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 "opt_msgbuf.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_pager.h>
  83 #include <vm/vm_map.h>
  84 #include <vm/vnode_pager.h>
  85 #include <machine/pmap.h>
  86 #include <machine/vmparam.h>
  87 #include <machine/pcb.h>
  88 #include <machine/undefined.h>
  89 #include <machine/machdep.h>
  90 #include <machine/metadata.h>
  91 #include <machine/armreg.h>
  92 #include <machine/bus.h>
  93 #include <sys/reboot.h>
  94
  95 #include <arm/xscale/ixp425/ixp425reg.h>
  96 #include <arm/xscale/ixp425/ixp425var.h>
  97
  98 #define KERNEL_PT_SYS           0       /* Page table for mapping proc0 zero page */
  99 #define KERNEL_PT_IO            1
 100 #define KERNEL_PT_IO_NUM        3
 101 #define KERNEL_PT_BEFOREKERN    KERNEL_PT_IO + KERNEL_PT_IO_NUM
 102 #define KERNEL_PT_AFKERNEL      KERNEL_PT_BEFOREKERN + 1        /* L2 table for mapping after kernel */
 103 #define KERNEL_PT_AFKERNEL_NUM  9
 104
 105 /* this should be evenly divisable by PAGE_SIZE / L2_TABLE_SIZE_REAL (or 4) */
 106 #define NUM_KERNEL_PTS          (KERNEL_PT_AFKERNEL + KERNEL_PT_AFKERNEL_NUM)
 107
 108 /* Define various stack sizes in pages */
 109 #define IRQ_STACK_SIZE  1
 110 #define ABT_STACK_SIZE  1
 111 #define UND_STACK_SIZE  1
 112
 113 extern u_int data_abort_handler_address;
 114 extern u_int prefetch_abort_handler_address;
 115 extern u_int undefined_handler_address;
 116
 117 struct pv_addr kernel_pt_table[NUM_KERNEL_PTS];
 118
 119 extern void *_end;
 120
 121 extern int *end;
 122
 123 struct pcpu __pcpu;
 124 struct pcpu *pcpup = &__pcpu;
 125
 126 /* Physical and virtual addresses for some global pages */
 127
 128 vm_paddr_t phys_avail[10];
 129 vm_paddr_t dump_avail[4];
 130 vm_offset_t physical_pages;
 131
 132 struct pv_addr systempage;
 133 struct pv_addr msgbufpv;
 134 struct pv_addr irqstack;
 135 struct pv_addr undstack;
 136 struct pv_addr abtstack;
 137 struct pv_addr kernelstack;
 138 struct pv_addr minidataclean;
 139
 140 static struct trapframe proc0_tf;
 141
 142 /* Static device mappings. */
 143 static const struct pmap_devmap ixp425_devmap[] = {
 144         /* Physical/Virtual address for I/O space */
 145     {
 146         IXP425_IO_VBASE,
 147         IXP425_IO_HWBASE,
 148         IXP425_IO_SIZE,
 149         VM_PROT_READ|VM_PROT_WRITE,
 150         PTE_NOCACHE,
 151     },
 152
 153         /* Expansion Bus */
 154     {
 155         IXP425_EXP_VBASE,
 156         IXP425_EXP_HWBASE,
 157         IXP425_EXP_SIZE,
 158         VM_PROT_READ|VM_PROT_WRITE,
 159         PTE_NOCACHE,
 160     },
 161
 162         /* IXP425 PCI Configuration */
 163     {
 164         IXP425_PCI_VBASE,
 165         IXP425_PCI_HWBASE,
 166         IXP425_PCI_SIZE,
 167         VM_PROT_READ|VM_PROT_WRITE,
 168         PTE_NOCACHE,
 169     },
 170
 171         /* SDRAM Controller */
 172     {
 173         IXP425_MCU_VBASE,
 174         IXP425_MCU_HWBASE,
 175         IXP425_MCU_SIZE,
 176         VM_PROT_READ|VM_PROT_WRITE,
 177         PTE_NOCACHE,
 178     },
 179
 180         /* PCI Memory Space */
 181     {
 182         IXP425_PCI_MEM_VBASE,
 183         IXP425_PCI_MEM_HWBASE,
 184         IXP425_PCI_MEM_SIZE,
 185         VM_PROT_READ|VM_PROT_WRITE,
 186         PTE_NOCACHE,
 187     },
 188         /* NPE-A Memory Space */
 189     {
 190         IXP425_NPE_A_VBASE,
 191         IXP425_NPE_A_HWBASE,
 192         IXP425_NPE_A_SIZE,
 193         VM_PROT_READ|VM_PROT_WRITE,
 194         PTE_NOCACHE,
 195     },
