]> CyberLeo.Net >> Repos - FreeBSD/releng/10.0.git/blob - sys/arm/xscale/ixp425/ixp425_npe.c
- Copy stable/10 (r259064) to releng/10.0 as part of the
[FreeBSD/releng/10.0.git] / sys / arm / xscale / ixp425 / ixp425_npe.c
1 /*-
2  * Copyright (c) 2006-2008 Sam Leffler, Errno Consulting
3  * All rights reserved.
4  *
5  * Redistribution and use in source and binary forms, with or without
6  * modification, are permitted provided that the following conditions
7  * are met:
8  * 1. Redistributions of source code must retain the above copyright
9  *    notice, this list of conditions and the following disclaimer,
10  *    without modification.
11  * 2. Redistributions in binary form must reproduce at minimum a disclaimer
12  *    similar to the "NO WARRANTY" disclaimer below ("Disclaimer") and any
13  *    redistribution must be conditioned upon including a substantially
14  *    similar Disclaimer requirement for further binary redistribution.
15  *
16  * NO WARRANTY
17  * THIS SOFTWARE IS PROVIDED BY THE COPYRIGHT HOLDERS AND CONTRIBUTORS
18  * ``AS IS'' AND ANY EXPRESS OR IMPLIED WARRANTIES, INCLUDING, BUT NOT
19  * LIMITED TO, THE IMPLIED WARRANTIES OF NONINFRINGEMENT, MERCHANTIBILITY
20  * AND FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE ARE DISCLAIMED. IN NO EVENT SHALL
21  * THE COPYRIGHT HOLDERS OR CONTRIBUTORS BE LIABLE FOR SPECIAL, EXEMPLARY,
22  * OR CONSEQUENTIAL DAMAGES (INCLUDING, BUT NOT LIMITED TO, PROCUREMENT OF
23  * SUBSTITUTE GOODS OR SERVICES; LOSS OF USE, DATA, OR PROFITS; OR BUSINESS
24  * INTERRUPTION) HOWEVER CAUSED AND ON ANY THEORY OF LIABILITY, WHETHER
25  * IN CONTRACT, STRICT LIABILITY, OR TORT (INCLUDING NEGLIGENCE OR OTHERWISE)
26  * ARISING IN ANY WAY OUT OF THE USE OF THIS SOFTWARE, EVEN IF ADVISED OF
27  * THE POSSIBILITY OF SUCH DAMAGES.
28  */
29
30 /*-
31  * Copyright (c) 2001-2005, Intel Corporation.
32  * All rights reserved.
33  *
34  * Redistribution and use in source and binary forms, with or without
35  * modification, are permitted provided that the following conditions
36  * are met:
37  * 1. Redistributions of source code must retain the above copyright
38  *    notice, this list of conditions and the following disclaimer.
39  * 2. Redistributions in binary form must reproduce the above copyright
40  *    notice, this list of conditions and the following disclaimer in the
41  *    documentation and/or other materials provided with the distribution.
42  * 3. Neither the name of the Intel Corporation nor the names of its contributors
43  *    may be used to endorse or promote products derived from this software
44  *    without specific prior written permission.
45  *
46  *
47  * THIS SOFTWARE IS PROVIDED BY THE COPYRIGHT HOLDERS AND CONTRIBUTORS ``AS IS''
48  * AND ANY EXPRESS OR IMPLIED WARRANTIES, INCLUDING, BUT NOT LIMITED TO, THE
49  * IMPLIED WARRANTIES OF MERCHANTABILITY AND FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE
50  * ARE DISCLAIMED.  IN NO EVENT SHALL THE COPYRIGHT OWNER OR CONTRIBUTORS BE LIABLE
51  * FOR ANY DIRECT, INDIRECT, INCIDENTAL, SPECIAL, EXEMPLARY, OR CONSEQUENTIAL
52  * DAMAGES (INCLUDING, BUT NOT LIMITED TO, PROCUREMENT OF SUBSTITUTE GOODS
53  * OR SERVICES; LOSS OF USE, DATA, OR PROFITS; OR BUSINESS INTERRUPTION)
54  * HOWEVER CAUSED AND ON ANY THEORY OF LIABILITY, WHETHER IN CONTRACT, STRICT
55  * LIABILITY, OR TORT (INCLUDING NEGLIGENCE OR OTHERWISE) ARISING IN ANY WAY
56  * OUT OF THE USE OF THIS SOFTWARE, EVEN IF ADVISED OF THE POSSIBILITY OF
57  * SUCH DAMAGE.
58 */
59 #include <sys/cdefs.h>
60 __FBSDID("$FreeBSD$");
61
62 /*
63  * Intel XScale Network Processing Engine (NPE) support.
64  *
65  * Each NPE has an ixpnpeX device associated with it that is
66  * attached at boot.  Depending on the microcode loaded into
67  * an NPE there may be an Ethernet interface (npeX) or some
68  * other network interface (e.g. for ATM).  This file has support
69  * for loading microcode images and the associated NPE CPU
70  * manipulations (start, stop, reset).
71  *
72  * The code here basically replaces the npeDl and npeMh classes
73  * in the Intel Access Library (IAL).
74  *
75  * NB: Microcode images are loaded with firmware(9).  To
76  *     include microcode in a static kernel include the
77  *     ixpnpe_fw device.  Otherwise the firmware will be
78  *     automatically loaded from the filesystem.
79  */
80 #include <sys/param.h>
81 #include <sys/systm.h>
82 #include <sys/kernel.h>
83 #include <sys/malloc.h>
84 #include <sys/module.h>
85 #include <sys/time.h>
86 #include <sys/bus.h>
87 #include <sys/resource.h>
88 #include <sys/rman.h>
89 #include <sys/sysctl.h>
90
91 #include <sys/linker.h>
92 #include <sys/firmware.h>
93
94 #include <machine/bus.h>
95 #include <machine/cpu.h>
96 #include <machine/cpufunc.h>
97 #include <machine/resource.h>
98 #include <machine/intr.h>
99 #include <arm/xscale/ixp425/ixp425reg.h>
100 #include <arm/xscale/ixp425/ixp425var.h>
101
102 #include <arm/xscale/ixp425/ixp425_npereg.h>
103 #include <arm/xscale/ixp425/ixp425_npevar.h>
104
105 struct ixpnpe_softc {
106         device_t        sc_dev;
107         bus_space_tag_t sc_iot;
108         bus_space_handle_t sc_ioh;
109         bus_size_t      sc_size;        /* size of mapped register window */
110         struct resource *sc_irq;        /* IRQ resource */
111         void            *sc_ih;         /* interrupt handler */
112         struct mtx      sc_mtx;         /* mailbox lock */
113         uint32_t        sc_msg[2];      /* reply msg collected in ixpnpe_intr */
114         int             sc_msgwaiting;  /* sc_msg holds valid data */
115         int             sc_npeid;
116         int             sc_nrefs;       /* # of references */
117
118         int             validImage;     /* valid ucode image loaded */
119         int             started;        /* NPE is started */
120         uint8_t         functionalityId;/* ucode functionality ID */
121         int             insMemSize;     /* size of instruction memory */
122         int             dataMemSize;    /* size of data memory */
123         uint32_t        savedExecCount;
124         uint32_t        savedEcsDbgCtxtReg2;
125 };
126 static struct ixpnpe_softc *npes[NPE_MAX];
127
128 #define IX_NPEDL_NPEIMAGE_FIELD_MASK    0xff
129
130 /* used to read download map from version in microcode image */
131 #define IX_NPEDL_BLOCK_TYPE_INSTRUCTION 0x00000000
132 #define IX_NPEDL_BLOCK_TYPE_DATA        0x00000001
133 #define IX_NPEDL_BLOCK_TYPE_STATE       0x00000002
134 #define IX_NPEDL_END_OF_DOWNLOAD_MAP    0x0000000F
135
136 /*
137  * masks used to extract address info from State information context
138  * register addresses as read from microcode image
139  */
140 #define IX_NPEDL_MASK_STATE_ADDR_CTXT_REG         0x0000000F
141 #define IX_NPEDL_MASK_STATE_ADDR_CTXT_NUM         0x000000F0
142
143 /* LSB offset of Context Number field in State-Info Context Address */
144 #define IX_NPEDL_OFFSET_STATE_ADDR_CTXT_NUM       4
145
146 /* size (in words) of single State Information entry (ctxt reg address|data) */
147 #define IX_NPEDL_STATE_INFO_ENTRY_SIZE  2
148
149 typedef struct {
150         uint32_t type;
151         uint32_t offset;
152 } IxNpeDlNpeMgrDownloadMapBlockEntry;
153
154 typedef union {
155         IxNpeDlNpeMgrDownloadMapBlockEntry block;
156         uint32_t eodmMarker;
