sys/dev/ahci/ahci.h

   1 /*-
   2  * Copyright (c) 1998 - 2008 Søren Schmidt <sos@FreeBSD.org>
   3  * Copyright (c) 2009 Alexander Motin <mav@FreeBSD.org>
   4  * All rights reserved.
   5  *
   6  * Redistribution and use in source and binary forms, with or without
   7  * modification, are permitted provided that the following conditions
   8  * are met:
   9  * 1. Redistributions of source code must retain the above copyright
  10  *    notice, this list of conditions and the following disclaimer,
  11  *    without modification, immediately at the beginning of the file.
  12  * 2. Redistributions in binary form must reproduce the above copyright
  13  *    notice, this list of conditions and the following disclaimer in the
  14  *    documentation and/or other materials provided with the distribution.
  15  *
  16  * THIS SOFTWARE IS PROVIDED BY THE AUTHOR ``AS IS'' AND ANY EXPRESS OR
  17  * IMPLIED WARRANTIES, INCLUDING, BUT NOT LIMITED TO, THE IMPLIED WARRANTIES
  18  * OF MERCHANTABILITY AND FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE ARE DISCLAIMED.
  19  * IN NO EVENT SHALL THE AUTHOR BE LIABLE FOR ANY DIRECT, INDIRECT,
  20  * INCIDENTAL, SPECIAL, EXEMPLARY, OR CONSEQUENTIAL DAMAGES (INCLUDING, BUT
  21  * NOT LIMITED TO, PROCUREMENT OF SUBSTITUTE GOODS OR SERVICES; LOSS OF USE,
  22  * DATA, OR PROFITS; OR BUSINESS INTERRUPTION) HOWEVER CAUSED AND ON ANY
  23  * THEORY OF LIABILITY, WHETHER IN CONTRACT, STRICT LIABILITY, OR TORT
  24  * (INCLUDING NEGLIGENCE OR OTHERWISE) ARISING IN ANY WAY OUT OF THE USE OF
  25  * THIS SOFTWARE, EVEN IF ADVISED OF THE POSSIBILITY OF SUCH DAMAGE.
  26  *
  27  * $FreeBSD$
  28  */
  29
  30 /* ATA register defines */
  31 #define ATA_DATA                        0       /* (RW) data */
  32
  33 #define ATA_FEATURE                     1       /* (W) feature */
  34 #define         ATA_F_DMA               0x01    /* enable DMA */
  35 #define         ATA_F_OVL               0x02    /* enable overlap */
  36
  37 #define ATA_COUNT                       2       /* (W) sector count */
  38
  39 #define ATA_SECTOR                      3       /* (RW) sector # */
  40 #define ATA_CYL_LSB                     4       /* (RW) cylinder# LSB */
  41 #define ATA_CYL_MSB                     5       /* (RW) cylinder# MSB */
  42 #define ATA_DRIVE                       6       /* (W) Sector/Drive/Head */
  43 #define         ATA_D_LBA               0x40    /* use LBA addressing */
  44 #define         ATA_D_IBM               0xa0    /* 512 byte sectors, ECC */
  45
  46 #define ATA_COMMAND                     7       /* (W) command */
  47
  48 #define ATA_ERROR                       8       /* (R) error */
  49 #define         ATA_E_ILI               0x01    /* illegal length */
  50 #define         ATA_E_NM                0x02    /* no media */
  51 #define         ATA_E_ABORT             0x04    /* command aborted */
  52 #define         ATA_E_MCR               0x08    /* media change request */
  53 #define         ATA_E_IDNF              0x10    /* ID not found */
  54 #define         ATA_E_MC                0x20    /* media changed */
  55 #define         ATA_E_UNC               0x40    /* uncorrectable data */
  56 #define         ATA_E_ICRC              0x80    /* UDMA crc error */
  57 #define         ATA_E_ATAPI_SENSE_MASK  0xf0    /* ATAPI sense key mask */
  58
  59 #define ATA_IREASON                     9       /* (R) interrupt reason */
  60 #define         ATA_I_CMD               0x01    /* cmd (1) | data (0) */
  61 #define         ATA_I_IN                0x02    /* read (1) | write (0) */
  62 #define         ATA_I_RELEASE           0x04    /* released bus (1) */
  63 #define         ATA_I_TAGMASK           0xf8    /* tag mask */
