sys/arm/xscale/ixp425/avila_machdep.c

   1 /*      $NetBSD: hpc_machdep.c,v 1.70 2003/09/16 08:18:22 agc Exp $     */
   2
   3 /*-
   4  * Copyright (c) 1994-1998 Mark Brinicombe.
   5  * Copyright (c) 1994 Brini.
   6  * All rights reserved.
   7  *
   8  * This code is derived from software written for Brini by Mark Brinicombe
   9  *
  10  * Redistribution and use in source and binary forms, with or without
  11  * modification, are permitted provided that the following conditions
  12  * are met:
  13  * 1. Redistributions of source code must retain the above copyright
  14  *    notice, this list of conditions and the following disclaimer.
  15  * 2. Redistributions in binary form must reproduce the above copyright
  16  *    notice, this list of conditions and the following disclaimer in the
  17  *    documentation and/or other materials provided with the distribution.
  18  * 3. All advertising materials mentioning features or use of this software
  19  *    must display the following acknowledgement:
  20  *      This product includes software developed by Brini.
  21  * 4. The name of the company nor the name of the author may be used to
  22  *    endorse or promote products derived from this software without specific
  23  *    prior written permission.
  24  *
  25  * THIS SOFTWARE IS PROVIDED BY BRINI ``AS IS'' AND ANY EXPRESS OR IMPLIED
  26  * WARRANTIES, INCLUDING, BUT NOT LIMITED TO, THE IMPLIED WARRANTIES OF
  27  * MERCHANTABILITY AND FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE ARE DISCLAIMED.
  28  * IN NO EVENT SHALL BRINI OR CONTRIBUTORS BE LIABLE FOR ANY DIRECT,
  29  * INDIRECT, INCIDENTAL, SPECIAL, EXEMPLARY, OR CONSEQUENTIAL DAMAGES
  30  * (INCLUDING, BUT NOT LIMITED TO, PROCUREMENT OF SUBSTITUTE GOODS OR
  31  * SERVICES; LOSS OF USE, DATA, OR PROFITS; OR BUSINESS INTERRUPTION)
  32  * HOWEVER CAUSED AND ON ANY THEORY OF LIABILITY, WHETHER IN CONTRACT, STRICT
  33  * LIABILITY, OR TORT (INCLUDING NEGLIGENCE OR OTHERWISE) ARISING IN ANY WAY
  34  * OUT OF THE USE OF THIS SOFTWARE, EVEN IF ADVISED OF THE POSSIBILITY OF
  35  * SUCH DAMAGE.
  36  *
  37  * RiscBSD kernel project
  38  *
  39  * machdep.c
  40  *
  41  * Machine dependent functions for kernel setup
  42  *
  43  * This file needs a lot of work.
  44  *
  45  * Created      : 17/09/94
  46  */
  47
  48 #include <sys/cdefs.h>
  49 __FBSDID("$FreeBSD$");
  50
  51 #include "opt_kstack_pages.h"
  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 <sys/devmap.h>
  76 #include <machine/physmem.h>
  77 #include <machine/reg.h>
  78 #include <machine/cpu.h>
  79
  80 #include <vm/vm.h>
  81 #include <vm/pmap.h>
  82 #include <vm/vm_object.h>
  83 #include <vm/vm_page.h>
  84 #include <vm/vm_map.h>
  85 #include <machine/vmparam.h>
  86 #include <machine/pcb.h>
  87 #include <machine/undefined.h>
  88 #include <machine/machdep.h>
  89 #include <machine/metadata.h>
  90 #include <machine/armreg.h>
  91 #include <machine/bus.h>
  92 #include <sys/reboot.h>
  93
  94 #include <arm/xscale/ixp425/ixp425reg.h>
  95 #include <arm/xscale/ixp425/ixp425var.h>
  96
  97 #define KERNEL_PT_SYS           0       /* Page table for mapping proc0 zero page */
  98 #define KERNEL_PT_IO            1
  99 #define KERNEL_PT_IO_NUM        3
 100 #define KERNEL_PT_BEFOREKERN    KERNEL_PT_IO + KERNEL_PT_IO_NUM
 101 #define KERNEL_PT_AFKERNEL      KERNEL_PT_BEFOREKERN + 1        /* L2 table for mapping after kernel */