157 } IxNpeDlNpeMgrDownloadMapEntry;
158
159 typedef struct {
160         /* 1st entry in the download map (there may be more than one) */
161         IxNpeDlNpeMgrDownloadMapEntry entry[1];
162 } IxNpeDlNpeMgrDownloadMap;
163
164 /* used to access an instruction or data block in a microcode image */
165 typedef struct {
166         uint32_t npeMemAddress;
167         uint32_t size;
168         uint32_t data[1];
169 } IxNpeDlNpeMgrCodeBlock;
170
171 /* used to access each Context Reg entry state-information block */
172 typedef struct {
173         uint32_t addressInfo;
174         uint32_t value;
175 } IxNpeDlNpeMgrStateInfoCtxtRegEntry;
176
177 /* used to access a state-information block in a microcode image */
178 typedef struct {
179         uint32_t size;
180         IxNpeDlNpeMgrStateInfoCtxtRegEntry ctxtRegEntry[1];
181 } IxNpeDlNpeMgrStateInfoBlock;
182
183 static int npe_debug = 0;
184 SYSCTL_INT(_debug, OID_AUTO, ixp425npe, CTLFLAG_RW, &npe_debug,
185            0, "IXP4XX NPE debug msgs");
186 TUNABLE_INT("debug.ixp425npe", &npe_debug);
187 #define DPRINTF(dev, fmt, ...) do {                                     \
188         if (npe_debug) device_printf(dev, fmt, __VA_ARGS__);            \
189 } while (0)
190 #define DPRINTFn(n, dev, fmt, ...) do {                                 \
191         if (npe_debug >= n) printf(fmt, __VA_ARGS__);                   \
192 } while (0)
193
194 static int npe_checkbits(struct ixpnpe_softc *, uint32_t reg, uint32_t);
195 static int npe_isstopped(struct ixpnpe_softc *);
196 static int npe_load_ins(struct ixpnpe_softc *,
197                 const IxNpeDlNpeMgrCodeBlock *bp, int verify);
198 static int npe_load_data(struct ixpnpe_softc *,
199                 const IxNpeDlNpeMgrCodeBlock *bp, int verify);
200 static int npe_load_stateinfo(struct ixpnpe_softc *,
201                 const IxNpeDlNpeMgrStateInfoBlock *bp, int verify);
202 static int npe_load_image(struct ixpnpe_softc *,
203                 const uint32_t *imageCodePtr, int verify);
204 static int npe_cpu_reset(struct ixpnpe_softc *);
205 static int npe_cpu_start(struct ixpnpe_softc *);
206 static int npe_cpu_stop(struct ixpnpe_softc *);
207 static void npe_cmd_issue_write(struct ixpnpe_softc *,
208                 uint32_t cmd, uint32_t addr, uint32_t data);
209 static uint32_t npe_cmd_issue_read(struct ixpnpe_softc *,
210                 uint32_t cmd, uint32_t addr);
211 static int npe_ins_write(struct ixpnpe_softc *,
212                 uint32_t addr, uint32_t data, int verify);
213 static int npe_data_write(struct ixpnpe_softc *,
214                 uint32_t addr, uint32_t data, int verify);
215 static void npe_ecs_reg_write(struct ixpnpe_softc *,
216                 uint32_t reg, uint32_t data);
217 static uint32_t npe_ecs_reg_read(struct ixpnpe_softc *, uint32_t reg);
218 static void npe_issue_cmd(struct ixpnpe_softc *, uint32_t command);
219 static void npe_cpu_step_save(struct ixpnpe_softc *);
220 static int npe_cpu_step(struct ixpnpe_softc *, uint32_t npeInstruction,
221                 uint32_t ctxtNum, uint32_t ldur);
222 static void npe_cpu_step_restore(struct ixpnpe_softc *);
223 static int npe_logical_reg_read(struct ixpnpe_softc *,
224                 uint32_t regAddr, uint32_t regSize,
225                 uint32_t ctxtNum, uint32_t *regVal);
226 static int npe_logical_reg_write(struct ixpnpe_softc *,
227                 uint32_t regAddr, uint32_t regVal,
228                 uint32_t regSize, uint32_t ctxtNum, int verify);
229 static int npe_physical_reg_write(struct ixpnpe_softc *,
230                 uint32_t regAddr, uint32_t regValue, int verify);
231 static int npe_ctx_reg_write(struct ixpnpe_softc *, uint32_t ctxtNum,
232                 uint32_t ctxtReg, uint32_t ctxtRegVal, int verify);
233
234 static void ixpnpe_intr(void *arg);
235
236 static uint32_t
237 npe_reg_read(struct ixpnpe_softc *sc, bus_size_t off)
238 {
239         uint32_t v = bus_space_read_4(sc->sc_iot, sc->sc_ioh, off);
240         DPRINTFn(9, sc->sc_dev, "%s(0x%lx) => 0x%x\n", __func__, off, v);
241         return v;
242 }
243
244 static void
245 npe_reg_write(struct ixpnpe_softc *sc, bus_size_t off, uint32_t val)
246 {
247         DPRINTFn(9, sc->sc_dev, "%s(0x%lx, 0x%x)\n", __func__, off, val);
248         bus_space_write_4(sc->sc_iot, sc->sc_ioh, off, val);
249 }
250
251 struct ixpnpe_softc *
252 ixpnpe_attach(device_t dev, int npeid)
253 {
254         struct npeconfig {
255                 uint32_t        base;
256                 uint32_t        size;
257                 int             irq;
258                 uint32_t        ins_memsize;
259                 uint32_t        data_memsize;
260         };
261         static const struct npeconfig npeconfigs[NPE_MAX] = {
262                 [NPE_A] = {
263                     .base = IXP425_NPE_A_HWBASE,
264                     .size = IXP425_NPE_A_SIZE,
265                     .irq = IXP425_INT_NPE_A,
266                     .ins_memsize = IX_NPEDL_INS_MEMSIZE_WORDS_NPEA,
267                     .data_memsize = IX_NPEDL_DATA_MEMSIZE_WORDS_NPEA
268                 },
269                 [NPE_B] = {
270                     .base = IXP425_NPE_B_HWBASE,
271                     .size = IXP425_NPE_B_SIZE,
272                     .irq = IXP425_INT_NPE_B,
273                     .ins_memsize = IX_NPEDL_INS_MEMSIZE_WORDS_NPEB,
274                     .data_memsize = IX_NPEDL_DATA_MEMSIZE_WORDS_NPEB
275                 },
276                 [NPE_C] = {
277                     .base = IXP425_NPE_C_HWBASE,
278                     .size = IXP425_NPE_C_SIZE,
279                     .irq = IXP425_INT_NPE_C,
280                     .ins_memsize = IX_NPEDL_INS_MEMSIZE_WORDS_NPEC,
281                     .data_memsize = IX_NPEDL_DATA_MEMSIZE_WORDS_NPEC
282                 },
283         };
284         struct ixp425_softc *sa = device_get_softc(device_get_parent(dev));
285         struct ixpnpe_softc *sc;
286         const struct npeconfig *config;
287         int rid;
288
289         if (npeid >= NPE_MAX) {
290                 device_printf(dev, "%s: bad npeid %d\n", __func__, npeid);
291                 return NULL;
292         }
293         sc = npes[npeid];
294         if (sc != NULL) {
295                 sc->sc_nrefs++;
296                 return sc;
297         }
298         config = &npeconfigs[npeid];
299
300         /* XXX M_BUS */
301         sc = malloc(sizeof(struct ixpnpe_softc), M_TEMP, M_WAITOK | M_ZERO);
302         sc->sc_dev = dev;
303         sc->sc_iot = sa->sc_iot;
304         mtx_init(&sc->sc_mtx, device_get_nameunit(dev), "npe driver", MTX_DEF);
305         sc->sc_npeid = npeid;
306         sc->sc_nrefs = 1;
307
308         sc->sc_size = config->size;
309         if (cpu_is_ixp42x()) {
310                 /* NB: instruction/data memory sizes are NPE-dependent */
311                 sc->insMemSize = config->ins_memsize;
312                 sc->dataMemSize = config->data_memsize;
313         } else {
314                 sc->insMemSize = IXP46X_NPEDL_INS_MEMSIZE_WORDS;
315                 sc->dataMemSize = IXP46X_NPEDL_DATA_MEMSIZE_WORDS;
316         }
317
318         if (bus_space_map(sc->sc_iot, config->base, sc->sc_size, 0, &sc->sc_ioh))
319                 panic("%s: Cannot map registers", device_get_name(dev));
320
321         /*
322          * Setup IRQ and handler for NPE message support.
