sys/arm/xscale/pxa/pxa_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 dependant functions for kernel setup
  42  *
  43  * This file needs a lot of work.
  44  *
  45  * Created      : 17/09/94
  46  */
  47
  48 #include "opt_ddb.h"
  49
  50 #include <sys/cdefs.h>
  51 __FBSDID("$FreeBSD$");
  52
  53 #define _ARM32_BUS_DMA_PRIVATE
  54 #include <sys/param.h>
  55 #include <sys/systm.h>
  56 #include <sys/sysproto.h>
  57 #include <sys/signalvar.h>
  58 #include <sys/imgact.h>
  59 #include <sys/kernel.h>
  60 #include <sys/ktr.h>
  61 #include <sys/linker.h>
  62 #include <sys/lock.h>
  63 #include <sys/malloc.h>
  64 #include <sys/mutex.h>
  65 #include <sys/pcpu.h>
  66 #include <sys/proc.h>
  67 #include <sys/ptrace.h>
  68 #include <sys/cons.h>
  69 #include <sys/bio.h>
  70 #include <sys/bus.h>
  71 #include <sys/buf.h>
  72 #include <sys/exec.h>
  73 #include <sys/kdb.h>
  74 #include <sys/msgbuf.h>
  75 #include <machine/reg.h>
  76 #include <machine/cpu.h>
  77
  78 #include <vm/vm.h>
  79 #include <vm/pmap.h>
  80 #include <vm/vm_object.h>
  81 #include <vm/vm_page.h>
  82 #include <vm/vm_map.h>
  83 #include <machine/vmparam.h>
  84 #include <machine/pcb.h>
  85 #include <machine/undefined.h>
  86 #include <machine/machdep.h>
  87 #include <machine/metadata.h>
  88 #include <machine/armreg.h>
  89 #include <machine/bus.h>
  90 #include <sys/reboot.h>
  91
  92 #include <arm/xscale/pxa/pxareg.h>
  93 #include <arm/xscale/pxa/pxavar.h>
  94
  95 #define KERNEL_PT_SYS           0       /* Page table for mapping proc0 zero page */
  96 #define KERNEL_PT_IOPXS         1
  97 #define KERNEL_PT_BEFOREKERN    2
  98 #define KERNEL_PT_AFKERNEL      3       /* L2 table for mapping after kernel */
  99 #define KERNEL_PT_AFKERNEL_NUM  9
 100
 101 /* this should be evenly divisable by PAGE_SIZE / L2_TABLE_SIZE_REAL (or 4) */
 102 #define NUM_KERNEL_PTS          (KERNEL_PT_AFKERNEL + KERNEL_PT_AFKERNEL_NUM)
 103
 104 extern u_int data_abort_handler_address;
 105 extern u_int prefetch_abort_handler_address;
 106 extern u_int undefined_handler_address;
 107
 108 struct pv_addr kernel_pt_table[NUM_KERNEL_PTS];
 109
 110 /* Physical and virtual addresses for some global pages */
 111
 112 vm_paddr_t phys_avail[PXA2X0_SDRAM_BANKS * 2 + 4];
 113 vm_paddr_t dump_avail[PXA2X0_SDRAM_BANKS * 2 + 4];
 114
 115 struct pv_addr systempage;
 116 struct pv_addr msgbufpv;
 117 struct pv_addr irqstack;
 118 struct pv_addr undstack;
 119 struct pv_addr abtstack;
 120 struct pv_addr kernelstack;
 121 struct pv_addr minidataclean;
 122
 123 static void     pxa_probe_sdram(bus_space_tag_t, bus_space_handle_t,
 124                     uint32_t *, uint32_t *);
 125
 126 /* Static device mappings. */
 127 static const struct pmap_devmap pxa_devmap[] = {
 128         /*
 129          * Map the on-board devices up into the KVA region so we don't muck
 130          * up user-space.
