sys/arm/at91/at91_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 <sys/cdefs.h>
  47 __FBSDID("$FreeBSD$");
  48
  49 #define _ARM32_BUS_DMA_PRIVATE
  50 #include <sys/param.h>
  51 #include <sys/systm.h>
  52 #include <sys/sysproto.h>
  53 #include <sys/signalvar.h>
  54 #include <sys/imgact.h>
  55 #include <sys/kernel.h>
  56 #include <sys/ktr.h>
  57 #include <sys/linker.h>
  58 #include <sys/lock.h>
  59 #include <sys/malloc.h>
  60 #include <sys/mutex.h>
  61 #include <sys/pcpu.h>
  62 #include <sys/proc.h>
  63 #include <sys/ptrace.h>
  64 #include <sys/cons.h>
  65 #include <sys/bio.h>
  66 #include <sys/bus.h>
  67 #include <sys/buf.h>
  68 #include <sys/exec.h>
  69 #include <sys/kdb.h>
  70 #include <sys/msgbuf.h>
  71 #include <machine/reg.h>
  72 #include <machine/cpu.h>
  73
  74 #include <vm/vm.h>
  75 #include <vm/pmap.h>
  76 #include <vm/vm_object.h>
  77 #include <vm/vm_page.h>
  78 #include <vm/vm_pager.h>
  79 #include <vm/vm_map.h>
  80 #include <vm/vnode_pager.h>
  81 #include <machine/pmap.h>
  82 #include <machine/vmparam.h>
  83 #include <machine/pcb.h>
  84 #include <machine/undefined.h>
  85 #include <machine/machdep.h>
  86 #include <machine/metadata.h>
  87 #include <machine/armreg.h>
  88 #include <machine/bus.h>
  89 #include <sys/reboot.h>
  90
  91 #include <arm/at91/at91board.h>
  92 #include <arm/at91/at91rm92reg.h>
  93 #include <arm/at91/at91_piovar.h>
  94 #include <arm/at91/at91_pio_rm9200.h>
  95
  96 #define KERNEL_PT_SYS           0       /* Page table for mapping proc0 zero page */
  97 #define KERNEL_PT_KERN          1
  98 #define KERNEL_PT_KERN_NUM      22
  99 #define KERNEL_PT_AFKERNEL      KERNEL_PT_KERN + KERNEL_PT_KERN_NUM     /* L2 table for mapping after kernel */
 100 #define KERNEL_PT_AFKERNEL_NUM  5
 101
 102 /* this should be evenly divisable by PAGE_SIZE / L2_TABLE_SIZE_REAL (or 4) */
 103 #define NUM_KERNEL_PTS          (KERNEL_PT_AFKERNEL + KERNEL_PT_AFKERNEL_NUM)
 104
 105 /* Define various stack sizes in pages */
 106 #define IRQ_STACK_SIZE  1
 107 #define ABT_STACK_SIZE  1
 108 #define UND_STACK_SIZE  1
 109
 110 extern u_int data_abort_handler_address;
 111 extern u_int prefetch_abort_handler_address;
 112 extern u_int undefined_handler_address;
 113
 114 struct pv_addr kernel_pt_table[NUM_KERNEL_PTS];
 115
 116 extern void *_end;
 117
 118 extern int *end;
 119
 120 struct pcpu __pcpu;
 121 struct pcpu *pcpup = &__pcpu;
 122
 123 /* Physical and virtual addresses for some global pages */
 124
 125 vm_paddr_t phys_avail[10];
 126 vm_paddr_t dump_avail[4];
 127 vm_offset_t physical_pages;
 128
 129 struct pv_addr systempage;
 130 struct pv_addr msgbufpv;
 131 struct pv_addr irqstack;
 132 struct pv_addr undstack;
 133 struct pv_addr abtstack;
 134 struct pv_addr kernelstack;
 135
 136 static void *boot_arg1;
 137 static void *boot_arg2;
 138
 139 static struct trapframe proc0_tf;
 140
 141 /* Static device mappings. */
 142 static const struct pmap_devmap at91rm9200_devmap[] = {
 143         /*
 144          * Map the on-board devices VA == PA so that we can access them
 145          * with the MMU on or off.
 146          */
 147         {
 148                 /*
 149                  * This at least maps the interrupt controller, the UART
 150                  * and the timer. Other devices should use newbus to
 151                  * map their memory anyway.
 152                  */
 153                 0xdff00000,
 154                 0xfff00000,
 155                 0x100000,
 156                 VM_PROT_READ|VM_PROT_WRITE,
 157                 PTE_NOCACHE,
 158         },
 159         /*
 160          * We can't just map the OHCI registers VA == PA, because
 161          * AT91RM92_OHCI_BASE belongs to the userland address space.
