sys/arm/at91/kb920x_machdep.c

   1 /*-
   2  * Copyright (c) 1994-1998 Mark Brinicombe.
   3  * Copyright (c) 1994 Brini.
   4  * All rights reserved.
   5  *
   6  * This code is derived from software written for Brini by Mark Brinicombe
   7  *
   8  * Redistribution and use in source and binary forms, with or without
   9  * modification, are permitted provided that the following conditions
  10  * are met:
  11  * 1. Redistributions of source code must retain the above copyright
  12  *    notice, this list of conditions and the following disclaimer.
  13  * 2. Redistributions in binary form must reproduce the above copyright
  14  *    notice, this list of conditions and the following disclaimer in the
  15  *    documentation and/or other materials provided with the distribution.
  16  * 3. All advertising materials mentioning features or use of this software
  17  *    must display the following acknowledgement:
  18  *      This product includes software developed by Brini.
  19  * 4. The name of the company nor the name of the author may be used to
  20  *    endorse or promote products derived from this software without specific
  21  *    prior written permission.
  22  *
  23  * THIS SOFTWARE IS PROVIDED BY BRINI ``AS IS'' AND ANY EXPRESS OR IMPLIED
  24  * WARRANTIES, INCLUDING, BUT NOT LIMITED TO, THE IMPLIED WARRANTIES OF
  25  * MERCHANTABILITY AND FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE ARE DISCLAIMED.
  26  * IN NO EVENT SHALL BRINI OR CONTRIBUTORS BE LIABLE FOR ANY DIRECT,
  27  * INDIRECT, INCIDENTAL, SPECIAL, EXEMPLARY, OR CONSEQUENTIAL DAMAGES
  28  * (INCLUDING, BUT NOT LIMITED TO, PROCUREMENT OF SUBSTITUTE GOODS OR
  29  * SERVICES; LOSS OF USE, DATA, OR PROFITS; OR BUSINESS INTERRUPTION)
  30  * HOWEVER CAUSED AND ON ANY THEORY OF LIABILITY, WHETHER IN CONTRACT, STRICT
  31  * LIABILITY, OR TORT (INCLUDING NEGLIGENCE OR OTHERWISE) ARISING IN ANY WAY
  32  * OUT OF THE USE OF THIS SOFTWARE, EVEN IF ADVISED OF THE POSSIBILITY OF
  33  * SUCH DAMAGE.
  34  *
  35  * RiscBSD kernel project
  36  *
  37  * machdep.c
  38  *
  39  * Machine dependant functions for kernel setup
  40  *
  41  * This file needs a lot of work.
  42  *
  43  * Created      : 17/09/94
  44  */
  45
  46 #include "opt_msgbuf.h"
  47 #include "opt_at91.h"
  48
  49 #include <sys/cdefs.h>
  50 __FBSDID("$FreeBSD$");
  51
  52 #define _ARM32_BUS_DMA_PRIVATE
  53 #include <sys/param.h>
  54 #include <sys/systm.h>
  55 #include <sys/sysproto.h>
  56 #include <sys/signalvar.h>
  57 #include <sys/imgact.h>
  58 #include <sys/kernel.h>
  59 #include <sys/ktr.h>
  60 #include <sys/linker.h>
  61 #include <sys/lock.h>
  62 #include <sys/malloc.h>
  63 #include <sys/mutex.h>
  64 #include <sys/pcpu.h>
  65 #include <sys/proc.h>
  66 #include <sys/ptrace.h>
  67 #include <sys/cons.h>
  68 #include <sys/bio.h>
  69 #include <sys/bus.h>
  70 #include <sys/buf.h>
  71 #include <sys/exec.h>
  72 #include <sys/kdb.h>
  73 #include <sys/msgbuf.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_pager.h>
  82 #include <vm/vm_map.h>
  83 #include <vm/vnode_pager.h>
  84 #include <machine/pmap.h>
  85 #include <machine/vmparam.h>
  86 #include <machine/pcb.h>
  87 #include <machine/undefined.h>
  88 #include <machine/machdep.h>
  89 #include <machine/metadata.h>
  90 #include <machine/armreg.h>
  91 #include <machine/bus.h>
  92 #include <sys/reboot.h>
  93
  94 #include <arm/at91/at91rm92reg.h>
  95 #include <arm/at91/at91_piovar.h>
  96 #include <arm/at91/at91_pio_rm9200.h>
  97
  98 #define KERNEL_PT_SYS           0       /* Page table for mapping proc0 zero page */
  99 #define KERNEL_PT_KERN          1
 100 #define KERNEL_PT_KERN_NUM      22
 101 #define KERNEL_PT_AFKERNEL      KERNEL_PT_KERN + KERNEL_PT_KERN_NUM     /* L2 table for mapping after kernel */
 102 #define KERNEL_PT_AFKERNEL_NUM  5
 103
 104 /* this should be evenly divisable by PAGE_SIZE / L2_TABLE_SIZE_REAL (or 4) */