 196         /* NPE-B Memory Space */
 197     {
 198         IXP425_NPE_B_VBASE,
 199         IXP425_NPE_B_HWBASE,
 200         IXP425_NPE_B_SIZE,
 201         VM_PROT_READ|VM_PROT_WRITE,
 202         PTE_NOCACHE,
 203     },
 204         /* NPE-C Memory Space */
 205     {
 206         IXP425_NPE_C_VBASE,
 207         IXP425_NPE_C_HWBASE,
 208         IXP425_NPE_C_SIZE,
 209         VM_PROT_READ|VM_PROT_WRITE,
 210         PTE_NOCACHE,
 211     },
 212         /* MAC-A Memory Space */
 213     {
 214         IXP425_MAC_A_VBASE,
 215         IXP425_MAC_A_HWBASE,
 216         IXP425_MAC_A_SIZE,
 217         VM_PROT_READ|VM_PROT_WRITE,
 218         PTE_NOCACHE,
 219     },
 220         /* MAC-B Memory Space */
 221     {
 222         IXP425_MAC_B_VBASE,
 223         IXP425_MAC_B_HWBASE,
 224         IXP425_MAC_B_SIZE,
 225         VM_PROT_READ|VM_PROT_WRITE,
 226         PTE_NOCACHE,
 227     },
 228         /* Q-Mgr Memory Space */
 229     {
 230         IXP425_QMGR_VBASE,
 231         IXP425_QMGR_HWBASE,
 232         IXP425_QMGR_SIZE,
 233         VM_PROT_READ|VM_PROT_WRITE,
 234         PTE_NOCACHE,
 235     },
 236
 237     {
 238         0,
 239         0,
 240         0,
 241         0,
 242         0,
 243     }
 244 };
 245
 246 #define SDRAM_START 0x10000000
 247
 248 extern vm_offset_t xscale_cache_clean_addr;
 249
 250 void *
 251 initarm(void *arg, void *arg2)
 252 {
 253         struct pv_addr  kernel_l1pt;
 254         int loop, i;
 255         u_int l1pagetable;
 256         vm_offset_t freemempos;
 257         vm_offset_t freemem_pt;
 258         vm_offset_t afterkern;
 259         vm_offset_t freemem_after;
 260         vm_offset_t lastaddr;
 261         uint32_t memsize;
 262
 263         set_cpufuncs();
 264         lastaddr = fake_preload_metadata();
 265         pcpu_init(pcpup, 0, sizeof(struct pcpu));
 266         PCPU_SET(curthread, &thread0);
 267
 268         freemempos = 0x10200000;
 269         /* Define a macro to simplify memory allocation */
 270 #define valloc_pages(var, np)                   \
 271         alloc_pages((var).pv_pa, (np));         \
 272         (var).pv_va = (var).pv_pa + 0xb0000000;
 273
 274 #define alloc_pages(var, np)                    \
 275         freemempos -= (np * PAGE_SIZE);         \
 276         (var) = freemempos;             \
 277         memset((char *)(var), 0, ((np) * PAGE_SIZE));
 278
 279         while (((freemempos - L1_TABLE_SIZE) & (L1_TABLE_SIZE - 1)) != 0)
 280                 freemempos -= PAGE_SIZE;
 281         valloc_pages(kernel_l1pt, L1_TABLE_SIZE / PAGE_SIZE);
 282         for (loop = 0; loop < NUM_KERNEL_PTS; ++loop) {
 283                 if (!(loop % (PAGE_SIZE / L2_TABLE_SIZE_REAL))) {
 284                         valloc_pages(kernel_pt_table[loop],
 285                             L2_TABLE_SIZE / PAGE_SIZE);
 286                 } else {
 287                         kernel_pt_table[loop].pv_pa = freemempos +
 288                             (loop % (PAGE_SIZE / L2_TABLE_SIZE_REAL)) *
 289                             L2_TABLE_SIZE_REAL;
 290                         kernel_pt_table[loop].pv_va =
 291                             kernel_pt_table[loop].pv_pa + 0xb0000000;
 292                 }
 293         }
 294         freemem_pt = freemempos;
 295         freemempos = 0x10100000;
 296         /*
 297          * Allocate a page for the system page mapped to V0x00000000
 298          * This page will just contain the system vectors and can be
 299          * shared by all processes.