 162          * We could just choose a different virtual address, but a better
 163          * solution would probably be to just use pmap_mapdev() to allocate
 164          * KVA, as we don't need the OHCI controller before the vm
 165          * initialization is done. However, the AT91 resource allocation
 166          * system doesn't know how to use pmap_mapdev() yet.
 167          */
 168         {
 169                 /*
 170                  * Add the ohci controller, and anything else that might be
 171                  * on this chip select for a VA/PA mapping.
 172                  */
 173                 AT91RM92_OHCI_BASE,
 174                 AT91RM92_OHCI_PA_BASE,
 175                 AT91RM92_OHCI_SIZE,
 176                 VM_PROT_READ|VM_PROT_WRITE,
 177                 PTE_NOCACHE,
 178         },
 179         {
 180                 /* CompactFlash controller. */
 181                 AT91RM92_CF_BASE,
 182                 AT91RM92_CF_PA_BASE,
 183                 AT91RM92_CF_SIZE,
 184                 VM_PROT_READ|VM_PROT_WRITE,
 185                 PTE_NOCACHE,
 186         },
 187         {
 188                 0,
 189                 0,
 190                 0,
 191                 0,
 192                 0,
 193         }
 194 };
 195
 196 long
 197 at91_ramsize(void)
 198 {
 199         uint32_t *SDRAMC = (uint32_t *)(AT91RM92_BASE + AT91RM92_SDRAMC_BASE);
 200         uint32_t cr, mr;
 201         int banks, rows, cols, bw;
 202
 203         cr = SDRAMC[AT91RM92_SDRAMC_CR / 4];
 204         mr = SDRAMC[AT91RM92_SDRAMC_MR / 4];
 205         bw = (mr & AT91RM92_SDRAMC_MR_DBW_16) ? 1 : 2;
 206         banks = (cr & AT91RM92_SDRAMC_CR_NB_4) ? 2 : 1;
 207         rows = ((cr & AT91RM92_SDRAMC_CR_NR_MASK) >> 2) + 11;
 208         cols = (cr & AT91RM92_SDRAMC_CR_NC_MASK) + 8;
 209         return (1 << (cols + rows + banks + bw));
 210 }
 211
 212 void *
 213 initarm(void *arg, void *arg2)
 214 {
 215         struct pv_addr  kernel_l1pt;
 216         struct pv_addr  dpcpu;
 217         int loop, i;
 218         u_int l1pagetable;
 219         vm_offset_t freemempos;
 220         vm_offset_t afterkern;
 221         uint32_t memsize;
 222         vm_offset_t lastaddr;
 223
 224         boot_arg1 = arg;
 225         boot_arg2 = arg2;
 226         set_cpufuncs();
 227         lastaddr = fake_preload_metadata();
 228         pcpu_init(pcpup, 0, sizeof(struct pcpu));
 229         PCPU_SET(curthread, &thread0);
 230
 231         /* Do basic tuning, hz etc */
 232         init_param1();
 233
 234         freemempos = (lastaddr + PAGE_MASK) & ~PAGE_MASK;
 235         /* Define a macro to simplify memory allocation */
 236 #define valloc_pages(var, np)                   \
 237         alloc_pages((var).pv_va, (np));         \
 238         (var).pv_pa = (var).pv_va + (KERNPHYSADDR - KERNVIRTADDR);
 239
 240 #define alloc_pages(var, np)                    \
 241         (var) = freemempos;             \
 242         freemempos += (np * PAGE_SIZE);         \
 243         memset((char *)(var), 0, ((np) * PAGE_SIZE));
 244
 245         while (((freemempos - L1_TABLE_SIZE) & (L1_TABLE_SIZE - 1)) != 0)
 246                 freemempos += PAGE_SIZE;
 247         valloc_pages(kernel_l1pt, L1_TABLE_SIZE / PAGE_SIZE);
 248         for (loop = 0; loop < NUM_KERNEL_PTS; ++loop) {
 249                 if (!(loop % (PAGE_SIZE / L2_TABLE_SIZE_REAL))) {
 250                         valloc_pages(kernel_pt_table[loop],
 251                             L2_TABLE_SIZE / PAGE_SIZE);
 252                 } else {
 253                         kernel_pt_table[loop].pv_va = freemempos -
 254                             (loop % (PAGE_SIZE / L2_TABLE_SIZE_REAL)) *
 255                             L2_TABLE_SIZE_REAL;
 256                         kernel_pt_table[loop].pv_pa =
 257                             kernel_pt_table[loop].pv_va - KERNVIRTADDR +
 258                             KERNPHYSADDR;
 259                 }
 260                 i++;
 261         }
 262         /*
 263          * Allocate a page for the system page mapped to V0x00000000
 264          * This page will just contain the system vectors and can be
 265          * shared by all processes.
