usr.sbin/bhyve/pci_emul.h

   1 /*-
   2  * Copyright (c) 2011 NetApp, Inc.
   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  * 2. Redistributions in binary form must reproduce the above copyright
  11  *    notice, this list of conditions and the following disclaimer in the
  12  *    documentation and/or other materials provided with the distribution.
  13  *
  14  * THIS SOFTWARE IS PROVIDED BY NETAPP, INC ``AS IS'' AND
  15  * ANY EXPRESS OR IMPLIED WARRANTIES, INCLUDING, BUT NOT LIMITED TO, THE
  16  * IMPLIED WARRANTIES OF MERCHANTABILITY AND FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE
  17  * ARE DISCLAIMED.  IN NO EVENT SHALL NETAPP, INC OR CONTRIBUTORS BE LIABLE
  18  * FOR ANY DIRECT, INDIRECT, INCIDENTAL, SPECIAL, EXEMPLARY, OR CONSEQUENTIAL
  19  * DAMAGES (INCLUDING, BUT NOT LIMITED TO, PROCUREMENT OF SUBSTITUTE GOODS
  20  * OR SERVICES; LOSS OF USE, DATA, OR PROFITS; OR BUSINESS INTERRUPTION)
  21  * HOWEVER CAUSED AND ON ANY THEORY OF LIABILITY, WHETHER IN CONTRACT, STRICT
  22  * LIABILITY, OR TORT (INCLUDING NEGLIGENCE OR OTHERWISE) ARISING IN ANY WAY
  23  * OUT OF THE USE OF THIS SOFTWARE, EVEN IF ADVISED OF THE POSSIBILITY OF
  24  * SUCH DAMAGE.
  25  *
  26  * $FreeBSD$
  27  */
  28
  29 #ifndef _PCI_EMUL_H_
  30 #define _PCI_EMUL_H_
  31
  32 #include <sys/types.h>
  33 #include <sys/queue.h>
  34 #include <sys/kernel.h>
  35 #include <sys/_pthreadtypes.h>
  36
  37 #include <dev/pci/pcireg.h>
  38
  39 #include <assert.h>
  40
  41 #define PCI_BARMAX      PCIR_MAX_BAR_0  /* BAR registers in a Type 0 header */
  42
  43 struct vmctx;
  44 struct pci_devinst;
  45 struct memory_region;
  46
  47 struct pci_devemu {
  48         char      *pe_emu;              /* Name of device emulation */
  49
  50         /* instance creation */
  51         int       (*pe_init)(struct vmctx *, struct pci_devinst *,
  52                              char *opts);
  53
  54         /* ACPI DSDT enumeration */
  55         void    (*pe_write_dsdt)(struct pci_devinst *);
  56
  57         /* config space read/write callbacks */
  58         int     (*pe_cfgwrite)(struct vmctx *ctx, int vcpu,
  59                                struct pci_devinst *pi, int offset,
  60                                int bytes, uint32_t val);
  61         int     (*pe_cfgread)(struct vmctx *ctx, int vcpu,
  62                               struct pci_devinst *pi, int offset,
  63                               int bytes, uint32_t *retval);
  64
  65         /* BAR read/write callbacks */
  66         void      (*pe_barwrite)(struct vmctx *ctx, int vcpu,
  67                                  struct pci_devinst *pi, int baridx,
  68                                  uint64_t offset, int size, uint64_t value);
  69         uint64_t  (*pe_barread)(struct vmctx *ctx, int vcpu,
  70                                 struct pci_devinst *pi, int baridx,
  71                                 uint64_t offset, int size);
  72 };
  73 #define PCI_EMUL_SET(x)   DATA_SET(pci_devemu_set, x);
  74
  75 enum pcibar_type {
  76         PCIBAR_NONE,
  77         PCIBAR_IO,
  78         PCIBAR_MEM32,
  79         PCIBAR_MEM64,
  80         PCIBAR_MEMHI64
  81 };
  82
  83 struct pcibar {
  84         enum pcibar_type        type;           /* io or memory */
  85         uint64_t                size;
  86         uint64_t                addr;
  87 };
  88
  89 #define PI_NAMESZ       40
  90
  91 struct msix_table_entry {
  92         uint64_t        addr;
  93         uint32_t        msg_data;
  94         uint32_t        vector_control;
  95 } __packed;
  96
  97 /*
  98  * In case the structure is modified to hold extra information, use a define
  99  * for the size that should be emulated.