 300          */
 301         valloc_pages(systempage, 1);
 302
 303         /* Allocate stacks for all modes */
 304         valloc_pages(irqstack, IRQ_STACK_SIZE);
 305         valloc_pages(abtstack, ABT_STACK_SIZE);
 306         valloc_pages(undstack, UND_STACK_SIZE);
 307         valloc_pages(kernelstack, KSTACK_PAGES);
 308         alloc_pages(minidataclean.pv_pa, 1);
 309         valloc_pages(msgbufpv, round_page(MSGBUF_SIZE) / PAGE_SIZE);
 310 #ifdef ARM_USE_SMALL_ALLOC
 311         freemempos -= PAGE_SIZE;
 312         freemem_pt = trunc_page(freemem_pt);
 313         freemem_after = freemempos - ((freemem_pt - 0x10100000) /
 314             PAGE_SIZE) * sizeof(struct arm_small_page);
 315         arm_add_smallalloc_pages((void *)(freemem_after + 0xb0000000)
 316             , (void *)0xc0100000, freemem_pt - 0x10100000, 1);
 317         freemem_after -= ((freemem_after - 0x10001000) / PAGE_SIZE) *
 318             sizeof(struct arm_small_page);
 319         arm_add_smallalloc_pages((void *)(freemem_after + 0xb0000000)
 320         , (void *)0xc0001000, trunc_page(freemem_after) - 0x10001000, 0);
 321         freemempos = trunc_page(freemem_after);
 322         freemempos -= PAGE_SIZE;
 323 #endif
 324         /*
 325          * Allocate memory for the l1 and l2 page tables. The scheme to avoid
 326          * wasting memory by allocating the l1pt on the first 16k memory was
 327          * taken from NetBSD rpc_machdep.c. NKPT should be greater than 12 for
 328          * this to work (which is supposed to be the case).
 329          */
 330
 331         /*
 332          * Now we start construction of the L1 page table
 333          * We start by mapping the L2 page tables into the L1.
 334          * This means that we can replace L1 mappings later on if necessary
 335          */
 336         l1pagetable = kernel_l1pt.pv_va;
 337
 338         /* Map the L2 pages tables in the L1 page table */
 339         pmap_link_l2pt(l1pagetable, ARM_VECTORS_HIGH & ~(0x00100000 - 1),
 340             &kernel_pt_table[KERNEL_PT_SYS]);
 341         pmap_link_l2pt(l1pagetable, IXP425_IO_VBASE,
 342                         &kernel_pt_table[KERNEL_PT_IO]);
 343         pmap_link_l2pt(l1pagetable, IXP425_MCU_VBASE,
 344                         &kernel_pt_table[KERNEL_PT_IO + 1]);
 345         pmap_link_l2pt(l1pagetable, IXP425_PCI_MEM_VBASE,
 346                         &kernel_pt_table[KERNEL_PT_IO + 2]);
 347         pmap_link_l2pt(l1pagetable, KERNBASE,
 348             &kernel_pt_table[KERNEL_PT_BEFOREKERN]);
 349         pmap_map_chunk(l1pagetable, KERNBASE, SDRAM_START, 0x100000,
 350             VM_PROT_READ|VM_PROT_WRITE, PTE_CACHE);
 351         pmap_map_chunk(l1pagetable, KERNBASE + 0x100000, SDRAM_START + 0x100000,
 352             0x100000, VM_PROT_READ|VM_PROT_WRITE, PTE_PAGETABLE);
 353         pmap_map_chunk(l1pagetable, KERNBASE + 0x200000, SDRAM_START + 0x200000,
 354            (((uint32_t)(lastaddr) - KERNBASE - 0x200000) + L1_S_SIZE) & ~(L1_S_SIZE - 1),
 355             VM_PROT_READ|VM_PROT_WRITE, PTE_CACHE);
 356         freemem_after = ((int)lastaddr + PAGE_SIZE) & ~(PAGE_SIZE - 1);
 357         afterkern = round_page(((vm_offset_t)lastaddr + L1_S_SIZE) & ~(L1_S_SIZE
 358             - 1));
 359         for (i = 0; i < KERNEL_PT_AFKERNEL_NUM; i++) {
 360                 pmap_link_l2pt(l1pagetable, afterkern + i * 0x00100000,
 361                     &kernel_pt_table[KERNEL_PT_AFKERNEL + i]);
 362         }
 363         pmap_map_entry(l1pagetable, afterkern, minidataclean.pv_pa,
 364             VM_PROT_READ|VM_PROT_WRITE, PTE_CACHE);
 365
 366
 367 #ifdef ARM_USE_SMALL_ALLOC
 368         if ((freemem_after + 2 * PAGE_SIZE) <= afterkern) {
 369                 arm_add_smallalloc_pages((void *)(freemem_after),
 370                     (void*)(freemem_after + PAGE_SIZE),
 371                     afterkern - (freemem_after + PAGE_SIZE), 0);
 372
 373         }
 374 #endif
 375
 376         /* Map the Mini-Data cache clean area. */
 377         xscale_setup_minidata(l1pagetable, afterkern,
 378             minidataclean.pv_pa);
 379
 380         /* Map the vector page. */
 381         pmap_map_entry(l1pagetable, ARM_VECTORS_HIGH, systempage.pv_pa,
 382             VM_PROT_READ|VM_PROT_WRITE, PTE_CACHE);
 383         pmap_devmap_bootstrap(l1pagetable, ixp425_devmap);
 384         /*
 385          * Give the XScale global cache clean code an appropriately
 386          * sized chunk of unmapped VA space starting at 0xff000000
 387          * (our device mappings end before this address).
