;
 197 #endif
 198
 199 static long
 200 ramsize(void)
 201 {
 202         uint32_t *SDRAMC = (uint32_t *)(AT91RM92_BASE + AT91RM92_SDRAMC_BASE);
 203         uint32_t cr, mr;
 204         int banks, rows, cols, bw;
 205
 206         cr = SDRAMC[AT91RM92_SDRAMC_CR / 4];
 207         mr = SDRAMC[AT91RM92_SDRAMC_MR / 4];
 208         bw = (mr & AT91RM92_SDRAMC_MR_DBW_16) ? 1 : 2;
 209         banks = (cr & AT91RM92_SDRAMC_CR_NB_4) ? 2 : 1;
 210         rows = ((cr & AT91RM92_SDRAMC_CR_NR_MASK) >> 2) + 11;
 211         cols = (cr & AT91RM92_SDRAMC_CR_NC_MASK) + 8;
 212         return (1 << (cols + rows + banks + bw));
 213 }
 214
 215 static long
 216 board_init(void)
 217 {
 218         /*
 219          * Since the USART supprots RS-485 multidrop mode, it allows the
 220          * TX pins to float.  However, for RS-232 operations, we don't want
 221          * these pins to float.  Instead, they should be pulled up to avoid
 222          * mismatches.  Linux does something similar when it configures the
 223          * TX lines.  This implies that we also allow the RX lines to float
 224          * rather than be in the state they are left in by the boot loader.
 225          * Since they are input pins, I think that this is the right thing
 226          * to do.
 227          */
 228
 229         /* PIOA's A periph: Turn USART 0 and 2's TX/RX pins */
 230         at91_pio_use_periph_a(AT91RM92_PIOA_BASE,
 231             AT91C_PA18_RXD0 | AT91C_PA22_RXD2, 0);
 232         at91_pio_use_periph_a(AT91RM92_PIOA_BASE,
 233             AT91C_PA17_TXD0 | AT91C_PA23_TXD2, 1);
 234         /* PIOA's B periph: Turn USART 3's TX/RX pins */
 235         at91_pio_use_periph_b(AT91RM92_PIOA_BASE, AT91C_PA6_RXD3, 0);
 236         at91_pio_use_periph_b(AT91RM92_PIOA_BASE, AT91C_PA5_TXD3, 1);
 237 #ifdef AT91_TSC
 238         /* We're using TC0's A1 and A2 input */
 239         at91_pio_use_periph_b(AT91RM92_PIOA_BASE,
 240             AT91C_PA19_TIOA1 | AT91C_PA21_TIOA2, 0);
 241 #endif
 242         /* PIOB's A periph: Turn USART 1's TX/RX pins */
 243         at91_pio_use_periph_a(AT91RM92_PIOB_BASE, AT91C_PB21_RXD1, 0);
 244         at91_pio_use_periph_a(AT91RM92_PIOB_BASE, AT91C_PB20_TXD1, 1);
 245
 246         /* Pin assignment */
 247 #ifdef AT91_TSC
 248         /* Assert PA24 low -- talk to rubidium */
 249         at91_pio_use_gpio(AT91RM92_PIOA_BASE, AT91C_PIO_PA24);
 250         at91_pio_gpio_output(AT91RM92_PIOA_BASE, AT91C_PIO_PA24, 0);
 251         at91_pio_gpio_clear(AT91RM92_PIOA_BASE, AT91C_PIO_PA24);
 252 #endif
 253
 254         return (ramsize());
 255 }
 256
 257 void *
 258 initarm(void *arg, void *arg2)
 259 {
 260         struct pv_addr  kernel_l1pt;
 261         int loop;
 262         u_int l1pagetable;
 263         vm_offset_t freemempos;
 264         vm_offset_t afterkern;
 265         int i = 0;
 266         uint32_t fake_preload[35];
 267         uint32_t memsize;
 268         vm_offset_t lastaddr;
 269 #ifdef DDB
 270         vm_offset_t zstart = 0, zend = 0;
 271 #endif
 272
 273         i = 0;
 274
 275         set_cpufuncs();
 276
 277         fake_preload[i++] = MODINFO_NAME;
 278         fake_preload[i++] = strlen("elf kernel") + 1;
 279         strcpy((char*)&fake_preload[i++], "elf kernel");
 280         i += 2;
