sys/arm/arm/gic.c

   1 /*-
   2  * Copyright (c) 2011 The FreeBSD Foundation
   3  * All rights reserved.
   4  *
   5  * Developed by Damjan Marion <damjan.marion@gmail.com>
   6  *
   7  * Based on OMAP4 GIC code by Ben Gray
   8  *
   9  * Redistribution and use in source and binary forms, with or without
  10  * modification, are permitted provided that the following conditions
  11  * are met:
  12  * 1. Redistributions of source code must retain the above copyright
  13  *    notice, this list of conditions and the following disclaimer.
  14  * 2. Redistributions in binary form must reproduce the above copyright
  15  *    notice, this list of conditions and the following disclaimer in the
  16  *    documentation and/or other materials provided with the distribution.
  17  * 3. The name of the company nor the name of the author may be used to
  18  *    endorse or promote products derived from this software without specific
  19  *    prior written permission.
  20  *
  21  * THIS SOFTWARE IS PROVIDED BY THE AUTHOR AND CONTRIBUTORS ``AS IS'' AND
  22  * ANY EXPRESS OR IMPLIED WARRANTIES, INCLUDING, BUT NOT LIMITED TO, THE
  23  * IMPLIED WARRANTIES OF MERCHANTABILITY AND FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE
  24  * ARE DISCLAIMED. IN NO EVENT SHALL THE AUTHOR OR CONTRIBUTORS BE LIABLE
  25  * FOR ANY DIRECT, INDIRECT, INCIDENTAL, SPECIAL, EXEMPLARY, OR CONSEQUENTIAL
  26  * DAMAGES (INCLUDING, BUT NOT LIMITED TO, PROCUREMENT OF SUBSTITUTE GOODS
  27  * OR SERVICES; LOSS OF USE, DATA, OR PROFITS; OR BUSINESS INTERRUPTION)
  28  * HOWEVER CAUSED AND ON ANY THEORY OF LIABILITY, WHETHER IN CONTRACT, STRICT
  29  * LIABILITY, OR TORT (INCLUDING NEGLIGENCE OR OTHERWISE) ARISING IN ANY WAY
  30  * OUT OF THE USE OF THIS SOFTWARE, EVEN IF ADVISED OF THE POSSIBILITY OF
  31  * SUCH DAMAGE.
  32  */
  33
  34 #include <sys/cdefs.h>
  35 __FBSDID("$FreeBSD$");
  36
  37 #include <sys/param.h>
  38 #include <sys/systm.h>
  39 #include <sys/bus.h>
  40 #include <sys/kernel.h>
  41 #include <sys/ktr.h>
  42 #include <sys/module.h>
  43 #include <sys/rman.h>
  44 #include <sys/pcpu.h>
  45 #include <sys/proc.h>
  46 #include <sys/cpuset.h>
  47 #include <sys/lock.h>
  48 #include <sys/mutex.h>
  49 #include <machine/bus.h>
  50 #include <machine/intr.h>
  51 #include <machine/smp.h>
  52
  53 #include <dev/fdt/fdt_common.h>
  54 #include <dev/ofw/openfirm.h>
  55 #include <dev/ofw/ofw_bus.h>
  56 #include <dev/ofw/ofw_bus_subr.h>
  57
  58 /* We are using GICv2 register naming */
  59
  60 /* Distributor Registers */
  61 #define GICD_CTLR               0x000                   /* v1 ICDDCR */
  62 #define GICD_TYPER              0x004                   /* v1 ICDICTR */
  63 #define GICD_IIDR               0x008                   /* v1 ICDIIDR */
  64 #define GICD_IGROUPR(n)         (0x0080 + ((n) * 4))    /* v1 ICDISER */
  65 #define GICD_ISENABLER(n)       (0x0100 + ((n) * 4))    /* v1 ICDISER */
  66 #define GICD_ICENABLER(n)       (0x0180 + ((n) * 4))    /* v1 ICDICER */
  67 #define GICD_ISPENDR(n)         (0x0200 + ((n) * 4))    /* v1 ICDISPR */
  68 #define GICD_ICPENDR(n)         (0x0280 + ((n) * 4))    /* v1 ICDICPR */
  69 #define GICD_ICACTIVER(n)       (0x0380 + ((n) * 4))    /* v1 ICDABR */
