sys/arm/at91/at91_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
  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/reg.h>
  74 #include <machine/cpu.h>
  75
  76 #include <vm/vm.h>
  77 #include <vm/pmap.h>
  78 #include <vm/vm_object.h>
  79 #include <vm/vm_page.h>
  80 #include <vm/vm_pager.h>
  81 #include <vm/vm_map.h>
  82 #include <vm/vnode_pager.h>
  83 #include <machine/pmap.h>
  84 #include <machine/vmparam.h>
  85 #include <machine/pcb.h>
  86 #include <machine/undefined.h>
  87 #include <machine/machdep.h>
  88 #include <machine/metadata.h>
  89 #include <machine/armreg.h>
  90 #include <machine/bus.h>
  91 #include <sys/reboot.h>
  92
  93 #include <arm/at91/at91board.h>
  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 void *boot_arg1;
 139 static void *boot_arg2;
 140
 141 static struct trapframe proc0_tf;
 142
 143 /* Static device mappings. */
 144 static const struct pmap_devmap at91rm9200_devmap[] = {
 145         /*
 146          * Map the on-board devices VA == PA so that we can access them
 147          * with the MMU on or off.
 148          */
 149         {
 150                 /*
 151                  * This at least maps the interrupt controller, the UART
 152                  * and the timer. Other devices should use newbus to
 153                  * map their memory anyway.
 154                  */
 155                 0xdff00000,
 156                 0xfff00000,
 157                 0x100000,
 158                 VM_PROT_READ|VM_PROT_WRITE,
 159                 PTE_NOCACHE,
 160         },
 161         /*
 162          * We can't just map the OHCI registers VA == PA, because
 163          * AT91RM92_OHCI_BASE belongs to the userland address space.
 164          * We could just choose a different virtual address, but a better
 165          * solution would probably be to just use pmap_mapdev() to allocate
 166          * KVA, as we don't need the OHCI controller before the vm
 167          * initialization is done. However, the AT91 resource allocation
 168          * system doesn't know how to use pmap_mapdev() yet.
 169          */
 170         {
 171                 /*
 172                  * Add the ohci controller, and anything else that might be
 173                  * on this chip select for a VA/PA mapping.
 174                  */
 175                 AT91RM92_OHCI_BASE,
 176                 AT91RM92_OHCI_PA_BASE,
 177                 AT91RM92_OHCI_SIZE,
 178                 VM_PROT_READ|VM_PROT_WRITE,
 179                 PTE_NOCACHE,
 180         },
 181         {
 182                 /* CompactFlash controller. */
 183                 AT91RM92_CF_BASE,
 184                 AT91RM92_CF_PA_BASE,
 185                 AT91RM92_CF_SIZE,
 186                 VM_PROT_READ|VM_PROT_WRITE,
 187                 PTE_NOCACHE,
 188         },
 189         {
 190                 0,
 191                 0,
 192                 0,
 193                 0,
 194                 0,
 195         }
 196 };
 197
 198 long
 199 at91_ramsize(void)
 200 {
 201         uint32_t *SDRAMC = (uint32_t *)(AT91RM92_BASE + AT91RM92_SDRAMC_BASE);
 202         uint32_t cr, mr;
 203         int banks, rows, cols, bw;
 204
 205         cr = SDRAMC[AT91RM92_SDRAMC_CR / 4];
 206         mr = SDRAMC[AT91RM92_SDRAMC_MR / 4];
