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 <sys/cdefs.h>
  47 __FBSDID("$FreeBSD$");
  48
  49 #define _ARM32_BUS_DMA_PRIVATE
  50 #include <sys/param.h>
  51 #include <sys/systm.h>
  52 #include <sys/sysproto.h>
  53 #include <sys/signalvar.h>
  54 #include <sys/imgact.h>
  55 #include <sys/kernel.h>
  56 #include <sys/ktr.h>
  57 #include <sys/linker.h>
  58 #include <sys/lock.h>
  59 #include <sys/malloc.h>
  60 #include <sys/mutex.h>
  61 #include <sys/pcpu.h>
  62 #include <sys/proc.h>
  63 #include <sys/ptrace.h>
  64 #include <sys/cons.h>
  65 #include <sys/bio.h>
  66 #include <sys/bus.h>
  67 #include <sys/buf.h>
  68 #include <sys/exec.h>
  69 #include <sys/kdb.h>
  70 #include <sys/msgbuf.h>
  71 #include <machine/reg.h>
  72 #include <machine/cpu.h>
  73
  74 #include <vm/vm.h>
  75 #include <vm/pmap.h>
  76 #include <vm/vm_object.h>
  77 #include <vm/vm_page.h>
  78 #include <vm/vm_pager.h>
  79 #include <vm/vm_map.h>
  80 #include <machine/pmap.h>
  81 #include <machine/vmparam.h>
  82 #include <machine/pcb.h>
  83 #include <machine/undefined.h>
  84 #include <machine/machdep.h>
  85 #include <machine/metadata.h>
  86 #include <machine/armreg.h>
  87 #include <machine/bus.h>
  88 #include <sys/reboot.h>
  89
  90 #include <arm/at91/at91board.h>
  91 #include <arm/at91/at91var.h>
  92 #include <arm/at91/at91rm92reg.h>
  93 #include <arm/at91/at91sam9g20reg.h>
  94
  95 #define KERNEL_PT_SYS           0       /* Page table for mapping proc0 zero page */
  96 #define KERNEL_PT_KERN          1
  97 #define KERNEL_PT_KERN_NUM      22
  98 #define KERNEL_PT_AFKERNEL      KERNEL_PT_KERN + KERNEL_PT_KERN_NUM     /* L2 table for mapping after kernel */
  99 #define KERNEL_PT_AFKERNEL_NUM  5
 100
 101 /* this should be evenly divisable by PAGE_SIZE / L2_TABLE_SIZE_REAL (or 4) */
 102 #define NUM_KERNEL_PTS          (KERNEL_PT_AFKERNEL + KERNEL_PT_AFKERNEL_NUM)
 103
 104 /* Define various stack sizes in pages */
 105 #define IRQ_STACK_SIZE  1
 106 #define ABT_STACK_SIZE  1
 107 #define UND_STACK_SIZE  1
 108
 109 extern u_int data_abort_handler_address;
 110 extern u_int prefetch_abort_handler_address;
 111 extern u_int undefined_handler_address;
 112
 113 struct pv_addr kernel_pt_table[NUM_KERNEL_PTS];
 114
 115 extern void *_end;
 116
 117 extern int *end;
 118
 119 struct pcpu __pcpu;
 120 struct pcpu *pcpup = &__pcpu;
 121
 122 /* Physical and virtual addresses for some global pages */
 123
 124 vm_paddr_t phys_avail[10];
 125 vm_paddr_t dump_avail[4];
 126 vm_offset_t physical_pages;
 127
 128 struct pv_addr systempage;
 129 struct pv_addr msgbufpv;
 130 struct pv_addr irqstack;
 131 struct pv_addr undstack;
 132 struct pv_addr abtstack;
 133 struct pv_addr kernelstack;
 134
 135 static void *boot_arg1;
 136 static void *boot_arg2;
 137
 138 static struct trapframe proc0_tf;
 139
 140 /* Static device mappings. */
 141 const struct pmap_devmap at91_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                 0x00100000,
 155                 VM_PROT_READ|VM_PROT_WRITE,
 156                 PTE_NOCACHE,
 157         },
 158         /* We can't just map the OHCI registers VA == PA, because
 159          * AT91xx_xxx_BASE belongs to the userland address space.
 160          * We could just choose a different virtual address, but a better
 161          * solution would probably be to just use pmap_mapdev() to allocate
 162          * KVA, as we don't need the OHCI controller before the vm
 163          * initialization is done. However, the AT91 resource allocation
 164          * system doesn't know how to use pmap_mapdev() yet.
 165          * Care must be taken to ensure PA and VM address do not overlap
 166          * between entries.
