sys/arm/xscale/pxa/pxa_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_ddb.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/pxa/pxareg.h>
  96 #include <arm/xscale/pxa/pxavar.h>
  97
  98 #define KERNEL_PT_SYS           0       /* Page table for mapping proc0 zero page */
  99 #define KERNEL_PT_IOPXS         1
 100 #define KERNEL_PT_BEFOREKERN    2
 101 #define KERNEL_PT_AFKERNEL      3       /* L2 table for mapping after kernel */
 102 #define KERNEL_PT_AFKERNEL_NUM  9
 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[PXA2X0_SDRAM_BANKS * 2 + 4];
 128 vm_paddr_t dump_avail[PXA2X0_SDRAM_BANKS * 2 + 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 struct pv_addr minidataclean;
 138
 139 static struct trapframe proc0_tf;
 140
 141 static void     pxa_probe_sdram(bus_space_tag_t, bus_space_handle_t,
 142                     uint32_t *, uint32_t *);
 143
 144 /* Static device mappings. */
 145 static const struct pmap_devmap pxa_devmap[] = {
 146         /*
 147          * Map the on-board devices up into the KVA region so we don't muck
 148          * up user-space.
 149          */
 150         {
 151                 PXA2X0_PERIPH_START + PXA2X0_PERIPH_OFFSET,
 152                 PXA2X0_PERIPH_START,
 153                 PXA250_PERIPH_END - PXA2X0_PERIPH_START,
 154                 VM_PROT_READ|VM_PROT_WRITE,
 155                 PTE_NOCACHE,
 156         },
 157         { 0, 0, 0, 0, 0, }
 158 };
 159
 160 #define SDRAM_START 0xa0000000
 161
 162 extern vm_offset_t xscale_cache_clean_addr;
 163
 164 void *
 165 initarm(void *arg, void *arg2)
 166 {
 167         struct pv_addr  kernel_l1pt;
 168         struct pv_addr  dpcpu;
 169         int loop;
 170         u_int l1pagetable;
 171         vm_offset_t freemempos;
 172         vm_offset_t freemem_pt;
 173         vm_offset_t afterkern;
 174         vm_offset_t freemem_after;
 175         vm_offset_t lastaddr;
 176         int i, j;
 177         uint32_t memsize[PXA2X0_SDRAM_BANKS], memstart[PXA2X0_SDRAM_BANKS];
 178
 179         set_cpufuncs();
 180
 181         lastaddr = fake_preload_metadata();
 182         pcpu_init(pcpup, 0, sizeof(struct pcpu));
 183         PCPU_SET(curthread, &thread0);
 184
 185         /* Do basic tuning, hz etc */
 186         init_param1();
 187
 188         freemempos = 0xa0200000;
 189         /* Define a macro to simplify memory allocation */
 190 #define valloc_pages(var, np)                   \
 191         alloc_pages((var).pv_pa, (np));         \
 192         (var).pv_va = (var).pv_pa + 0x20000000;
 193
 194 #define alloc_pages(var, np)                    \
 195         freemempos -= (np * PAGE_SIZE);         \
 196         (var) = freemempos;             \
 197         memset((char *)(var), 0, ((np) * PAGE_SIZE));
 198
 199         while (((freemempos - L1_TABLE_SIZE) & (L1_TABLE_SIZE - 1)) != 0)
 200                 freemempos -= PAGE_SIZE;
 201         valloc_pages(kernel_l1pt, L1_TABLE_SIZE / PAGE_SIZE);
 202         for (loop = 0; loop < NUM_KERNEL_PTS; ++loop) {
 203                 if (!(loop % (PAGE_SIZE / L2_TABLE_SIZE_REAL))) {
 204                         valloc_pages(kernel_pt_table[loop],
 205                             L2_TABLE_SIZE / PAGE_SIZE);
 206                 } else {
 207                         kernel_pt_table[loop].pv_pa = freemempos +
 208                             (loop % (PAGE_SIZE / L2_TABLE_SIZE_REAL)) *
 209                             L2_TABLE_SIZE_REAL;
 210                         kernel_pt_table[loop].pv_va =
 211                             kernel_pt_table[loop].pv_pa + 0x20000000;
 212                 }
 213                 i++;
 214         }
 215         freemem_pt = freemempos;
 216         freemempos = 0xa0100000;
 217         /*
 218          * Allocate a page for the system page mapped to V0x00000000
 219          * This page will just contain the system vectors and can be
 220          * shared by all processes.