323          */
324         rid = 0;
325         sc->sc_irq = bus_alloc_resource(dev, SYS_RES_IRQ, &rid,
326             config->irq, config->irq, 1, RF_ACTIVE);
327         if (sc->sc_irq == NULL)
328                 panic("%s: Unable to allocate irq %u", device_get_name(dev),
329                     config->irq);
330         /* XXX could be a source of entropy */
331         bus_setup_intr(dev, sc->sc_irq, INTR_TYPE_NET | INTR_MPSAFE,
332             NULL, ixpnpe_intr, sc, &sc->sc_ih);
333         /*
334          * Enable output fifo interrupts (NB: must also set OFIFO Write Enable)
335          */
336         npe_reg_write(sc, IX_NPECTL,
337             npe_reg_read(sc, IX_NPECTL) | (IX_NPECTL_OFE | IX_NPECTL_OFWE));
338
339         npes[npeid] = sc;
340
341         return sc;
342 }
343
344 void
345 ixpnpe_detach(struct ixpnpe_softc *sc)
346 {
347         if (--sc->sc_nrefs == 0) {
348                 npes[sc->sc_npeid] = NULL;
349
350                 /* disable output fifo interrupts */
351                 npe_reg_write(sc, IX_NPECTL,
352                     npe_reg_read(sc, IX_NPECTL) &~ (IX_NPECTL_OFE | IX_NPECTL_OFWE));
353
354                 bus_teardown_intr(sc->sc_dev, sc->sc_irq, sc->sc_ih);
355                 bus_space_unmap(sc->sc_iot, sc->sc_ioh, sc->sc_size);
356                 mtx_destroy(&sc->sc_mtx);
357                 free(sc, M_TEMP);
358         }
359 }
360
361 int
362 ixpnpe_stopandreset(struct ixpnpe_softc *sc)
363 {
364         int error;
365
366         mtx_lock(&sc->sc_mtx);
367         error = npe_cpu_stop(sc);               /* stop NPE */
368         if (error == 0)
369                 error = npe_cpu_reset(sc);      /* reset it */
370         if (error == 0)
371                 sc->started = 0;                /* mark stopped */
372         mtx_unlock(&sc->sc_mtx);
373
374         DPRINTF(sc->sc_dev, "%s: error %d\n", __func__, error);
375         return error;
376 }
377
378 static int
379 ixpnpe_start_locked(struct ixpnpe_softc *sc)
380 {
381         int error;
382
383         if (!sc->started) {
384                 error = npe_cpu_start(sc);
385                 if (error == 0)
386                         sc->started = 1;
387         } else
388                 error = 0;
389
390         DPRINTF(sc->sc_dev, "%s: error %d\n", __func__, error);
391         return error;
392 }
393
394 int
395 ixpnpe_start(struct ixpnpe_softc *sc)
396 {
397         int ret;
398
399         mtx_lock(&sc->sc_mtx);
400         ret = ixpnpe_start_locked(sc);
401         mtx_unlock(&sc->sc_mtx);
402         return (ret);
403 }
404
405 int
406 ixpnpe_stop(struct ixpnpe_softc *sc)
407 {
408         int error;
409
410         mtx_lock(&sc->sc_mtx);
411         error = npe_cpu_stop(sc);
412         if (error == 0)
413                 sc->started = 0;
414         mtx_unlock(&sc->sc_mtx);
415
416         DPRINTF(sc->sc_dev, "%s: error %d\n", __func__, error);
417         return error;
418 }
419
420 /*
421  * Indicates the start of an NPE Image, in new NPE Image Library format.
422  * 2 consecutive occurrences indicates the end of the NPE Image Library
423  */
424 #define NPE_IMAGE_MARKER 0xfeedf00d
425
426 /*
427  * NPE Image Header definition, used in new NPE Image Library format
428  */
429 typedef struct {
430         uint32_t marker;
431         uint32_t id;
432         uint32_t size;
433 } IxNpeDlImageMgrImageHeader;
434
435 static int
436 npe_findimage(struct ixpnpe_softc *sc,
437     const uint32_t *imageLibrary, uint32_t imageId,
438     const uint32_t **imagePtr, uint32_t *imageSize)
439 {
440         const IxNpeDlImageMgrImageHeader *image;
441         uint32_t offset = 0;
442
443         while (imageLibrary[offset] == NPE_IMAGE_MARKER) {
444                 image = (const IxNpeDlImageMgrImageHeader *)
445                     &imageLibrary[offset];
446                 offset += sizeof(IxNpeDlImageMgrImageHeader)/sizeof(uint32_t);
447                 
448                 DPRINTF(sc->sc_dev, "%s: off %u mark 0x%x id 0x%x size %u\n",
449                     __func__, offset, image->marker, image->id, image->size);
450                 if (image->id == imageId) {
451                         *imagePtr = imageLibrary + offset;
452                         *imageSize = image->size;
453                         return 0;
454                 }
455                 /* 2 consecutive NPE_IMAGE_MARKER's indicates end of library */
456                 if (image->id == NPE_IMAGE_MARKER) {
457                         DPRINTF(sc->sc_dev, "imageId 0x%08x not found in "
458                             "image library header\n", imageId);
459                         /* reached end of library, image not found */
460                         return ESRCH;
461                 }
462                 offset += image->size;
463         }
464         return ESRCH;
465 }
466
467 static int
468 ixpnpe_load_firmware(struct ixpnpe_softc *sc, const char *imageName,
469     uint32_t imageId)
470 {
471         static const char *devname[4] =
472              { "IXP425", "IXP435/IXP465", "DeviceID#2", "DeviceID#3" };
473         uint32_t imageSize;
474         const uint32_t *imageCodePtr;
475         const struct firmware *fw;
476         int error;
477
478         DPRINTF(sc->sc_dev, "load %s, imageId 0x%08x\n", imageName, imageId);
479
480 #if 0
481         IxFeatureCtrlDeviceId devid = IX_NPEDL_DEVICEID_FROM_IMAGEID_GET(imageId);
482         /*
483          * Checking if image being loaded is meant for device that is running.
484          * Image is forward compatible. i.e Image built for IXP42X should run
485          * on IXP46X but not vice versa.
486          */
487         if (devid > (ixFeatureCtrlDeviceRead() & IX_FEATURE_CTRL_DEVICE_TYPE_MASK))
488             return EINVAL;
489 #endif
490         error = ixpnpe_stopandreset(sc);                /* stop and reset the NPE */
491         if (error != 0)
492                 return error;
493
494         fw = firmware_get(imageName);
495         if (fw == NULL)
496                 return ENOENT;
497
498         /* Locate desired image in files w/ combined images */
499         error = npe_findimage(sc, fw->data, imageId, &imageCodePtr, &imageSize);
500         if (error != 0)
501                 goto done;
502
503         device_printf(sc->sc_dev,
504             "load fw image %s.NPE-%c Func 0x%x Rev %u.%u\n",
505             devname[NPEIMAGE_DEVID(imageId)], 'A' + NPEIMAGE_NPEID(imageId),
506             NPEIMAGE_FUNCID(imageId), NPEIMAGE_MAJOR(imageId),
507             NPEIMAGE_MINOR(imageId));
508
509         /*
510          * If download was successful, store image Id in list of
511          * currently loaded images. If a critical error occured
512          * during download, record that the NPE has an invalid image
513          */
514         mtx_lock(&sc->sc_mtx);
515         error = npe_load_image(sc, imageCodePtr, 1 /*VERIFY*/);
516         if (error == 0) {
517                 sc->validImage = 1;
518                 error = ixpnpe_start_locked(sc);
519         } else {
520                 sc->validImage = 0;
521         }
522         sc->functionalityId = IX_NPEDL_FUNCTIONID_FROM_IMAGEID_GET(imageId);
523         mtx_unlock(&sc->sc_mtx);
524 done:
525         firmware_put(fw, FIRMWARE_UNLOAD);
526         DPRINTF(sc->sc_dev, "%s: error %d\n", __func__, error);
527         return error;
528 }
529
530 static int
531 override_imageid(device_t dev, const char *resname, uint32_t *val)
532 {
533         int unit = device_get_unit(dev);
534         int resval;
535
536         if (resource_int_value("npe", unit, resname, &resval) != 0)
537                 return 0;
538         /* XXX validate */
539         if (bootverbose)
540                 device_printf(dev, "using npe.%d.%s=0x%x override\n",
541                     unit, resname, resval);
542         *val = resval;
543         return 1;
544 }
545
546 int
547 ixpnpe_init(struct ixpnpe_softc *sc)
548 {
549         static const uint32_t npeconfig[NPE_MAX] = {
550                 [NPE_A] = IXP425_NPE_A_IMAGEID,
551                 [NPE_B] = IXP425_NPE_B_IMAGEID,
552                 [NPE_C] = IXP425_NPE_C_IMAGEID,
553         };
554         uint32_t imageid, msg[2];
555         int error;
556
557         if (sc->started)
558                 return 0;
559         /*
560          * Load NPE firmware and start it running.  We assume
561          * that minor version bumps remain compatible so probe
562          * the firmware image starting with the expected version
563          * and then bump the minor version up to the max.