 167          */
 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                 /* Internal Memory 1MB  */
 174                 AT91RM92_OHCI_BASE,
 175                 AT91RM92_OHCI_PA_BASE,
 176                 0x00100000,
 177                 VM_PROT_READ|VM_PROT_WRITE,
 178                 PTE_NOCACHE,
 179         },
 180         {
 181                 /* CompactFlash controller. Portion of EBI CS4 1MB */
 182                 AT91RM92_CF_BASE,
 183                 AT91RM92_CF_PA_BASE,
 184                 0x00100000,
 185                 VM_PROT_READ|VM_PROT_WRITE,
 186                 PTE_NOCACHE,
 187         },
 188         /* The next two should be good for the 9260, 9261 and 9G20 since
 189          * addresses mapping is the same. */
 190         {
 191                 /* Internal Memory 1MB  */
 192                 AT91SAM9G20_OHCI_BASE,
 193                 AT91SAM9G20_OHCI_PA_BASE,
 194                 0x00100000,
 195                 VM_PROT_READ|VM_PROT_WRITE,
 196                 PTE_NOCACHE,
 197         },
 198         {
 199                 /* EBI CS3 256MB */
 200                 AT91SAM9G20_NAND_BASE,
 201                 AT91SAM9G20_NAND_PA_BASE,
 202                 AT91SAM9G20_NAND_SIZE,
 203                 VM_PROT_READ|VM_PROT_WRITE,
 204                 PTE_NOCACHE,
 205         },
 206         { 0, 0, 0, 0, 0, }
 207 };
 208
 209 long
 210 at91_ramsize(void)
 211 {
 212         uint32_t *SDRAMC = (uint32_t *)(AT91_BASE + AT91RM92_SDRAMC_BASE);
 213         uint32_t cr, mr;
 214         int banks, rows, cols, bw;
 215
 216         if (at91_is_rm92()) {
 217                 SDRAMC = (uint32_t *)(AT91_BASE + AT91RM92_SDRAMC_BASE);
 218                 cr = SDRAMC[AT91RM92_SDRAMC_CR / 4];
 219                 mr = SDRAMC[AT91RM92_SDRAMC_MR / 4];
 220                 banks = (cr & AT91RM92_SDRAMC_CR_NB_4) ? 2 : 1;
 221                 rows = ((cr & AT91RM92_SDRAMC_CR_NR_MASK) >> 2) + 11;
 222                 cols = (cr & AT91RM92_SDRAMC_CR_NC_MASK) + 8;
 223                 bw = (mr & AT91RM92_SDRAMC_MR_DBW_16) ? 1 : 2;
 224         } else {
 225                 /* This should be good for the 9260, 9261 and 9G20 as addresses
 226                  * and registers are the same */
 227                 SDRAMC = (uint32_t *)(AT91_BASE + AT91SAM9G20_SDRAMC_BASE);
 228                 cr = SDRAMC[AT91SAM9G20_SDRAMC_CR / 4];
 229                 mr = SDRAMC[AT91SAM9G20_SDRAMC_MR / 4];
 230                 banks = (cr & AT91SAM9G20_SDRAMC_CR_NB_4) ? 2 : 1;
 231                 rows = ((cr & AT91SAM9G20_SDRAMC_CR_NR_MASK) >> 2) + 11;
 232                 cols = (cr & AT91SAM9G20_SDRAMC_CR_NC_MASK) + 8;
 233                 bw = (cr & AT91SAM9G20_SDRAMC_CR_DBW_16) ? 1 : 2;
 234         }
 235
 236         return (1 << (cols + rows + banks + bw));
 237 }
 238
 239 void *
 240 initarm(void *arg, void *arg2)
 241 {
 242         struct pv_addr  kernel_l1pt;
 243         struct pv_addr  dpcpu;
 244         int loop, i;
 245         u_int l1pagetable;
 246         vm_offset_t freemempos;
 247         vm_offset_t afterkern;
 248         uint32_t memsize;
 249         vm_offset_t lastaddr;
 250
 251         boot_arg1 = arg;
 252         boot_arg2 = arg2;
 253         set_cpufuncs();
 254         lastaddr = fake_preload_metadata();
 255         pcpu_init(pcpup, 0, sizeof(struct pcpu));
 256         PCPU_SET(curthread, &thread0);
 257
 258         /* Do basic tuning, hz etc */
 259         init_param1();
 260
 261         freemempos = (lastaddr + PAGE_MASK) & ~PAGE_MASK;
 262         /* Define a macro to simplify memory allocation */
 263 #define valloc_pages(var, np)                   \
 264         alloc_pages((var).pv_va, (np));         \
 265         (var).pv_pa = (var).pv_va + (KERNPHYSADDR - KERNVIRTADDR);
 266
 267 #define alloc_pages(var, np)                    \
 268         (var) = freemempos;             \
 269         freemempos += (np * PAGE_SIZE);         \
 270         memset((char *)(var), 0, ((np) * PAGE_SIZE));
 271
 272         while (((freemempos - L1_TABLE_SIZE) & (L1_TABLE_SIZE - 1)) != 0)
 273                 freemempos += PAGE_SIZE;
 274         valloc_pages(kernel_l1pt, L1_TABLE_SIZE / PAGE_SIZE);
 275         for (loop = 0; loop < NUM_KERNEL_PTS; ++loop) {
 276                 if (!(loop % (PAGE_SIZE / L2_TABLE_SIZE_REAL))) {
 277                         valloc_pages(kernel_pt_table[loop],
 278                             L2_TABLE_SIZE / PAGE_SIZE);
 279                 } else {
 280                         kernel_pt_table[loop].pv_va = freemempos -
 281                             (loop % (PAGE_SIZE / L2_TABLE_SIZE_REAL)) *
 282                             L2_TABLE_SIZE_REAL;
 283                         kernel_pt_table[loop].pv_pa =
 284                             kernel_pt_table[loop].pv_va - KERNVIRTADDR +
 285                             KERNPHYSADDR;
 286                 }
 287                 i++;
 288         }
 289         /*
 290          * Allocate a page for the system page mapped to V0x00000000
 291          * This page will just contain the system vectors and can be
 292          * shared by all processes.
