sys/arm/xscale/ixp425/avila_machdep.c

   1 /*      $NetBSD: hpc_machdep.c,v 1.70 2003/09/16 08:18:22 agc Exp $     */
   2
   3 /*-
   4  * Copyright (c) 1994-1998 Mark Brinicombe.
   5  * Copyright (c) 1994 Brini.
   6  * All rights reserved.
   7  *
   8  * This code is derived from software written for Brini by Mark Brinicombe
   9  *
  10  * Redistribution and use in source and binary forms, with or without
  11  * modification, are permitted provided that the following conditions
  12  * are met:
  13  * 1. Redistributions of source code must retain the above copyright
  14  *    notice, this list of conditions and the following disclaimer.
  15  * 2. Redistributions in binary form must reproduce the above copyright
  16  *    notice, this list of conditions and the following disclaimer in the
  17  *    documentation and/or other materials provided with the distribution.
  18  * 3. All advertising materials mentioning features or use of this software
  19  *    must display the following acknowledgement:
  20  *      This product includes software developed by Brini.
  21  * 4. The name of the company nor the name of the author may be used to
  22  *    endorse or promote products derived from this software without specific
  23  *    prior written permission.
  24  *
  25  * THIS SOFTWARE IS PROVIDED BY BRINI ``AS IS'' AND ANY EXPRESS OR IMPLIED
  26  * WARRANTIES, INCLUDING, BUT NOT LIMITED TO, THE IMPLIED WARRANTIES OF
  27  * MERCHANTABILITY AND FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE ARE DISCLAIMED.
  28  * IN NO EVENT SHALL BRINI OR CONTRIBUTORS BE LIABLE FOR ANY DIRECT,
  29  * INDIRECT, INCIDENTAL, SPECIAL, EXEMPLARY, OR CONSEQUENTIAL DAMAGES
  30  * (INCLUDING, BUT NOT LIMITED TO, PROCUREMENT OF SUBSTITUTE GOODS OR
  31  * SERVICES; LOSS OF USE, DATA, OR PROFITS; OR BUSINESS INTERRUPTION)
  32  * HOWEVER CAUSED AND ON ANY THEORY OF LIABILITY, WHETHER IN CONTRACT, STRICT
  33  * LIABILITY, OR TORT (INCLUDING NEGLIGENCE OR OTHERWISE) ARISING IN ANY WAY
  34  * OUT OF THE USE OF THIS SOFTWARE, EVEN IF ADVISED OF THE POSSIBILITY OF
  35  * SUCH DAMAGE.
  36  *
  37  * RiscBSD kernel project
  38  *
  39  * machdep.c
  40  *
  41  * Machine dependant functions for kernel setup
  42  *
  43  * This file needs a lot of work.
  44  *
  45  * Created      : 17/09/94
  46  */
  47
  48 #include <sys/cdefs.h>
  49 __FBSDID("$FreeBSD$");
  50
  51 #define _ARM32_BUS_DMA_PRIVATE
  52 #include <sys/param.h>
  53 #include <sys/systm.h>
  54 #include <sys/sysproto.h>
  55 #include <sys/signalvar.h>
  56 #include <sys/imgact.h>
  57 #include <sys/kernel.h>
  58 #include <sys/ktr.h>
  59 #include <sys/linker.h>
  60 #include <sys/lock.h>
  61 #include <sys/malloc.h>
  62 #include <sys/mutex.h>
  63 #include <sys/pcpu.h>
  64 #include <sys/proc.h>
  65 #include <sys/ptrace.h>
  66 #include <sys/cons.h>
  67 #include <sys/bio.h>
  68 #include <sys/bus.h>
  69 #include <sys/buf.h>
  70 #include <sys/exec.h>
  71 #include <sys/kdb.h>
  72 #include <sys/msgbuf.h>
  73 #include <machine/physmem.h>
  74 #include <machine/reg.h>
  75 #include <machine/cpu.h>
  76
  77 #include <vm/vm.h>