564          */
565         if (!override_imageid(sc->sc_dev, "imageid", &imageid))
566                 imageid = npeconfig[sc->sc_npeid];
567         for (;;) {
568                 error = ixpnpe_load_firmware(sc, "npe_fw", imageid);
569                 if (error == 0)
570                         break;
571                 /*
572                  * ESRCH is returned when the requested image
573                  * is not present
574                  */
575                 if (error != ESRCH) {
576                         device_printf(sc->sc_dev,
577                             "cannot init NPE (error %d)\n", error);
578                         return error;
579                 }
580                 /* bump the minor version up to the max possible */
581                 if (NPEIMAGE_MINOR(imageid) == 0xff) {
582                         device_printf(sc->sc_dev, "cannot locate firmware "
583                             "(imageid 0x%08x)\n", imageid);
584                         return error;
585                 }
586                 imageid++;
587         }
588         /* NB: firmware should respond with a status msg */
589         if (ixpnpe_recvmsg_sync(sc, msg) != 0) {
590                 device_printf(sc->sc_dev,
591                     "firmware did not respond as expected\n");
592                 return EIO;
593         }
594         return 0;
595 }
596
597 int
598 ixpnpe_getfunctionality(struct ixpnpe_softc *sc)
599 {
600         return (sc->validImage ? sc->functionalityId : 0);
601 }
602
603 static int
604 npe_checkbits(struct ixpnpe_softc *sc, uint32_t reg, uint32_t expectedBitsSet)
605 {
606         uint32_t val;
607
608         val = npe_reg_read(sc, reg);
609         DPRINTFn(5, sc->sc_dev, "%s(0x%x, 0x%x) => 0x%x (%u)\n",
610             __func__, reg, expectedBitsSet, val,
611             (val & expectedBitsSet) == expectedBitsSet);
612         return ((val & expectedBitsSet) == expectedBitsSet);
613 }
614
615 static int
616 npe_isstopped(struct ixpnpe_softc *sc)
617 {
618         return npe_checkbits(sc,
619             IX_NPEDL_REG_OFFSET_EXCTL, IX_NPEDL_EXCTL_STATUS_STOP);
620 }
621
622 static int
623 npe_load_ins(struct ixpnpe_softc *sc,
624     const IxNpeDlNpeMgrCodeBlock *bp, int verify)
625 {
626         uint32_t npeMemAddress;
627         int i, blockSize;
628
629         npeMemAddress = bp->npeMemAddress;
630         blockSize = bp->size;           /* NB: instruction/data count */
631         if (npeMemAddress + blockSize > sc->insMemSize) {
632                 device_printf(sc->sc_dev,
633                     "Block size %u too big for NPE memory\n", blockSize);
634                 return EINVAL;  /* XXX */
635         }
636         for (i = 0; i < blockSize; i++, npeMemAddress++) {
637                 if (npe_ins_write(sc, npeMemAddress, bp->data[i], verify) != 0) {
638                         device_printf(sc->sc_dev,
639                             "NPE instruction write failed");
640                         return EIO;
641                 }
642         }
643         return 0;
644 }
645
646 static int
647 npe_load_data(struct ixpnpe_softc *sc,
648     const IxNpeDlNpeMgrCodeBlock *bp, int verify)
649 {
650         uint32_t npeMemAddress;
651         int i, blockSize;
652
653         npeMemAddress = bp->npeMemAddress;
654         blockSize = bp->size;           /* NB: instruction/data count */
655         if (npeMemAddress + blockSize > sc->dataMemSize) {
656                 device_printf(sc->sc_dev,
657                     "Block size %u too big for NPE memory\n", blockSize);
658                 return EINVAL;
659         }
660         for (i = 0; i < blockSize; i++, npeMemAddress++) {
661                 if (npe_data_write(sc, npeMemAddress, bp->data[i], verify) != 0) {
662                         device_printf(sc->sc_dev, "NPE data write failed\n");
663                         return EIO;
664                 }
665         }
666         return 0;
667 }
668
669 static int
670 npe_load_stateinfo(struct ixpnpe_softc *sc,
671     const IxNpeDlNpeMgrStateInfoBlock *bp, int verify)
672 {
673         int i, nentries, error;
674
675         npe_cpu_step_save(sc);
676
677         /* for each state-info context register entry in block */
678         nentries = bp->size / IX_NPEDL_STATE_INFO_ENTRY_SIZE;
679         error = 0;
680         for (i = 0; i < nentries; i++) {
681                 /* each state-info entry is 2 words (address, value) */
682                 uint32_t regVal = bp->ctxtRegEntry[i].value;
683                 uint32_t addrInfo = bp->ctxtRegEntry[i].addressInfo;
684
685                 uint32_t reg = (addrInfo & IX_NPEDL_MASK_STATE_ADDR_CTXT_REG);
686                 uint32_t cNum = (addrInfo & IX_NPEDL_MASK_STATE_ADDR_CTXT_NUM) >>
687                     IX_NPEDL_OFFSET_STATE_ADDR_CTXT_NUM;
688                 
689                 /* error-check Context Register No. and Context Number values */
690                 if (!(0 <= reg && reg < IX_NPEDL_CTXT_REG_MAX)) {
691                         device_printf(sc->sc_dev,
692                             "invalid Context Register %u\n", reg);
693                         error = EINVAL;
694                         break;
695                 }
696                 if (!(0 <= cNum && cNum < IX_NPEDL_CTXT_NUM_MAX)) {
697                         device_printf(sc->sc_dev,
698                             "invalid Context Number %u\n", cNum);
699                         error = EINVAL;
700                         break;
701                 }
702                 /* NOTE that there is no STEVT register for Context 0 */
703                 if (cNum == 0 && reg == IX_NPEDL_CTXT_REG_STEVT) {
704                         device_printf(sc->sc_dev,
705                             "no STEVT for Context 0\n");
706                         error = EINVAL;
707                         break;
708                 }
709
710                 if (npe_ctx_reg_write(sc, cNum, reg, regVal, verify) != 0) {
711                         device_printf(sc->sc_dev,
712                             "write of state-info to NPE failed\n");
713                         error = EIO;
714                         break;
715                 }
716         }
717
718         npe_cpu_step_restore(sc);
719         return error;
720 }
721
722 static int
723 npe_load_image(struct ixpnpe_softc *sc,
724     const uint32_t *imageCodePtr, int verify)
725 {
726 #define EOM(marker)     ((marker) == IX_NPEDL_END_OF_DOWNLOAD_MAP)
727         const IxNpeDlNpeMgrDownloadMap *downloadMap;
728         int i, error;
729
730         if (!npe_isstopped(sc)) {               /* verify NPE is stopped */
731                 device_printf(sc->sc_dev,
732                     "cannot load image, NPE not stopped\n");
733                 return EIO;
734         }
735
736         /*
737          * Read Download Map, checking each block type and calling
738          * appropriate function to perform download
739          */
740         error = 0;
741         downloadMap = (const IxNpeDlNpeMgrDownloadMap *) imageCodePtr;
742         for (i = 0; !EOM(downloadMap->entry[i].eodmMarker); i++) {
743                 /* calculate pointer to block to be downloaded */
744                 const uint32_t *bp = imageCodePtr +
745                     downloadMap->entry[i].block.offset;
746                 switch (downloadMap->entry[i].block.type) {
747                 case IX_NPEDL_BLOCK_TYPE_INSTRUCTION:
748                         error = npe_load_ins(sc,
749                             (const IxNpeDlNpeMgrCodeBlock *) bp, verify);
750                         DPRINTF(sc->sc_dev, "%s: inst, error %d\n",
751                             __func__, error);
752                         break;
753                 case IX_NPEDL_BLOCK_TYPE_DATA:
754                         error = npe_load_data(sc,
755                             (const IxNpeDlNpeMgrCodeBlock *) bp, verify);
756                         DPRINTF(sc->sc_dev, "%s: data, error %d\n",
757                             __func__, error);
758                         break;
759                 case IX_NPEDL_BLOCK_TYPE_STATE:
760                     error = npe_load_stateinfo(sc,
761                         (const IxNpeDlNpeMgrStateInfoBlock *) bp, verify);
762                         DPRINTF(sc->sc_dev, "%s: state, error %d\n",
763                             __func__, error);
764                         break;
765                 default:
766                         device_printf(sc->sc_dev,
767                             "unknown block type 0x%x in download map\n",
768                             downloadMap->entry[i].block.type);
769                         error = EIO;            /* XXX */
770                         break;
771                 }
772                 if (error != 0)
773                         break;
774         }
775         return error;
776 #undef EOM
777 }
778
779 /* contains Reset values for Context Store Registers  */
780 static const struct {
781         uint32_t regAddr;
782         uint32_t regResetVal;
783 } ixNpeDlEcsRegResetValues[] = {
784         { IX_NPEDL_ECS_BG_CTXT_REG_0,    IX_NPEDL_ECS_BG_CTXT_REG_0_RESET },
785         { IX_NPEDL_ECS_BG_CTXT_REG_1,    IX_NPEDL_ECS_BG_CTXT_REG_1_RESET },
786         { IX_NPEDL_ECS_BG_CTXT_REG_2,    IX_NPEDL_ECS_BG_CTXT_REG_2_RESET },
787         { IX_NPEDL_ECS_PRI_1_CTXT_REG_0, IX_NPEDL_ECS_PRI_1_CTXT_REG_0_RESET },
788         { IX_NPEDL_ECS_PRI_1_CTXT_REG_1, IX_NPEDL_ECS_PRI_1_CTXT_REG_1_RESET },
789         { IX_NPEDL_ECS_PRI_1_CTXT_REG_2, IX_NPEDL_ECS_PRI_1_CTXT_REG_2_RESET },
790         { IX_NPEDL_ECS_PRI_2_CTXT_REG_0, IX_NPEDL_ECS_PRI_2_CTXT_REG_0_RESET },
791         { IX_NPEDL_ECS_PRI_2_CTXT_REG_1, IX_NPEDL_ECS_PRI_2_CTXT_REG_1_RESET },
792         { IX_NPEDL_ECS_PRI_2_CTXT_REG_2, IX_NPEDL_ECS_PRI_2_CTXT_REG_2_RESET },
793         { IX_NPEDL_ECS_DBG_CTXT_REG_0,   IX_NPEDL_ECS_DBG_CTXT_REG_0_RESET },
794         { IX_NPEDL_ECS_DBG_CTXT_REG_1,   IX_NPEDL_ECS_DBG_CTXT_REG_1_RESET },
795         { IX_NPEDL_ECS_DBG_CTXT_REG_2,   IX_NPEDL_ECS_DBG_CTXT_REG_2_RESET },
796         { IX_NPEDL_ECS_INSTRUCT_REG,     IX_NPEDL_ECS_INSTRUCT_REG_RESET }
797 };
798
799 /* contains Reset values for Context Store Registers  */
800 static const uint32_t ixNpeDlCtxtRegResetValues[] = {
801         IX_NPEDL_CTXT_REG_RESET_STEVT,
802         IX_NPEDL_CTXT_REG_RESET_STARTPC,
803         IX_NPEDL_CTXT_REG_RESET_REGMAP,
804         IX_NPEDL_CTXT_REG_RESET_CINDEX,
805 };
806
807 #define IX_NPEDL_PARITY_BIT_MASK        0x3F00FFFF
808 #define IX_NPEDL_CONFIG_CTRL_REG_MASK   0x3F3FFFFF
809
810 #if 0
811 /*
812  * Reset the NPE and its coprocessor using the
813  * fuse bits in the feature control register.