 221          */
 222         valloc_pages(systempage, 1);
 223
 224         /* Allocate dynamic per-cpu area. */
 225         valloc_pages(dpcpu, DPCPU_SIZE / PAGE_SIZE);
 226         dpcpu_init((void *)dpcpu.pv_va, 0);
 227
 228         /* Allocate stacks for all modes */
 229         valloc_pages(irqstack, IRQ_STACK_SIZE);
 230         valloc_pages(abtstack, ABT_STACK_SIZE);
 231         valloc_pages(undstack, UND_STACK_SIZE);
 232         valloc_pages(kernelstack, KSTACK_PAGES);
 233         alloc_pages(minidataclean.pv_pa, 1);
 234         valloc_pages(msgbufpv, round_page(msgbufsize) / PAGE_SIZE);
 235 #ifdef ARM_USE_SMALL_ALLOC
 236         freemempos -= PAGE_SIZE;
 237         freemem_pt = trunc_page(freemem_pt);
 238         freemem_after = freemempos - ((freemem_pt - 0xa0100000) /
 239             PAGE_SIZE) * sizeof(struct arm_small_page);
 240         arm_add_smallalloc_pages((void *)(freemem_after + 0x20000000)
 241             , (void *)0xc0100000, freemem_pt - 0xa0100000, 1);
 242         freemem_after -= ((freemem_after - 0xa0001000) / PAGE_SIZE) *
 243             sizeof(struct arm_small_page);
 244         arm_add_smallalloc_pages((void *)(freemem_after + 0x20000000)
 245         , (void *)0xc0001000, trunc_page(freemem_after) - 0xa0001000, 0);
 246         freemempos = trunc_page(freemem_after);
 247         freemempos -= PAGE_SIZE;
 248 #endif
 249         /*
 250          * Allocate memory for the l1 and l2 page tables. The scheme to avoid
 251          * wasting memory by allocating the l1pt on the first 16k memory was
 252          * taken from NetBSD rpc_machdep.c. NKPT should be greater than 12 for
 253          * this to work (which is supposed to be the case).
 254          */
 255
 256         /*
 257          * Now we start construction of the L1 page table
 258          * We start by mapping the L2 page tables into the L1.
 259          * This means that we can replace L1 mappings later on if necessary
 260          */
 261         l1pagetable = kernel_l1pt.pv_va;
 262
 263         /* Map the L2 pages tables in the L1 page table */
 264         pmap_link_l2pt(l1pagetable, ARM_VECTORS_HIGH & ~(0x00100000 - 1),
 265             &kernel_pt_table[KERNEL_PT_SYS]);
 266 #if 0 /* XXXBJR: What is this?  Don't know if there's an analogue. */
 267         pmap_link_l2pt(l1pagetable, IQ80321_IOPXS_VBASE,
 268                         &kernel_pt_table[KERNEL_PT_IOPXS]);
 269 #endif
 270         pmap_link_l2pt(l1pagetable, KERNBASE,
 271             &kernel_pt_table[KERNEL_PT_BEFOREKERN]);
 272         pmap_map_chunk(l1pagetable, KERNBASE, SDRAM_START, 0x100000,
 273             VM_PROT_READ|VM_PROT_WRITE, PTE_CACHE);
 274         pmap_map_chunk(l1pagetable, KERNBASE + 0x100000, SDRAM_START + 0x100000,
 275             0x100000, VM_PROT_READ|VM_PROT_WRITE, PTE_PAGETABLE);
 276         pmap_map_chunk(l1pagetable, KERNBASE + 0x200000, SDRAM_START + 0x200000,
 277            (((uint32_t)(lastaddr) - KERNBASE - 0x200000) + L1_S_SIZE) & ~(L1_S_SIZE - 1),
 278             VM_PROT_READ|VM_PROT_WRITE, PTE_CACHE);
 279         freemem_after = ((int)lastaddr + PAGE_SIZE) & ~(PAGE_SIZE - 1);
 280         afterkern = round_page(((vm_offset_t)lastaddr + L1_S_SIZE) &
 281             ~(L1_S_SIZE - 1));
 282         for (i = 0; i < KERNEL_PT_AFKERNEL_NUM; i++) {
 283                 pmap_link_l2pt(l1pagetable, afterkern + i * 0x00100000,
 284                     &kernel_pt_table[KERNEL_PT_AFKERNEL + i]);
 285         }
 286         pmap_map_entry(l1pagetable, afterkern, minidataclean.pv_pa,
 287             VM_PROT_READ|VM_PROT_WRITE, PTE_CACHE);
 288
 289 #ifdef ARM_USE_SMALL_ALLOC
 290         if ((freemem_after + 2 * PAGE_SIZE) <= afterkern) {
 291                 arm_add_smallalloc_pages((void *)(freemem_after),
 292                     (void*)(freemem_after + PAGE_SIZE),
 293                     afterkern - (freemem_after + PAGE_SIZE), 0);
 294         }
 295 #endif
 296
 297         /* Map the Mini-Data cache clean area. */
 298         xscale_setup_minidata(l1pagetable, afterkern,
 299             minidataclean.pv_pa);
 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         pmap_devmap_bootstrap(l1pagetable, pxa_devmap);
 305
 306         /*
 307          * Give the XScale global cache clean code an appropriately
 308          * sized chunk of unmapped VA space starting at 0xff000000
 309          * (our device mappings end before this address).
