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_object.h>
  81 #include <vm/vm_page.h>
  82 #include <vm/vm_pager.h>
  83 #include <vm/vm_map.h>
  84 #include <vm/vnode_pager.h>
  85 #include <machine/pmap.h>
  86 #include <machine/vmparam.h>
  87 #include <machine/pcb.h>
  88 #include <machine/undefined.h>
  89 #include <machine/machdep.h>
  90 #include <machine/metadata.h>
  91 #include <machine/armreg.h>
  92 #include <machine/bus.h>
  93 #include <sys/reboot.h>
  94
  95 #include <arm/at91/at91rm92reg.h>
  96 #include <arm/at91/at91_piovar.h>
  97 #include <arm/at91/at91_pio_rm9200.h>
  98
  99 #define KERNEL_PT_SYS           0       /* Page table for mapping proc0 zero page */
 100 #define KERNEL_PT_KERN          1
 101 #define KERNEL_PT_KERN_NUM      22
 102 #define KERNEL_PT_AFKERNEL      KERNEL_PT_KERN + KERNEL_PT_KERN_NUM     /* L2 table for mapping after kernel */
 103 #define KERNEL_PT_AFKERNEL_NUM  5
 104
 105 /* this should be evenly divisable by PAGE_SIZE / L2_TABLE_SIZE_REAL (or 4) */
 106 #define NUM_KERNEL_PTS          (KERNEL_PT_AFKERNEL + KERNEL_PT_AFKERNEL_NUM)
 107
 108 /* Define various stack sizes in pages */
 109 #define IRQ_STACK_SIZE  1
 110 #define ABT_STACK_SIZE  1
 111 #define UND_STACK_SIZE  1
 112
 113 extern u_int data_abort_handler_address;
 114 extern u_int prefetch_abort_handler_address;
 115 extern u_int undefined_handler_address;
 116
 117 struct pv_addr kernel_pt_table[NUM_KERNEL_PTS];
 118
 119 extern void *_end;
 120
 121 extern int *end;
 122
 123 struct pcpu __pcpu;
 124 struct pcpu *pcpup = &__pcpu;
 125
 126 /* Physical and virtual addresses for some global pages */
 127
 128 vm_paddr_t phys_avail[10];
 129 vm_paddr_t dump_avail[4];
 130 vm_offset_t physical_pages;
 131
 132 struct pv_addr systempage;
 133 struct pv_addr msgbufpv;
 134 struct pv_addr irqstack;
 135 struct pv_addr undstack;
 136 struct pv_addr abtstack;
 137 struct pv_addr kernelstack;
 138
 139 static struct trapframe proc0_tf;
 140
 141 /* Static device mappings. */
 142 static const struct pmap_devmap kb920x_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 #if 1
 169         {
 170                 /*
 171                  * Add the ohci controller, and anything else that might be
 172                  * on this chip select for a VA/PA mapping.
 173                  */
 174                 AT91RM92_OHCI_BASE,
 175                 AT91RM92_OHCI_PA_BASE,
 176                 AT91RM92_OHCI_SIZE,
 177                 VM_PROT_READ|VM_PROT_WRITE,
 178                 PTE_NOCACHE,
 179         },
 180 #endif
 181         {
 182                 0,
 183                 0,
 184                 0,
 185                 0,
 186                 0,
 187         }
 188 };
 189
 190 #define SDRAM_START 0xa0000000
 191
 192 #ifdef DDB
 193 extern vm_offset_t ksym_start, ksym_end;
 194 #endif
 195
 196 static long
 197 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 static long
 213 board_init(void)
 214 {
 215         /*
 216          * Since the USART supports RS-485 multidrop mode, it allows the
 217          * TX pins to float.  However, for RS-232 operations, we don't want
 218          * these pins to float.  Instead, they should be pulled up to avoid
 219          * mismatches.  Linux does something similar when it configures the
 220          * TX lines.  This implies that we also allow the RX lines to float
 221          * rather than be in the state they are left in by the boot loader.
 222          * Since they are input pins, I think that this is the right thing
 223          * to do.