814  */
815 static void
816 npe_reset(int npeid)
817 {
818         uint32_t mask = EXP_FCTRL_NPEA << npeid;
819         uint32_t v;
820
821         v = ixp4xx_read_feature_bits();
822         ixp4xx_write_feature_bits(v &~ mask);
823         /* un-fuse and un-reset the NPE & coprocessor */
824         ixp4xx_write_feature_bits(v | mask);
825 }
826 #endif
827
828 static int
829 npe_cpu_reset(struct ixpnpe_softc *sc)
830 {
831 #define N(a)    (sizeof(a) / sizeof(a[0]))
832         uint32_t ctxtReg; /* identifies Context Store reg (0-3) */
833         uint32_t regAddr;
834         uint32_t regVal;
835         uint32_t ixNpeConfigCtrlRegVal;
836         int i, error = 0;
837         
838         /* pre-store the NPE Config Control Register Value */
839         ixNpeConfigCtrlRegVal = npe_reg_read(sc, IX_NPEDL_REG_OFFSET_CTL);
840         ixNpeConfigCtrlRegVal |= 0x3F000000;
841
842         /* disable the parity interrupt */
843         npe_reg_write(sc, IX_NPEDL_REG_OFFSET_CTL,
844             (ixNpeConfigCtrlRegVal & IX_NPEDL_PARITY_BIT_MASK));
845         DPRINTFn(2, sc->sc_dev, "%s: dis parity int, CTL => 0x%x\n",
846             __func__, ixNpeConfigCtrlRegVal & IX_NPEDL_PARITY_BIT_MASK);
847
848         npe_cpu_step_save(sc);
849
850         /*
851          * Clear the FIFOs.
852          */
853         while (npe_checkbits(sc,
854               IX_NPEDL_REG_OFFSET_WFIFO, IX_NPEDL_MASK_WFIFO_VALID)) {
855                 /* read from the Watch-point FIFO until empty */
856                 (void) npe_reg_read(sc, IX_NPEDL_REG_OFFSET_WFIFO);
857         }
858
859         while (npe_checkbits(sc,
860               IX_NPEDL_REG_OFFSET_STAT, IX_NPEDL_MASK_STAT_OFNE)) {
861                 /* read from the outFIFO until empty */
862                 (void) npe_reg_read(sc, IX_NPEDL_REG_OFFSET_FIFO);
863         }
864         
865         while (npe_checkbits(sc,
866               IX_NPEDL_REG_OFFSET_STAT, IX_NPEDL_MASK_STAT_IFNE)) {
867                 /*
868                  * Step execution of the NPE intruction to read inFIFO using
869                  * the Debug Executing Context stack.
870                  */
871                 error = npe_cpu_step(sc, IX_NPEDL_INSTR_RD_FIFO, 0, 0);
872                 if (error != 0) {
873                         DPRINTF(sc->sc_dev, "%s: cannot step (1), error %u\n",
874                             __func__, error);
875                         npe_cpu_step_restore(sc);
876                         return error;
877                 }
878         }
879         
880         /*
881          * Reset the mailbox reg
882          */
883         /* ...from XScale side */
884         npe_reg_write(sc, IX_NPEDL_REG_OFFSET_MBST, IX_NPEDL_REG_RESET_MBST);
885         /* ...from NPE side */
886         error = npe_cpu_step(sc, IX_NPEDL_INSTR_RESET_MBOX, 0, 0);
887         if (error != 0) {
888                 DPRINTF(sc->sc_dev, "%s: cannot step (2), error %u\n",
889                     __func__, error);
890                 npe_cpu_step_restore(sc);
891                 return error;
892         }
893
894         /*
895          * Reset the physical registers in the NPE register file:
896          * Note: no need to save/restore REGMAP for Context 0 here
897          * since all Context Store regs are reset in subsequent code.
898          */
899         for (regAddr = 0;
900              regAddr < IX_NPEDL_TOTAL_NUM_PHYS_REG && error == 0;
901              regAddr++) {
902                 /* for each physical register in the NPE reg file, write 0 : */
903                 error = npe_physical_reg_write(sc, regAddr, 0, TRUE);
904                 if (error != 0) {
905                         DPRINTF(sc->sc_dev, "%s: cannot write phy reg,"
906                             "error %u\n", __func__, error);
907                         npe_cpu_step_restore(sc);
908                         return error;           /* abort reset */
909                 }
910         }
911
912         /*
913          * Reset the context store:
914          */
915         for (i = IX_NPEDL_CTXT_NUM_MIN; i <= IX_NPEDL_CTXT_NUM_MAX; i++) {      
916                 /* set each context's Context Store registers to reset values */
917                 for (ctxtReg = 0; ctxtReg < IX_NPEDL_CTXT_REG_MAX; ctxtReg++) {
918                         /* NOTE that there is no STEVT register for Context 0 */
919                         if (i == 0 && ctxtReg == IX_NPEDL_CTXT_REG_STEVT)
920                                 continue;
921                         regVal = ixNpeDlCtxtRegResetValues[ctxtReg];
922                         error = npe_ctx_reg_write(sc, i, ctxtReg,
923                             regVal, TRUE);
924                         if (error != 0) {
925                                 DPRINTF(sc->sc_dev, "%s: cannot write ctx reg,"
926                                     "error %u\n", __func__, error);
927                                 npe_cpu_step_restore(sc);
928                                 return error;    /* abort reset */
929                         }
930                 }
931         }
932
933         npe_cpu_step_restore(sc);
934
935         /* write Reset values to Execution Context Stack registers */
936         for (i = 0; i < N(ixNpeDlEcsRegResetValues); i++)
937                 npe_ecs_reg_write(sc,
938                     ixNpeDlEcsRegResetValues[i].regAddr,
939                     ixNpeDlEcsRegResetValues[i].regResetVal);
940
941         /* clear the profile counter */
942         npe_issue_cmd(sc, IX_NPEDL_EXCTL_CMD_CLR_PROFILE_CNT);
943         
944         /* clear registers EXCT, AP0, AP1, AP2 and AP3 */
945         for (regAddr = IX_NPEDL_REG_OFFSET_EXCT;
946              regAddr <= IX_NPEDL_REG_OFFSET_AP3;
947              regAddr += sizeof(uint32_t))
948                 npe_reg_write(sc, regAddr, 0);
949
950         /* Reset the Watch-count register */
951         npe_reg_write(sc, IX_NPEDL_REG_OFFSET_WC, 0);
952 #if 0
953         /*
954          * WR IXA00055043 - Remove IMEM Parity Introduced by NPE Reset Operation
955          * XXX Removed because it breaks IXP435 operation; e.g. on Gateworks
956          * XXX 2358 boards reseting NPE-A after NPE-C is running causes both
957          * XXX npe's to stop working
958          */
959         npe_reset(sc->sc_npeid);
960 #endif
961         /*
962          * Call NpeMgr function to stop the NPE again after the Feature Control
963          * has unfused and Un-Reset the NPE and its associated Coprocessors.
964          */
965         error = npe_cpu_stop(sc);
966
967         /* restore NPE configuration bus Control Register - Parity Settings  */
968         npe_reg_write(sc, IX_NPEDL_REG_OFFSET_CTL,
969             (ixNpeConfigCtrlRegVal & IX_NPEDL_CONFIG_CTRL_REG_MASK));
970         DPRINTFn(2, sc->sc_dev, "%s: restore CTL => 0x%x\n",
971             __func__, npe_reg_read(sc, IX_NPEDL_REG_OFFSET_CTL));
972
973         return error;
974 #undef N
975 }
976
977 static int
978 npe_cpu_start(struct ixpnpe_softc *sc)
979 {
980         uint32_t ecsRegVal;
981
982         /*
983          * Ensure only Background Context Stack Level is Active by turning off
984          * the Active bit in each of the other Executing Context Stack levels.