  64
  65 #define ATA_STATUS                      10      /* (R) status */
  66 #define ATA_ALTSTAT                     11      /* (R) alternate status */
  67 #define         ATA_S_ERROR             0x01    /* error */
  68 #define         ATA_S_INDEX             0x02    /* index */
  69 #define         ATA_S_CORR              0x04    /* data corrected */
  70 #define         ATA_S_DRQ               0x08    /* data request */
  71 #define         ATA_S_DSC               0x10    /* drive seek completed */
  72 #define         ATA_S_SERVICE           0x10    /* drive needs service */
  73 #define         ATA_S_DWF               0x20    /* drive write fault */
  74 #define         ATA_S_DMA               0x20    /* DMA ready */
  75 #define         ATA_S_READY             0x40    /* drive ready */
  76 #define         ATA_S_BUSY              0x80    /* busy */
  77
  78 #define ATA_CONTROL                     12      /* (W) control */
  79 #define         ATA_A_IDS               0x02    /* disable interrupts */
  80 #define         ATA_A_RESET             0x04    /* RESET controller */
  81 #define         ATA_A_4BIT              0x08    /* 4 head bits */
  82 #define         ATA_A_HOB               0x80    /* High Order Byte enable */
  83
  84 /* SATA register defines */
  85 #define ATA_SSTATUS                     13
  86 #define         ATA_SS_DET_MASK         0x0000000f
  87 #define         ATA_SS_DET_NO_DEVICE    0x00000000
  88 #define         ATA_SS_DET_DEV_PRESENT  0x00000001
  89 #define         ATA_SS_DET_PHY_ONLINE   0x00000003
  90 #define         ATA_SS_DET_PHY_OFFLINE  0x00000004
  91
  92 #define         ATA_SS_SPD_MASK         0x000000f0
  93 #define         ATA_SS_SPD_NO_SPEED     0x00000000
  94 #define         ATA_SS_SPD_GEN1         0x00000010
  95 #define         ATA_SS_SPD_GEN2         0x00000020
  96 #define         ATA_SS_SPD_GEN3         0x00000040
  97
  98 #define         ATA_SS_IPM_MASK         0x00000f00
  99 #define         ATA_SS_IPM_NO_DEVICE    0x00000000
 100 #define         ATA_SS_IPM_ACTIVE       0x00000100
 101 #define         ATA_SS_IPM_PARTIAL      0x00000200
 102 #define         ATA_SS_IPM_SLUMBER      0x00000600
 103
 104 #define ATA_SERROR                      14
 105 #define         ATA_SE_DATA_CORRECTED   0x00000001
 106 #define         ATA_SE_COMM_CORRECTED   0x00000002
 107 #define         ATA_SE_DATA_ERR         0x00000100
 108 #define         ATA_SE_COMM_ERR         0x00000200
 109 #define         ATA_SE_PROT_ERR         0x00000400
 110 #define         ATA_SE_HOST_ERR         0x00000800
 111 #define         ATA_SE_PHY_CHANGED      0x00010000
 112 #define         ATA_SE_PHY_IERROR       0x00020000
 113 #define         ATA_SE_COMM_WAKE        0x00040000
 114 #define         ATA_SE_DECODE_ERR       0x00080000
 115 #define         ATA_SE_PARITY_ERR       0x00100000
 116 #define         ATA_SE_CRC_ERR          0x00200000
 117 #define         ATA_SE_HANDSHAKE_ERR    0x00400000
 118 #define         ATA_SE_LINKSEQ_ERR      0x00800000
 119 #define         ATA_SE_TRANSPORT_ERR    0x01000000
 120 #define         ATA_SE_UNKNOWN_FIS      0x02000000
 121
 122 #define ATA_SCONTROL                    15
 123 #define         ATA_SC_DET_MASK         0x0000000f
 124 #define         ATA_SC_DET_IDLE         0x00000000
 125 #define         ATA_SC_DET_RESET        0x00000001
 126 #define         ATA_SC_DET_DISABLE      0x00000004
 127
 128 #define         ATA_SC_SPD_MASK         0x000000f0
 129 #define         ATA_SC_SPD_NO_SPEED     0x00000000
 130 #define         ATA_SC_SPD_SPEED_GEN1   0x00000010
 131 #define         ATA_SC_SPD_SPEED_GEN2   0x00000020
 132 #define         ATA_SC_SPD_SPEED_GEN3   0x00000040
 133
 134 #define         ATA_SC_IPM_MASK         0x00000f00