 281         fake_preload[i++] = MODINFO_TYPE;
 282         fake_preload[i++] = strlen("elf kernel") + 1;
 283         strcpy((char*)&fake_preload[i++], "elf kernel");
 284         i += 2;
 285         fake_preload[i++] = MODINFO_ADDR;
 286         fake_preload[i++] = sizeof(vm_offset_t);
 287         fake_preload[i++] = KERNVIRTADDR;
 288         fake_preload[i++] = MODINFO_SIZE;
 289         fake_preload[i++] = sizeof(uint32_t);
 290         fake_preload[i++] = (uint32_t)&end - KERNVIRTADDR;
 291 #ifdef DDB
 292         if (*(uint32_t *)KERNVIRTADDR == MAGIC_TRAMP_NUMBER) {
 293                 fake_preload[i++] = MODINFO_METADATA|MODINFOMD_SSYM;
 294                 fake_preload[i++] = sizeof(vm_offset_t);
 295                 fake_preload[i++] = *(uint32_t *)(KERNVIRTADDR + 4);
 296                 fake_preload[i++] = MODINFO_METADATA|MODINFOMD_ESYM;
 297                 fake_preload[i++] = sizeof(vm_offset_t);
 298                 fake_preload[i++] = *(uint32_t *)(KERNVIRTADDR + 8);
 299                 lastaddr = *(uint32_t *)(KERNVIRTADDR + 8);
 300                 zend = lastaddr;
 301                 zstart = *(uint32_t *)(KERNVIRTADDR + 4);
 302                 ksym_start = zstart;
 303                 ksym_end = zend;
 304         } else
 305 #endif
 306                 lastaddr = (vm_offset_t)&end;
 307
 308         fake_preload[i++] = 0;
 309         fake_preload[i] = 0;
 310         preload_metadata = (void *)fake_preload;
 311
 312
 313         pcpu_init(pcpup, 0, sizeof(struct pcpu));
 314         PCPU_SET(curthread, &thread0);
 315
 316 #define KERNEL_TEXT_BASE (KERNBASE)
 317         freemempos = (lastaddr + PAGE_MASK) & ~PAGE_MASK;
 318         /* Define a macro to simplify memory allocation */
 319 #define valloc_pages(var, np)                   \
 320         alloc_pages((var).pv_va, (np));         \
 321         (var).pv_pa = (var).pv_va + (KERNPHYSADDR - KERNVIRTADDR);
 322
 323 #define alloc_pages(var, np)                    \
 324         (var) = freemempos;             \
 325         freemempos += (np * PAGE_SIZE);         \
 326         memset((char *)(var), 0, ((np) * PAGE_SIZE));
 327
 328         while (((freemempos - L1_TABLE_SIZE) & (L1_TABLE_SIZE - 1)) != 0)
 329                 freemempos += PAGE_SIZE;
 330         valloc_pages(kernel_l1pt, L1_TABLE_SIZE / PAGE_SIZE);
 331         for (loop = 0; loop < NUM_KERNEL_PTS; ++loop) {
 332                 if (!(loop % (PAGE_SIZE / L2_TABLE_SIZE_REAL))) {
 333                         valloc_pages(kernel_pt_table[loop],
 334                             L2_TABLE_SIZE / PAGE_SIZE);
 335                 } else {
 336                         kernel_pt_table[loop].pv_va = freemempos -
 337                             (loop % (PAGE_SIZE / L2_TABLE_SIZE_REAL)) *
 338                             L2_TABLE_SIZE_REAL;
 339                         kernel_pt_table[loop].pv_pa =
 340                             kernel_pt_table[loop].pv_va - KERNVIRTADDR +
 341                             KERNPHYSADDR;
 342                 }
 343                 i++;
 344         }
 345         /*
 346          * Allocate a page for the system page mapped to V0x00000000
 347          * This page will just contain the system vectors and can be
 348          * shared by all processes.