 105 #define NUM_KERNEL_PTS          (KERNEL_PT_AFKERNEL + KERNEL_PT_AFKERNEL_NUM)
 106
 107 /* Define various stack sizes in pages */
 108 #define IRQ_STACK_SIZE  1
 109 #define ABT_STACK_SIZE  1
 110 #define UND_STACK_SIZE  1
 111
 112 extern u_int data_abort_handler_address;
 113 extern u_int prefetch_abort_handler_address;
 114 extern u_int undefined_handler_address;
 115
 116 struct pv_addr kernel_pt_table[NUM_KERNEL_PTS];
 117
 118 extern void *_end;
 119
 120 extern int *end;
 121
 122 struct pcpu __pcpu;
 123 struct pcpu *pcpup = &__pcpu;
 124
 125 /* Physical and virtual addresses for some global pages */
 126
 127 vm_paddr_t phys_avail[10];
 128 vm_paddr_t dump_avail[4];
 129 vm_offset_t physical_pages;
 130
 131 struct pv_addr systempage;
 132 struct pv_addr msgbufpv;
 133 struct pv_addr irqstack;
 134 struct pv_addr undstack;
 135 struct pv_addr abtstack;
 136 struct pv_addr kernelstack;
 137
 138 static struct trapframe proc0_tf;
 139
 140 /* Static device mappings. */
 141 static const struct pmap_devmap kb920x_devmap[] = {
 142         /*
 143          * Map the on-board devices VA == PA so that we can access them
 144          * with the MMU on or off.
 145          */
 146         {
 147                 /*
 148                  * This at least maps the interrupt controller, the UART
 149                  * and the timer. Other devices should use newbus to
 150                  * map their memory anyway.
 151                  */
 152                 0xdff00000,
 153                 0xfff00000,
 154                 0x100000,
 155                 VM_PROT_READ|VM_PROT_WRITE,
 156                 PTE_NOCACHE,
 157         },
 158         /*
 159          * We can't just map the OHCI registers VA == PA, because
 160          * AT91RM92_OHCI_BASE belongs to the userland address space.
 161          * We could just choose a different virtual address, but a better
 162          * solution would probably be to just use pmap_mapdev() to allocate
 163          * KVA, as we don't need the OHCI controller before the vm
 164          * initialization is done. However, the AT91 resource allocation
 165          * system doesn't know how to use pmap_mapdev() yet.
 166          */
 167 #if 1
 168         {
 169                 /*
 170                  * Add the ohci controller, and anything else that might be
 171                  * on this chip select for a VA/PA mapping.
 172                  */
 173                 AT91RM92_OHCI_BASE,
 174                 AT91RM92_OHCI_PA_BASE,
 175                 AT91RM92_OHCI_SIZE,
 176                 VM_PROT_READ|VM_PROT_WRITE,
 177                 PTE_NOCACHE,
 178         },
 179 #endif
 180         {
 181                 0,
 182                 0,
 183                 0,
 184                 0,
 185                 0,
 186         }
 187 };
 188
 189 static long
 190 ramsize(void)
 191 {
 192         uint32_t *SDRAMC = (uint32_t *)(AT91RM92_BASE + AT91RM92_SDRAMC_BASE);
 193         uint32_t cr, mr;
 194         int banks, rows, cols, bw;
 195
 196         cr = SDRAMC[AT91RM92_SDRAMC_CR / 4];
 197         mr = SDRAMC[AT91RM92_SDRAMC_MR / 4];
 198         bw = (mr & AT91RM92_SDRAMC_MR_DBW_16) ? 1 : 2;
 199         banks = (cr & AT91RM92_SDRAMC_CR_NB_4) ? 2 : 1;
 200         rows = ((cr & AT91RM92_SDRAMC_CR_NR_MASK) >> 2) + 11;
 201         cols = (cr & AT91RM92_SDRAMC_CR_NC_MASK) + 8;
 202         return (1 << (cols + rows + banks + bw));
 203 }
 204
 205 static long
 206 board_init(void)
 207 {
 208         /*
 209          * Since the USART supports RS-485 multidrop mode, it allows the
 210          * TX pins to float.  However, for RS-232 operations, we don't want
 211          * these pins to float.  Instead, they should be pulled up to avoid
 212          * mismatches.  Linux does something similar when it configures the
 213          * TX lines.  This implies that we also allow the RX lines to float
 214          * rather than be in the state they are left in by the boot loader.