 131          */
 132         {
 133                 PXA2X0_PERIPH_START + PXA2X0_PERIPH_OFFSET,
 134                 PXA2X0_PERIPH_START,
 135                 PXA250_PERIPH_END - PXA2X0_PERIPH_START,
 136                 VM_PROT_READ|VM_PROT_WRITE,
 137                 PTE_NOCACHE,
 138         },
 139         { 0, 0, 0, 0, 0, }
 140 };
 141
 142 #define SDRAM_START 0xa0000000
 143
 144 extern vm_offset_t xscale_cache_clean_addr;
 145
 146 void *
 147 initarm(struct arm_boot_params *abp)
 148 {
 149         struct pv_addr  kernel_l1pt;
 150         struct pv_addr  dpcpu;
 151         int loop;
 152         u_int l1pagetable;
 153         vm_offset_t freemempos;
 154         vm_offset_t freemem_pt;
 155         vm_offset_t afterkern;
 156         vm_offset_t freemem_after;
 157         vm_offset_t lastaddr;
 158         int i, j;
 159         uint32_t memsize[PXA2X0_SDRAM_BANKS], memstart[PXA2X0_SDRAM_BANKS];
 160
 161         lastaddr = parse_boot_param(abp);
 162         set_cpufuncs();
 163         pcpu_init(pcpup, 0, sizeof(struct pcpu));
 164         PCPU_SET(curthread, &thread0);
 165
 166         /* Do basic tuning, hz etc */
 167         init_param1();
 168
 169         freemempos = 0xa0200000;
 170         /* Define a macro to simplify memory allocation */
 171 #define valloc_pages(var, np)                   \
 172         alloc_pages((var).pv_pa, (np));         \
 173         (var).pv_va = (var).pv_pa + 0x20000000;
 174
 175 #define alloc_pages(var, np)                    \
 176         freemempos -= (np * PAGE_SIZE);         \
 177         (var) = freemempos;             \
 178         memset((char *)(var), 0, ((np) * PAGE_SIZE));
 179
 180         while (((freemempos - L1_TABLE_SIZE) & (L1_TABLE_SIZE - 1)) != 0)
 181                 freemempos -= PAGE_SIZE;
 182         valloc_pages(kernel_l1pt, L1_TABLE_SIZE / PAGE_SIZE);
 183         for (loop = 0; loop < NUM_KERNEL_PTS; ++loop) {
 184                 if (!(loop % (PAGE_SIZE / L2_TABLE_SIZE_REAL))) {
 185                         valloc_pages(kernel_pt_table[loop],
 186                             L2_TABLE_SIZE / PAGE_SIZE);
 187                 } else {
 188                         kernel_pt_table[loop].pv_pa = freemempos +
 189                             (loop % (PAGE_SIZE / L2_TABLE_SIZE_REAL)) *
 190                             L2_TABLE_SIZE_REAL;
 191                         kernel_pt_table[loop].pv_va =
 192                             kernel_pt_table[loop].pv_pa + 0x20000000;
 193                 }
 194         }
 195         freemem_pt = freemempos;
 196         freemempos = 0xa0100000;
 197         /*
 198          * Allocate a page for the system page mapped to V0x00000000
 199          * This page will just contain the system vectors and can be
 200          * shared by all processes.
 201          */
 202         valloc_pages(systempage, 1);
 203
 204         /* Allocate dynamic per-cpu area. */
 205         valloc_pages(dpcpu, DPCPU_SIZE / PAGE_SIZE);
 206         dpcpu_init((void *)dpcpu.pv_va, 0);
 207
 208         /* Allocate stacks for all modes */
 209         valloc_pages(irqstack, IRQ_STACK_SIZE);
 210         valloc_pages(abtstack, ABT_STACK_SIZE);
 211         valloc_pages(undstack, UND_STACK_SIZE);
 212         valloc_pages(kernelstack, KSTACK_PAGES);
 213         alloc_pages(minidataclean.pv_pa, 1);
 214         valloc_pages(msgbufpv, round_page(msgbufsize) / PAGE_SIZE);
 215 #ifdef ARM_USE_SMALL_ALLOC
 216         freemempos -= PAGE_SIZE;
 217         freemem_pt = trunc_page(freemem_pt);
 218         freemem_after = freemempos - ((freemem_pt - 0xa0100000) /
 219             PAGE_SIZE) * sizeof(struct arm_small_page);
 220         arm_add_smallalloc_pages((void *)(freemem_after + 0x20000000)
 221             , (void *)0xc0100000, freemem_pt - 0xa0100000, 1);
 222         freemem_after -= ((freemem_after - 0xa0001000) / PAGE_SIZE) *
 223             sizeof(struct arm_small_page);
 224         arm_add_smallalloc_pages((void *)(freemem_after + 0x20000000)
 225         , (void *)0xc0001000, trunc_page(freemem_after) - 0xa0001000, 0);
 226         freemempos = trunc_page(freemem_after);
 227         freemempos -= PAGE_SIZE;
 228 #endif
 229         /*
 230          * Allocate memory for the l1 and l2 page tables. The scheme to avoid
 231          * wasting memory by allocating the l1pt on the first 16k memory was
 232          * taken from NetBSD rpc_machdep.c. NKPT should be greater than 12 for
 233          * this to work (which is supposed to be the case).