 349          */
 350         valloc_pages(systempage, 1);
 351
 352         /* Allocate stacks for all modes */
 353         valloc_pages(irqstack, IRQ_STACK_SIZE);
 354         valloc_pages(abtstack, ABT_STACK_SIZE);
 355         valloc_pages(undstack, UND_STACK_SIZE);
 356         valloc_pages(kernelstack, KSTACK_PAGES);
 357         alloc_pages(minidataclean.pv_pa, 1);
 358         valloc_pages(msgbufpv, round_page(MSGBUF_SIZE) / PAGE_SIZE);
 359         /*
 360          * Now we start construction of the L1 page table
 361          * We start by mapping the L2 page tables into the L1.
 362          * This means that we can replace L1 mappings later on if necessary
 363          */
 364         l1pagetable = kernel_l1pt.pv_va;
 365
 366         /* Map the L2 pages tables in the L1 page table */
 367         pmap_link_l2pt(l1pagetable, ARM_VECTORS_HIGH,
 368             &kernel_pt_table[KERNEL_PT_SYS]);
 369         for (i = 0; i < KERNEL_PT_KERN_NUM; i++)
 370                 pmap_link_l2pt(l1pagetable, KERNBASE + i * 0x100000,
 371                     &kernel_pt_table[KERNEL_PT_KERN + i]);
 372         pmap_map_chunk(l1pagetable, KERNBASE, PHYSADDR,
 373            (((uint32_t)(lastaddr) - KERNBASE) + PAGE_SIZE) & ~(PAGE_SIZE - 1),
 374             VM_PROT_READ|VM_PROT_WRITE, PTE_CACHE);
 375         afterkern = round_page((lastaddr + L1_S_SIZE) & ~(L1_S_SIZE
 376             - 1));
 377         for (i = 0; i < KERNEL_PT_AFKERNEL_NUM; i++) {
 378                 pmap_link_l2pt(l1pagetable, afterkern + i * 0x00100000,
 379                     &kernel_pt_table[KERNEL_PT_AFKERNEL + i]);
 380         }
 381         pmap_map_entry(l1pagetable, afterkern, minidataclean.pv_pa,
 382             VM_PROT_READ|VM_PROT_WRITE, PTE_CACHE);
 383
 384
 385         /* Map the vector page. */
 386         pmap_map_entry(l1pagetable, ARM_VECTORS_HIGH, systempage.pv_pa,
 387             VM_PROT_READ|VM_PROT_WRITE, PTE_CACHE);
 388         /* Map the stack pages */
 389         pmap_map_chunk(l1pagetable, irqstack.pv_va, irqstack.pv_pa,
 390             IRQ_STACK_SIZE * PAGE_SIZE, VM_PROT_READ|VM_PROT_WRITE, PTE_CACHE);
 391         pmap_map_chunk(l1pagetable, abtstack.pv_va, abtstack.pv_pa,
 392             ABT_STACK_SIZE * PAGE_SIZE, VM_PROT_READ|VM_PROT_WRITE, PTE_CACHE);
 393         pmap_map_chunk(l1pagetable, undstack.pv_va, undstack.pv_pa,
 394             UND_STACK_SIZE * PAGE_SIZE, VM_PROT_READ|VM_PROT_WRITE, PTE_CACHE);
 395         pmap_map_chunk(l1pagetable, kernelstack.pv_va, kernelstack.pv_pa,
 396             KSTACK_PAGES * PAGE_SIZE, VM_PROT_READ|VM_PROT_WRITE, PTE_CACHE);
 397
 398         pmap_map_chunk(l1pagetable, kernel_l1pt.pv_va, kernel_l1pt.pv_pa,
 399             L1_TABLE_SIZE, VM_PROT_READ|VM_PROT_WRITE, PTE_PAGETABLE);
 400         pmap_map_chunk(l1pagetable, msgbufpv.pv_va, msgbufpv.pv_pa,
 401             MSGBUF_SIZE, VM_PROT_READ|VM_PROT_WRITE, PTE_CACHE);
 402
 403
 404         for (loop = 0; loop < NUM_KERNEL_PTS; ++loop) {
 405                 pmap_map_chunk(l1pagetable, kernel_pt_table[loop].pv_va,
 406                     kernel_pt_table[loop].pv_pa, L2_TABLE_SIZE,
 407                     VM_PROT_READ|VM_PROT_WRITE, PTE_PAGETABLE);
 408         }
 409
 410         pmap_devmap_bootstrap(l1pagetable, kb920x_devmap);
 411         cpu_domains((DOMAIN_CLIENT << (PMAP_DOMAIN_KERNEL*2)) | DOMAIN_CLIENT);
 412         setttb(kernel_l1pt.pv_pa);
 413         cpu_tlb_flushID();
 414         cpu_domains(DOMAIN_CLIENT << (PMAP_DOMAIN_KERNEL*2));
 415         cninit();
 416         memsize = board_init();
 417         physmem = memsize / PAGE_SIZE;
 418
 419         /*
 420          * Pages were allocated during the secondary bootstrap for the
 421          * stacks for different CPU modes.