 215          * Since they are input pins, I think that this is the right thing
 216          * to do.
 217          */
 218
 219         /* PIOA's A periph: Turn USART 0 and 2's TX/RX pins */
 220         at91_pio_use_periph_a(AT91RM92_PIOA_BASE,
 221             AT91C_PA18_RXD0 | AT91C_PA22_RXD2, 0);
 222         at91_pio_use_periph_a(AT91RM92_PIOA_BASE,
 223             AT91C_PA17_TXD0 | AT91C_PA23_TXD2, 1);
 224         /* PIOA's B periph: Turn USART 3's TX/RX pins */
 225         at91_pio_use_periph_b(AT91RM92_PIOA_BASE, AT91C_PA6_RXD3, 0);
 226         at91_pio_use_periph_b(AT91RM92_PIOA_BASE, AT91C_PA5_TXD3, 1);
 227 #ifdef AT91_TSC
 228         /* We're using TC0's A1 and A2 input */
 229         at91_pio_use_periph_b(AT91RM92_PIOA_BASE,
 230             AT91C_PA19_TIOA1 | AT91C_PA21_TIOA2, 0);
 231 #endif
 232         /* PIOB's A periph: Turn USART 1's TX/RX pins */
 233         at91_pio_use_periph_a(AT91RM92_PIOB_BASE, AT91C_PB21_RXD1, 0);
 234         at91_pio_use_periph_a(AT91RM92_PIOB_BASE, AT91C_PB20_TXD1, 1);
 235
 236         /* Pin assignment */
 237 #ifdef AT91_TSC
 238         /* Assert PA24 low -- talk to rubidium */
 239         at91_pio_use_gpio(AT91RM92_PIOA_BASE, AT91C_PIO_PA24);
 240         at91_pio_gpio_output(AT91RM92_PIOA_BASE, AT91C_PIO_PA24, 0);
 241         at91_pio_gpio_clear(AT91RM92_PIOA_BASE, AT91C_PIO_PA24);
 242         at91_pio_use_gpio(AT91RM92_PIOB_BASE,
 243             AT91C_PIO_PB16 | AT91C_PIO_PB17 | AT91C_PIO_PB18 | AT91C_PIO_PB19);
 244 #endif
 245
 246         return (ramsize());
 247 }
 248
 249 void *
 250 initarm(void *arg, void *arg2)
 251 {
 252         struct pv_addr  kernel_l1pt;
 253         int loop, i;
 254         u_int l1pagetable;
 255         vm_offset_t freemempos;
 256         vm_offset_t afterkern;
 257         uint32_t memsize;
 258         vm_offset_t lastaddr;
 259
 260         set_cpufuncs();
 261         lastaddr = fake_preload_metadata();
 262         pcpu_init(pcpup, 0, sizeof(struct pcpu));
 263         PCPU_SET(curthread, &thread0);
 264
 265 #define KERNEL_TEXT_BASE (KERNBASE)
 266         freemempos = (lastaddr + PAGE_MASK) & ~PAGE_MASK;
 267         /* Define a macro to simplify memory allocation */
 268 #define valloc_pages(var, np)                   \
 269         alloc_pages((var).pv_va, (np));         \
 270         (var).pv_pa = (var).pv_va + (KERNPHYSADDR - KERNVIRTADDR);
 271
 272 #define alloc_pages(var, np)                    \
 273         (var) = freemempos;             \
 274         freemempos += (np * PAGE_SIZE);         \
 275         memset((char *)(var), 0, ((np) * PAGE_SIZE));
 276
 277         while (((freemempos - L1_TABLE_SIZE) & (L1_TABLE_SIZE - 1)) != 0)
 278                 freemempos += PAGE_SIZE;
 279         valloc_pages(kernel_l1pt, L1_TABLE_SIZE / PAGE_SIZE);
 280         for (loop = 0; loop < NUM_KERNEL_PTS; ++loop) {
 281                 if (!(loop % (PAGE_SIZE / L2_TABLE_SIZE_REAL))) {
 282                         valloc_pages(kernel_pt_table[loop],
 283                             L2_TABLE_SIZE / PAGE_SIZE);
 284                 } else {
 285                         kernel_pt_table[loop].pv_va = freemempos -
 286                             (loop % (PAGE_SIZE / L2_TABLE_SIZE_REAL)) *
 287                             L2_TABLE_SIZE_REAL;
 288                         kernel_pt_table[loop].pv_pa =
 289                             kernel_pt_table[loop].pv_va - KERNVIRTADDR +
 290                             KERNPHYSADDR;
 291                 }
 292                 i++;
 293         }
 294         /*
 295          * Allocate a page for the system page mapped to V0x00000000
 296          * This page will just contain the system vectors and can be
 297          * shared by all processes.