 102 #define KERNEL_PT_AFKERNEL_NUM  9
 103
 104 /* this should be evenly divisable by PAGE_SIZE / L2_TABLE_SIZE_REAL (or 4) */
 105 #define NUM_KERNEL_PTS          (KERNEL_PT_AFKERNEL + KERNEL_PT_AFKERNEL_NUM)
 106
 107 struct pv_addr kernel_pt_table[NUM_KERNEL_PTS];
 108
 109 /* Physical and virtual addresses for some global pages */
 110
 111 struct pv_addr systempage;
 112 struct pv_addr msgbufpv;
 113 struct pv_addr irqstack;
 114 struct pv_addr undstack;
 115 struct pv_addr abtstack;
 116 struct pv_addr kernelstack;
 117 struct pv_addr minidataclean;
 118
 119 /* Static device mappings. */
 120 static const struct devmap_entry ixp425_devmap[] = {
 121         /* Physical/Virtual address for I/O space */
 122     { IXP425_IO_VBASE, IXP425_IO_HWBASE, IXP425_IO_SIZE, },
 123
 124         /* Expansion Bus */
 125     { IXP425_EXP_VBASE, IXP425_EXP_HWBASE, IXP425_EXP_SIZE, },
 126
 127         /* CFI Flash on the Expansion Bus */
 128     { IXP425_EXP_BUS_CS0_VBASE, IXP425_EXP_BUS_CS0_HWBASE,
 129       IXP425_EXP_BUS_CS0_SIZE, },
 130
 131         /* IXP425 PCI Configuration */
 132     { IXP425_PCI_VBASE, IXP425_PCI_HWBASE, IXP425_PCI_SIZE, },
 133
 134         /* SDRAM Controller */
 135     { IXP425_MCU_VBASE, IXP425_MCU_HWBASE, IXP425_MCU_SIZE, },
 136
 137         /* PCI Memory Space */
 138     { IXP425_PCI_MEM_VBASE, IXP425_PCI_MEM_HWBASE, IXP425_PCI_MEM_SIZE, },
 139
 140         /* Q-Mgr Memory Space */
 141     { IXP425_QMGR_VBASE, IXP425_QMGR_HWBASE, IXP425_QMGR_SIZE, },
 142
 143     { 0 },
 144 };
 145
 146 /* Static device mappings. */
 147 static const struct devmap_entry ixp435_devmap[] = {
 148         /* Physical/Virtual address for I/O space */
 149     { IXP425_IO_VBASE, IXP425_IO_HWBASE, IXP425_IO_SIZE, },
 150
 151     { IXP425_EXP_VBASE, IXP425_EXP_HWBASE, IXP425_EXP_SIZE, },
 152
 153         /* IXP425 PCI Configuration */
 154     { IXP425_PCI_VBASE, IXP425_PCI_HWBASE, IXP425_PCI_SIZE, },
 155
 156         /* DDRII Controller NB: mapped same place as IXP425 */
 157     { IXP425_MCU_VBASE, IXP435_MCU_HWBASE, IXP425_MCU_SIZE, },
 158
 159         /* PCI Memory Space */
 160     { IXP425_PCI_MEM_VBASE, IXP425_PCI_MEM_HWBASE, IXP425_PCI_MEM_SIZE, },
 161
 162         /* Q-Mgr Memory Space */
 163     { IXP425_QMGR_VBASE, IXP425_QMGR_HWBASE, IXP425_QMGR_SIZE, },
 164
 165         /* CFI Flash on the Expansion Bus */
 166     { IXP425_EXP_BUS_CS0_VBASE, IXP425_EXP_BUS_CS0_HWBASE,
 167       IXP425_EXP_BUS_CS0_SIZE, },
 168
 169         /* USB1 Memory Space */
 170     { IXP435_USB1_VBASE, IXP435_USB1_HWBASE, IXP435_USB1_SIZE, },
 171         /* USB2 Memory Space */
 172     { IXP435_USB2_VBASE, IXP435_USB2_HWBASE, IXP435_USB2_SIZE, },
 173
 174         /* GPS Memory Space */
 175     { CAMBRIA_GPS_VBASE, CAMBRIA_GPS_HWBASE, CAMBRIA_GPS_SIZE, },
 176
 177         /* RS485 Memory Space */
 178     { CAMBRIA_RS485_VBASE, CAMBRIA_RS485_HWBASE, CAMBRIA_RS485_SIZE, },
 179
 180     { 0 }
 181 };
 182
 183 extern vm_offset_t xscale_cache_clean_addr;
 184
 185 void *
 186 initarm(struct arm_boot_params *abp)
 187 {
 188 #define next_chunk2(a,b)        (((a) + (b)) &~ ((b)-1))
 189 #define next_page(a)            next_chunk2(a,PAGE_SIZE)
 190         struct pv_addr  kernel_l1pt;
 191         struct pv_addr  dpcpu;
 192         int loop, i;
 193         u_int l1pagetable;
 194         vm_offset_t freemempos;
 195         vm_offset_t freemem_pt;
 196         vm_offset_t afterkern;