 422          * We must now set the r13 registers in the different CPU modes to
 423          * point to these stacks.
 424          * Since the ARM stacks use STMFD etc. we must set r13 to the top end
 425          * of the stack memory.
 426          */
 427
 428         cpu_control(CPU_CONTROL_MMU_ENABLE, CPU_CONTROL_MMU_ENABLE);
 429         set_stackptr(PSR_IRQ32_MODE,
 430             irqstack.pv_va + IRQ_STACK_SIZE * PAGE_SIZE);
 431         set_stackptr(PSR_ABT32_MODE,
 432             abtstack.pv_va + ABT_STACK_SIZE * PAGE_SIZE);
 433         set_stackptr(PSR_UND32_MODE,
 434             undstack.pv_va + UND_STACK_SIZE * PAGE_SIZE);
 435
 436
 437
 438         /*
 439          * We must now clean the cache again....
 440          * Cleaning may be done by reading new data to displace any
 441          * dirty data in the cache. This will have happened in setttb()
 442          * but since we are boot strapping the addresses used for the read
 443          * may have just been remapped and thus the cache could be out
 444          * of sync. A re-clean after the switch will cure this.
 445          * After booting there are no gross reloations of the kernel thus
 446          * this problem will not occur after initarm().
 447          */
 448         cpu_idcache_wbinv_all();
 449
 450         /* Set stack for exception handlers */
 451
 452         data_abort_handler_address = (u_int)data_abort_handler;
 453         prefetch_abort_handler_address = (u_int)prefetch_abort_handler;
 454         undefined_handler_address = (u_int)undefinedinstruction_bounce;
 455         undefined_init();
 456
 457         proc_linkup(&proc0, &ksegrp0, &thread0);
 458         thread0.td_kstack = kernelstack.pv_va;
 459         thread0.td_pcb = (struct pcb *)
 460                 (thread0.td_kstack + KSTACK_PAGES * PAGE_SIZE) - 1;
 461         thread0.td_pcb->pcb_flags = 0;
 462         thread0.td_frame = &proc0_tf;
 463         pcpup->pc_curpcb = thread0.td_pcb;
 464
 465         arm_vector_init(ARM_VECTORS_HIGH, ARM_VEC_ALL);
 466
 467         pmap_curmaxkvaddr = afterkern + 0x100000 * (KERNEL_PT_KERN_NUM - 1);
 468         pmap_bootstrap(freemempos,
 469             KERNVIRTADDR + 3 * memsize,
 470             &kernel_l1pt);
 471         msgbufp = (void*)msgbufpv.pv_va;
 472         msgbufinit(msgbufp, MSGBUF_SIZE);
 473         mutex_init();
 474
 475         i = 0;
 476         dump_avail[0] = PHYSADDR;
 477         dump_avail[1] = PHYSADDR + memsize;
 478         dump_avail[2] = 0;
 479         dump_avail[3] = 0;
 480
 481 #if PHYSADDR != KERNPHYSADDR
 482         phys_avail[i++] = PHYSADDR;
 483         phys_avail[i++] = KERNPHYSADDR;
 484 #endif
 485         phys_avail[i++] = virtual_avail - KERNVIRTADDR + KERNPHYSADDR;
 486         phys_avail[i++] = PHYSADDR + memsize;
 487         phys_avail[i++] = 0;
 488         phys_avail[i++] = 0;
 489         /* Do basic tuning, hz etc */
 490         init_param1();
 491         init_param2(physmem);
 492         avail_end = KERNPHYSADDR + memsize - 1;
 493         kdb_init();
 494         return ((void *)(kernelstack.pv_va + USPACE_SVC_STACK_TOP -
 495             sizeof(struct pcb)));
 496 }