  78 #include <vm/pmap.h>
  79 #include <vm/vm_object.h>
  80 #include <vm/vm_page.h>
  81 #include <vm/vm_map.h>
  82 #include <machine/devmap.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/ixp425/ixp425reg.h>
  93 #include <arm/xscale/ixp425/ixp425var.h>
  94
  95 #define KERNEL_PT_SYS           0       /* Page table for mapping proc0 zero page */
  96 #define KERNEL_PT_IO            1
  97 #define KERNEL_PT_IO_NUM        3
  98 #define KERNEL_PT_BEFOREKERN    KERNEL_PT_IO + KERNEL_PT_IO_NUM
  99 #define KERNEL_PT_AFKERNEL      KERNEL_PT_BEFOREKERN + 1        /* L2 table for mapping after kernel */
 100 #define KERNEL_PT_AFKERNEL_NUM  9
 101
 102 /* this should be evenly divisable by PAGE_SIZE / L2_TABLE_SIZE_REAL (or 4) */
 103 #define NUM_KERNEL_PTS          (KERNEL_PT_AFKERNEL + KERNEL_PT_AFKERNEL_NUM)
 104
 105 struct pv_addr kernel_pt_table[NUM_KERNEL_PTS];
 106
 107 /* Physical and virtual addresses for some global pages */
 108
 109 struct pv_addr systempage;
 110 struct pv_addr msgbufpv;
 111 struct pv_addr irqstack;
 112 struct pv_addr undstack;
 113 struct pv_addr abtstack;
 114 struct pv_addr kernelstack;
 115 struct pv_addr minidataclean;
 116
 117 /* Static device mappings. */
 118 static const struct arm_devmap_entry ixp425_devmap[] = {
 119         /* Physical/Virtual address for I/O space */
 120     { IXP425_IO_VBASE, IXP425_IO_HWBASE, IXP425_IO_SIZE,
 121       VM_PROT_READ|VM_PROT_WRITE, PTE_DEVICE, },
 122
 123         /* Expansion Bus */
 124     { IXP425_EXP_VBASE, IXP425_EXP_HWBASE, IXP425_EXP_SIZE,
 125       VM_PROT_READ|VM_PROT_WRITE, PTE_DEVICE, },
 126
 127         /* CFI Flash on the Expansion Bus */
 128     { IXP425_EXP_BUS_CS0_VBASE, IXP425_EXP_BUS_CS0_HWBASE,
 129       IXP425_EXP_BUS_CS0_SIZE, VM_PROT_READ|VM_PROT_WRITE, PTE_DEVICE, },
 130
 131         /* IXP425 PCI Configuration */
 132     { IXP425_PCI_VBASE, IXP425_PCI_HWBASE, IXP425_PCI_SIZE,
 133       VM_PROT_READ|VM_PROT_WRITE, PTE_DEVICE, },
 134
 135         /* SDRAM Controller */
 136     { IXP425_MCU_VBASE, IXP425_MCU_HWBASE, IXP425_MCU_SIZE,
 137       VM_PROT_READ|VM_PROT_WRITE, PTE_DEVICE, },
 138
 139         /* PCI Memory Space */
 140     { IXP425_PCI_MEM_VBASE, IXP425_PCI_MEM_HWBASE, IXP425_PCI_MEM_SIZE,
 141       VM_PROT_READ|VM_PROT_WRITE, PTE_DEVICE, },
 142
 143         /* Q-Mgr Memory Space */
 144     { IXP425_QMGR_VBASE, IXP425_QMGR_HWBASE, IXP425_QMGR_SIZE,
 145       VM_PROT_READ|VM_PROT_WRITE, PTE_DEVICE, },
 146
 147     { 0 },
 148 };
 149
 150 /* Static device mappings. */
 151 static const struct arm_devmap_entry ixp435_devmap[] = {
 152         /* Physical/Virtual address for I/O space */
 153     { IXP425_IO_VBASE, IXP425_IO_HWBASE, IXP425_IO_SIZE,
 154       VM_PROT_READ|VM_PROT_WRITE, PTE_DEVICE, },
 155
 156     { IXP425_EXP_VBASE, IXP425_EXP_HWBASE, IXP425_EXP_SIZE,
 157       VM_PROT_READ|VM_PROT_WRITE, PTE_DEVICE, },
 158
 159         /* IXP425 PCI Configuration */
 160     { IXP425_PCI_VBASE, IXP425_PCI_HWBASE, IXP425_PCI_SIZE,
 161       VM_PROT_READ|VM_PROT_WRITE, PTE_DEVICE, },
 162
 163         /* DDRII Controller NB: mapped same place as IXP425 */