 293          */
 294         valloc_pages(systempage, 1);
 295
 296         /* Allocate dynamic per-cpu area. */
 297         valloc_pages(dpcpu, DPCPU_SIZE / PAGE_SIZE);
 298         dpcpu_init((void *)dpcpu.pv_va, 0);
 299
 300         /* Allocate stacks for all modes */
 301         valloc_pages(irqstack, IRQ_STACK_SIZE);
 302         valloc_pages(abtstack, ABT_STACK_SIZE);
 303         valloc_pages(undstack, UND_STACK_SIZE);
 304         valloc_pages(kernelstack, KSTACK_PAGES);
 305         valloc_pages(msgbufpv, round_page(msgbufsize) / PAGE_SIZE);
 306
 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 * L1_S_SIZE,
 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 - 1));
 324         for (i = 0; i < KERNEL_PT_AFKERNEL_NUM; i++) {
 325                 pmap_link_l2pt(l1pagetable, afterkern + i * L1_S_SIZE,
 326                     &kernel_pt_table[KERNEL_PT_AFKERNEL + i]);
 327         }
 328
 329         /* Map the vector page. */
 330         pmap_map_entry(l1pagetable, ARM_VECTORS_HIGH, systempage.pv_pa,
 331             VM_PROT_READ|VM_PROT_WRITE, PTE_CACHE);
 332
 333         /* Map the DPCPU pages */
 334         pmap_map_chunk(l1pagetable, dpcpu.pv_va, dpcpu.pv_pa, DPCPU_SIZE,
 335             VM_PROT_READ|VM_PROT_WRITE, PTE_CACHE);
 336
 337         /* Map the stack pages */
 338         pmap_map_chunk(l1pagetable, irqstack.pv_va, irqstack.pv_pa,
 339             IRQ_STACK_SIZE * PAGE_SIZE, VM_PROT_READ|VM_PROT_WRITE, PTE_CACHE);
 340         pmap_map_chunk(l1pagetable, abtstack.pv_va, abtstack.pv_pa,
 341             ABT_STACK_SIZE * PAGE_SIZE, VM_PROT_READ|VM_PROT_WRITE, PTE_CACHE);
 342         pmap_map_chunk(l1pagetable, undstack.pv_va, undstack.pv_pa,
 343             UND_STACK_SIZE * PAGE_SIZE, VM_PROT_READ|VM_PROT_WRITE, PTE_CACHE);
 344         pmap_map_chunk(l1pagetable, kernelstack.pv_va, kernelstack.pv_pa,
 345             KSTACK_PAGES * PAGE_SIZE, VM_PROT_READ|VM_PROT_WRITE, PTE_CACHE);
 346
 347         pmap_map_chunk(l1pagetable, kernel_l1pt.pv_va, kernel_l1pt.pv_pa,
 348             L1_TABLE_SIZE, VM_PROT_READ|VM_PROT_WRITE, PTE_PAGETABLE);
 349         pmap_map_chunk(l1pagetable, msgbufpv.pv_va, msgbufpv.pv_pa,
 350             msgbufsize, VM_PROT_READ|VM_PROT_WRITE, PTE_CACHE);
 351
 352         for (loop = 0; loop < NUM_KERNEL_PTS; ++loop) {
 353                 pmap_map_chunk(l1pagetable, kernel_pt_table[loop].pv_va,
 354                     kernel_pt_table[loop].pv_pa, L2_TABLE_SIZE,
 355                     VM_PROT_READ|VM_PROT_WRITE, PTE_PAGETABLE);
 356         }
 357
 358         pmap_devmap_bootstrap(l1pagetable, at91_devmap);
 359         cpu_domains((DOMAIN_CLIENT << (PMAP_DOMAIN_KERNEL*2)) | DOMAIN_CLIENT);
 360         setttb(kernel_l1pt.pv_pa);
 361         cpu_tlb_flushID();
 362         cpu_domains(DOMAIN_CLIENT << (PMAP_DOMAIN_KERNEL*2));
 363
 364         cninit();
 365
 366         /* Get chip id so device drivers know about differences */
 367         at91_chip_id = *(volatile uint32_t *)
 368                 (AT91_BASE + AT91_DBGU_BASE + DBGU_C1R);
 369
 370         memsize = board_init();
 371         physmem = memsize / PAGE_SIZE;
 372
 373         /*
 374          * Pages were allocated during the secondary bootstrap for the
 375          * stacks for different CPU modes.