 135 #define         ATA_SC_IPM_NONE         0x00000000
 136 #define         ATA_SC_IPM_DIS_PARTIAL  0x00000100
 137 #define         ATA_SC_IPM_DIS_SLUMBER  0x00000200
 138
 139 #define ATA_SACTIVE                     16
 140
 141 #define AHCI_MAX_PORTS                  32
 142 #define AHCI_MAX_SLOTS                  32
 143
 144 /* SATA AHCI v1.0 register defines */
 145 #define AHCI_CAP                    0x00
 146 #define         AHCI_CAP_NPMASK 0x0000001f
 147 #define         AHCI_CAP_SXS    0x00000020
 148 #define         AHCI_CAP_EMS    0x00000040
 149 #define         AHCI_CAP_CCCS   0x00000080
 150 #define         AHCI_CAP_NCS    0x00001F00
 151 #define         AHCI_CAP_NCS_SHIFT      8
 152 #define         AHCI_CAP_PSC    0x00002000
 153 #define         AHCI_CAP_SSC    0x00004000
 154 #define         AHCI_CAP_PMD    0x00008000
 155 #define         AHCI_CAP_FBSS   0x00010000
 156 #define         AHCI_CAP_SPM    0x00020000
 157 #define         AHCI_CAP_SAM    0x00080000
 158 #define         AHCI_CAP_ISS    0x00F00000
 159 #define         AHCI_CAP_ISS_SHIFT      20
 160 #define         AHCI_CAP_SCLO   0x01000000
 161 #define         AHCI_CAP_SAL    0x02000000
 162 #define         AHCI_CAP_SALP   0x04000000
 163 #define         AHCI_CAP_SSS    0x08000000
 164 #define         AHCI_CAP_SMPS   0x10000000
 165 #define         AHCI_CAP_SSNTF  0x20000000
 166 #define         AHCI_CAP_SNCQ   0x40000000
 167 #define         AHCI_CAP_64BIT  0x80000000
 168
 169 #define AHCI_GHC                    0x04
 170 #define         AHCI_GHC_AE         0x80000000
 171 #define         AHCI_GHC_MRSM       0x00000004
 172 #define         AHCI_GHC_IE         0x00000002
 173 #define         AHCI_GHC_HR         0x00000001
 174
 175 #define AHCI_IS                     0x08
 176 #define AHCI_PI                     0x0c
 177 #define AHCI_VS                     0x10
 178
 179 #define AHCI_CCCC                   0x14
 180 #define         AHCI_CCCC_TV_MASK       0xffff0000
 181 #define         AHCI_CCCC_TV_SHIFT      16
 182 #define         AHCI_CCCC_CC_MASK       0x0000ff00
 183 #define         AHCI_CCCC_CC_SHIFT      8
 184 #define         AHCI_CCCC_INT_MASK      0x000000f8
 185 #define         AHCI_CCCC_INT_SHIFT     3
 186 #define         AHCI_CCCC_EN            0x00000001
 187 #define AHCI_CCCP                   0x18
 188
 189 #define AHCI_CAP2                   0x24
 190 #define         AHCI_CAP2_BOH   0x00000001
 191 #define         AHCI_CAP2_NVMP  0x00000002
 192 #define         AHCI_CAP2_APST  0x00000004
 193
 194 #define AHCI_OFFSET                 0x100
 195 #define AHCI_STEP                   0x80
 196
 197 #define AHCI_P_CLB                  0x00
 198 #define AHCI_P_CLBU                 0x04
 199 #define AHCI_P_FB                   0x08
 200 #define AHCI_P_FBU                  0x0c
 201 #define AHCI_P_IS                   0x10
 202 #define AHCI_P_IE                   0x14
 203 #define         AHCI_P_IX_DHR       0x00000001
 204 #define         AHCI_P_IX_PS        0x00000002
 205 #define         AHCI_P_IX_DS        0x00000004
 206 #define         AHCI_P_IX_SDB       0x00000008
 207 #define         AHCI_P_IX_UF        0x00000010
 208 #define         AHCI_P_IX_DP        0x00000020
 209 #define         AHCI_P_IX_PC        0x00000040
 210 #define         AHCI_P_IX_DI        0x00000080
 211
 212 #define         AHCI_P_IX_PRC       0x00400000
 213 #define         AHCI_P_IX_IPM       0x00800000
 214 #define         AHCI_P_IX_OF        0x01000000
 215 #define         AHCI_P_IX_INF       0x04000000
 216 #define         AHCI_P_IX_IF        0x08000000
 217 #define         AHCI_P_IX_HBD       0x10000000
 218 #define         AHCI_P_IX_HBF       0x20000000
 219 #define         AHCI_P_IX_TFE       0x40000000