 234          */
 235
 236         /*
 237          * Now we start construction of the L1 page table
 238          * We start by mapping the L2 page tables into the L1.
 239          * This means that we can replace L1 mappings later on if necessary
 240          */
 241         l1pagetable = kernel_l1pt.pv_va;
 242
 243         /* Map the L2 pages tables in the L1 page table */
 244         pmap_link_l2pt(l1pagetable, ARM_VECTORS_HIGH & ~(0x00100000 - 1),
 245             &kernel_pt_table[KERNEL_PT_SYS]);
 246 #if 0 /* XXXBJR: What is this?  Don't know if there's an analogue. */
 247         pmap_link_l2pt(l1pagetable, IQ80321_IOPXS_VBASE,
 248                         &kernel_pt_table[KERNEL_PT_IOPXS]);
 249 #endif
 250         pmap_link_l2pt(l1pagetable, KERNBASE,
 251             &kernel_pt_table[KERNEL_PT_BEFOREKERN]);
 252         pmap_map_chunk(l1pagetable, KERNBASE, SDRAM_START, 0x100000,
 253             VM_PROT_READ|VM_PROT_WRITE, PTE_CACHE);
 254         pmap_map_chunk(l1pagetable, KERNBASE + 0x100000, SDRAM_START + 0x100000,
 255             0x100000, VM_PROT_READ|VM_PROT_WRITE, PTE_PAGETABLE);
 256         pmap_map_chunk(l1pagetable, KERNBASE + 0x200000, SDRAM_START + 0x200000,
 257            (((uint32_t)(lastaddr) - KERNBASE - 0x200000) + L1_S_SIZE) & ~(L1_S_SIZE - 1),
 258             VM_PROT_READ|VM_PROT_WRITE, PTE_CACHE);
 259         freemem_after = ((int)lastaddr + PAGE_SIZE) & ~(PAGE_SIZE - 1);
 260         afterkern = round_page(((vm_offset_t)lastaddr + L1_S_SIZE) &
 261             ~(L1_S_SIZE - 1));
 262         for (i = 0; i < KERNEL_PT_AFKERNEL_NUM; i++) {
 263                 pmap_link_l2pt(l1pagetable, afterkern + i * 0x00100000,
 264                     &kernel_pt_table[KERNEL_PT_AFKERNEL + i]);
 265         }
 266         pmap_map_entry(l1pagetable, afterkern, minidataclean.pv_pa,
 267             VM_PROT_READ|VM_PROT_WRITE, PTE_CACHE);
 268
 269 #ifdef ARM_USE_SMALL_ALLOC
 270         if ((freemem_after + 2 * PAGE_SIZE) <= afterkern) {
 271                 arm_add_smallalloc_pages((void *)(freemem_after),
 272                     (void*)(freemem_after + PAGE_SIZE),
 273                     afterkern - (freemem_after + PAGE_SIZE), 0);
 274         }
 275 #endif
 276
 277         /* Map the Mini-Data cache clean area. */
 278         xscale_setup_minidata(l1pagetable, afterkern,
 279             minidataclean.pv_pa);
 280
 281         /* Map the vector page. */
 282         pmap_map_entry(l1pagetable, ARM_VECTORS_HIGH, systempage.pv_pa,
 283             VM_PROT_READ|VM_PROT_WRITE, PTE_CACHE);
 284         pmap_devmap_bootstrap(l1pagetable, pxa_devmap);
 285
 286         /*
 287          * Give the XScale global cache clean code an appropriately
 288          * sized chunk of unmapped VA space starting at 0xff000000
 289          * (our device mappings end before this address).