 310          */
 311         xscale_cache_clean_addr = 0xff000000U;
 312
 313         cpu_domains((DOMAIN_CLIENT << (PMAP_DOMAIN_KERNEL*2)) | DOMAIN_CLIENT);
 314         setttb(kernel_l1pt.pv_pa);
 315         cpu_tlb_flushID();
 316         cpu_domains(DOMAIN_CLIENT << (PMAP_DOMAIN_KERNEL*2));
 317
 318         /*
 319          * Pages were allocated during the secondary bootstrap for the
 320          * stacks for different CPU modes.
 321          * We must now set the r13 registers in the different CPU modes to
 322          * point to these stacks.
 323          * Since the ARM stacks use STMFD etc. we must set r13 to the top end
 324          * of the stack memory.
 325          */
 326         set_stackptr(PSR_IRQ32_MODE,
 327             irqstack.pv_va + IRQ_STACK_SIZE * PAGE_SIZE);
 328         set_stackptr(PSR_ABT32_MODE,
 329             abtstack.pv_va + ABT_STACK_SIZE * PAGE_SIZE);
 330         set_stackptr(PSR_UND32_MODE,
 331             undstack.pv_va + UND_STACK_SIZE * PAGE_SIZE);
 332
 333         /*
 334          * We must now clean the cache again....
 335          * Cleaning may be done by reading new data to displace any
 336          * dirty data in the cache. This will have happened in setttb()
 337          * but since we are boot strapping the addresses used for the read
 338          * may have just been remapped and thus the cache could be out
 339          * of sync. A re-clean after the switch will cure this.
 340          * After booting there are no gross relocations of the kernel thus
 341          * this problem will not occur after initarm().
 342          */
 343         cpu_idcache_wbinv_all();
 344
 345         /*
 346          * Sort out bus_space for on-board devices.
 347          */
 348         pxa_obio_tag_init();
 349
 350         /*
 351          * Fetch the SDRAM start/size from the PXA2X0 SDRAM configration
 352          * registers.
 353          */
 354         pxa_probe_sdram(obio_tag, PXA2X0_MEMCTL_BASE, memstart, memsize);
 355
 356         physmem = 0;
 357         for (i = 0; i < PXA2X0_SDRAM_BANKS; i++) {
 358                 physmem += memsize[i] / PAGE_SIZE;
 359         }
 360
 361         /* Fire up consoles. */
 362         cninit();
 363
 364         /* Set stack for exception handlers */
 365         data_abort_handler_address = (u_int)data_abort_handler;
 366         prefetch_abort_handler_address = (u_int)prefetch_abort_handler;
 367         undefined_handler_address = (u_int)undefinedinstruction_bounce;
 368         undefined_init();
 369
 370         proc_linkup(&proc0, &thread0);
 371         thread0.td_kstack = kernelstack.pv_va;
 372         thread0.td_pcb = (struct pcb *)
 373                 (thread0.td_kstack + KSTACK_PAGES * PAGE_SIZE) - 1;
 374         thread0.td_pcb->pcb_flags = 0;
 375         thread0.td_frame = &proc0_tf;
 376         pcpup->pc_curpcb = thread0.td_pcb;
 377
 378         /* Enable MMU, I-cache, D-cache, write buffer. */
 379         arm_vector_init(ARM_VECTORS_HIGH, ARM_VEC_ALL);
 380
 381         pmap_curmaxkvaddr = afterkern + PAGE_SIZE;
 382         /*
 383          * ARM USE_SMALL_ALLOC uses dump_avail, so it must be filled before
 384          * calling pmap_bootstrap.