 220 #define         AHCI_P_IX_CPD       0x80000000
 221
 222 #define AHCI_P_CMD                  0x18
 223 #define         AHCI_P_CMD_ST       0x00000001
 224 #define         AHCI_P_CMD_SUD      0x00000002
 225 #define         AHCI_P_CMD_POD      0x00000004
 226 #define         AHCI_P_CMD_CLO      0x00000008
 227 #define         AHCI_P_CMD_FRE      0x00000010
 228 #define         AHCI_P_CMD_CCS_MASK 0x00001f00
 229 #define         AHCI_P_CMD_CCS_SHIFT 8
 230 #define         AHCI_P_CMD_ISS      0x00002000
 231 #define         AHCI_P_CMD_FR       0x00004000
 232 #define         AHCI_P_CMD_CR       0x00008000
 233 #define         AHCI_P_CMD_CPS      0x00010000
 234 #define         AHCI_P_CMD_PMA      0x00020000
 235 #define         AHCI_P_CMD_HPCP     0x00040000
 236 #define         AHCI_P_CMD_ISP      0x00080000
 237 #define         AHCI_P_CMD_CPD      0x00100000
 238 #define         AHCI_P_CMD_ATAPI    0x01000000
 239 #define         AHCI_P_CMD_DLAE     0x02000000
 240 #define         AHCI_P_CMD_ALPE     0x04000000
 241 #define         AHCI_P_CMD_ASP      0x08000000
 242 #define         AHCI_P_CMD_ICC_MASK 0xf0000000
 243 #define         AHCI_P_CMD_NOOP     0x00000000
 244 #define         AHCI_P_CMD_ACTIVE   0x10000000
 245 #define         AHCI_P_CMD_PARTIAL  0x20000000
 246 #define         AHCI_P_CMD_SLUMBER  0x60000000
 247
 248 #define AHCI_P_TFD                  0x20
 249 #define AHCI_P_SIG                  0x24
 250 #define AHCI_P_SSTS                 0x28
 251 #define AHCI_P_SCTL                 0x2c
 252 #define AHCI_P_SERR                 0x30
 253 #define AHCI_P_SACT                 0x34
 254 #define AHCI_P_CI                   0x38
 255 #define AHCI_P_SNTF                 0x3C
 256 #define AHCI_P_FBS                  0x40
 257
 258 /* Just to be sure, if building as module. */
 259 #if MAXPHYS < 512 * 1024
 260 #undef MAXPHYS
 261 #define MAXPHYS                         512 * 1024
 262 #endif
 263 /* Pessimistic prognosis on number of required S/G entries */
 264 #define AHCI_SG_ENTRIES (roundup(btoc(MAXPHYS) + 1, 8))
 265 /* Command list. 32 commands. First, 1Kbyte aligned. */
 266 #define AHCI_CL_OFFSET              0
 267 #define AHCI_CL_SIZE                32
 268 /* Command tables. Up to 32 commands, Each, 128byte aligned. */
 269 #define AHCI_CT_OFFSET              (AHCI_CL_OFFSET + AHCI_CL_SIZE * AHCI_MAX_SLOTS)
 270 #define AHCI_CT_SIZE                (128 + AHCI_SG_ENTRIES * 16)
 271 /* Total main work area. */
 272 #define AHCI_WORK_SIZE              (AHCI_CT_OFFSET + AHCI_CT_SIZE * ch->numslots)
 273
 274 struct ahci_dma_prd {
 275     u_int64_t                   dba;
 276     u_int32_t                   reserved;
 277     u_int32_t                   dbc;            /* 0 based */
 278 #define AHCI_PRD_MASK           0x003fffff      /* max 4MB */
 279 #define AHCI_PRD_MAX            (AHCI_PRD_MASK + 1)
 280 #define AHCI_PRD_IPC            (1 << 31)
 281 } __packed;
 282
 283 struct ahci_cmd_tab {
 284     u_int8_t                    cfis[64];
 285     u_int8_t                    acmd[32];
 286     u_int8_t                    reserved[32];
 287     struct ahci_dma_prd         prd_tab[AHCI_SG_ENTRIES];
 288 } __packed;
 289
 290 struct ahci_cmd_list {
 291     u_int16_t                   cmd_flags;
 292 #define AHCI_CMD_ATAPI          0x0020
 293 #define AHCI_CMD_WRITE          0x0040
 294 #define AHCI_CMD_PREFETCH               0x0080
 295 #define AHCI_CMD_RESET          0x0100
 296 #define AHCI_CMD_BIST           0x0200
 297 #define AHCI_CMD_CLR_BUSY               0x0400
 298
 299     u_int16_t                   prd_length;     /* PRD entries */
 300     u_int32_t                   bytecount;
 301     u_int64_t                   cmd_table_phys; /* 128byte aligned */