  70 #define GICD_IPRIORITYR(n)      (0x0400 + ((n) * 4))    /* v1 ICDIPR */
  71 #define GICD_ITARGETSR(n)       (0x0800 + ((n) * 4))    /* v1 ICDIPTR */
  72 #define GICD_ICFGR(n)           (0x0C00 + ((n) * 4))    /* v1 ICDICFR */
  73 #define GICD_SGIR(n)            (0x0F00 + ((n) * 4))    /* v1 ICDSGIR */
  74
  75 /* CPU Registers */
  76 #define GICC_CTLR               0x0000                  /* v1 ICCICR */
  77 #define GICC_PMR                0x0004                  /* v1 ICCPMR */
  78 #define GICC_BPR                0x0008                  /* v1 ICCBPR */
  79 #define GICC_IAR                0x000C                  /* v1 ICCIAR */
  80 #define GICC_EOIR               0x0010                  /* v1 ICCEOIR */
  81 #define GICC_RPR                0x0014                  /* v1 ICCRPR */
  82 #define GICC_HPPIR              0x0018                  /* v1 ICCHPIR */
  83 #define GICC_ABPR               0x001C                  /* v1 ICCABPR */
  84 #define GICC_IIDR               0x00FC                  /* v1 ICCIIDR*/
  85
  86 #define GIC_FIRST_IPI            0      /* Irqs 0-15 are SGIs/IPIs. */
  87 #define GIC_LAST_IPI            15
  88 #define GIC_FIRST_PPI           16      /* Irqs 16-31 are private (per */
  89 #define GIC_LAST_PPI            31      /* core) peripheral interrupts. */
  90 #define GIC_FIRST_SPI           32      /* Irqs 32+ are shared peripherals. */
  91
  92 /* First bit is a polarity bit (0 - low, 1 - high) */
  93 #define GICD_ICFGR_POL_LOW      (0 << 0)
  94 #define GICD_ICFGR_POL_HIGH     (1 << 0)
  95 #define GICD_ICFGR_POL_MASK     0x1
  96 /* Second bit is a trigger bit (0 - level, 1 - edge) */
  97 #define GICD_ICFGR_TRIG_LVL     (0 << 1)
  98 #define GICD_ICFGR_TRIG_EDGE    (1 << 1)
  99 #define GICD_ICFGR_TRIG_MASK    0x2
 100
 101 struct arm_gic_softc {
 102         struct resource *       gic_res[3];
 103         bus_space_tag_t         gic_c_bst;
 104         bus_space_tag_t         gic_d_bst;
 105         bus_space_handle_t      gic_c_bsh;
 106         bus_space_handle_t      gic_d_bsh;
 107         uint8_t                 ver;
 108         device_t                dev;
 109         struct mtx              mutex;
 110         uint32_t                nirqs;
 111 };
 112
 113 static struct resource_spec arm_gic_spec[] = {
 114         { SYS_RES_MEMORY,       0,      RF_ACTIVE },    /* Distributor registers */
 115         { SYS_RES_MEMORY,       1,      RF_ACTIVE },    /* CPU Interrupt Intf. registers */
 116         { -1, 0 }
 117 };
 118
 119 static struct arm_gic_softc *arm_gic_sc = NULL;
 120
 121 #define gic_c_read_4(reg)               \
 122     bus_space_read_4(arm_gic_sc->gic_c_bst, arm_gic_sc->gic_c_bsh, reg)
 123 #define gic_c_write_4(reg, val)         \
 124     bus_space_write_4(arm_gic_sc->gic_c_bst, arm_gic_sc->gic_c_bsh, reg, val)
 125 #define gic_d_read_4(reg)               \
 126     bus_space_read_4(arm_gic_sc->gic_d_bst, arm_gic_sc->gic_d_bsh, reg)
 127 #define gic_d_write_4(reg, val)         \
 128     bus_space_write_4(arm_gic_sc->gic_d_bst, arm_gic_sc->gic_d_bsh, reg, val)
 129
 130 static int gic_config_irq(int irq, enum intr_trigger trig,
 131     enum intr_polarity pol);
 132 static void gic_post_filter(void *);
 133
 134 static struct ofw_compat_data compat_data[] = {