 164     { IXP425_MCU_VBASE, IXP435_MCU_HWBASE, IXP425_MCU_SIZE,
 165       VM_PROT_READ|VM_PROT_WRITE, PTE_DEVICE, },
 166
 167         /* PCI Memory Space */
 168     { IXP425_PCI_MEM_VBASE, IXP425_PCI_MEM_HWBASE, IXP425_PCI_MEM_SIZE,
 169       VM_PROT_READ|VM_PROT_WRITE, PTE_DEVICE, },
 170
 171         /* Q-Mgr Memory Space */
 172     { IXP425_QMGR_VBASE, IXP425_QMGR_HWBASE, IXP425_QMGR_SIZE,
 173       VM_PROT_READ|VM_PROT_WRITE, PTE_DEVICE, },
 174
 175         /* CFI Flash on the Expansion Bus */
 176     { IXP425_EXP_BUS_CS0_VBASE, IXP425_EXP_BUS_CS0_HWBASE,
 177       IXP425_EXP_BUS_CS0_SIZE, VM_PROT_READ|VM_PROT_WRITE, PTE_DEVICE, },
 178
 179         /* USB1 Memory Space */
 180     { IXP435_USB1_VBASE, IXP435_USB1_HWBASE, IXP435_USB1_SIZE,
 181       VM_PROT_READ|VM_PROT_WRITE, PTE_DEVICE, },
 182         /* USB2 Memory Space */
 183     { IXP435_USB2_VBASE, IXP435_USB2_HWBASE, IXP435_USB2_SIZE,
 184       VM_PROT_READ|VM_PROT_WRITE, PTE_DEVICE, },
 185
 186         /* GPS Memory Space */
 187     { CAMBRIA_GPS_VBASE, CAMBRIA_GPS_HWBASE, CAMBRIA_GPS_SIZE,
 188       VM_PROT_READ|VM_PROT_WRITE, PTE_DEVICE, },
 189
 190         /* RS485 Memory Space */
 191     { CAMBRIA_RS485_VBASE, CAMBRIA_RS485_HWBASE, CAMBRIA_RS485_SIZE,
 192       VM_PROT_READ|VM_PROT_WRITE, PTE_DEVICE, },
 193
 194     { 0 }
 195 };
 196
 197 extern vm_offset_t xscale_cache_clean_addr;
 198
 199 void *
 200 initarm(struct arm_boot_params *abp)
 201 {
 202 #define next_chunk2(a,b)        (((a) + (b)) &~ ((b)-1))
 203 #define next_page(a)            next_chunk2(a,PAGE_SIZE)
 204         struct pv_addr  kernel_l1pt;
 205         struct pv_addr  dpcpu;
 206         int loop, i;
 207         u_int l1pagetable;
 208         vm_offset_t freemempos;
 209         vm_offset_t freemem_pt;
 210         vm_offset_t afterkern;
 211         vm_offset_t freemem_after;
 212         vm_offset_t lastaddr;
 213         uint32_t memsize;
 214
 215         /* kernel text starts where we were loaded at boot */
 216 #define KERNEL_TEXT_OFF         (abp->abp_physaddr  - PHYSADDR)
 217 #define KERNEL_TEXT_BASE        (KERNBASE + KERNEL_TEXT_OFF)
 218 #define KERNEL_TEXT_PHYS        (PHYSADDR + KERNEL_TEXT_OFF)
 219
 220         lastaddr = parse_boot_param(abp);
 221         arm_physmem_kernaddr = abp->abp_physaddr;
 222         set_cpufuncs();         /* NB: sets cputype */
 223         pcpu_init(pcpup, 0, sizeof(struct pcpu));
 224         PCPU_SET(curthread, &thread0);
 225
 226         if (envmode == 1)
 227                 kern_envp = static_env;
 228         /* Do basic tuning, hz etc */
 229         init_param1();
 230
 231         /*
 232          * We allocate memory downwards from where we were loaded
 233          * by RedBoot; first the L1 page table, then NUM_KERNEL_PTS
 234          * entries in the L2 page table.  Past that we re-align the
 235          * allocation boundary so later data structures (stacks, etc)
 236          * can be mapped with different attributes (write-back vs
 237          * write-through).  Note this leaves a gap for expansion
 238          * (or might be repurposed).