 100  */
 101 #define MSIX_TABLE_ENTRY_SIZE   16
 102 #define MAX_MSIX_TABLE_ENTRIES  2048
 103 #define PBA_SIZE(msgnum)        (roundup2((msgnum), 64) / 8)
 104
 105 enum lintr_stat {
 106         IDLE,
 107         ASSERTED,
 108         PENDING
 109 };
 110
 111 struct pci_devinst {
 112         struct pci_devemu *pi_d;
 113         struct vmctx *pi_vmctx;
 114         uint8_t   pi_bus, pi_slot, pi_func;
 115         char      pi_name[PI_NAMESZ];
 116         int       pi_bar_getsize;
 117         int       pi_prevcap;
 118         int       pi_capend;
 119
 120         struct {
 121                 int8_t          pin;
 122                 enum lintr_stat state;
 123                 int             pirq_pin;
 124                 int             ioapic_irq;
 125                 pthread_mutex_t lock;
 126         } pi_lintr;
 127
 128         struct {
 129                 int             enabled;
 130                 uint64_t        addr;
 131                 uint64_t        msg_data;
 132                 int             maxmsgnum;
 133         } pi_msi;
 134
 135         struct {
 136                 int     enabled;
 137                 int     table_bar;
 138                 int     pba_bar;
 139                 uint32_t table_offset;
 140                 int     table_count;
 141                 uint32_t pba_offset;
 142                 int     pba_size;
 143                 int     function_mask;
 144                 struct msix_table_entry *table; /* allocated at runtime */
 145         } pi_msix;
 146
 147         void      *pi_arg;              /* devemu-private data */
 148
 149         u_char    pi_cfgdata[PCI_REGMAX + 1];
 150         struct pcibar pi_bar[PCI_BARMAX + 1];
 151 };
 152
 153 struct msicap {
 154         uint8_t         capid;
 155         uint8_t         nextptr;
 156         uint16_t        msgctrl;
 157         uint32_t        addrlo;
 158         uint32_t        addrhi;
 159         uint16_t        msgdata;
 160 } __packed;
 161
 162 struct msixcap {
 163         uint8_t         capid;
 164         uint8_t         nextptr;
 165         uint16_t        msgctrl;
 166         uint32_t        table_info;     /* bar index and offset within it */
 167         uint32_t        pba_info;       /* bar index and offset within it */
 168 } __packed;
 169
 170 struct pciecap {
 171         uint8_t         capid;
 172         uint8_t         nextptr;
 173         uint16_t        pcie_capabilities;
 174
 175         uint32_t        dev_capabilities;       /* all devices */
 176         uint16_t        dev_control;
 177         uint16_t        dev_status;
 178
 179         uint32_t        link_capabilities;      /* devices with links */
 180         uint16_t        link_control;
 181         uint16_t        link_status;
 182
 183         uint32_t        slot_capabilities;      /* ports with slots */
 184         uint16_t        slot_control;
 185         uint16_t        slot_status;
 186
 187         uint16_t        root_control;           /* root ports */
 188         uint16_t        root_capabilities;
 189         uint32_t        root_status;
 190
 191         uint32_t        dev_capabilities2;      /* all devices */
 192         uint16_t        dev_control2;
 193         uint16_t        dev_status2;
 194
 195         uint32_t        link_capabilities2;     /* devices with links */
 196         uint16_t        link_control2;
 197         uint16_t        link_status2;
 198
 199         uint32_t        slot_capabilities2;     /* ports with slots */
 200         uint16_t        slot_control2;