 197         vm_offset_t freemem_after;
 198         vm_offset_t lastaddr;
 199         uint32_t memsize;
 200
 201         /* kernel text starts where we were loaded at boot */
 202 #define KERNEL_TEXT_OFF         (abp->abp_physaddr  - PHYSADDR)
 203 #define KERNEL_TEXT_BASE        (KERNBASE + KERNEL_TEXT_OFF)
 204 #define KERNEL_TEXT_PHYS        (PHYSADDR + KERNEL_TEXT_OFF)
 205
 206         lastaddr = parse_boot_param(abp);
 207         arm_physmem_kernaddr = abp->abp_physaddr;
 208         set_cpufuncs();         /* NB: sets cputype */
 209         pcpu_init(pcpup, 0, sizeof(struct pcpu));
 210         PCPU_SET(curthread, &thread0);
 211
 212         init_static_kenv(NULL, 0);
 213
 214         /* Do basic tuning, hz etc */
 215         init_param1();
 216
 217         /*
 218          * We allocate memory downwards from where we were loaded
 219          * by RedBoot; first the L1 page table, then NUM_KERNEL_PTS
 220          * entries in the L2 page table.  Past that we re-align the
 221          * allocation boundary so later data structures (stacks, etc)
 222          * can be mapped with different attributes (write-back vs
 223          * write-through).  Note this leaves a gap for expansion
 224          * (or might be repurposed).
 225          */
 226         freemempos = abp->abp_physaddr;
 227
 228         /* macros to simplify initial memory allocation */
 229 #define alloc_pages(var, np) do {                                       \
 230         freemempos -= (np * PAGE_SIZE);                                 \
 231         (var) = freemempos;                                             \
 232         /* NB: this works because locore maps PA=VA */                  \
 233         memset((char *)(var), 0, ((np) * PAGE_SIZE));                   \
 234 } while (0)
 235 #define valloc_pages(var, np) do {                                      \
 236         alloc_pages((var).pv_pa, (np));                                 \
 237         (var).pv_va = (var).pv_pa + (KERNVIRTADDR - abp->abp_physaddr); \
 238 } while (0)
 239
 240         /* force L1 page table alignment */
 241         while (((freemempos - L1_TABLE_SIZE) & (L1_TABLE_SIZE - 1)) != 0)
 242                 freemempos -= PAGE_SIZE;
 243         /* allocate contiguous L1 page table */
 244         valloc_pages(kernel_l1pt, L1_TABLE_SIZE / PAGE_SIZE);
 245         /* now allocate L2 page tables; they are linked to L1 below */
 246         for (loop = 0; loop < NUM_KERNEL_PTS; ++loop) {
 247                 if (!(loop % (PAGE_SIZE / L2_TABLE_SIZE_REAL))) {
 248                         valloc_pages(kernel_pt_table[loop],
 249                             L2_TABLE_SIZE / PAGE_SIZE);
 250                 } else {
 251                         kernel_pt_table[loop].pv_pa = freemempos +
 252                             (loop % (PAGE_SIZE / L2_TABLE_SIZE_REAL)) *
 253                             L2_TABLE_SIZE_REAL;
 254                         kernel_pt_table[loop].pv_va =
 255                             kernel_pt_table[loop].pv_pa +
 256                                 (KERNVIRTADDR - abp->abp_physaddr);
 257                 }
 258         }
 259         freemem_pt = freemempos;                /* base of allocated pt's */
 260
 261         /*
 262          * Re-align allocation boundary so we can map the area
 263          * write-back instead of write-through for the stacks and
 264          * related structures allocated below.