 224          */
 225
 226         /* PIOA's A periph: Turn USART 0 and 2's TX/RX pins */
 227         at91_pio_use_periph_a(AT91RM92_PIOA_BASE,
 228             AT91C_PA18_RXD0 | AT91C_PA22_RXD2, 0);
 229         at91_pio_use_periph_a(AT91RM92_PIOA_BASE,
 230             AT91C_PA17_TXD0 | AT91C_PA23_TXD2, 1);
 231         /* PIOA's B periph: Turn USART 3's TX/RX pins */
 232         at91_pio_use_periph_b(AT91RM92_PIOA_BASE, AT91C_PA6_RXD3, 0);
 233         at91_pio_use_periph_b(AT91RM92_PIOA_BASE, AT91C_PA5_TXD3, 1);
 234 #ifdef AT91_TSC
 235         /* We're using TC0's A1 and A2 input */
 236         at91_pio_use_periph_b(AT91RM92_PIOA_BASE,
 237             AT91C_PA19_TIOA1 | AT91C_PA21_TIOA2, 0);
 238 #endif
 239         /* PIOB's A periph: Turn USART 1's TX/RX pins */
 240         at91_pio_use_periph_a(AT91RM92_PIOB_BASE, AT91C_PB21_RXD1, 0);
 241         at91_pio_use_periph_a(AT91RM92_PIOB_BASE, AT91C_PB20_TXD1, 1);
 242
 243         /* Pin assignment */
 244 #ifdef AT91_TSC
 245         /* Assert PA24 low -- talk to rubidium */
 246         at91_pio_use_gpio(AT91RM92_PIOA_BASE, AT91C_PIO_PA24);
 247         at91_pio_gpio_output(AT91RM92_PIOA_BASE, AT91C_PIO_PA24, 0);
 248         at91_pio_gpio_clear(AT91RM92_PIOA_BASE, AT91C_PIO_PA24);
 249         at91_pio_use_gpio(AT91RM92_PIOB_BASE,
 250             AT91C_PIO_PB16 | AT91C_PIO_PB17 | AT91C_PIO_PB18 | AT91C_PIO_PB19);
 251 #endif
 252
 253         return (ramsize());
 254 }
 255
 256 void *
 257 initarm(void *arg, void *arg2)
 258 {
 259         struct pv_addr  kernel_l1pt;
 260         int loop;
 261         u_int l1pagetable;
 262         vm_offset_t freemempos;
 263         vm_offset_t afterkern;
 264         int i;
 265         uint32_t fake_preload[35];
 266         uint32_t memsize;
 267         vm_offset_t lastaddr;
 268 #ifdef DDB
 269         vm_offset_t zstart = 0, zend = 0;
 270 #endif
 271
 272         i = 0;
 273
 274         set_cpufuncs();
 275
 276         fake_preload[i++] = MODINFO_NAME;
 277         fake_preload[i++] = strlen("elf kernel") + 1;
 278         strcpy((char*)&fake_preload[i++], "elf kernel");
 279         i += 2;
 280         fake_preload[i++] = MODINFO_TYPE;
 281         fake_preload[i++] = strlen("elf kernel") + 1;
 282         strcpy((char*)&fake_preload[i++], "elf kernel");
 283         i += 2;
 284         fake_preload[i++] = MODINFO_ADDR;
 285         fake_preload[i++] = sizeof(vm_offset_t);
 286         fake_preload[i++] = KERNVIRTADDR;
 287         fake_preload[i++] = MODINFO_SIZE;
 288         fake_preload[i++] = sizeof(uint32_t);
 289         fake_preload[i++] = (uint32_t)&end - KERNVIRTADDR;
 290 #ifdef DDB
 291         if (*(uint32_t *)KERNVIRTADDR == MAGIC_TRAMP_NUMBER) {
 292                 fake_preload[i++] = MODINFO_METADATA|MODINFOMD_SSYM;
 293                 fake_preload[i++] = sizeof(vm_offset_t);
 294                 fake_preload[i++] = *(uint32_t *)(KERNVIRTADDR + 4);
 295                 fake_preload[i++] = MODINFO_METADATA|MODINFOMD_ESYM;
 296                 fake_preload[i++] = sizeof(vm_offset_t);
 297                 fake_preload[i++] = *(uint32_t *)(KERNVIRTADDR + 8);
 298                 lastaddr = *(uint32_t *)(KERNVIRTADDR + 8);
 299                 zend = lastaddr;
 300                 zstart = *(uint32_t *)(KERNVIRTADDR + 4);
 301                 ksym_start = zstart;
 302                 ksym_end = zend;
 303         } else
 304 #endif
 305                 lastaddr = (vm_offset_t)&end;
 306
 307         fake_preload[i++] = 0;
 308         fake_preload[i] = 0;
 309         preload_metadata = (void *)fake_preload;
 310
 311
 312         pcpu_init(pcpup, 0, sizeof(struct pcpu));
 313         PCPU_SET(curthread, &thread0);
 314
 315 #define KERNEL_TEXT_BASE (KERNBASE)
 316         freemempos = (lastaddr + PAGE_MASK) & ~PAGE_MASK;
 317         /* Define a macro to simplify memory allocation */
 318 #define valloc_pages(var, np)                   \
 319         alloc_pages((var).pv_va, (np));         \