 376          * We must now set the r13 registers in the different CPU modes to
 377          * point to these stacks.
 378          * Since the ARM stacks use STMFD etc. we must set r13 to the top end
 379          * of the stack memory.
 380          */
 381         cpu_control(CPU_CONTROL_MMU_ENABLE, CPU_CONTROL_MMU_ENABLE);
 382         set_stackptr(PSR_IRQ32_MODE,
 383             irqstack.pv_va + IRQ_STACK_SIZE * PAGE_SIZE);
 384         set_stackptr(PSR_ABT32_MODE,
 385             abtstack.pv_va + ABT_STACK_SIZE * PAGE_SIZE);
 386         set_stackptr(PSR_UND32_MODE,
 387             undstack.pv_va + UND_STACK_SIZE * PAGE_SIZE);
 388
 389         /*
 390          * We must now clean the cache again....
 391          * Cleaning may be done by reading new data to displace any
 392          * dirty data in the cache. This will have happened in setttb()
 393          * but since we are boot strapping the addresses used for the read
 394          * may have just been remapped and thus the cache could be out
 395          * of sync. A re-clean after the switch will cure this.
 396          * After booting there are no gross relocations of the kernel thus
 397          * this problem will not occur after initarm().
 398          */
 399         cpu_idcache_wbinv_all();
 400
 401         /* Set stack for exception handlers */
 402
 403         data_abort_handler_address = (u_int)data_abort_handler;
 404         prefetch_abort_handler_address = (u_int)prefetch_abort_handler;
 405         undefined_handler_address = (u_int)undefinedinstruction_bounce;
 406         undefined_init();
 407
 408         proc_linkup0(&proc0, &thread0);
 409         thread0.td_kstack = kernelstack.pv_va;
 410         thread0.td_pcb = (struct pcb *)
 411                 (thread0.td_kstack + KSTACK_PAGES * PAGE_SIZE) - 1;
 412         thread0.td_pcb->pcb_flags = 0;
 413         thread0.td_frame = &proc0_tf;
 414         pcpup->pc_curpcb = thread0.td_pcb;
 415
 416         arm_vector_init(ARM_VECTORS_HIGH, ARM_VEC_ALL);
 417
 418         pmap_curmaxkvaddr = afterkern + L1_S_SIZE * (KERNEL_PT_KERN_NUM - 1);
 419
 420         /*
 421          * ARM_USE_SMALL_ALLOC uses dump_avail, so it must be filled before
 422          * calling pmap_bootstrap.
 423          */
 424         dump_avail[0] = PHYSADDR;
 425         dump_avail[1] = PHYSADDR + memsize;
 426         dump_avail[2] = 0;
 427         dump_avail[3] = 0;
 428
 429         pmap_bootstrap(freemempos,
 430             KERNVIRTADDR + 3 * memsize,
 431             &kernel_l1pt);
 432         msgbufp = (void*)msgbufpv.pv_va;
 433         msgbufinit(msgbufp, msgbufsize);
 434         mutex_init();
 435
 436         i = 0;
 437 #if PHYSADDR != KERNPHYSADDR
 438         phys_avail[i++] = PHYSADDR;
 439         phys_avail[i++] = KERNPHYSADDR;
 440 #endif
 441         phys_avail[i++] = virtual_avail - KERNVIRTADDR + KERNPHYSADDR;
 442         phys_avail[i++] = PHYSADDR + memsize;
 443         phys_avail[i++] = 0;
 444         phys_avail[i++] = 0;
 445         init_param2(physmem);
 446         kdb_init();
 447         return ((void *)(kernelstack.pv_va + USPACE_SVC_STACK_TOP -
 448             sizeof(struct pcb)));
 449 }