 302 } __packed;
 303
 304 /* misc defines */
 305 #define ATA_IRQ_RID                     0
 306 #define ATA_INTR_FLAGS                  (INTR_MPSAFE|INTR_TYPE_BIO|INTR_ENTROPY)
 307
 308 struct ata_dmaslot {
 309     bus_dmamap_t                data_map;       /* data DMA map */
 310     int                         nsegs;          /* Number of segs loaded */
 311 };
 312
 313 /* structure holding DMA related information */
 314 struct ata_dma {
 315     bus_dma_tag_t               work_tag;       /* workspace DMA tag */
 316     bus_dmamap_t                work_map;       /* workspace DMA map */
 317     uint8_t                     *work;          /* workspace */
 318     bus_addr_t                  work_bus;       /* bus address of work */
 319     bus_dma_tag_t               rfis_tag;       /* RFIS list DMA tag */
 320     bus_dmamap_t                rfis_map;       /* RFIS list DMA map */
 321     uint8_t                     *rfis;          /* FIS receive area */
 322     bus_addr_t                  rfis_bus;       /* bus address of rfis */
 323     bus_dma_tag_t               data_tag;       /* data DMA tag */
 324     u_int64_t                   max_address;    /* highest DMA'able address */
 325 };
 326
 327 enum ahci_slot_states {
 328         AHCI_SLOT_EMPTY,
 329         AHCI_SLOT_LOADING,
 330         AHCI_SLOT_RUNNING,
 331         AHCI_SLOT_WAITING
 332 };
 333
 334 struct ahci_slot {
 335     device_t                    dev;            /* Device handle */
 336     u_int8_t                    slot;           /* Number of this slot */
 337     enum ahci_slot_states       state;          /* Slot state */
 338     union ccb                   *ccb;           /* CCB occupying slot */
 339     struct ata_dmaslot          dma;            /* DMA data of this slot */
 340     struct callout              timeout;        /* Execution timeout */
 341 };
 342
 343 /* structure describing an ATA channel */
 344 struct ahci_channel {
 345         device_t                dev;            /* Device handle */
 346         int                     unit;           /* Physical channel */
 347         struct resource         *r_mem;         /* Memory of this channel */
 348         struct resource         *r_irq;         /* Interrupt of this channel */
 349         void                    *ih;            /* Interrupt handle */
 350         struct ata_dma          dma;            /* DMA data */
 351         struct cam_sim          *sim;
 352         struct cam_path         *path;
 353         uint32_t                caps;           /* Controller capabilities */
 354         uint32_t                caps2;          /* Controller capabilities */
 355         int                     numslots;       /* Number of present slots */
 356         int                     pm_level;       /* power management level */
 357         int                     sata_rev;       /* Maximum allowed SATA generation */
 358
 359         struct ahci_slot        slot[AHCI_MAX_SLOTS];
 360         union ccb               *hold[AHCI_MAX_SLOTS];
 361         struct mtx              mtx;            /* state lock */
 362         int                     devices;        /* What is present */
 363         int                     pm_present;     /* PM presence reported */
 364         uint32_t                rslots;         /* Running slots */
 365         uint32_t                aslots;         /* Slots with atomic commands  */
 366         int                     numrslots;      /* Number of running slots */
 367         int                     numtslots;      /* Number of tagged slots */
 368         int                     readlog;        /* Our READ LOG active */
 369         int                     lastslot;       /* Last used slot */