 320         (var).pv_pa = (var).pv_va + (KERNPHYSADDR - KERNVIRTADDR);
 321
 322 #define alloc_pages(var, np)                    \
 323         (var) = freemempos;             \
 324         freemempos += (np * PAGE_SIZE);         \
 325         memset((char *)(var), 0, ((np) * PAGE_SIZE));
 326
 327         while (((freemempos - L1_TABLE_SIZE) & (L1_TABLE_SIZE - 1)) != 0)
 328                 freemempos += PAGE_SIZE;
 329         valloc_pages(kernel_l1pt, L1_TABLE_SIZE / PAGE_SIZE);
 330         for (loop = 0; loop < NUM_KERNEL_PTS; ++loop) {
 331                 if (!(loop % (PAGE_SIZE / L2_TABLE_SIZE_REAL))) {
 332                         valloc_pages(kernel_pt_table[loop],
 333                             L2_TABLE_SIZE / PAGE_SIZE);
 334                 } else {
 335                         kernel_pt_table[loop].pv_va = freemempos -
 336                             (loop % (PAGE_SIZE / L2_TABLE_SIZE_REAL)) *
 337                             L2_TABLE_SIZE_REAL;
 338                         kernel_pt_table[loop].pv_pa =
 339                             kernel_pt_table[loop].pv_va - KERNVIRTADDR +
 340                             KERNPHYSADDR;
 341                 }
 342                 i++;
 343         }
 344         /*
 345          * Allocate a page for the system page mapped to V0x00000000
 346          * This page will just contain the system vectors and can be
 347          * shared by all processes.
 348          */
 349         valloc_pages(systempage, 1);
 350
 351         /* Allocate stacks for all modes */
 352         valloc_pages(irqstack, IRQ_STACK_SIZE);
 353         valloc_pages(abtstack, ABT_STACK_SIZE);
 354         valloc_pages(undstack, UND_STACK_SIZE);
 355         valloc_pages(kernelstack, KSTACK_PAGES);
 356         valloc_pages(msgbufpv, round_page(MSGBUF_SIZE) / PAGE_SIZE);
 357         /*
 358          * Now we start construction of the L1 page table
 359          * We start by mapping the L2 page tables into the L1.
 360          * This means that we can replace L1 mappings later on if necessary
 361          */
 362         l1pagetable = kernel_l1pt.pv_va;
 363
 364         /* Map the L2 pages tables in the L1 page table */
 365         pmap_link_l2pt(l1pagetable, ARM_VECTORS_HIGH,
 366             &kernel_pt_table[KERNEL_PT_SYS]);
 367         for (i = 0; i < KERNEL_PT_KERN_NUM; i++)
 368                 pmap_link_l2pt(l1pagetable, KERNBASE + i * 0x100000,
 369                     &kernel_pt_table[KERNEL_PT_KERN + i]);
 370         pmap_map_chunk(l1pagetable, KERNBASE, PHYSADDR,
 371            (((uint32_t)(lastaddr) - KERNBASE) + PAGE_SIZE) & ~(PAGE_SIZE - 1),
 372             VM_PROT_READ|VM_PROT_WRITE, PTE_CACHE);
 373         afterkern = round_page((lastaddr + L1_S_SIZE) & ~(L1_S_SIZE
 374             - 1));
 375         for (i = 0; i < KERNEL_PT_AFKERNEL_NUM; i++) {
 376                 pmap_link_l2pt(l1pagetable, afterkern + i * 0x00100000,
 377                     &kernel_pt_table[KERNEL_PT_AFKERNEL + i]);
 378         }
 379
 380         /* Map the vector page. */
 381         pmap_map_entry(l1pagetable, ARM_VECTORS_HIGH, systempage.pv_pa,
 382             VM_PROT_READ|VM_PROT_WRITE, PTE_CACHE);
 383         /* Map the stack pages */
 384         pmap_map_chunk(l1pagetable, irqstack.pv_va, irqstack.pv_pa,
 385             IRQ_STACK_SIZE * PAGE_SIZE, VM_PROT_READ|VM_PROT_WRITE, PTE_CACHE);
 386         pmap_map_chunk(l1pagetable, abtstack.pv_va, abtstack.pv_pa,
 387             ABT_STACK_SIZE * PAGE_SIZE, VM_PROT_READ|VM_PROT_WRITE, PTE_CACHE);
 388         pmap_map_chunk(l1pagetable, undstack.pv_va, undstack.pv_pa,
 389             UND_STACK_SIZE * PAGE_SIZE, VM_PROT_READ|VM_PROT_WRITE, PTE_CACHE);
 390         pmap_map_chunk(l1pagetable, kernelstack.pv_va, kernelstack.pv_pa,
 391             KSTACK_PAGES * PAGE_SIZE, VM_PROT_READ|VM_PROT_WRITE, PTE_CACHE);
 392
 393         pmap_map_chunk(l1pagetable, kernel_l1pt.pv_va, kernel_l1pt.pv_pa,