 265          */
 266         freemempos = PHYSADDR + 0x100000;
 267         /*
 268          * Allocate a page for the system page mapped to V0x00000000
 269          * This page will just contain the system vectors and can be
 270          * shared by all processes.
 271          */
 272         valloc_pages(systempage, 1);
 273
 274         /* Allocate dynamic per-cpu area. */
 275         valloc_pages(dpcpu, DPCPU_SIZE / PAGE_SIZE);
 276         dpcpu_init((void *)dpcpu.pv_va, 0);
 277
 278         /* Allocate stacks for all modes */
 279         valloc_pages(irqstack, IRQ_STACK_SIZE);
 280         valloc_pages(abtstack, ABT_STACK_SIZE);
 281         valloc_pages(undstack, UND_STACK_SIZE);
 282         valloc_pages(kernelstack, kstack_pages);
 283         alloc_pages(minidataclean.pv_pa, 1);
 284         valloc_pages(msgbufpv, round_page(msgbufsize) / PAGE_SIZE);
 285
 286         /*
 287          * Now construct the L1 page table.  First map the L2
 288          * page tables into the L1 so we can replace L1 mappings
 289          * later on if necessary
 290          */
 291         l1pagetable = kernel_l1pt.pv_va;
 292
 293         /* Map the L2 pages tables in the L1 page table */
 294         pmap_link_l2pt(l1pagetable, rounddown2(ARM_VECTORS_HIGH, 0x00100000),
 295             &kernel_pt_table[KERNEL_PT_SYS]);
 296         pmap_link_l2pt(l1pagetable, IXP425_IO_VBASE,
 297             &kernel_pt_table[KERNEL_PT_IO]);
 298         pmap_link_l2pt(l1pagetable, IXP425_MCU_VBASE,
 299             &kernel_pt_table[KERNEL_PT_IO + 1]);
 300         pmap_link_l2pt(l1pagetable, IXP425_PCI_MEM_VBASE,
 301             &kernel_pt_table[KERNEL_PT_IO + 2]);
 302         pmap_link_l2pt(l1pagetable, KERNBASE,
 303             &kernel_pt_table[KERNEL_PT_BEFOREKERN]);
 304         pmap_map_chunk(l1pagetable, KERNBASE, PHYSADDR, 0x100000,
 305             VM_PROT_READ|VM_PROT_WRITE, PTE_CACHE);
 306         pmap_map_chunk(l1pagetable, KERNBASE + 0x100000, PHYSADDR + 0x100000,
 307             0x100000, VM_PROT_READ|VM_PROT_WRITE, PTE_PAGETABLE);
 308         pmap_map_chunk(l1pagetable, KERNEL_TEXT_BASE, KERNEL_TEXT_PHYS,
 309             next_chunk2(((uint32_t)lastaddr) - KERNEL_TEXT_BASE, L1_S_SIZE),
 310             VM_PROT_READ|VM_PROT_WRITE, PTE_CACHE);
 311         freemem_after = next_page((int)lastaddr);
 312         afterkern = round_page(next_chunk2((vm_offset_t)lastaddr, L1_S_SIZE));
 313         for (i = 0; i < KERNEL_PT_AFKERNEL_NUM; i++) {
 314                 pmap_link_l2pt(l1pagetable, afterkern + i * 0x00100000,
 315                     &kernel_pt_table[KERNEL_PT_AFKERNEL + i]);
 316         }
 317         pmap_map_entry(l1pagetable, afterkern, minidataclean.pv_pa,
 318             VM_PROT_READ|VM_PROT_WRITE, PTE_CACHE);
 319
 320
 321         /* Map the Mini-Data cache clean area. */
 322         xscale_setup_minidata(l1pagetable, afterkern,
 323             minidataclean.pv_pa);
 324
 325         /* Map the vector page. */
 326         pmap_map_entry(l1pagetable, ARM_VECTORS_HIGH, systempage.pv_pa,
 327             VM_PROT_READ|VM_PROT_WRITE, PTE_CACHE);
 328         if (cpu_is_ixp43x())
 329                 devmap_bootstrap(l1pagetable, ixp435_devmap);
 330         else
 331                 devmap_bootstrap(l1pagetable, ixp425_devmap);
 332         /*
 333          * Give the XScale global cache clean code an appropriately
 334          * sized chunk of unmapped VA space starting at 0xff000000
 335          * (our device mappings end before this address).