 135         {"arm,gic",             true},  /* Non-standard, used in FreeBSD dts. */
 136         {"arm,gic-400",         true},
 137         {"arm,cortex-a15-gic",  true},
 138         {"arm,cortex-a9-gic",   true},
 139         {"arm,cortex-a7-gic",   true},
 140         {"arm,arm11mp-gic",     true},
 141         {"brcm,brahma-b15-gic", true},
 142         {NULL,                  false}
 143 };
 144
 145 static int
 146 arm_gic_probe(device_t dev)
 147 {
 148
 149         if (!ofw_bus_status_okay(dev))
 150                 return (ENXIO);
 151
 152         if (!ofw_bus_search_compatible(dev, compat_data)->ocd_data)
 153                 return (ENXIO);
 154         device_set_desc(dev, "ARM Generic Interrupt Controller");
 155         return (BUS_PROBE_DEFAULT);
 156 }
 157
 158 void
 159 gic_init_secondary(void)
 160 {
 161         int i, nirqs;
 162
 163         /* Get the number of interrupts */
 164         nirqs = gic_d_read_4(GICD_TYPER);
 165         nirqs = 32 * ((nirqs & 0x1f) + 1);
 166
 167         for (i = 0; i < nirqs; i += 4)
 168                 gic_d_write_4(GICD_IPRIORITYR(i >> 2), 0);
 169
 170         /* Set all the interrupts to be in Group 0 (secure) */
 171         for (i = 0; i < nirqs; i += 32) {
 172                 gic_d_write_4(GICD_IGROUPR(i >> 5), 0);
 173         }
 174
 175         /* Enable CPU interface */
 176         gic_c_write_4(GICC_CTLR, 1);
 177
 178         /* Set priority mask register. */
 179         gic_c_write_4(GICC_PMR, 0xff);
 180
 181         /* Enable interrupt distribution */
 182         gic_d_write_4(GICD_CTLR, 0x01);
 183
 184         /*
 185          * Activate the timer interrupts: virtual, secure, and non-secure.
 186          */
 187         gic_d_write_4(GICD_ISENABLER(27 >> 5), (1UL << (27 & 0x1F)));
 188         gic_d_write_4(GICD_ISENABLER(29 >> 5), (1UL << (29 & 0x1F)));
 189         gic_d_write_4(GICD_ISENABLER(30 >> 5), (1UL << (30 & 0x1F)));
 190 }
 191
 192 int
 193 gic_decode_fdt(uint32_t iparent, uint32_t *intr, int *interrupt,
 194     int *trig, int *pol)
 195 {
 196         static u_int num_intr_cells;
 197
 198         if (num_intr_cells == 0) {
 199                 if (OF_searchencprop(OF_node_from_xref(iparent),
 200                     "#interrupt-cells", &num_intr_cells,
 201                     sizeof(num_intr_cells)) == -1) {
 202                         num_intr_cells = 1;
 203                 }
 204         }
 205
 206         if (num_intr_cells == 1) {
 207                 *interrupt = fdt32_to_cpu(intr[0]);
 208                 *trig = INTR_TRIGGER_CONFORM;
 209                 *pol = INTR_POLARITY_CONFORM;
 210         } else {
 211                 if (intr[0] == 0)
 212                         *interrupt = fdt32_to_cpu(intr[1]) + GIC_FIRST_SPI;
 213                 else
 214                         *interrupt = fdt32_to_cpu(intr[1]) + GIC_FIRST_PPI;
 215                 /*
 216                  * In intr[2], bits[3:0] are trigger type and level flags.
 217                  *   1 = low-to-high edge triggered
 218                  *   2 = high-to-low edge triggered
 219                  *   4 = active high level-sensitive
 220                  *   8 = active low level-sensitive
 221                  * The hardware only supports active-high-level or rising-edge.