 298          */
 299         valloc_pages(systempage, 1);
 300
 301         /* Allocate stacks for all modes */
 302         valloc_pages(irqstack, IRQ_STACK_SIZE);
 303         valloc_pages(abtstack, ABT_STACK_SIZE);
 304         valloc_pages(undstack, UND_STACK_SIZE);
 305         valloc_pages(kernelstack, KSTACK_PAGES);
 306         valloc_pages(msgbufpv, round_page(MSGBUF_SIZE) / PAGE_SIZE);
 307         /*
 308          * Now we start construction of the L1 page table
 309          * We start by mapping the L2 page tables into the L1.
 310          * This means that we can replace L1 mappings later on if necessary
 311          */
 312         l1pagetable = kernel_l1pt.pv_va;
 313
 314         /* Map the L2 pages tables in the L1 page table */
 315         pmap_link_l2pt(l1pagetable, ARM_VECTORS_HIGH,
 316             &kernel_pt_table[KERNEL_PT_SYS]);
 317         for (i = 0; i < KERNEL_PT_KERN_NUM; i++)
 318                 pmap_link_l2pt(l1pagetable, KERNBASE + i * 0x100000,
 319                     &kernel_pt_table[KERNEL_PT_KERN + i]);
 320         pmap_map_chunk(l1pagetable, KERNBASE, PHYSADDR,
 321            (((uint32_t)lastaddr - KERNBASE) + PAGE_SIZE) & ~(PAGE_SIZE - 1),
 322             VM_PROT_READ|VM_PROT_WRITE, PTE_CACHE);
 323         afterkern = round_page((lastaddr + L1_S_SIZE) & ~(L1_S_SIZE
 324             - 1));
 325         for (i = 0; i < KERNEL_PT_AFKERNEL_NUM; i++) {
 326                 pmap_link_l2pt(l1pagetable, afterkern + i * 0x00100000,
 327                     &kernel_pt_table[KERNEL_PT_AFKERNEL + i]);
 328         }
 329
 330         /* Map the vector page. */
 331         pmap_map_entry(l1pagetable, ARM_VECTORS_HIGH, systempage.pv_pa,
 332             VM_PROT_READ|VM_PROT_WRITE, PTE_CACHE);
 333         /* Map the stack pages */
 334         pmap_map_chunk(l1pagetable, irqstack.pv_va, irqstack.pv_pa,
 335             IRQ_STACK_SIZE * PAGE_SIZE, VM_PROT_READ|VM_PROT_WRITE, PTE_CACHE);
 336         pmap_map_chunk(l1pagetable, abtstack.pv_va, abtstack.pv_pa,
 337             ABT_STACK_SIZE * PAGE_SIZE, VM_PROT_READ|VM_PROT_WRITE, PTE_CACHE);
 338         pmap_map_chunk(l1pagetable, undstack.pv_va, undstack.pv_pa,
 339             UND_STACK_SIZE * PAGE_SIZE, VM_PROT_READ|VM_PROT_WRITE, PTE_CACHE);
 340         pmap_map_chunk(l1pagetable, kernelstack.pv_va, kernelstack.pv_pa,
 341             KSTACK_PAGES * PAGE_SIZE, VM_PROT_READ|VM_PROT_WRITE, PTE_CACHE);
 342
 343         pmap_map_chunk(l1pagetable, kernel_l1pt.pv_va, kernel_l1pt.pv_pa,
 344             L1_TABLE_SIZE, VM_PROT_READ|VM_PROT_WRITE, PTE_PAGETABLE);
 345         pmap_map_chunk(l1pagetable, msgbufpv.pv_va, msgbufpv.pv_pa,
 346             MSGBUF_SIZE, VM_PROT_READ|VM_PROT_WRITE, PTE_CACHE);
 347
 348
 349         for (loop = 0; loop < NUM_KERNEL_PTS; ++loop) {
 350                 pmap_map_chunk(l1pagetable, kernel_pt_table[loop].pv_va,
 351                     kernel_pt_table[loop].pv_pa, L2_TABLE_SIZE,
 352                     VM_PROT_READ|VM_PROT_WRITE, PTE_PAGETABLE);
 353         }
 354
 355         pmap_devmap_bootstrap(l1pagetable, kb920x_devmap);
 356         cpu_domains((DOMAIN_CLIENT << (PMAP_DOMAIN_KERNEL*2)) | DOMAIN_CLIENT);
 357         setttb(kernel_l1pt.pv_pa);
 358         cpu_tlb_flushID();
 359         cpu_domains(DOMAIN_CLIENT << (PMAP_DOMAIN_KERNEL*2));
 360         cninit();
 361         memsize = board_init();
 362         physmem = memsize / PAGE_SIZE;
 363
 364         /*
 365          * Pages were allocated during the secondary bootstrap for the
 366          * stacks for different CPU modes.