 336          */
 337         xscale_cache_clean_addr = 0xff000000U;
 338
 339         cpu_domains((DOMAIN_CLIENT << (PMAP_DOMAIN_KERNEL*2)) | DOMAIN_CLIENT);
 340         cpu_setttb(kernel_l1pt.pv_pa);
 341         cpu_tlb_flushID();
 342         cpu_domains(DOMAIN_CLIENT << (PMAP_DOMAIN_KERNEL*2));
 343
 344         /*
 345          * Pages were allocated during the secondary bootstrap for the
 346          * stacks for different CPU modes.
 347          * We must now set the r13 registers in the different CPU modes to
 348          * point to these stacks.
 349          * Since the ARM stacks use STMFD etc. we must set r13 to the top end
 350          * of the stack memory.
 351          */
 352         set_stackptrs(0);
 353
 354         /*
 355          * We must now clean the cache again....
 356          * Cleaning may be done by reading new data to displace any
 357          * dirty data in the cache. This will have happened in cpu_setttb()
 358          * but since we are boot strapping the addresses used for the read
 359          * may have just been remapped and thus the cache could be out
 360          * of sync. A re-clean after the switch will cure this.
 361          * After booting there are no gross relocations of the kernel thus
 362          * this problem will not occur after initarm().
 363          */
 364         cpu_idcache_wbinv_all();
 365         cpu_setup();
 366
 367         /* ready to setup the console (XXX move earlier if possible) */
 368         cninit();
 369         /*
 370          * Fetch the RAM size from the MCU registers.  The
 371          * expansion bus was mapped above so we can now read 'em.
 372          */
 373         if (cpu_is_ixp43x())
 374                 memsize = ixp435_ddram_size();
 375         else
 376                 memsize = ixp425_sdram_size();
 377
 378         undefined_init();
 379
 380         init_proc0(kernelstack.pv_va);
 381
 382         arm_vector_init(ARM_VECTORS_HIGH, ARM_VEC_ALL);
 383
 384         pmap_curmaxkvaddr = afterkern + PAGE_SIZE;
 385         vm_max_kernel_address = 0xe0000000;
 386         pmap_bootstrap(pmap_curmaxkvaddr, &kernel_l1pt);
 387         msgbufp = (void*)msgbufpv.pv_va;
 388         msgbufinit(msgbufp, msgbufsize);
 389         mutex_init();
 390
 391         /*
 392          * Add the physical ram we have available.
 393          *
 394          * Exclude the kernel, and all the things we allocated which immediately
 395          * follow the kernel, from the VM allocation pool but not from crash
 396          * dumps.  virtual_avail is a global variable which tracks the kva we've
 397          * "allocated" while setting up pmaps.
 398          *
 399          * Prepare the list of physical memory available to the vm subsystem.
 400          */
 401         arm_physmem_hardware_region(PHYSADDR, memsize);
 402         arm_physmem_exclude_region(freemem_pt, abp->abp_physaddr -
 403             freemem_pt, EXFLAG_NOALLOC);
 404         arm_physmem_exclude_region(freemempos, abp->abp_physaddr - 0x100000 -
 405             freemempos, EXFLAG_NOALLOC);
 406         arm_physmem_exclude_region(abp->abp_physaddr,
 407             virtual_avail - KERNVIRTADDR, EXFLAG_NOALLOC);
 408         arm_physmem_init_kernel_globals();
 409
 410         init_param2(physmem);
 411         kdb_init();
 412
 413         return ((void *)(kernelstack.pv_va + USPACE_SVC_STACK_TOP -
 414             sizeof(struct pcb)));
 415 #undef next_page
 416 #undef next_chunk2
 417 }