sys/dev/usb/controller/xhci_pci.c

   1 /*-
   2  * Copyright (c) 2010 Hans Petter Selasky. All rights reserved.
   3  *
   4  * Redistribution and use in source and binary forms, with or without
   5  * modification, are permitted provided that the following conditions
   6  * are met:
   7  * 1. Redistributions of source code must retain the above copyright
   8  *    notice, this list of conditions and the following disclaimer.
   9  * 2. Redistributions in binary form must reproduce the above copyright
  10  *    notice, this list of conditions and the following disclaimer in the
  11  *    documentation and/or other materials provided with the distribution.
  12  *
  13  * THIS SOFTWARE IS PROVIDED BY THE AUTHOR AND CONTRIBUTORS ``AS IS'' AND
  14  * ANY EXPRESS OR IMPLIED WARRANTIES, INCLUDING, BUT NOT LIMITED TO, THE
  15  * IMPLIED WARRANTIES OF MERCHANTABILITY AND FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE
  16  * ARE DISCLAIMED.  IN NO EVENT SHALL THE AUTHOR OR CONTRIBUTORS BE LIABLE
  17  * FOR ANY DIRECT, INDIRECT, INCIDENTAL, SPECIAL, EXEMPLARY, OR CONSEQUENTIAL
  18  * DAMAGES (INCLUDING, BUT NOT LIMITED TO, PROCUREMENT OF SUBSTITUTE GOODS
  19  * OR SERVICES; LOSS OF USE, DATA, OR PROFITS; OR BUSINESS INTERRUPTION)
  20  * HOWEVER CAUSED AND ON ANY THEORY OF LIABILITY, WHETHER IN CONTRACT, STRICT
  21  * LIABILITY, OR TORT (INCLUDING NEGLIGENCE OR OTHERWISE) ARISING IN ANY WAY
  22  * OUT OF THE USE OF THIS SOFTWARE, EVEN IF ADVISED OF THE POSSIBILITY OF
  23  * SUCH DAMAGE.
  24  */
  25
  26 #include <sys/cdefs.h>
  27 __FBSDID("$FreeBSD$");
  28
  29 #include <sys/stdint.h>
  30 #include <sys/stddef.h>
  31 #include <sys/param.h>
  32 #include <sys/queue.h>
  33 #include <sys/types.h>
  34 #include <sys/systm.h>
  35 #include <sys/kernel.h>
  36 #include <sys/bus.h>
  37 #include <sys/module.h>
  38 #include <sys/lock.h>
  39 #include <sys/mutex.h>
  40 #include <sys/condvar.h>
  41 #include <sys/sysctl.h>
  42 #include <sys/sx.h>
  43 #include <sys/unistd.h>
  44 #include <sys/callout.h>
  45 #include <sys/malloc.h>
  46 #include <sys/priv.h>
  47
  48 #include <dev/usb/usb.h>
  49 #include <dev/usb/usbdi.h>
  50
  51 #include <dev/usb/usb_core.h>
  52 #include <dev/usb/usb_busdma.h>
  53 #include <dev/usb/usb_process.h>
  54 #include <dev/usb/usb_util.h>
  55
  56 #include <dev/usb/usb_controller.h>
  57 #include <dev/usb/usb_bus.h>
  58 #include <dev/usb/usb_pci.h>
  59 #include <dev/usb/controller/xhci.h>
  60 #include <dev/usb/controller/xhcireg.h>
  61 #include "usb_if.h"
  62
  63 static device_probe_t xhci_pci_probe;
  64 static device_attach_t xhci_pci_attach;
  65 static device_detach_t xhci_pci_detach;
  66 static usb_take_controller_t xhci_pci_take_controller;
  67
  68 static device_method_t xhci_device_methods[] = {
  69         /* device interface */
  70         DEVMETHOD(device_probe, xhci_pci_probe),
  71         DEVMETHOD(device_attach, xhci_pci_attach),
  72         DEVMETHOD(device_detach, xhci_pci_detach),
  73         DEVMETHOD(device_suspend, bus_generic_suspend),
  74         DEVMETHOD(device_resume, bus_generic_resume),
  75         DEVMETHOD(device_shutdown, bus_generic_shutdown),
  76         DEVMETHOD(usb_take_controller, xhci_pci_take_controller),