 266          */
 267         valloc_pages(systempage, 1);
 268
 269         /* Allocate dynamic per-cpu area. */
 270         valloc_pages(dpcpu, DPCPU_SIZE / PAGE_SIZE);
 271         dpcpu_init((void *)dpcpu.pv_va, 0);
 272
 273         /* Allocate stacks for all modes */
 274         valloc_pages(irqstack, IRQ_STACK_SIZE);
 275         valloc_pages(abtstack, ABT_STACK_SIZE);
 276         valloc_pages(undstack, UND_STACK_SIZE);
 277         valloc_pages(kernelstack, KSTACK_PAGES);
 278         valloc_pages(msgbufpv, round_page(msgbufsize) / PAGE_SIZE);
 279
 280         /*
 281          * Now we start construction of the L1 page table
 282          * We start by mapping the L2 page tables into the L1.
 283          * This means that we can replace L1 mappings later on if necessary
 284          */
 285         l1pagetable = kernel_l1pt.pv_va;
 286
 287         /* Map the L2 pages tables in the L1 page table */
 288         pmap_link_l2pt(l1pagetable, ARM_VECTORS_HIGH,
 289             &kernel_pt_table[KERNEL_PT_SYS]);
 290         for (i = 0; i < KERNEL_PT_KERN_NUM; i++)
 291                 pmap_link_l2pt(l1pagetable, KERNBASE + i * L1_S_SIZE,
 292                     &kernel_pt_table[KERNEL_PT_KERN + i]);
 293         pmap_map_chunk(l1pagetable, KERNBASE, PHYSADDR,
 294            (((uint32_t)lastaddr - KERNBASE) + PAGE_SIZE) & ~(PAGE_SIZE - 1),
 295             VM_PROT_READ|VM_PROT_WRITE, PTE_CACHE);
 296         afterkern = round_page((lastaddr + L1_S_SIZE) & ~(L1_S_SIZE - 1));
 297         for (i = 0; i < KERNEL_PT_AFKERNEL_NUM; i++) {
 298                 pmap_link_l2pt(l1pagetable, afterkern + i * L1_S_SIZE,
 299                     &kernel_pt_table[KERNEL_PT_AFKERNEL + i]);
 300         }
 301
 302         /* Map the vector page. */
 303         pmap_map_entry(l1pagetable, ARM_VECTORS_HIGH, systempage.pv_pa,
 304             VM_PROT_READ|VM_PROT_WRITE, PTE_CACHE);
 305
 306         /* Map the DPCPU pages */
 307         pmap_map_chunk(l1pagetable, dpcpu.pv_va, dpcpu.pv_pa, DPCPU_SIZE,
 308             VM_PROT_READ|VM_PROT_WRITE, PTE_CACHE);
 309
 310         /* Map the stack pages */
 311         pmap_map_chunk(l1pagetable, irqstack.pv_va, irqstack.pv_pa,
 312             IRQ_STACK_SIZE * PAGE_SIZE, VM_PROT_READ|VM_PROT_WRITE, PTE_CACHE);
 313         pmap_map_chunk(l1pagetable, abtstack.pv_va, abtstack.pv_pa,
 314             ABT_STACK_SIZE * PAGE_SIZE, VM_PROT_READ|VM_PROT_WRITE, PTE_CACHE);
 315         pmap_map_chunk(l1pagetable, undstack.pv_va, undstack.pv_pa,
 316             UND_STACK_SIZE * PAGE_SIZE, VM_PROT_READ|VM_PROT_WRITE, PTE_CACHE);
 317         pmap_map_chunk(l1pagetable, kernelstack.pv_va, kernelstack.pv_pa,
 318             KSTACK_PAGES * PAGE_SIZE, VM_PROT_READ|VM_PROT_WRITE, PTE_CACHE);
 319
 320         pmap_map_chunk(l1pagetable, kernel_l1pt.pv_va, kernel_l1pt.pv_pa,
 321             L1_TABLE_SIZE, VM_PROT_READ|VM_PROT_WRITE, PTE_PAGETABLE);
 322         pmap_map_chunk(l1pagetable, msgbufpv.pv_va, msgbufpv.pv_pa,
 323             msgbufsize, VM_PROT_READ|VM_PROT_WRITE, PTE_CACHE);
 324
 325         for (loop = 0; loop < NUM_KERNEL_PTS; ++loop) {
 326                 pmap_map_chunk(l1pagetable, kernel_pt_table[loop].pv_va,
 327                     kernel_pt_table[loop].pv_pa, L2_TABLE_SIZE,
 328                     VM_PROT_READ|VM_PROT_WRITE, PTE_PAGETABLE);
 329         }
 330
 331         pmap_devmap_bootstrap(l1pagetable, at91rm9200_devmap);
 332         cpu_domains((DOMAIN_CLIENT << (PMAP_DOMAIN_KERNEL*2)) | DOMAIN_CLIENT);
 333         setttb(kernel_l1pt.pv_pa);
 334         cpu_tlb_flushID();
 335         cpu_domains(DOMAIN_CLIENT << (PMAP_DOMAIN_KERNEL*2));
 336         cninit();
 337         memsize = board_init();
 338         physmem = memsize / PAGE_SIZE;
 339
 340         /*
 341          * Pages were allocated during the secondary bootstrap for the
 342          * stacks for different CPU modes.