985          */
986         ecsRegVal = npe_ecs_reg_read(sc, IX_NPEDL_ECS_PRI_1_CTXT_REG_0);
987         ecsRegVal &= ~IX_NPEDL_MASK_ECS_REG_0_ACTIVE;
988         npe_ecs_reg_write(sc, IX_NPEDL_ECS_PRI_1_CTXT_REG_0, ecsRegVal);
989
990         ecsRegVal = npe_ecs_reg_read(sc, IX_NPEDL_ECS_PRI_2_CTXT_REG_0);
991         ecsRegVal &= ~IX_NPEDL_MASK_ECS_REG_0_ACTIVE;
992         npe_ecs_reg_write(sc, IX_NPEDL_ECS_PRI_2_CTXT_REG_0, ecsRegVal);
993
994         ecsRegVal = npe_ecs_reg_read(sc, IX_NPEDL_ECS_DBG_CTXT_REG_0);
995         ecsRegVal &= ~IX_NPEDL_MASK_ECS_REG_0_ACTIVE;
996         npe_ecs_reg_write(sc, IX_NPEDL_ECS_DBG_CTXT_REG_0, ecsRegVal);
997         
998         /* clear the pipeline */
999         npe_issue_cmd(sc, IX_NPEDL_EXCTL_CMD_NPE_CLR_PIPE);
1000         
1001         /* start NPE execution by issuing cmd through EXCTL register on NPE */
1002         npe_issue_cmd(sc, IX_NPEDL_EXCTL_CMD_NPE_START);
1003
1004         /*
1005          * Check execution status of NPE to verify operation was successful.
1006          */
1007         return npe_checkbits(sc,
1008             IX_NPEDL_REG_OFFSET_EXCTL, IX_NPEDL_EXCTL_STATUS_RUN) ? 0 : EIO;
1009 }
1010
1011 static int
1012 npe_cpu_stop(struct ixpnpe_softc *sc)
1013 {
1014         /* stop NPE execution by issuing cmd through EXCTL register on NPE */
1015         npe_issue_cmd(sc, IX_NPEDL_EXCTL_CMD_NPE_STOP);
1016
1017         /* verify that NPE Stop was successful */
1018         return npe_checkbits(sc,
1019             IX_NPEDL_REG_OFFSET_EXCTL, IX_NPEDL_EXCTL_STATUS_STOP) ? 0 : EIO;
1020 }
1021
1022 #define IX_NPEDL_REG_SIZE_BYTE            8
1023 #define IX_NPEDL_REG_SIZE_SHORT           16
1024 #define IX_NPEDL_REG_SIZE_WORD            32
1025
1026 /*
1027  * Introduce extra read cycles after issuing read command to NPE
1028  * so that we read the register after the NPE has updated it
1029  * This is to overcome race condition between XScale and NPE
1030  */
1031 #define IX_NPEDL_DELAY_READ_CYCLES        2
1032 /*
1033  * To mask top three MSBs of 32bit word to download into NPE IMEM
1034  */
1035 #define IX_NPEDL_MASK_UNUSED_IMEM_BITS    0x1FFFFFFF;
1036
1037 static void
1038 npe_cmd_issue_write(struct ixpnpe_softc *sc,
1039     uint32_t cmd, uint32_t addr, uint32_t data)
1040 {
1041         npe_reg_write(sc, IX_NPEDL_REG_OFFSET_EXDATA, data);
1042         npe_reg_write(sc, IX_NPEDL_REG_OFFSET_EXAD, addr);
1043         npe_reg_write(sc, IX_NPEDL_REG_OFFSET_EXCTL, cmd);
1044 }
1045
1046 static uint32_t
1047 npe_cmd_issue_read(struct ixpnpe_softc *sc, uint32_t cmd, uint32_t addr)
1048 {
1049         uint32_t data;
1050         int i;
1051
1052         npe_reg_write(sc, IX_NPEDL_REG_OFFSET_EXAD, addr);
1053         npe_reg_write(sc, IX_NPEDL_REG_OFFSET_EXCTL, cmd);
1054         for (i = 0; i <= IX_NPEDL_DELAY_READ_CYCLES; i++)
1055                 data = npe_reg_read(sc, IX_NPEDL_REG_OFFSET_EXDATA);
1056         return data;
1057 }
1058
1059 static int
1060 npe_ins_write(struct ixpnpe_softc *sc, uint32_t addr, uint32_t data, int verify)
1061 {
1062         DPRINTFn(4, sc->sc_dev, "%s(0x%x, 0x%x)\n", __func__, addr, data);
1063         npe_cmd_issue_write(sc, IX_NPEDL_EXCTL_CMD_WR_INS_MEM, addr, data);
1064         if (verify) {
1065                 uint32_t rdata;
1066
1067                 /*
1068                  * Write invalid data to this reg, so we can see if we're
1069                  * reading the EXDATA register too early.
1070                  */
1071                 npe_reg_write(sc, IX_NPEDL_REG_OFFSET_EXDATA, ~data);
1072
1073                 /*
1074                  * Disabled since top 3 MSB are not used for Azusa
1075                  * hardware Refer WR:IXA00053900
1076                  */
1077                 data &= IX_NPEDL_MASK_UNUSED_IMEM_BITS;
1078
1079                 rdata = npe_cmd_issue_read(sc, IX_NPEDL_EXCTL_CMD_RD_INS_MEM,
1080                     addr);
1081                 rdata &= IX_NPEDL_MASK_UNUSED_IMEM_BITS;
1082
1083                 if (data != rdata)
1084                         return EIO;
1085         }
1086         return 0;
1087 }
1088
1089 static int
1090 npe_data_write(struct ixpnpe_softc *sc, uint32_t addr, uint32_t data, int verify)
1091 {
1092         DPRINTFn(4, sc->sc_dev, "%s(0x%x, 0x%x)\n", __func__, addr, data);
1093         npe_cmd_issue_write(sc, IX_NPEDL_EXCTL_CMD_WR_DATA_MEM, addr, data);
1094         if (verify) {
1095                 /*
1096                  * Write invalid data to this reg, so we can see if we're
1097                  * reading the EXDATA register too early.
1098                  */
1099                 npe_reg_write(sc, IX_NPEDL_REG_OFFSET_EXDATA, ~data);
1100                 if (data != npe_cmd_issue_read(sc, IX_NPEDL_EXCTL_CMD_RD_DATA_MEM, addr))
1101                         return EIO;
1102         }
1103         return 0;
1104 }
1105
1106 static void
1107 npe_ecs_reg_write(struct ixpnpe_softc *sc, uint32_t reg, uint32_t data)
1108 {
1109         npe_cmd_issue_write(sc, IX_NPEDL_EXCTL_CMD_WR_ECS_REG, reg, data);
1110 }
1111
1112 static uint32_t
1113 npe_ecs_reg_read(struct ixpnpe_softc *sc, uint32_t reg)
1114 {
1115         return npe_cmd_issue_read(sc, IX_NPEDL_EXCTL_CMD_RD_ECS_REG, reg);
1116 }
1117
1118 static void
1119 npe_issue_cmd(struct ixpnpe_softc *sc, uint32_t command)
1120 {
1121         npe_reg_write(sc, IX_NPEDL_REG_OFFSET_EXCTL, command);
1122 }
1123
1124 static void
1125 npe_cpu_step_save(struct ixpnpe_softc *sc)
1126 {
1127         /* turn off the halt bit by clearing Execution Count register. */
1128         /* save reg contents 1st and restore later */
1129         sc->savedExecCount = npe_reg_read(sc, IX_NPEDL_REG_OFFSET_EXCT);
1130         npe_reg_write(sc, IX_NPEDL_REG_OFFSET_EXCT, 0);
1131
1132         /* ensure that IF and IE are on (temporarily), so that we don't end up
1133          * stepping forever */
1134         sc->savedEcsDbgCtxtReg2 = npe_ecs_reg_read(sc,
1135             IX_NPEDL_ECS_DBG_CTXT_REG_2);
1136
1137         npe_ecs_reg_write(sc, IX_NPEDL_ECS_DBG_CTXT_REG_2,
1138             (sc->savedEcsDbgCtxtReg2 | IX_NPEDL_MASK_ECS_DBG_REG_2_IF |
1139              IX_NPEDL_MASK_ECS_DBG_REG_2_IE));
1140 }
1141
1142 static int
1143 npe_cpu_step(struct ixpnpe_softc *sc, uint32_t npeInstruction,
1144     uint32_t ctxtNum, uint32_t ldur)
1145 {
1146 #define IX_NPE_DL_MAX_NUM_OF_RETRIES    1000000
1147         uint32_t ecsDbgRegVal;
1148         uint32_t oldWatchcount, newWatchcount;
1149         int tries;
1150
1151         /* set the Active bit, and the LDUR, in the debug level */
1152         ecsDbgRegVal = IX_NPEDL_MASK_ECS_REG_0_ACTIVE |
1153             (ldur << IX_NPEDL_OFFSET_ECS_REG_0_LDUR);
1154
1155         npe_ecs_reg_write(sc, IX_NPEDL_ECS_DBG_CTXT_REG_0, ecsDbgRegVal);
1156
1157         /*
1158          * Set CCTXT at ECS DEBUG L3 to specify in which context to execute the
1159          * instruction, and set SELCTXT at ECS DEBUG Level to specify which
1160          * context store to access.