  77
  78         DEVMETHOD_END
  79 };
  80
  81 static driver_t xhci_driver = {
  82         .name = "xhci",
  83         .methods = xhci_device_methods,
  84         .size = sizeof(struct xhci_softc),
  85 };
  86
  87 static devclass_t xhci_devclass;
  88
  89 DRIVER_MODULE(xhci, pci, xhci_driver, xhci_devclass, NULL, NULL);
  90 MODULE_DEPEND(xhci, usb, 1, 1, 1);
  91
  92 static const char *
  93 xhci_pci_match(device_t self)
  94 {
  95         uint32_t device_id = pci_get_devid(self);
  96
  97         switch (device_id) {
  98         case 0x78141022:
  99                 return ("AMD FCH USB 3.0 controller");
 100
 101         case 0x01941033:
 102                 return ("NEC uPD720200 USB 3.0 controller");
 103         case 0x00151912:
 104                 return ("NEC uPD720202 USB 3.0 controller");
 105
 106         case 0x10001b73:
 107                 return ("Fresco Logic FL1000G USB 3.0 controller");
 108
 109         case 0x10421b21:
 110                 return ("ASMedia ASM1042 USB 3.0 controller");
 111         case 0x11421b21:
 112                 return ("ASMedia ASM1042A USB 3.0 controller");
 113
 114         case 0x0f358086:
 115                 return ("Intel BayTrail USB 3.0 controller");
 116         case 0x19d08086:
 117                 return ("Intel Denverton USB 3.0 controller");
 118         case 0x9c318086:
 119         case 0x1e318086:
 120                 return ("Intel Panther Point USB 3.0 controller");
 121         case 0x22b58086:
 122                 return ("Intel Braswell USB 3.0 controller");
 123         case 0x5aa88086:
 124                 return ("Intel Apollo Lake USB 3.0 controller");
 125         case 0x8c318086:
 126                 return ("Intel Lynx Point USB 3.0 controller");
 127         case 0x8cb18086:
 128                 return ("Intel Wildcat Point USB 3.0 controller");
 129         case 0x8d318086:
 130                 return ("Intel Wellsburg USB 3.0 controller");
 131         case 0x9cb18086:
 132                 return ("Broadwell Integrated PCH-LP chipset USB 3.0 controller");
 133         case 0x9d2f8086:
 134                 return ("Intel Sunrise Point-LP USB 3.0 controller");
 135         case 0xa12f8086:
 136                 return ("Intel Sunrise Point USB 3.0 controller");
 137         case 0xa1af8086:
 138                 return ("Intel Lewisburg USB 3.0 controller");
 139         case 0xa2af8086:
 140                 return ("Intel Union Point USB 3.0 controller");
 141
 142         case 0xa01b177d:
 143                 return ("Cavium ThunderX USB 3.0 controller");
 144
 145         default:
 146                 break;
 147         }
 148
 149         if ((pci_get_class(self) == PCIC_SERIALBUS)
 150             && (pci_get_subclass(self) == PCIS_SERIALBUS_USB)
 151             && (pci_get_progif(self) == PCIP_SERIALBUS_USB_XHCI)) {
 152                 return ("XHCI (generic) USB 3.0 controller");
 153         }
 154         return (NULL);                  /* dunno */
 155 }
 156
 157 static int
 158 xhci_pci_probe(device_t self)
 159 {
 160         const char *desc = xhci_pci_match(self);
 161
 162         if (desc) {
 163                 device_set_desc(self, desc);
 164                 return (BUS_PROBE_DEFAULT);