 201         uint16_t        slot_status2;
 202 } __packed;
 203
 204 typedef void (*pci_lintr_cb)(int b, int s, int pin, int pirq_pin,
 205     int ioapic_irq, void *arg);
 206
 207 int     init_pci(struct vmctx *ctx);
 208 void    msicap_cfgwrite(struct pci_devinst *pi, int capoff, int offset,
 209             int bytes, uint32_t val);
 210 void    msixcap_cfgwrite(struct pci_devinst *pi, int capoff, int offset,
 211             int bytes, uint32_t val);
 212 void    pci_callback(void);
 213 int     pci_emul_alloc_bar(struct pci_devinst *pdi, int idx,
 214             enum pcibar_type type, uint64_t size);
 215 int     pci_emul_alloc_pbar(struct pci_devinst *pdi, int idx,
 216             uint64_t hostbase, enum pcibar_type type, uint64_t size);
 217 int     pci_emul_add_msicap(struct pci_devinst *pi, int msgnum);
 218 int     pci_emul_add_pciecap(struct pci_devinst *pi, int pcie_device_type);
 219 void    pci_generate_msi(struct pci_devinst *pi, int msgnum);
 220 void    pci_generate_msix(struct pci_devinst *pi, int msgnum);
 221 void    pci_lintr_assert(struct pci_devinst *pi);
 222 void    pci_lintr_deassert(struct pci_devinst *pi);
 223 void    pci_lintr_request(struct pci_devinst *pi);
 224 int     pci_msi_enabled(struct pci_devinst *pi);
 225 int     pci_msix_enabled(struct pci_devinst *pi);
 226 int     pci_msix_table_bar(struct pci_devinst *pi);
 227 int     pci_msix_pba_bar(struct pci_devinst *pi);
 228 int     pci_msi_msgnum(struct pci_devinst *pi);
 229 int     pci_parse_slot(char *opt);
 230 void    pci_populate_msicap(struct msicap *cap, int msgs, int nextptr);
 231 int     pci_emul_add_msixcap(struct pci_devinst *pi, int msgnum, int barnum);
 232 int     pci_emul_msix_twrite(struct pci_devinst *pi, uint64_t offset, int size,
 233                              uint64_t value);
 234 uint64_t pci_emul_msix_tread(struct pci_devinst *pi, uint64_t offset, int size);
 235 int     pci_count_lintr(int bus);
 236 void    pci_walk_lintr(int bus, pci_lintr_cb cb, void *arg);
 237 void    pci_write_dsdt(void);
 238 uint64_t pci_ecfg_base(void);
 239 int     pci_bus_configured(int bus);
 240
 241 static __inline void
 242 pci_set_cfgdata8(struct pci_devinst *pi, int offset, uint8_t val)
 243 {
 244         assert(offset <= PCI_REGMAX);
 245         *(uint8_t *)(pi->pi_cfgdata + offset) = val;
 246 }
 247
 248 static __inline void
 249 pci_set_cfgdata16(struct pci_devinst *pi, int offset, uint16_t val)
 250 {
 251         assert(offset <= (PCI_REGMAX - 1) && (offset & 1) == 0);
 252         *(uint16_t *)(pi->pi_cfgdata + offset) = val;
 253 }
 254
 255 static __inline void
 256 pci_set_cfgdata32(struct pci_devinst *pi, int offset, uint32_t val)
 257 {
 258         assert(offset <= (PCI_REGMAX - 3) && (offset & 3) == 0);
 259         *(uint32_t *)(pi->pi_cfgdata + offset) = val;
 260 }
 261
 262 static __inline uint8_t
 263 pci_get_cfgdata8(struct pci_devinst *pi, int offset)
 264 {
 265         assert(offset <= PCI_REGMAX);
 266         return (*(uint8_t *)(pi->pi_cfgdata + offset));
 267 }
 268
 269 static __inline uint16_t
 270 pci_get_cfgdata16(struct pci_devinst *pi, int offset)
 271 {
 272         assert(offset <= (PCI_REGMAX - 1) && (offset & 1) == 0);
 273         return (*(uint16_t *)(pi->pi_cfgdata + offset));
 274 }
 275
 276 static __inline uint32_t
 277 pci_get_cfgdata32(struct pci_devinst *pi, int offset)
 278 {
 279         assert(offset <= (PCI_REGMAX - 3) && (offset & 3) == 0);
 280         return (*(uint32_t *)(pi->pi_cfgdata + offset));
 281 }
 282
 283 #endif /* _PCI_EMUL_H_ */