1161          * Debug ECS Level Reg 1 has form  0x000n000n, where n = context number
1162          */
1163         ecsDbgRegVal = (ctxtNum << IX_NPEDL_OFFSET_ECS_REG_1_CCTXT) |
1164             (ctxtNum << IX_NPEDL_OFFSET_ECS_REG_1_SELCTXT);
1165
1166         npe_ecs_reg_write(sc, IX_NPEDL_ECS_DBG_CTXT_REG_1, ecsDbgRegVal);
1167
1168         /* clear the pipeline */
1169         npe_issue_cmd(sc, IX_NPEDL_EXCTL_CMD_NPE_CLR_PIPE);
1170
1171         /* load NPE instruction into the instruction register */
1172         npe_ecs_reg_write(sc, IX_NPEDL_ECS_INSTRUCT_REG, npeInstruction);
1173
1174         /* need this value later to wait for completion of NPE execution step */
1175         oldWatchcount = npe_reg_read(sc, IX_NPEDL_REG_OFFSET_WC);
1176
1177         /* issue a Step One command via the Execution Control register */
1178         npe_issue_cmd(sc, IX_NPEDL_EXCTL_CMD_NPE_STEP);
1179
1180         /*
1181          * Force the XScale to wait until the NPE has finished execution step
1182          * NOTE that this delay will be very small, just long enough to allow a
1183          * single NPE instruction to complete execution; if instruction
1184          * execution is not completed before timeout retries, exit the while
1185          * loop.
1186          */
1187         newWatchcount = npe_reg_read(sc, IX_NPEDL_REG_OFFSET_WC);
1188         for (tries = 0; tries < IX_NPE_DL_MAX_NUM_OF_RETRIES &&
1189             newWatchcount == oldWatchcount; tries++) {
1190                 /* Watch Count register incr's when NPE completes an inst */
1191                 newWatchcount = npe_reg_read(sc, IX_NPEDL_REG_OFFSET_WC);
1192         }
1193         return (tries < IX_NPE_DL_MAX_NUM_OF_RETRIES) ? 0 : EIO;
1194 #undef IX_NPE_DL_MAX_NUM_OF_RETRIES
1195 }
1196
1197 static void
1198 npe_cpu_step_restore(struct ixpnpe_softc *sc)
1199 {
1200         /* clear active bit in debug level */
1201         npe_ecs_reg_write(sc, IX_NPEDL_ECS_DBG_CTXT_REG_0, 0);
1202
1203         /* clear the pipeline */
1204         npe_issue_cmd(sc, IX_NPEDL_EXCTL_CMD_NPE_CLR_PIPE);
1205
1206         /* restore Execution Count register contents. */
1207         npe_reg_write(sc, IX_NPEDL_REG_OFFSET_EXCT, sc->savedExecCount);
1208
1209         /* restore IF and IE bits to original values */
1210         npe_ecs_reg_write(sc, IX_NPEDL_ECS_DBG_CTXT_REG_2, sc->savedEcsDbgCtxtReg2);
1211 }
1212
1213 static int
1214 npe_logical_reg_read(struct ixpnpe_softc *sc,
1215     uint32_t regAddr, uint32_t regSize,
1216     uint32_t ctxtNum, uint32_t *regVal)
1217 {
1218         uint32_t npeInstruction, mask;
1219         int error;
1220
1221         switch (regSize) {
1222         case IX_NPEDL_REG_SIZE_BYTE:
1223                 npeInstruction = IX_NPEDL_INSTR_RD_REG_BYTE;
1224                 mask = 0xff;
1225                 break;
1226         case IX_NPEDL_REG_SIZE_SHORT:
1227                 npeInstruction = IX_NPEDL_INSTR_RD_REG_SHORT;
1228                 mask = 0xffff;
1229                 break;
1230         case IX_NPEDL_REG_SIZE_WORD:
1231                 npeInstruction = IX_NPEDL_INSTR_RD_REG_WORD;
1232                 mask = 0xffffffff;
1233                 break;
1234         default:
1235                 return EINVAL;
1236         }
1237
1238         /* make regAddr be the SRC and DEST operands (e.g. movX d0, d0) */
1239         npeInstruction |= (regAddr << IX_NPEDL_OFFSET_INSTR_SRC) |
1240             (regAddr << IX_NPEDL_OFFSET_INSTR_DEST);
1241
1242         /* step execution of NPE inst using Debug Executing Context stack */
1243         error = npe_cpu_step(sc, npeInstruction, ctxtNum,
1244             IX_NPEDL_RD_INSTR_LDUR);
1245         if (error != 0) {
1246                 DPRINTF(sc->sc_dev, "%s(0x%x, %u, %u), cannot step, error %d\n",
1247                     __func__, regAddr, regSize, ctxtNum, error);
1248                 return error;
1249         }
1250         /* read value of register from Execution Data register */
1251         *regVal = npe_reg_read(sc, IX_NPEDL_REG_OFFSET_EXDATA);
1252
1253         /* align value from left to right */
1254         *regVal = (*regVal >> (IX_NPEDL_REG_SIZE_WORD - regSize)) & mask;
1255
1256         return 0;
1257 }
1258
1259 static int
1260 npe_logical_reg_write(struct ixpnpe_softc *sc, uint32_t regAddr, uint32_t regVal,
1261     uint32_t regSize, uint32_t ctxtNum, int verify)
1262 {
1263         int error;
1264
1265         DPRINTFn(4, sc->sc_dev, "%s(0x%x, 0x%x, %u, %u)\n",
1266             __func__, regAddr, regVal, regSize, ctxtNum);
1267         if (regSize == IX_NPEDL_REG_SIZE_WORD) {
1268                 /*
1269                  * NPE register addressing is left-to-right: e.g. |d0|d1|d2|d3|
1270                  * Write upper half-word (short) to |d0|d1|
1271                  */
1272                 error = npe_logical_reg_write(sc, regAddr,
1273                              regVal >> IX_NPEDL_REG_SIZE_SHORT,
1274                              IX_NPEDL_REG_SIZE_SHORT, ctxtNum, verify);
1275                 if (error != 0)
1276                     return error;
1277
1278                 /* Write lower half-word (short) to |d2|d3| */
1279                 error = npe_logical_reg_write(sc,
1280                              regAddr + sizeof(uint16_t),
1281                              regVal & 0xffff,
1282                              IX_NPEDL_REG_SIZE_SHORT, ctxtNum, verify);
1283         } else {
1284                 uint32_t npeInstruction;
1285
1286                 switch (regSize) {
1287                 case IX_NPEDL_REG_SIZE_BYTE:
1288                         npeInstruction = IX_NPEDL_INSTR_WR_REG_BYTE;
1289                         regVal &= 0xff;
1290                         break;
1291                 case IX_NPEDL_REG_SIZE_SHORT:
1292                         npeInstruction = IX_NPEDL_INSTR_WR_REG_SHORT;
1293                         regVal &= 0xffff;
1294                         break;
1295                 default:
1296                         return EINVAL;
1297                 }
1298                 /* fill dest operand field of inst with dest reg addr */
1299                 npeInstruction |= (regAddr << IX_NPEDL_OFFSET_INSTR_DEST);
1300
1301                 /* fill src operand field of inst with least-sig 5 bits of val*/
1302                 npeInstruction |=
1303                     ((regVal & IX_NPEDL_MASK_IMMED_INSTR_SRC_DATA) <<
1304                      IX_NPEDL_OFFSET_INSTR_SRC);
1305
1306                 /* fill coprocessor field of inst with most-sig 11 bits of val*/
1307                 npeInstruction |=
1308                     ((regVal & IX_NPEDL_MASK_IMMED_INSTR_COPROC_DATA) <<
1309                      IX_NPEDL_DISPLACE_IMMED_INSTR_COPROC_DATA);
1310
1311                 /* step execution of NPE intruction using Debug ECS */
1312                 error = npe_cpu_step(sc, npeInstruction,
1313                     ctxtNum, IX_NPEDL_WR_INSTR_LDUR);
1314         }
1315         if (error != 0) {
1316                 DPRINTF(sc->sc_dev, "%s(0x%x, 0x%x, %u, %u), error %u "
1317                     "writing reg\n", __func__, regAddr, regVal, regSize,
1318                     ctxtNum, error);
1319                 return error;
1320         }
1321         if (verify) {
1322                 uint32_t retRegVal;
1323
1324                 error = npe_logical_reg_read(sc, regAddr, regSize, ctxtNum,
1325                     &retRegVal);
1326                 if (error == 0 && regVal != retRegVal)
1327                         error = EIO;    /* XXX ambiguous */
1328         }
1329         return error;
1330 }
1331
1332 /*
1333  * There are 32 physical registers used in an NPE.  These are
1334  * treated as 16 pairs of 32-bit registers.  To write one of the pair,
1335  * write the pair number (0-16) to the REGMAP for Context 0.  Then write
1336  * the value to register  0 or 4 in the regfile, depending on which
1337  * register of the pair is to be written
1338  */
1339 static int
1340 npe_physical_reg_write(struct ixpnpe_softc *sc,
1341     uint32_t regAddr, uint32_t regValue, int verify)
1342 {
1343         int error;
1344
1345         /*
1346          * Set REGMAP for context 0 to (regAddr >> 1) to choose which pair
1347          * (0-16) of physical registers to write .