 165         } else {
 166                 return (ENXIO);
 167         }
 168 }
 169
 170 static int xhci_use_msi = 1;
 171 TUNABLE_INT("hw.usb.xhci.msi", &xhci_use_msi);
 172 static int xhci_use_msix = 1;
 173 TUNABLE_INT("hw.usb.xhci.msix", &xhci_use_msix);
 174
 175 static void
 176 xhci_interrupt_poll(void *_sc)
 177 {
 178         struct xhci_softc *sc = _sc;
 179         USB_BUS_UNLOCK(&sc->sc_bus);
 180         xhci_interrupt(sc);
 181         USB_BUS_LOCK(&sc->sc_bus);
 182         usb_callout_reset(&sc->sc_callout, 1, (void *)&xhci_interrupt_poll, sc);
 183 }
 184
 185 static int
 186 xhci_pci_port_route(device_t self, uint32_t set, uint32_t clear)
 187 {
 188         uint32_t temp;
 189         uint32_t usb3_mask;
 190         uint32_t usb2_mask;
 191
 192         temp = pci_read_config(self, PCI_XHCI_INTEL_USB3_PSSEN, 4) |
 193             pci_read_config(self, PCI_XHCI_INTEL_XUSB2PR, 4);
 194
 195         temp |= set;
 196         temp &= ~clear;
 197
 198         /* Don't set bits which the hardware doesn't support */
 199         usb3_mask = pci_read_config(self, PCI_XHCI_INTEL_USB3PRM, 4);
 200         usb2_mask = pci_read_config(self, PCI_XHCI_INTEL_USB2PRM, 4);
 201
 202         pci_write_config(self, PCI_XHCI_INTEL_USB3_PSSEN, temp & usb3_mask, 4);
 203         pci_write_config(self, PCI_XHCI_INTEL_XUSB2PR, temp & usb2_mask, 4);
 204
 205         device_printf(self, "Port routing mask set to 0x%08x\n", temp);
 206
 207         return (0);
 208 }
 209
 210 static int
 211 xhci_pci_attach(device_t self)
 212 {
 213         struct xhci_softc *sc = device_get_softc(self);
 214         int count, err, msix_table, rid;
 215         uint8_t usemsi = 1;
 216         uint8_t usedma32 = 0;
 217
 218         rid = PCI_XHCI_CBMEM;
 219         sc->sc_io_res = bus_alloc_resource_any(self, SYS_RES_MEMORY, &rid,
 220             RF_ACTIVE);
 221         if (!sc->sc_io_res) {
 222                 device_printf(self, "Could not map memory\n");
 223                 return (ENOMEM);
 224         }
 225         sc->sc_io_tag = rman_get_bustag(sc->sc_io_res);
 226         sc->sc_io_hdl = rman_get_bushandle(sc->sc_io_res);
 227         sc->sc_io_size = rman_get_size(sc->sc_io_res);
 228
 229         switch (pci_get_devid(self)) {
 230         case 0x01941033:        /* NEC uPD720200 USB 3.0 controller */
 231         case 0x00141912:        /* NEC uPD720201 USB 3.0 controller */
 232                 /* Don't use 64-bit DMA on these controllers. */
 233                 usedma32 = 1;
 234                 break;
 235         case 0x10001b73:        /* FL1000G */
 236                 /* Fresco Logic host doesn't support MSI. */
 237                 usemsi = 0;
 238                 break;
 239         case 0x0f358086:        /* BayTrail */
 240         case 0x9c318086:        /* Panther Point */
 241         case 0x1e318086:        /* Panther Point */
 242         case 0x8c318086:        /* Lynx Point */
 243         case 0x8cb18086:        /* Wildcat Point */
 244         case 0x9cb18086:        /* Broadwell Mobile Integrated */
 245                 /*
 246                  * On Intel chipsets, reroute ports from EHCI to XHCI
 247                  * controller and use a different IMOD value.