 290          */
 291         xscale_cache_clean_addr = 0xff000000U;
 292
 293         cpu_domains((DOMAIN_CLIENT << (PMAP_DOMAIN_KERNEL*2)) | DOMAIN_CLIENT);
 294         setttb(kernel_l1pt.pv_pa);
 295         cpu_tlb_flushID();
 296         cpu_domains(DOMAIN_CLIENT << (PMAP_DOMAIN_KERNEL*2));
 297
 298         /*
 299          * Pages were allocated during the secondary bootstrap for the
 300          * stacks for different CPU modes.
 301          * We must now set the r13 registers in the different CPU modes to
 302          * point to these stacks.
 303          * Since the ARM stacks use STMFD etc. we must set r13 to the top end
 304          * of the stack memory.
 305          */
 306         set_stackptrs(0);
 307
 308         /*
 309          * We must now clean the cache again....
 310          * Cleaning may be done by reading new data to displace any
 311          * dirty data in the cache. This will have happened in setttb()
 312          * but since we are boot strapping the addresses used for the read
 313          * may have just been remapped and thus the cache could be out
 314          * of sync. A re-clean after the switch will cure this.
 315          * After booting there are no gross relocations of the kernel thus
 316          * this problem will not occur after initarm().
 317          */
 318         cpu_idcache_wbinv_all();
 319
 320         /*
 321          * Sort out bus_space for on-board devices.
 322          */
 323         pxa_obio_tag_init();
 324
 325         /*
 326          * Fetch the SDRAM start/size from the PXA2X0 SDRAM configration
 327          * registers.
 328          */
 329         pxa_probe_sdram(obio_tag, PXA2X0_MEMCTL_BASE, memstart, memsize);
 330
 331         physmem = 0;
 332         for (i = 0; i < PXA2X0_SDRAM_BANKS; i++) {
 333                 physmem += memsize[i] / PAGE_SIZE;
 334         }
 335
 336         /* Fire up consoles. */
 337         cninit();
 338
 339         /* Set stack for exception handlers */
 340         data_abort_handler_address = (u_int)data_abort_handler;
 341         prefetch_abort_handler_address = (u_int)prefetch_abort_handler;
 342         undefined_handler_address = (u_int)undefinedinstruction_bounce;
 343         undefined_init();
 344
 345         init_proc0(kernelstack.pv_va);
 346
 347         /* Enable MMU, I-cache, D-cache, write buffer. */
 348         arm_vector_init(ARM_VECTORS_HIGH, ARM_VEC_ALL);
 349
 350         pmap_curmaxkvaddr = afterkern + PAGE_SIZE;
 351         /*
 352          * ARM USE_SMALL_ALLOC uses dump_avail, so it must be filled before
 353          * calling pmap_bootstrap.
 354          */
 355         i = 0;
 356         for (j = 0; j < PXA2X0_SDRAM_BANKS; j++) {
 357                 if (memsize[j] > 0) {
 358                         dump_avail[i++] = round_page(memstart[j]);
 359                         dump_avail[i++] =
 360                             trunc_page(memstart[j] + memsize[j]);
 361                 }
 362         }
 363         dump_avail[i] = 0;
 364         dump_avail[i] = 0;
 365         vm_max_kernel_address = 0xd0000000;
 366         pmap_bootstrap(pmap_curmaxkvaddr, &kernel_l1pt);
 367         msgbufp = (void*)msgbufpv.pv_va;
 368         msgbufinit(msgbufp, msgbufsize);
 369         mutex_init();
 370
 371         i = 0;
 372 #ifdef ARM_USE_SMALL_ALLOC
 373         phys_avail[i++] = 0xa0000000;
 374         phys_avail[i++] = 0xa0001000;   /*
 375                                          *XXX: Gross hack to get our
 376                                          * pages in the vm_page_array
 377                                          . */
 378 #endif
 379         for (j = 0; j < PXA2X0_SDRAM_BANKS; j++) {
 380                 if (memsize[j] > 0) {
 381                         phys_avail[i] = round_page(memstart[j]);
 382                         dump_avail[i++] = round_page(memstart[j]);