 367          * We must now set the r13 registers in the different CPU modes to
 368          * point to these stacks.
 369          * Since the ARM stacks use STMFD etc. we must set r13 to the top end
 370          * of the stack memory.
 371          */
 372
 373         cpu_control(CPU_CONTROL_MMU_ENABLE, CPU_CONTROL_MMU_ENABLE);
 374         set_stackptr(PSR_IRQ32_MODE,
 375             irqstack.pv_va + IRQ_STACK_SIZE * PAGE_SIZE);
 376         set_stackptr(PSR_ABT32_MODE,
 377             abtstack.pv_va + ABT_STACK_SIZE * PAGE_SIZE);
 378         set_stackptr(PSR_UND32_MODE,
 379             undstack.pv_va + UND_STACK_SIZE * PAGE_SIZE);
 380
 381
 382
 383         /*
 384          * We must now clean the cache again....
 385          * Cleaning may be done by reading new data to displace any
 386          * dirty data in the cache. This will have happened in setttb()
 387          * but since we are boot strapping the addresses used for the read
 388          * may have just been remapped and thus the cache could be out
 389          * of sync. A re-clean after the switch will cure this.
 390          * After booting there are no gross reloations of the kernel thus
 391          * this problem will not occur after initarm().
 392          */
 393         cpu_idcache_wbinv_all();
 394
 395         /* Set stack for exception handlers */
 396
 397         data_abort_handler_address = (u_int)data_abort_handler;
 398         prefetch_abort_handler_address = (u_int)prefetch_abort_handler;
 399         undefined_handler_address = (u_int)undefinedinstruction_bounce;
 400         undefined_init();
 401
 402         proc_linkup0(&proc0, &thread0);
 403         thread0.td_kstack = kernelstack.pv_va;
 404         thread0.td_pcb = (struct pcb *)
 405                 (thread0.td_kstack + KSTACK_PAGES * PAGE_SIZE) - 1;
 406         thread0.td_pcb->pcb_flags = 0;
 407         thread0.td_frame = &proc0_tf;
 408         pcpup->pc_curpcb = thread0.td_pcb;
 409
 410         arm_vector_init(ARM_VECTORS_HIGH, ARM_VEC_ALL);
 411
 412         pmap_curmaxkvaddr = afterkern + 0x100000 * (KERNEL_PT_KERN_NUM - 1);
 413         /*
 414          * ARM_USE_SMALL_ALLOC uses dump_avail, so it must be filled before
 415          * calling pmap_bootstrap.
 416          */
 417         dump_avail[0] = PHYSADDR;
 418         dump_avail[1] = PHYSADDR + memsize;
 419         dump_avail[2] = 0;
 420         dump_avail[3] = 0;
 421
 422         pmap_bootstrap(freemempos,
 423             KERNVIRTADDR + 3 * memsize,
 424             &kernel_l1pt);
 425         msgbufp = (void*)msgbufpv.pv_va;
 426         msgbufinit(msgbufp, MSGBUF_SIZE);
 427         mutex_init();
 428
 429         i = 0;
 430
 431 #if PHYSADDR != KERNPHYSADDR
 432         phys_avail[i++] = PHYSADDR;
 433         phys_avail[i++] = KERNPHYSADDR;
 434 #endif
 435         phys_avail[i++] = virtual_avail - KERNVIRTADDR + KERNPHYSADDR;
 436         phys_avail[i++] = PHYSADDR + memsize;
 437         phys_avail[i++] = 0;
 438         phys_avail[i++] = 0;
 439         /* Do basic tuning, hz etc */
 440         init_param1();
 441         init_param2(physmem);
 442         kdb_init();
 443         return ((void *)(kernelstack.pv_va + USPACE_SVC_STACK_TOP -
 444             sizeof(struct pcb)));
 445 }