 248                  */
 249                 sc->sc_port_route = &xhci_pci_port_route;
 250                 sc->sc_imod_default = XHCI_IMOD_DEFAULT_LP;
 251                 break;
 252         }
 253
 254         if (xhci_init(sc, self, usedma32)) {
 255                 device_printf(self, "Could not initialize softc\n");
 256                 bus_release_resource(self, SYS_RES_MEMORY, PCI_XHCI_CBMEM,
 257                     sc->sc_io_res);
 258                 return (ENXIO);
 259         }
 260
 261         pci_enable_busmaster(self);
 262
 263         usb_callout_init_mtx(&sc->sc_callout, &sc->sc_bus.bus_mtx, 0);
 264
 265         rid = 0;
 266         if (xhci_use_msix && (msix_table = pci_msix_table_bar(self)) >= 0) {
 267                 sc->sc_msix_res = bus_alloc_resource_any(self, SYS_RES_MEMORY,
 268                     &msix_table, RF_ACTIVE);
 269                 if (sc->sc_msix_res == NULL) {
 270                         /* May not be enabled */
 271                         device_printf(self,
 272                             "Unable to map MSI-X table \n");
 273                 } else {
 274                         count = 1;
 275                         if (pci_alloc_msix(self, &count) == 0) {
 276                                 if (bootverbose)
 277                                         device_printf(self, "MSI-X enabled\n");
 278                                 rid = 1;
 279                         } else {
 280                                 bus_release_resource(self, SYS_RES_MEMORY,
 281                                     msix_table, sc->sc_msix_res);
 282                                 sc->sc_msix_res = NULL;
 283                         }
 284                 }
 285         }
 286         if (rid == 0 && xhci_use_msi && usemsi) {
 287                 count = 1;
 288                 if (pci_alloc_msi(self, &count) == 0) {
 289                         if (bootverbose)
 290                                 device_printf(self, "MSI enabled\n");
 291                         rid = 1;
 292                 }
 293         }
 294         sc->sc_irq_res = bus_alloc_resource_any(self, SYS_RES_IRQ, &rid,
 295             RF_ACTIVE | (rid != 0 ? 0 : RF_SHAREABLE));
 296         if (sc->sc_irq_res == NULL) {
 297                 pci_release_msi(self);
 298                 device_printf(self, "Could not allocate IRQ\n");
 299                 /* goto error; FALLTHROUGH - use polling */
 300         }
 301         sc->sc_bus.bdev = device_add_child(self, "usbus", -1);
 302         if (sc->sc_bus.bdev == NULL) {
 303                 device_printf(self, "Could not add USB device\n");
 304                 goto error;
 305         }
 306         device_set_ivars(sc->sc_bus.bdev, &sc->sc_bus);
 307
 308         sprintf(sc->sc_vendor, "0x%04x", pci_get_vendor(self));
 309
 310         if (sc->sc_irq_res != NULL) {
 311                 err = bus_setup_intr(self, sc->sc_irq_res, INTR_TYPE_BIO | INTR_MPSAFE,
 312                     NULL, (driver_intr_t *)xhci_interrupt, sc, &sc->sc_intr_hdl);
 313                 if (err != 0) {
 314                         bus_release_resource(self, SYS_RES_IRQ,
 315                             rman_get_rid(sc->sc_irq_res), sc->sc_irq_res);
 316                         sc->sc_irq_res = NULL;
 317                         pci_release_msi(self);
 318                         device_printf(self, "Could not setup IRQ, err=%d\n", err);
 319                         sc->sc_intr_hdl = NULL;
 320                 }
 321         }
 322         if (sc->sc_irq_res == NULL || sc->sc_intr_hdl == NULL) {
 323                 if (xhci_use_polling() != 0) {
 324                         device_printf(self, "Interrupt polling at %dHz\n", hz);
 325                         USB_BUS_LOCK(&sc->sc_bus);
 326                         xhci_interrupt_poll(sc);
 327                         USB_BUS_UNLOCK(&sc->sc_bus);