 222                  */
 223                 if (intr[2] & 0x0a) {
 224                         printf("unsupported trigger/polarity configuration "
 225                             "0x%2x\n", intr[2] & 0x0f);
 226                         return (ENOTSUP);
 227                 }
 228                 *pol  = INTR_POLARITY_CONFORM;
 229                 if (intr[2] & 0x01)
 230                         *trig = INTR_TRIGGER_EDGE;
 231                 else
 232                         *trig = INTR_TRIGGER_LEVEL;
 233         }
 234         return (0);
 235 }
 236
 237 static int
 238 arm_gic_attach(device_t dev)
 239 {
 240         struct          arm_gic_softc *sc;
 241         int             i;
 242         uint32_t        icciidr;
 243
 244         if (arm_gic_sc)
 245                 return (ENXIO);
 246
 247         sc = device_get_softc(dev);
 248         sc->dev = dev;
 249
 250         if (bus_alloc_resources(dev, arm_gic_spec, sc->gic_res)) {
 251                 device_printf(dev, "could not allocate resources\n");
 252                 return (ENXIO);
 253         }
 254
 255         /* Initialize mutex */
 256         mtx_init(&sc->mutex, "GIC lock", "", MTX_SPIN);
 257
 258         /* Distributor Interface */
 259         sc->gic_d_bst = rman_get_bustag(sc->gic_res[0]);
 260         sc->gic_d_bsh = rman_get_bushandle(sc->gic_res[0]);
 261
 262         /* CPU Interface */
 263         sc->gic_c_bst = rman_get_bustag(sc->gic_res[1]);
 264         sc->gic_c_bsh = rman_get_bushandle(sc->gic_res[1]);
 265
 266         arm_gic_sc = sc;
 267
 268         /* Disable interrupt forwarding to the CPU interface */
 269         gic_d_write_4(GICD_CTLR, 0x00);
 270
 271         /* Get the number of interrupts */
 272         sc->nirqs = gic_d_read_4(GICD_TYPER);
 273         sc->nirqs = 32 * ((sc->nirqs & 0x1f) + 1);
 274
 275         /* Set up function pointers */
 276         arm_post_filter = gic_post_filter;
 277         arm_config_irq = gic_config_irq;
 278
 279         icciidr = gic_c_read_4(GICC_IIDR);
 280         device_printf(dev,"pn 0x%x, arch 0x%x, rev 0x%x, implementer 0x%x sc->nirqs %u\n",
 281                         icciidr>>20, (icciidr>>16) & 0xF, (icciidr>>12) & 0xf,
 282                         (icciidr & 0xfff), sc->nirqs);
 283
 284         /* Set all global interrupts to be level triggered, active low. */
 285         for (i = 32; i < sc->nirqs; i += 16) {
 286                 gic_d_write_4(GICD_ICFGR(i >> 4), 0x00000000);
 287         }
 288
 289         /* Disable all interrupts. */
 290         for (i = 32; i < sc->nirqs; i += 32) {
 291                 gic_d_write_4(GICD_ICENABLER(i >> 5), 0xFFFFFFFF);
 292         }
 293
 294         for (i = 0; i < sc->nirqs; i += 4) {
 295                 gic_d_write_4(GICD_IPRIORITYR(i >> 2), 0);
 296                 gic_d_write_4(GICD_ITARGETSR(i >> 2), 1 << 0 | 1 << 8 | 1 << 16 | 1 << 24);
 297         }
 298
 299         /* Set all the interrupts to be in Group 0 (secure) */
 300         for (i = 0; i < sc->nirqs; i += 32) {
 301                 gic_d_write_4(GICD_IGROUPR(i >> 5), 0);
 302         }
 303
 304         /* Enable CPU interface */
 305         gic_c_write_4(GICC_CTLR, 1);
 306
 307         /* Set priority mask register. */
 308         gic_c_write_4(GICC_PMR, 0xff);
 309
 310         /* Enable interrupt distribution */
 311         gic_d_write_4(GICD_CTLR, 0x01);
 312
 313         return (0);
 314 }
 315
 316 static device_method_t arm_gic_methods[] = {
 317         DEVMETHOD(device_probe,         arm_gic_probe),
 318         DEVMETHOD(device_attach,        arm_gic_attach),
 319         { 0, 0 }
 320 };
 321
 322 static driver_t arm_gic_driver = {
 323         "gic",
 324         arm_gic_methods,
 325         sizeof(struct arm_gic_softc),
 326 };
 327
 328 static devclass_t arm_gic_devclass;
 329
 330 EARLY_DRIVER_MODULE(gic, simplebus, arm_gic_driver, arm_gic_devclass, 0, 0,
 331     BUS_PASS_INTERRUPT + BUS_PASS_ORDER_MIDDLE);
 332 EARLY_DRIVER_MODULE(gic, ofwbus, arm_gic_driver, arm_gic_devclass, 0, 0,
 333     BUS_PASS_INTERRUPT + BUS_PASS_ORDER_MIDDLE);
 334
 335 static void
 336 gic_post_filter(void *arg)
 337 {
 338         uintptr_t irq = (uintptr_t) arg;
 339
 340         if (irq > GIC_LAST_IPI)
 341                 arm_irq_memory_barrier(irq);
 342         gic_c_write_4(GICC_EOIR, irq);
 343 }
 344
 345 int
 346 arm_get_next_irq(int last_irq)
 347 {
 348         uint32_t active_irq;
 349
 350         active_irq = gic_c_read_4(GICC_IAR);
 351
 352         /*
 353          * Immediatly EOIR the SGIs, because doing so requires the other
 354          * bits (ie CPU number), not just the IRQ number, and we do not
 355          * have this information later.