 239          */
 240         freemempos = abp->abp_physaddr;
 241
 242         /* macros to simplify initial memory allocation */
 243 #define alloc_pages(var, np) do {                                       \
 244         freemempos -= (np * PAGE_SIZE);                                 \
 245         (var) = freemempos;                                             \
 246         /* NB: this works because locore maps PA=VA */                  \
 247         memset((char *)(var), 0, ((np) * PAGE_SIZE));                   \
 248 } while (0)
 249 #define valloc_pages(var, np) do {                                      \
 250         alloc_pages((var).pv_pa, (np));                                 \
 251         (var).pv_va = (var).pv_pa + (KERNVIRTADDR - abp->abp_physaddr); \
 252 } while (0)
 253
 254         /* force L1 page table alignment */
 255         while (((freemempos - L1_TABLE_SIZE) & (L1_TABLE_SIZE - 1)) != 0)
 256                 freemempos -= PAGE_SIZE;
 257         /* allocate contiguous L1 page table */
 258         valloc_pages(kernel_l1pt, L1_TABLE_SIZE / PAGE_SIZE);
 259         /* now allocate L2 page tables; they are linked to L1 below */
 260         for (loop = 0; loop < NUM_KERNEL_PTS; ++loop) {
 261                 if (!(loop % (PAGE_SIZE / L2_TABLE_SIZE_REAL))) {
 262                         valloc_pages(kernel_pt_table[loop],
 263                             L2_TABLE_SIZE / PAGE_SIZE);
 264                 } else {
 265                         kernel_pt_table[loop].pv_pa = freemempos +
 266                             (loop % (PAGE_SIZE / L2_TABLE_SIZE_REAL)) *
 267                             L2_TABLE_SIZE_REAL;
 268                         kernel_pt_table[loop].pv_va =
 269                             kernel_pt_table[loop].pv_pa +
 270                                 (KERNVIRTADDR - abp->abp_physaddr);
 271                 }
 272         }
 273         freemem_pt = freemempos;                /* base of allocated pt's */
 274
 275         /*
 276          * Re-align allocation boundary so we can map the area
 277          * write-back instead of write-through for the stacks and
 278          * related structures allocated below.
 279          */
 280         freemempos = PHYSADDR + 0x100000;
 281         /*
 282          * Allocate a page for the system page mapped to V0x00000000
 283          * This page will just contain the system vectors and can be
 284          * shared by all processes.
 285          */
 286         valloc_pages(systempage, 1);
 287
 288         /* Allocate dynamic per-cpu area. */
 289         valloc_pages(dpcpu, DPCPU_SIZE / PAGE_SIZE);
 290         dpcpu_init((void *)dpcpu.pv_va, 0);
 291
 292         /* Allocate stacks for all modes */
 293         valloc_pages(irqstack, IRQ_STACK_SIZE);
 294         valloc_pages(abtstack, ABT_STACK_SIZE);
 295         valloc_pages(undstack, UND_STACK_SIZE);
 296         valloc_pages(kernelstack, KSTACK_PAGES);
 297         alloc_pages(minidataclean.pv_pa, 1);
 298         valloc_pages(msgbufpv, round_page(msgbufsize) / PAGE_SIZE);
 299
 300         /*
 301          * Now construct the L1 page table.  First map the L2
 302          * page tables into the L1 so we can replace L1 mappings
 303          * later on if necessary
 304          */
 305         l1pagetable = kernel_l1pt.pv_va;
 306
 307         /* Map the L2 pages tables in the L1 page table */
 308         pmap_link_l2pt(l1pagetable, ARM_VECTORS_HIGH & ~(0x00100000 - 1),
 309             &kernel_pt_table[KERNEL_PT_SYS]);
 310         pmap_link_l2pt(l1pagetable, IXP425_IO_VBASE,
 311             &kernel_pt_table[KERNEL_PT_IO]);
 312         pmap_link_l2pt(l1pagetable, IXP425_MCU_VBASE,
 313             &kernel_pt_table[KERNEL_PT_IO + 1]);
 314         pmap_link_l2pt(l1pagetable, IXP425_PCI_MEM_VBASE,
 315             &kernel_pt_table[KERNEL_PT_IO + 2]);
 316         pmap_link_l2pt(l1pagetable, KERNBASE,
 317             &kernel_pt_table[KERNEL_PT_BEFOREKERN]);
 318         pmap_map_chunk(l1pagetable, KERNBASE, PHYSADDR, 0x100000,
 319             VM_PROT_READ|VM_PROT_WRITE, PTE_CACHE);
 320         pmap_map_chunk(l1pagetable, KERNBASE + 0x100000, PHYSADDR + 0x100000,
 321             0x100000, VM_PROT_READ|VM_PROT_WRITE, PTE_PAGETABLE);
 322         pmap_map_chunk(l1pagetable, KERNEL_TEXT_BASE, KERNEL_TEXT_PHYS,
 323             next_chunk2(((uint32_t)lastaddr) - KERNEL_TEXT_BASE, L1_S_SIZE),
 324             VM_PROT_READ|VM_PROT_WRITE, PTE_CACHE);
 325         freemem_after = next_page((int)lastaddr);
 326         afterkern = round_page(next_chunk2((vm_offset_t)lastaddr, L1_S_SIZE));
 327         for (i = 0; i < KERNEL_PT_AFKERNEL_NUM; i++) {
 328                 pmap_link_l2pt(l1pagetable, afterkern + i * 0x00100000,
 329                     &kernel_pt_table[KERNEL_PT_AFKERNEL + i]);
 330         }
 331         pmap_map_entry(l1pagetable, afterkern, minidataclean.pv_pa,
 332             VM_PROT_READ|VM_PROT_WRITE, PTE_CACHE);
 333
 334
 335         /* Map the Mini-Data cache clean area. */
 336         xscale_setup_minidata(l1pagetable, afterkern,
 337             minidataclean.pv_pa);
 338
 339         /* Map the vector page. */
 340         pmap_map_entry(l1pagetable, ARM_VECTORS_HIGH, systempage.pv_pa,
 341             VM_PROT_READ|VM_PROT_WRITE, PTE_CACHE);
 342         if (cpu_is_ixp43x())
 343                 arm_devmap_bootstrap(l1pagetable, ixp435_devmap);
 344         else
 345                 arm_devmap_bootstrap(l1pagetable, ixp425_devmap);
 346         /*
 347          * Give the XScale global cache clean code an appropriately
 348          * sized chunk of unmapped VA space starting at 0xff000000
 349          * (our device mappings end before this address).