 328                 } else
 329                         goto error;
 330         }
 331
 332         xhci_pci_take_controller(self);
 333
 334         err = xhci_halt_controller(sc);
 335
 336         if (err == 0)
 337                 err = xhci_start_controller(sc);
 338
 339         if (err == 0)
 340                 err = device_probe_and_attach(sc->sc_bus.bdev);
 341
 342         if (err) {
 343                 device_printf(self, "XHCI halt/start/probe failed err=%d\n", err);
 344                 goto error;
 345         }
 346         return (0);
 347
 348 error:
 349         xhci_pci_detach(self);
 350         return (ENXIO);
 351 }
 352
 353 static int
 354 xhci_pci_detach(device_t self)
 355 {
 356         struct xhci_softc *sc = device_get_softc(self);
 357
 358         /* during module unload there are lots of children leftover */
 359         device_delete_children(self);
 360
 361         usb_callout_drain(&sc->sc_callout);
 362         xhci_halt_controller(sc);
 363         xhci_reset_controller(sc);
 364
 365         pci_disable_busmaster(self);
 366
 367         if (sc->sc_irq_res && sc->sc_intr_hdl) {
 368                 bus_teardown_intr(self, sc->sc_irq_res, sc->sc_intr_hdl);
 369                 sc->sc_intr_hdl = NULL;
 370         }
 371         if (sc->sc_irq_res) {
 372                 bus_release_resource(self, SYS_RES_IRQ,
 373                     rman_get_rid(sc->sc_irq_res), sc->sc_irq_res);
 374                 sc->sc_irq_res = NULL;
 375                 pci_release_msi(self);
 376         }
 377         if (sc->sc_io_res) {
 378                 bus_release_resource(self, SYS_RES_MEMORY, PCI_XHCI_CBMEM,
 379                     sc->sc_io_res);
 380                 sc->sc_io_res = NULL;
 381         }
 382         if (sc->sc_msix_res) {
 383                 bus_release_resource(self, SYS_RES_MEMORY,
 384                     rman_get_rid(sc->sc_msix_res), sc->sc_msix_res);
 385                 sc->sc_msix_res = NULL;
 386         }
 387
 388         xhci_uninit(sc);
 389
 390         return (0);
 391 }
 392
 393 static int
 394 xhci_pci_take_controller(device_t self)
 395 {
 396         struct xhci_softc *sc = device_get_softc(self);
 397         uint32_t cparams;
 398         uint32_t eecp;
 399         uint32_t eec;
 400         uint16_t to;
 401         uint8_t bios_sem;
 402
 403         cparams = XREAD4(sc, capa, XHCI_HCSPARAMS0);
 404
 405         eec = -1;
 406
 407         /* Synchronise with the BIOS if it owns the controller. */
 408         for (eecp = XHCI_HCS0_XECP(cparams) << 2; eecp != 0 && XHCI_XECP_NEXT(eec);
 409             eecp += XHCI_XECP_NEXT(eec) << 2) {
 410                 eec = XREAD4(sc, capa, eecp);
 411
 412                 if (XHCI_XECP_ID(eec) != XHCI_ID_USB_LEGACY)
 413                         continue;
 414                 bios_sem = XREAD1(sc, capa, eecp +
 415                     XHCI_XECP_BIOS_SEM);
 416                 if (bios_sem == 0)
 417                         continue;
 418                 device_printf(sc->sc_bus.bdev, "waiting for BIOS "
 419                     "to give up control\n");
 420                 XWRITE1(sc, capa, eecp +
 421                     XHCI_XECP_OS_SEM, 1);
 422                 to = 500;
 423                 while (1) {
 424                         bios_sem = XREAD1(sc, capa, eecp +
 425                             XHCI_XECP_BIOS_SEM);
 426                         if (bios_sem == 0)
 427                                 break;
 428
 429                         if (--to == 0) {
 430                                 device_printf(sc->sc_bus.bdev,
 431                                     "timed out waiting for BIOS\n");
 432                                 break;
 433                         }
 434                         usb_pause_mtx(NULL, hz / 100);  /* wait 10ms */
 435                 }
 436         }
 437         return (0);
 438 }