 356          */
 357
 358         if ((active_irq & 0x3ff) <= GIC_LAST_IPI)
 359                 gic_c_write_4(GICC_EOIR, active_irq);
 360         active_irq &= 0x3FF;
 361
 362         if (active_irq == 0x3FF) {
 363                 if (last_irq == -1)
 364                         printf("Spurious interrupt detected\n");
 365                 return -1;
 366         }
 367
 368         return active_irq;
 369 }
 370
 371 void
 372 arm_mask_irq(uintptr_t nb)
 373 {
 374
 375         gic_d_write_4(GICD_ICENABLER(nb >> 5), (1UL << (nb & 0x1F)));
 376         gic_c_write_4(GICC_EOIR, nb);
 377 }
 378
 379 void
 380 arm_unmask_irq(uintptr_t nb)
 381 {
 382
 383         if (nb > GIC_LAST_IPI)
 384                 arm_irq_memory_barrier(nb);
 385         gic_d_write_4(GICD_ISENABLER(nb >> 5), (1UL << (nb & 0x1F)));
 386 }
 387
 388 static int
 389 gic_config_irq(int irq, enum intr_trigger trig,
 390     enum intr_polarity pol)
 391 {
 392         uint32_t reg;
 393         uint32_t mask;
 394
 395         /* Function is public-accessible, so validate input arguments */
 396         if ((irq < 0) || (irq >= arm_gic_sc->nirqs))
 397                 goto invalid_args;
 398         if ((trig != INTR_TRIGGER_EDGE) && (trig != INTR_TRIGGER_LEVEL) &&
 399             (trig != INTR_TRIGGER_CONFORM))
 400                 goto invalid_args;
 401         if ((pol != INTR_POLARITY_HIGH) && (pol != INTR_POLARITY_LOW) &&
 402             (pol != INTR_POLARITY_CONFORM))
 403                 goto invalid_args;
 404
 405         mtx_lock_spin(&arm_gic_sc->mutex);
 406
 407         reg = gic_d_read_4(GICD_ICFGR(irq >> 4));
 408         mask = (reg >> 2*(irq % 16)) & 0x3;
 409
 410         if (pol == INTR_POLARITY_LOW) {
 411                 mask &= ~GICD_ICFGR_POL_MASK;
 412                 mask |= GICD_ICFGR_POL_LOW;
 413         } else if (pol == INTR_POLARITY_HIGH) {
 414                 mask &= ~GICD_ICFGR_POL_MASK;
 415                 mask |= GICD_ICFGR_POL_HIGH;
 416         }
 417
 418         if (trig == INTR_TRIGGER_LEVEL) {
 419                 mask &= ~GICD_ICFGR_TRIG_MASK;
 420                 mask |= GICD_ICFGR_TRIG_LVL;
 421         } else if (trig == INTR_TRIGGER_EDGE) {
 422                 mask &= ~GICD_ICFGR_TRIG_MASK;
 423                 mask |= GICD_ICFGR_TRIG_EDGE;
 424         }
 425
 426         /* Set mask */
 427         reg = reg & ~(0x3 << 2*(irq % 16));
 428         reg = reg | (mask << 2*(irq % 16));
 429         gic_d_write_4(GICD_ICFGR(irq >> 4), reg);
 430
 431         mtx_unlock_spin(&arm_gic_sc->mutex);
 432
 433         return (0);
 434
 435 invalid_args:
 436         device_printf(arm_gic_sc->dev, "gic_config_irg, invalid parameters\n");
 437         return (EINVAL);
 438 }
 439
 440 #ifdef SMP
 441 void
 442 pic_ipi_send(cpuset_t cpus, u_int ipi)
 443 {
 444         uint32_t val = 0, i;
 445
 446         for (i = 0; i < MAXCPU; i++)
 447                 if (CPU_ISSET(i, &cpus))
 448                         val |= 1 << (16 + i);
 449         gic_d_write_4(GICD_SGIR(0), val | ipi);
 450
 451 }
 452
 453 int
 454 pic_ipi_get(int i)
 455 {
 456
 457         if (i != -1) {
 458                 /*
 459                  * The intr code will automagically give the frame pointer
 460                  * if the interrupt argument is 0.
 461                  */
 462                 if ((unsigned int)i > 16)
 463                         return (0);
 464                 return (i);
 465         }
 466         return (0x3ff);
 467 }
 468
 469 void
 470 pic_ipi_clear(int ipi)
 471 {
 472 }
 473 #endif
 474