 388          */
 389         xscale_cache_clean_addr = 0xff000000U;
 390
 391         cpu_domains((DOMAIN_CLIENT << (PMAP_DOMAIN_KERNEL*2)) | DOMAIN_CLIENT);
 392         setttb(kernel_l1pt.pv_pa);
 393         cpu_tlb_flushID();
 394         cpu_domains(DOMAIN_CLIENT << (PMAP_DOMAIN_KERNEL*2));
 395         /*
 396          * Pages were allocated during the secondary bootstrap for the
 397          * stacks for different CPU modes.
 398          * We must now set the r13 registers in the different CPU modes to
 399          * point to these stacks.
 400          * Since the ARM stacks use STMFD etc. we must set r13 to the top end
 401          * of the stack memory.
 402          */
 403
 404
 405         set_stackptr(PSR_IRQ32_MODE,
 406             irqstack.pv_va + IRQ_STACK_SIZE * PAGE_SIZE);
 407         set_stackptr(PSR_ABT32_MODE,
 408             abtstack.pv_va + ABT_STACK_SIZE * PAGE_SIZE);
 409         set_stackptr(PSR_UND32_MODE,
 410             undstack.pv_va + UND_STACK_SIZE * PAGE_SIZE);
 411
 412
 413
 414         /*
 415          * We must now clean the cache again....
 416          * Cleaning may be done by reading new data to displace any
 417          * dirty data in the cache. This will have happened in setttb()
 418          * but since we are boot strapping the addresses used for the read
 419          * may have just been remapped and thus the cache could be out
 420          * of sync. A re-clean after the switch will cure this.
 421          * After booting there are no gross reloations of the kernel thus
 422          * this problem will not occur after initarm().
 423          */
 424         cpu_idcache_wbinv_all();
 425         /*
 426          * Fetch the SDRAM start/size from the ixp425 SDRAM configration
 427          * registers.
 428          */
 429         cninit();
 430         memsize = ixp425_sdram_size();
 431         physmem = memsize / PAGE_SIZE;
 432
 433         /* Set stack for exception handlers */
 434
 435         data_abort_handler_address = (u_int)data_abort_handler;
 436         prefetch_abort_handler_address = (u_int)prefetch_abort_handler;
 437         undefined_handler_address = (u_int)undefinedinstruction_bounce;
 438         undefined_init();
 439
 440         proc_linkup0(&proc0, &thread0);
 441         thread0.td_kstack = kernelstack.pv_va;
 442         thread0.td_pcb = (struct pcb *)
 443                 (thread0.td_kstack + KSTACK_PAGES * PAGE_SIZE) - 1;
 444         thread0.td_pcb->pcb_flags = 0;
 445         thread0.td_frame = &proc0_tf;
 446         pcpup->pc_curpcb = thread0.td_pcb;
 447
 448         /* Enable MMU, I-cache, D-cache, write buffer. */
 449
 450         arm_vector_init(ARM_VECTORS_HIGH, ARM_VEC_ALL);
 451
 452
 453
 454         pmap_curmaxkvaddr = afterkern + PAGE_SIZE;
 455         dump_avail[0] = 0x10000000;
 456         dump_avail[1] = 0x10000000 + memsize;
 457         dump_avail[2] = 0;
 458         dump_avail[3] = 0;
 459
 460         pmap_bootstrap(pmap_curmaxkvaddr,
 461             0xd0000000, &kernel_l1pt);
 462         msgbufp = (void*)msgbufpv.pv_va;
 463         msgbufinit(msgbufp, MSGBUF_SIZE);
 464         mutex_init();
 465
 466         i = 0;
 467 #ifdef ARM_USE_SMALL_ALLOC
 468         phys_avail[i++] = 0x10000000;
 469         phys_avail[i++] = 0x10001000;   /*
 470                                          *XXX: Gross hack to get our
 471                                          * pages in the vm_page_array
 472                                          . */
 473 #endif
 474         phys_avail[i++] = round_page(virtual_avail - KERNBASE + SDRAM_START);
 475         phys_avail[i++] = trunc_page(0x10000000 + memsize - 1);
 476         phys_avail[i++] = 0;
 477         phys_avail[i] = 0;
 478
 479         /* Do basic tuning, hz etc */
 480         init_param1();
 481         init_param2(physmem);
 482         kdb_init();
 483         return ((void *)(kernelstack.pv_va + USPACE_SVC_STACK_TOP -
 484             sizeof(struct pcb)));
 485 }