 343          * We must now set the r13 registers in the different CPU modes to
 344          * point to these stacks.
 345          * Since the ARM stacks use STMFD etc. we must set r13 to the top end
 346          * of the stack memory.
 347          */
 348         cpu_control(CPU_CONTROL_MMU_ENABLE, CPU_CONTROL_MMU_ENABLE);
 349         set_stackptr(PSR_IRQ32_MODE,
 350             irqstack.pv_va + IRQ_STACK_SIZE * PAGE_SIZE);
 351         set_stackptr(PSR_ABT32_MODE,
 352             abtstack.pv_va + ABT_STACK_SIZE * PAGE_SIZE);
 353         set_stackptr(PSR_UND32_MODE,
 354             undstack.pv_va + UND_STACK_SIZE * PAGE_SIZE);
 355
 356         /*
 357          * We must now clean the cache again....
 358          * Cleaning may be done by reading new data to displace any
 359          * dirty data in the cache. This will have happened in setttb()
 360          * but since we are boot strapping the addresses used for the read
 361          * may have just been remapped and thus the cache could be out
 362          * of sync. A re-clean after the switch will cure this.
 363          * After booting there are no gross relocations of the kernel thus
 364          * this problem will not occur after initarm().
 365          */
 366         cpu_idcache_wbinv_all();
 367
 368         /* Set stack for exception handlers */
 369
 370         data_abort_handler_address = (u_int)data_abort_handler;
 371         prefetch_abort_handler_address = (u_int)prefetch_abort_handler;
 372         undefined_handler_address = (u_int)undefinedinstruction_bounce;
 373         undefined_init();
 374
 375         proc_linkup0(&proc0, &thread0);
 376         thread0.td_kstack = kernelstack.pv_va;
 377         thread0.td_pcb = (struct pcb *)
 378                 (thread0.td_kstack + KSTACK_PAGES * PAGE_SIZE) - 1;
 379         thread0.td_pcb->pcb_flags = 0;
 380         thread0.td_frame = &proc0_tf;
 381         pcpup->pc_curpcb = thread0.td_pcb;
 382
 383         arm_vector_init(ARM_VECTORS_HIGH, ARM_VEC_ALL);
 384
 385         pmap_curmaxkvaddr = afterkern + L1_S_SIZE * (KERNEL_PT_KERN_NUM - 1);
 386
 387         /*
 388          * ARM_USE_SMALL_ALLOC uses dump_avail, so it must be filled before
 389          * calling pmap_bootstrap.
 390          */
 391         dump_avail[0] = PHYSADDR;
 392         dump_avail[1] = PHYSADDR + memsize;
 393         dump_avail[2] = 0;
 394         dump_avail[3] = 0;
 395
 396         pmap_bootstrap(freemempos,
 397             KERNVIRTADDR + 3 * memsize,
 398             &kernel_l1pt);
 399         msgbufp = (void*)msgbufpv.pv_va;
 400         msgbufinit(msgbufp, msgbufsize);
 401         mutex_init();
 402
 403         i = 0;
 404 #if PHYSADDR != KERNPHYSADDR
 405         phys_avail[i++] = PHYSADDR;
 406         phys_avail[i++] = KERNPHYSADDR;
 407 #endif
 408         phys_avail[i++] = virtual_avail - KERNVIRTADDR + KERNPHYSADDR;
 409         phys_avail[i++] = PHYSADDR + memsize;
 410         phys_avail[i++] = 0;
 411         phys_avail[i++] = 0;
 412         init_param2(physmem);
 413         kdb_init();
 414         return ((void *)(kernelstack.pv_va + USPACE_SVC_STACK_TOP -
 415             sizeof(struct pcb)));
 416 }