 370         int                     taggedtarget;   /* Last tagged target */
 371         union ccb               *frozen;        /* Frozen command */
 372         struct callout          pm_timer;       /* Power management events */
 373 };
 374
 375 /* structure describing a AHCI controller */
 376 struct ahci_controller {
 377         device_t                dev;
 378         int                     r_rid;
 379         struct resource         *r_mem;
 380         struct rman             sc_iomem;
 381         struct ahci_controller_irq {
 382                 struct ahci_controller  *ctlr;
 383                 struct resource         *r_irq;
 384                 void                    *handle;
 385                 int                     r_irq_rid;
 386                 int                     mode;
 387 #define AHCI_IRQ_MODE_ALL       0
 388 #define AHCI_IRQ_MODE_AFTER     1
 389 #define AHCI_IRQ_MODE_ONE       2
 390         } irqs[16];
 391         uint32_t                caps;           /* Controller capabilities */
 392         uint32_t                caps2;          /* Controller capabilities */
 393         int                     numirqs;
 394         int                     channels;
 395         int                     ichannels;
 396         int                     ccc;            /* CCC timeout */
 397         int                     cccv;           /* CCC vector */
 398         struct {
 399                 void                    (*function)(void *);
 400                 void                    *argument;
 401         } interrupt[AHCI_MAX_PORTS];
 402 };
 403
 404 enum ahci_err_type {
 405         AHCI_ERR_NONE,          /* No error */
 406         AHCI_ERR_INVALID,       /* Error detected by us before submitting. */
 407         AHCI_ERR_INNOCENT,      /* Innocent victim. */
 408         AHCI_ERR_TFE,           /* Task File Error. */
 409         AHCI_ERR_SATA,          /* SATA error. */
 410         AHCI_ERR_TIMEOUT,       /* Command execution timeout. */
 411         AHCI_ERR_NCQ,           /* NCQ command error. CCB should be put on hold
 412                                  * until READ LOG executed to reveal error. */
 413 };
 414
 415 /* macros to hide busspace uglyness */
 416 #define ATA_INB(res, offset) \
 417         bus_read_1((res), (offset))
 418 #define ATA_INW(res, offset) \
 419         bus_read_2((res), (offset))
 420 #define ATA_INL(res, offset) \
 421         bus_read_4((res), (offset))
 422 #define ATA_INSW(res, offset, addr, count) \
 423         bus_read_multi_2((res), (offset), (addr), (count))
 424 #define ATA_INSW_STRM(res, offset, addr, count) \
 425         bus_read_multi_stream_2((res), (offset), (addr), (count))
 426 #define ATA_INSL(res, offset, addr, count) \
 427         bus_read_multi_4((res), (offset), (addr), (count))
 428 #define ATA_INSL_STRM(res, offset, addr, count) \
 429         bus_read_multi_stream_4((res), (offset), (addr), (count))
 430 #define ATA_OUTB(res, offset, value) \
 431         bus_write_1((res), (offset), (value))
 432 #define ATA_OUTW(res, offset, value) \
 433         bus_write_2((res), (offset), (value))
 434 #define ATA_OUTL(res, offset, value) \
 435         bus_write_4((res), (offset), (value))
 436 #define ATA_OUTSW(res, offset, addr, count) \
 437         bus_write_multi_2((res), (offset), (addr), (count))
 438 #define ATA_OUTSW_STRM(res, offset, addr, count) \
 439         bus_write_multi_stream_2((res), (offset), (addr), (count))
 440 #define ATA_OUTSL(res, offset, addr, count) \
 441         bus_write_multi_4((res), (offset), (addr), (count))
 442 #define ATA_OUTSL_STRM(res, offset, addr, count) \
 443         bus_write_multi_stream_4((res), (offset), (addr), (count))