 207         bw = (mr & AT91RM92_SDRAMC_MR_DBW_16) ? 1 : 2;
 208         banks = (cr & AT91RM92_SDRAMC_CR_NB_4) ? 2 : 1;
 209         rows = ((cr & AT91RM92_SDRAMC_CR_NR_MASK) >> 2) + 11;
 210         cols = (cr & AT91RM92_SDRAMC_CR_NC_MASK) + 8;
 211         return (1 << (cols + rows + banks + bw));
 212 }
 213
 214 void *
 215 initarm(void *arg, void *arg2)
 216 {
 217         struct pv_addr  kernel_l1pt;
 218         struct pv_addr  dpcpu;
 219         int loop, i;
 220         u_int l1pagetable;
 221         vm_offset_t freemempos;
 222         vm_offset_t afterkern;
 223         uint32_t memsize;
 224         vm_offset_t lastaddr;
 225
 226         boot_arg1 = arg;
 227         boot_arg2 = arg2;
 228         set_cpufuncs();
 229         lastaddr = fake_preload_metadata();
 230         pcpu_init(pcpup, 0, sizeof(struct pcpu));
 231         PCPU_SET(curthread, &thread0);
 232
 233         freemempos = (lastaddr + PAGE_MASK) & ~PAGE_MASK;
 234         /* Define a macro to simplify memory allocation */
 235 #define valloc_pages(var, np)                   \
 236         alloc_pages((var).pv_va, (np));         \
 237         (var).pv_pa = (var).pv_va + (KERNPHYSADDR - KERNVIRTADDR);
 238
 239 #define alloc_pages(var, np)                    \
 240         (var) = freemempos;             \
 241         freemempos += (np * PAGE_SIZE);         \
 242         memset((char *)(var), 0, ((np) * PAGE_SIZE));
 243
 244         while (((freemempos - L1_TABLE_SIZE) & (L1_TABLE_SIZE - 1)) != 0)
 245                 freemempos += PAGE_SIZE;
 246         valloc_pages(kernel_l1pt, L1_TABLE_SIZE / PAGE_SIZE);
 247         for (loop = 0; loop < NUM_KERNEL_PTS; ++loop) {
 248                 if (!(loop % (PAGE_SIZE / L2_TABLE_SIZE_REAL))) {
 249                         valloc_pages(kernel_pt_table[loop],
 250                             L2_TABLE_SIZE / PAGE_SIZE);
 251                 } else {
 252                         kernel_pt_table[loop].pv_va = freemempos -
 253                             (loop % (PAGE_SIZE / L2_TABLE_SIZE_REAL)) *
 254                             L2_TABLE_SIZE_REAL;
 255                         kernel_pt_table[loop].pv_pa =
 256                             kernel_pt_table[loop].pv_va - KERNVIRTADDR +
 257                             KERNPHYSADDR;
 258                 }
 259                 i++;
 260         }
 261         /*
 262          * Allocate a page for the system page mapped to V0x00000000
 263          * This page will just contain the system vectors and can be
 264          * shared by all processes.
 265          */
 266         valloc_pages(systempage, 1);
 267
 268         /* Allocate dynamic per-cpu area. */
 269         valloc_pages(dpcpu, DPCPU_SIZE / PAGE_SIZE);
 270         dpcpu_init((void *)dpcpu.pv_va, 0);
 271
 272         /* Allocate stacks for all modes */
 273         valloc_pages(irqstack, IRQ_STACK_SIZE);
 274         valloc_pages(abtstack, ABT_STACK_SIZE);
 275         valloc_pages(undstack, UND_STACK_SIZE);
 276         valloc_pages(kernelstack, KSTACK_PAGES);
 277         valloc_pages(msgbufpv, round_page(MSGBUF_SIZE) / PAGE_SIZE);
 278
 279         /*
 280          * Now we start construction of the L1 page table
 281          * We start by mapping the L2 page tables into the L1.