 394             L1_TABLE_SIZE, VM_PROT_READ|VM_PROT_WRITE, PTE_PAGETABLE);
 395         pmap_map_chunk(l1pagetable, msgbufpv.pv_va, msgbufpv.pv_pa,
 396             MSGBUF_SIZE, VM_PROT_READ|VM_PROT_WRITE, PTE_CACHE);
 397
 398
 399         for (loop = 0; loop < NUM_KERNEL_PTS; ++loop) {
 400                 pmap_map_chunk(l1pagetable, kernel_pt_table[loop].pv_va,
 401                     kernel_pt_table[loop].pv_pa, L2_TABLE_SIZE,
 402                     VM_PROT_READ|VM_PROT_WRITE, PTE_PAGETABLE);
 403         }
 404
 405         pmap_devmap_bootstrap(l1pagetable, kb920x_devmap);
 406         cpu_domains((DOMAIN_CLIENT << (PMAP_DOMAIN_KERNEL*2)) | DOMAIN_CLIENT);
 407         setttb(kernel_l1pt.pv_pa);
 408         cpu_tlb_flushID();
 409         cpu_domains(DOMAIN_CLIENT << (PMAP_DOMAIN_KERNEL*2));
 410         cninit();
 411         memsize = board_init();
 412         physmem = memsize / PAGE_SIZE;
 413
 414         /*
 415          * Pages were allocated during the secondary bootstrap for the
 416          * stacks for different CPU modes.
 417          * We must now set the r13 registers in the different CPU modes to
 418          * point to these stacks.
 419          * Since the ARM stacks use STMFD etc. we must set r13 to the top end
 420          * of the stack memory.
 421          */
 422
 423         cpu_control(CPU_CONTROL_MMU_ENABLE, CPU_CONTROL_MMU_ENABLE);
 424         set_stackptr(PSR_IRQ32_MODE,
 425             irqstack.pv_va + IRQ_STACK_SIZE * PAGE_SIZE);
 426         set_stackptr(PSR_ABT32_MODE,
 427             abtstack.pv_va + ABT_STACK_SIZE * PAGE_SIZE);
 428         set_stackptr(PSR_UND32_MODE,
 429             undstack.pv_va + UND_STACK_SIZE * PAGE_SIZE);
 430
 431
 432
 433         /*
 434          * We must now clean the cache again....
 435          * Cleaning may be done by reading new data to displace any
 436          * dirty data in the cache. This will have happened in setttb()
 437          * but since we are boot strapping the addresses used for the read
 438          * may have just been remapped and thus the cache could be out
 439          * of sync. A re-clean after the switch will cure this.
 440          * After booting there are no gross reloations of the kernel thus
 441          * this problem will not occur after initarm().
 442          */
 443         cpu_idcache_wbinv_all();
 444
 445         /* Set stack for exception handlers */
 446
 447         data_abort_handler_address = (u_int)data_abort_handler;
 448         prefetch_abort_handler_address = (u_int)prefetch_abort_handler;
 449         undefined_handler_address = (u_int)undefinedinstruction_bounce;
 450         undefined_init();
 451
 452         proc_linkup0(&proc0, &thread0);
 453         thread0.td_kstack = kernelstack.pv_va;
 454         thread0.td_pcb = (struct pcb *)
 455                 (thread0.td_kstack + KSTACK_PAGES * PAGE_SIZE) - 1;
 456         thread0.td_pcb->pcb_flags = 0;
 457         thread0.td_frame = &proc0_tf;
 458         pcpup->pc_curpcb = thread0.td_pcb;
 459
 460         arm_vector_init(ARM_VECTORS_HIGH, ARM_VEC_ALL);
 461
 462         pmap_curmaxkvaddr = afterkern + 0x100000 * (KERNEL_PT_KERN_NUM - 1);
 463         /*
 464          * ARM_USE_SMALL_ALLOC uses dump_avail, so it must be filled before
 465          * calling pmap_bootstrap.
 466          */
 467         dump_avail[0] = PHYSADDR;
 468         dump_avail[1] = PHYSADDR + memsize;
 469         dump_avail[2] = 0;
 470         dump_avail[3] = 0;
 471
 472         pmap_bootstrap(freemempos,
 473             KERNVIRTADDR + 3 * memsize,
 474             &kernel_l1pt);
 475         msgbufp = (void*)msgbufpv.pv_va;
 476         msgbufinit(msgbufp, MSGBUF_SIZE);
 477         mutex_init();
 478
 479         i = 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         kdb_init();
 493         return ((void *)(kernelstack.pv_va + USPACE_SVC_STACK_TOP -
 494             sizeof(struct pcb)));
 495 }