 383                         phys_avail[i] =
 384                             trunc_page(memstart[j] + memsize[j]);
 385                         dump_avail[i++] =
 386                             trunc_page(memstart[j] + memsize[j]);
 387                 }
 388         }
 389
 390         dump_avail[i] = 0;
 391         phys_avail[i++] = 0;
 392         dump_avail[i] = 0;
 393         phys_avail[i] = 0;
 394 #ifdef ARM_USE_SMALL_ALLOC
 395         phys_avail[2] = round_page(virtual_avail - KERNBASE + phys_avail[2]);
 396 #else
 397         phys_avail[0] = round_page(virtual_avail - KERNBASE + phys_avail[0]);
 398 #endif
 399
 400         init_param2(physmem);
 401         kdb_init();
 402         return ((void *)(kernelstack.pv_va + USPACE_SVC_STACK_TOP -
 403             sizeof(struct pcb)));
 404 }
 405
 406 static void
 407 pxa_probe_sdram(bus_space_tag_t bst, bus_space_handle_t bsh,
 408     uint32_t *memstart, uint32_t *memsize)
 409 {
 410         uint32_t        mdcnfg, dwid, dcac, drac, dnb;
 411         int             i;
 412
 413         mdcnfg = bus_space_read_4(bst, bsh, MEMCTL_MDCNFG);
 414
 415         /*
 416          * Scan all 4 SDRAM banks
 417          */
 418         for (i = 0; i < PXA2X0_SDRAM_BANKS; i++) {
 419                 memstart[i] = 0;
 420                 memsize[i] = 0;
 421
 422                 switch (i) {
 423                 case 0:
 424                 case 1:
 425                         if ((i == 0 && (mdcnfg & MDCNFG_DE0) == 0) ||
 426                             (i == 1 && (mdcnfg & MDCNFG_DE1) == 0))
 427                                 continue;
 428                         dwid = mdcnfg >> MDCNFD_DWID01_SHIFT;
 429                         dcac = mdcnfg >> MDCNFD_DCAC01_SHIFT;
 430                         drac = mdcnfg >> MDCNFD_DRAC01_SHIFT;
 431                         dnb = mdcnfg >> MDCNFD_DNB01_SHIFT;
 432                         break;
 433
 434                 case 2:
 435                 case 3:
 436                         if ((i == 2 && (mdcnfg & MDCNFG_DE2) == 0) ||
 437                             (i == 3 && (mdcnfg & MDCNFG_DE3) == 0))
 438                                 continue;
 439                         dwid = mdcnfg >> MDCNFD_DWID23_SHIFT;
 440                         dcac = mdcnfg >> MDCNFD_DCAC23_SHIFT;
 441                         drac = mdcnfg >> MDCNFD_DRAC23_SHIFT;
 442                         dnb = mdcnfg >> MDCNFD_DNB23_SHIFT;
 443                         break;
 444                 default:
 445                         panic("pxa_probe_sdram: impossible");
 446                 }
 447
 448                 dwid = 2 << (1 - (dwid & MDCNFD_DWID_MASK));  /* 16/32 width */
 449                 dcac = 1 << ((dcac & MDCNFD_DCAC_MASK) + 8);  /* 8-11 columns */
 450                 drac = 1 << ((drac & MDCNFD_DRAC_MASK) + 11); /* 11-13 rows */
 451                 dnb = 2 << (dnb & MDCNFD_DNB_MASK);           /* # of banks */
 452
 453                 memsize[i] = dwid * dcac * drac * dnb;
 454                 memstart[i] = PXA2X0_SDRAM0_START +
 455                     (i * PXA2X0_SDRAM_BANK_SIZE);
 456         }
 457 }
 458
 459 #define TIMER_FREQUENCY 3686400
 460 #define UNIMPLEMENTED   panic("%s: unimplemented", __func__)
 461
 462 /* XXXBJR: Belongs with DELAY in a timer.c of some sort. */
 463 void
 464 cpu_startprofclock(void)
 465 {
 466         UNIMPLEMENTED;
 467 }
 468
 469 void
 470 cpu_stopprofclock(void)
 471 {
 472         UNIMPLEMENTED;
 473 }
 474
 475 static struct arm32_dma_range pxa_range = {
 476         .dr_sysbase = 0,
 477         .dr_busbase = 0,
 478         .dr_len = ~0u,
 479 };
 480
 481 struct arm32_dma_range *
 482 bus_dma_get_range(void)
 483 {
 484
 485         return (&pxa_range);
 486 }
 487
 488 int
 489 bus_dma_get_range_nb(void)
 490 {
 491
 492         return (1);
 493 }