 282          * This means that we can replace L1 mappings later on if necessary
 283          */
 284         l1pagetable = kernel_l1pt.pv_va;
 285
 286         /* Map the L2 pages tables in the L1 page table */
 287         pmap_link_l2pt(l1pagetable, ARM_VECTORS_HIGH,
 288             &kernel_pt_table[KERNEL_PT_SYS]);
 289         for (i = 0; i < KERNEL_PT_KERN_NUM; i++)
 290                 pmap_link_l2pt(l1pagetable, KERNBASE + i * L1_S_SIZE,
 291                     &kernel_pt_table[KERNEL_PT_KERN + i]);
 292         pmap_map_chunk(l1pagetable, KERNBASE, PHYSADDR,
 293            (((uint32_t)lastaddr - KERNBASE) + PAGE_SIZE) & ~(PAGE_SIZE - 1),
 294             VM_PROT_READ|VM_PROT_WRITE, PTE_CACHE);
 295         afterkern = round_page((lastaddr + L1_S_SIZE) & ~(L1_S_SIZE - 1));
 296         for (i = 0; i < KERNEL_PT_AFKERNEL_NUM; i++) {
 297                 pmap_link_l2pt(l1pagetable, afterkern + i * L1_S_SIZE,
 298                     &kernel_pt_table[KERNEL_PT_AFKERNEL + i]);
 299         }
 300
 301         /* Map the vector page. */
 302         pmap_map_entry(l1pagetable, ARM_VECTORS_HIGH, systempage.pv_pa,
 303             VM_PROT_READ|VM_PROT_WRITE, PTE_CACHE);
 304
 305         /* Map the DPCPU pages */
 306         pmap_map_chunk(l1pagetable, dpcpu.pv_va, dpcpu.pv_pa, DPCPU_SIZE,
 307             VM_PROT_READ|VM_PROT_WRITE, PTE_CACHE);
 308
 309         /* Map the stack pages */
 310         pmap_map_chunk(l1pagetable, irqstack.pv_va, irqstack.pv_pa,
 311             IRQ_STACK_SIZE * PAGE_SIZE, VM_PROT_READ|VM_PROT_WRITE, PTE_CACHE);
 312         pmap_map_chunk(l1pagetable, abtstack.pv_va, abtstack.pv_pa,
 313             ABT_STACK_SIZE * PAGE_SIZE, VM_PROT_READ|VM_PROT_WRITE, PTE_CACHE);
 314         pmap_map_chunk(l1pagetable, undstack.pv_va, undstack.pv_pa,
 315             UND_STACK_SIZE * PAGE_SIZE, VM_PROT_READ|VM_PROT_WRITE, PTE_CACHE);
 316         pmap_map_chunk(l1pagetable, kernelstack.pv_va, kernelstack.pv_pa,
 317             KSTACK_PAGES * PAGE_SIZE, VM_PROT_READ|VM_PROT_WRITE, PTE_CACHE);
 318
 319         pmap_map_chunk(l1pagetable, kernel_l1pt.pv_va, kernel_l1pt.pv_pa,
 320             L1_TABLE_SIZE, VM_PROT_READ|VM_PROT_WRITE, PTE_PAGETABLE);
 321         pmap_map_chunk(l1pagetable, msgbufpv.pv_va, msgbufpv.pv_pa,
 322             MSGBUF_SIZE, VM_PROT_READ|VM_PROT_WRITE, PTE_CACHE);
 323
 324         for (loop = 0; loop < NUM_KERNEL_PTS; ++loop) {
 325                 pmap_map_chunk(l1pagetable, kernel_pt_table[loop].pv_va,
 326                     kernel_pt_table[loop].pv_pa, L2_TABLE_SIZE,
 327                     VM_PROT_READ|VM_PROT_WRITE, PTE_PAGETABLE);
 328         }
 329
 330         pmap_devmap_bootstrap(l1pagetable, at91rm9200_devmap);
 331         cpu_domains((DOMAIN_CLIENT << (PMAP_DOMAIN_KERNEL*2)) | DOMAIN_CLIENT);
 332         setttb(kernel_l1pt.pv_pa);
 333         cpu_tlb_flushID();
 334         cpu_domains(DOMAIN_CLIENT << (PMAP_DOMAIN_KERNEL*2));
 335         cninit();
 336         memsize = board_init();
 337         physmem = memsize / PAGE_SIZE;
 338
 339         /*
 340          * Pages were allocated during the secondary bootstrap for the
 341          * stacks for different CPU modes.