1348          */
1349         error = npe_logical_reg_write(sc, IX_NPEDL_CTXT_REG_ADDR_REGMAP,
1350                    (regAddr >> IX_NPEDL_OFFSET_PHYS_REG_ADDR_REGMAP),
1351                    IX_NPEDL_REG_SIZE_SHORT, 0, verify);
1352         if (error == 0) {
1353             /* regAddr = 0 or 4  */
1354             regAddr = (regAddr & IX_NPEDL_MASK_PHYS_REG_ADDR_LOGICAL_ADDR) *
1355                 sizeof(uint32_t);
1356             error = npe_logical_reg_write(sc, regAddr, regValue,
1357                 IX_NPEDL_REG_SIZE_WORD, 0, verify);
1358         }
1359         return error;
1360 }
1361
1362 static int
1363 npe_ctx_reg_write(struct ixpnpe_softc *sc, uint32_t ctxtNum,
1364     uint32_t ctxtReg, uint32_t ctxtRegVal, int verify)
1365 {
1366         DPRINTFn(4, sc->sc_dev, "%s(%u, %u, %u)\n",
1367             __func__, ctxtNum, ctxtReg, ctxtRegVal);
1368         /*
1369          * Context 0 has no STARTPC. Instead, this value is used to set
1370          * NextPC for Background ECS, to set where NPE starts executing code
1371          */
1372         if (ctxtNum == 0 && ctxtReg == IX_NPEDL_CTXT_REG_STARTPC) {
1373                 /* read BG_CTXT_REG_0, update NEXTPC bits, & write back to reg*/
1374                 uint32_t v = npe_ecs_reg_read(sc, IX_NPEDL_ECS_BG_CTXT_REG_0);
1375                 v &= ~IX_NPEDL_MASK_ECS_REG_0_NEXTPC;
1376                 v |= (ctxtRegVal << IX_NPEDL_OFFSET_ECS_REG_0_NEXTPC) &
1377                     IX_NPEDL_MASK_ECS_REG_0_NEXTPC;
1378
1379                 npe_ecs_reg_write(sc, IX_NPEDL_ECS_BG_CTXT_REG_0, v);
1380                 return 0;
1381         } else {
1382                 static const struct {
1383                         uint32_t regAddress;
1384                         uint32_t regSize;
1385                 } regAccInfo[IX_NPEDL_CTXT_REG_MAX] = {
1386                         { IX_NPEDL_CTXT_REG_ADDR_STEVT,
1387                           IX_NPEDL_REG_SIZE_BYTE },
1388                         { IX_NPEDL_CTXT_REG_ADDR_STARTPC,
1389                           IX_NPEDL_REG_SIZE_SHORT },
1390                         { IX_NPEDL_CTXT_REG_ADDR_REGMAP,
1391                           IX_NPEDL_REG_SIZE_SHORT },
1392                         { IX_NPEDL_CTXT_REG_ADDR_CINDEX,
1393                           IX_NPEDL_REG_SIZE_BYTE }
1394                 };
1395                 return npe_logical_reg_write(sc, regAccInfo[ctxtReg].regAddress,
1396                         ctxtRegVal, regAccInfo[ctxtReg].regSize, ctxtNum, verify);
1397         }
1398 }
1399
1400 /*
1401  * NPE Mailbox support.
1402  */
1403 #define IX_NPEMH_MAXTRIES       100000
1404
1405 static int
1406 ofifo_wait(struct ixpnpe_softc *sc)
1407 {
1408         int i;
1409
1410         for (i = 0; i < IX_NPEMH_MAXTRIES; i++) {
1411                 if (npe_reg_read(sc, IX_NPESTAT) & IX_NPESTAT_OFNE)
1412                         return 1;
1413                 DELAY(10);
1414         }
1415         device_printf(sc->sc_dev, "%s: timeout, last status 0x%x\n",
1416             __func__, npe_reg_read(sc, IX_NPESTAT));
1417         return 0;
1418 }
1419
1420 static int
1421 getmsg(struct ixpnpe_softc *sc, uint32_t msg[2])
1422 {
1423         mtx_assert(&sc->sc_mtx, MA_OWNED);
1424
1425         if (!ofifo_wait(sc))
1426                 return EAGAIN;
1427         msg[0] = npe_reg_read(sc, IX_NPEFIFO);
1428         DPRINTF(sc->sc_dev, "%s: msg0 0x%x\n", __func__, msg[0]);
1429         if (!ofifo_wait(sc))
1430                 return EAGAIN;
1431         msg[1] = npe_reg_read(sc, IX_NPEFIFO);
1432         DPRINTF(sc->sc_dev, "%s: msg1 0x%x\n", __func__, msg[1]);
1433         return 0;
1434 }
1435
1436 static void
1437 ixpnpe_intr(void *arg)
1438 {
1439         struct ixpnpe_softc *sc = arg;
1440         uint32_t status;
1441
1442         mtx_lock(&sc->sc_mtx);
1443         status = npe_reg_read(sc, IX_NPESTAT);
1444         DPRINTF(sc->sc_dev, "%s: status 0x%x\n", __func__, status);
1445         if ((status & IX_NPESTAT_OFINT) == 0) {
1446                 /* NB: should not happen */
1447                 device_printf(sc->sc_dev, "%s: status 0x%x\n",
1448                     __func__, status);
1449                 /* XXX must silence interrupt? */
1450                 mtx_unlock(&sc->sc_mtx);
1451                 return;
1452         }
1453         /*
1454          * A message is waiting in the output FIFO, copy it so
1455          * the interrupt will be silenced.
1456          */
1457         if (getmsg(sc, sc->sc_msg) == 0)
1458                 sc->sc_msgwaiting = 1;
1459         mtx_unlock(&sc->sc_mtx);
1460 }
1461
1462 static int
1463 ififo_wait(struct ixpnpe_softc *sc)
1464 {
1465         int i;
1466
1467         for (i = 0; i < IX_NPEMH_MAXTRIES; i++) {
1468                 if (npe_reg_read(sc, IX_NPESTAT) & IX_NPESTAT_IFNF)
1469                         return 1;
1470                 DELAY(10);
1471         }
1472         device_printf(sc->sc_dev, "%s: timeout, last status 0x%x\n",
1473             __func__, npe_reg_read(sc, IX_NPESTAT));
1474         return 0;
1475 }
1476
1477 static int
1478 putmsg(struct ixpnpe_softc *sc, const uint32_t msg[2])
1479 {
1480         mtx_assert(&sc->sc_mtx, MA_OWNED);
1481
1482         DPRINTF(sc->sc_dev, "%s: msg 0x%x:0x%x\n", __func__, msg[0], msg[1]);
1483         if (!ififo_wait(sc))
1484                 return EIO;
1485         npe_reg_write(sc, IX_NPEFIFO, msg[0]);
1486         if (!ififo_wait(sc))
1487                 return EIO;
1488         npe_reg_write(sc, IX_NPEFIFO, msg[1]);
1489
1490         return 0;
1491 }
1492
1493 /*
1494  * Send a msg to the NPE and wait for a reply.  We spin as
1495  * we may be called early with interrupts not properly setup.
1496  */
1497 int
1498 ixpnpe_sendandrecvmsg_sync(struct ixpnpe_softc *sc,
1499         const uint32_t send[2], uint32_t recv[2])
1500 {
1501         int error;
1502
1503         mtx_lock(&sc->sc_mtx);
1504         error = putmsg(sc, send);
1505         if (error == 0)
1506                 error = getmsg(sc, recv);
1507         mtx_unlock(&sc->sc_mtx);
1508
1509         return error;
1510 }
1511
1512 /*
1513  * Send a msg to the NPE w/o waiting for a reply.
1514  */
1515 int
1516 ixpnpe_sendmsg_async(struct ixpnpe_softc *sc, const uint32_t msg[2])
1517 {
1518         int error;
1519
1520         mtx_lock(&sc->sc_mtx);
1521         error = putmsg(sc, msg);
1522         mtx_unlock(&sc->sc_mtx);
1523
1524         return error;
1525 }
1526
1527 static int
1528 recvmsg_locked(struct ixpnpe_softc *sc, uint32_t msg[2])
1529 {
1530         mtx_assert(&sc->sc_mtx, MA_OWNED);
1531
1532         DPRINTF(sc->sc_dev, "%s: msgwaiting %d\n", __func__, sc->sc_msgwaiting);
1533         if (sc->sc_msgwaiting) {
1534                 msg[0] = sc->sc_msg[0];
1535                 msg[1] = sc->sc_msg[1];
1536                 sc->sc_msgwaiting = 0;
1537                 return 0;
1538         }
1539         return EAGAIN;
1540 }
1541
1542 /*
1543  * Receive any msg previously received from the NPE. If nothing
1544  * is available we return EAGAIN and the caller is required to
1545  * do a synchronous receive or try again later.
1546  */
1547 int
1548 ixpnpe_recvmsg_async(struct ixpnpe_softc *sc, uint32_t msg[2])
1549 {
1550         int error;
1551
1552         mtx_lock(&sc->sc_mtx);
1553         error = recvmsg_locked(sc, msg);
1554         mtx_unlock(&sc->sc_mtx);
1555
1556         return error;
1557 }
1558
1559 /*
1560  * Receive a msg from the NPE.  If one was received asynchronously
1561  * then it's returned; otherwise we poll synchronously.
1562  */
1563 int
1564 ixpnpe_recvmsg_sync(struct ixpnpe_softc *sc, uint32_t msg[2])
1565 {
1566         int error;
1567
1568         mtx_lock(&sc->sc_mtx);
1569         error = recvmsg_locked(sc, msg);
1570         if (error == EAGAIN)
1571                 error = getmsg(sc, msg);
1572         mtx_unlock(&sc->sc_mtx);
1573
1574         return error;
1575 }