 350          */
 351         xscale_cache_clean_addr = 0xff000000U;
 352
 353         cpu_domains((DOMAIN_CLIENT << (PMAP_DOMAIN_KERNEL*2)) | DOMAIN_CLIENT);
 354         setttb(kernel_l1pt.pv_pa);
 355         cpu_tlb_flushID();
 356         cpu_domains(DOMAIN_CLIENT << (PMAP_DOMAIN_KERNEL*2));
 357
 358         /*
 359          * Pages were allocated during the secondary bootstrap for the
 360          * stacks for different CPU modes.
 361          * We must now set the r13 registers in the different CPU modes to
 362          * point to these stacks.
 363          * Since the ARM stacks use STMFD etc. we must set r13 to the top end
 364          * of the stack memory.
 365          */
 366         set_stackptrs(0);
 367
 368         /*
 369          * We must now clean the cache again....
 370          * Cleaning may be done by reading new data to displace any
 371          * dirty data in the cache. This will have happened in setttb()
 372          * but since we are boot strapping the addresses used for the read
 373          * may have just been remapped and thus the cache could be out
 374          * of sync. A re-clean after the switch will cure this.
 375          * After booting there are no gross relocations of the kernel thus
 376          * this problem will not occur after initarm().
 377          */
 378         cpu_idcache_wbinv_all();
 379         cpu_setup("");
 380
 381         /* ready to setup the console (XXX move earlier if possible) */
 382         cninit();
 383         /*
 384          * Fetch the RAM size from the MCU registers.  The
 385          * expansion bus was mapped above so we can now read 'em.
 386          */
 387         if (cpu_is_ixp43x())
 388                 memsize = ixp435_ddram_size();
 389         else
 390                 memsize = ixp425_sdram_size();
 391
 392         undefined_init();
 393
 394         init_proc0(kernelstack.pv_va);
 395
 396         arm_vector_init(ARM_VECTORS_HIGH, ARM_VEC_ALL);
 397
 398         pmap_curmaxkvaddr = afterkern + PAGE_SIZE;
 399         vm_max_kernel_address = 0xd0000000;
 400         pmap_bootstrap(pmap_curmaxkvaddr, &kernel_l1pt);
 401         msgbufp = (void*)msgbufpv.pv_va;
 402         msgbufinit(msgbufp, msgbufsize);
 403         mutex_init();
 404
 405         /*
 406          * Add the physical ram we have available.
 407          *
 408          * Exclude the kernel, and all the things we allocated which immediately
 409          * follow the kernel, from the VM allocation pool but not from crash
 410          * dumps.  virtual_avail is a global variable which tracks the kva we've
 411          * "allocated" while setting up pmaps.
 412          *
 413          * Prepare the list of physical memory available to the vm subsystem.
 414          */
 415         arm_physmem_hardware_region(PHYSADDR, memsize);
 416         arm_physmem_exclude_region(abp->abp_physaddr,
 417             virtual_avail - KERNVIRTADDR, EXFLAG_NOALLOC);
 418         arm_physmem_init_kernel_globals();
 419
 420         init_param2(physmem);
 421         kdb_init();
 422
 423         /* use static kernel environment if so configured */
 424         if (envmode == 1)
 425                 kern_envp = static_env;
 426
 427         return ((void *)(kernelstack.pv_va + USPACE_SVC_STACK_TOP -
 428             sizeof(struct pcb)));
 429 #undef next_page
 430 #undef next_chunk2
 431 }