 342          * We must now set the r13 registers in the different CPU modes to
 343          * point to these stacks.
 344          * Since the ARM stacks use STMFD etc. we must set r13 to the top end
 345          * of the stack memory.
 346          */
 347         cpu_control(CPU_CONTROL_MMU_ENABLE, CPU_CONTROL_MMU_ENABLE);
 348         set_stackptr(PSR_IRQ32_MODE,
 349             irqstack.pv_va + IRQ_STACK_SIZE * PAGE_SIZE);
 350         set_stackptr(PSR_ABT32_MODE,
 351             abtstack.pv_va + ABT_STACK_SIZE * PAGE_SIZE);
 352         set_stackptr(PSR_UND32_MODE,
 353             undstack.pv_va + UND_STACK_SIZE * PAGE_SIZE);
 354
 355         /*
 356          * We must now clean the cache again....
 357          * Cleaning may be done by reading new data to displace any
 358          * dirty data in the cache. This will have happened in setttb()
 359          * but since we are boot strapping the addresses used for the read
 360          * may have just been remapped and thus the cache could be out
 361          * of sync. A re-clean after the switch will cure this.
 362          * After booting there are no gross relocations of the kernel thus
 363          * this problem will not occur after initarm().
 364          */
 365         cpu_idcache_wbinv_all();
 366
 367         /* Set stack for exception handlers */
 368
 369         data_abort_handler_address = (u_int)data_abort_handler;
 370         prefetch_abort_handler_address = (u_int)prefetch_abort_handler;
 371         undefined_handler_address = (u_int)undefinedinstruction_bounce;
 372         undefined_init();
 373
 374         proc_linkup0(&proc0, &thread0);
 375         thread0.td_kstack = kernelstack.pv_va;
 376         thread0.td_pcb = (struct pcb *)
 377                 (thread0.td_kstack + KSTACK_PAGES * PAGE_SIZE) - 1;
 378         thread0.td_pcb->pcb_flags = 0;
 379         thread0.td_frame = &proc0_tf;
 380         pcpup->pc_curpcb = thread0.td_pcb;
 381
 382         arm_vector_init(ARM_VECTORS_HIGH, ARM_VEC_ALL);
 383
 384         pmap_curmaxkvaddr = afterkern + L1_S_SIZE * (KERNEL_PT_KERN_NUM - 1);
 385
 386         /*
 387          * ARM_USE_SMALL_ALLOC uses dump_avail, so it must be filled before
 388          * calling pmap_bootstrap.
 389          */
 390         dump_avail[0] = PHYSADDR;
 391         dump_avail[1] = PHYSADDR + memsize;
 392         dump_avail[2] = 0;
 393         dump_avail[3] = 0;
 394
 395         pmap_bootstrap(freemempos,
 396             KERNVIRTADDR + 3 * memsize,
 397             &kernel_l1pt);
 398         msgbufp = (void*)msgbufpv.pv_va;
 399         msgbufinit(msgbufp, MSGBUF_SIZE);
 400         mutex_init();
 401
 402         i = 0;
 403 #if PHYSADDR != KERNPHYSADDR
 404         phys_avail[i++] = PHYSADDR;
 405         phys_avail[i++] = KERNPHYSADDR;
 406 #endif
 407         phys_avail[i++] = virtual_avail - KERNVIRTADDR + KERNPHYSADDR;
 408         phys_avail[i++] = PHYSADDR + memsize;
 409         phys_avail[i++] = 0;
 410         phys_avail[i++] = 0;
 411         /* Do basic tuning, hz etc */
 412         init_param1();
 413         init_param2(physmem);
 414         kdb_init();
 415         return ((void *)(kernelstack.pv_va + USPACE_SVC_STACK_TOP -
 416             sizeof(struct pcb)));
 417 }