 385          */
 386         i = 0;
 387         for (j = 0; j < PXA2X0_SDRAM_BANKS; j++) {
 388                 if (memsize[j] > 0) {
 389                         dump_avail[i++] = round_page(memstart[j]);
 390                         dump_avail[i++] =
 391                             trunc_page(memstart[j] + memsize[j]);
 392                 }
 393         }
 394         dump_avail[i] = 0;
 395         dump_avail[i] = 0;
 396         pmap_bootstrap(pmap_curmaxkvaddr, 0xd0000000, &kernel_l1pt);
 397         msgbufp = (void*)msgbufpv.pv_va;
 398         msgbufinit(msgbufp, msgbufsize);
 399         mutex_init();
 400
 401         i = 0;
 402 #ifdef ARM_USE_SMALL_ALLOC
 403         phys_avail[i++] = 0xa0000000;
 404         phys_avail[i++] = 0xa0001000;   /*
 405                                          *XXX: Gross hack to get our
 406                                          * pages in the vm_page_array
 407                                          . */
 408 #endif
 409         for (j = 0; j < PXA2X0_SDRAM_BANKS; j++) {
 410                 if (memsize[j] > 0) {
 411                         phys_avail[i] = round_page(memstart[j]);
 412                         dump_avail[i++] = round_page(memstart[j]);
 413                         phys_avail[i] =
 414                             trunc_page(memstart[j] + memsize[j]);
 415                         dump_avail[i++] =
 416                             trunc_page(memstart[j] + memsize[j]);
 417                 }
 418         }
 419
 420         dump_avail[i] = 0;
 421         phys_avail[i++] = 0;
 422         dump_avail[i] = 0;
 423         phys_avail[i] = 0;
 424 #ifdef ARM_USE_SMALL_ALLOC
 425         phys_avail[2] = round_page(virtual_avail - KERNBASE + phys_avail[2]);
 426 #else
 427         phys_avail[0] = round_page(virtual_avail - KERNBASE + phys_avail[0]);
 428 #endif
 429
 430         init_param2(physmem);
 431         kdb_init();
 432         return ((void *)(kernelstack.pv_va + USPACE_SVC_STACK_TOP -
 433             sizeof(struct pcb)));
 434 }
 435
 436 static void
 437 pxa_probe_sdram(bus_space_tag_t bst, bus_space_handle_t bsh,
 438     uint32_t *memstart, uint32_t *memsize)
 439 {
 440         uint32_t        mdcnfg, dwid, dcac, drac, dnb;
 441         int             i;
 442
 443         mdcnfg = bus_space_read_4(bst, bsh, MEMCTL_MDCNFG);
 444
 445         /*
 446          * Scan all 4 SDRAM banks
 447          */
 448         for (i = 0; i < PXA2X0_SDRAM_BANKS; i++) {
 449                 memstart[i] = 0;
 450                 memsize[i] = 0;
 451
 452                 switch (i) {
 453                 case 0:
 454                 case 1:
 455                         if ((i == 0 && (mdcnfg & MDCNFG_DE0) == 0) ||
 456                             (i == 1 && (mdcnfg & MDCNFG_DE1) == 0))
 457                                 continue;
 458                         dwid = mdcnfg >> MDCNFD_DWID01_SHIFT;
 459                         dcac = mdcnfg >> MDCNFD_DCAC01_SHIFT;
 460                         drac = mdcnfg >> MDCNFD_DRAC01_SHIFT;
 461                         dnb = mdcnfg >> MDCNFD_DNB01_SHIFT;
 462                         break;
 463
 464                 case 2:
 465                 case 3:
 466                         if ((i == 2 && (mdcnfg & MDCNFG_DE2) == 0) ||
 467                             (i == 3 && (mdcnfg & MDCNFG_DE3) == 0))
 468                                 continue;
 469                         dwid = mdcnfg >> MDCNFD_DWID23_SHIFT;
 470                         dcac = mdcnfg >> MDCNFD_DCAC23_SHIFT;
 471                         drac = mdcnfg >> MDCNFD_DRAC23_SHIFT;
 472                         dnb = mdcnfg >> MDCNFD_DNB23_SHIFT;
 473                         break;
 474                 default:
 475                         panic("pxa_probe_sdram: impossible");
 476                 }
 477
 478                 dwid = 2 << (1 - (dwid & MDCNFD_DWID_MASK));  /* 16/32 width */
 479                 dcac = 1 << ((dcac & MDCNFD_DCAC_MASK) + 8);  /* 8-11 columns */
 480                 drac = 1 << ((drac & MDCNFD_DRAC_MASK) + 11); /* 11-13 rows */
 481                 dnb = 2 << (dnb & MDCNFD_DNB_MASK);           /* # of banks */
 482
 483                 memsize[i] = dwid * dcac * drac * dnb;
 484                 memstart[i] = PXA2X0_SDRAM0_START +
 485                     (i * PXA2X0_SDRAM_BANK_SIZE);
 486         }
 487 }
 488
 489 #define TIMER_FREQUENCY 3686400
 490 #define UNIMPLEMENTED   panic("%s: unimplemented", __func__)
 491
 492 /* XXXBJR: Belongs with DELAY in a timer.c of some sort. */
 493 void
 494 cpu_startprofclock(void)
 495 {
 496         UNIMPLEMENTED;
 497 }
 498
 499 void
 500 cpu_stopprofclock(void)
 501 {
 502         UNIMPLEMENTED;
 503 }
 504
 505 static struct arm32_dma_range pxa_range = {
 506         .dr_sysbase = 0,
 507         .dr_busbase = 0,
 508         .dr_len = ~0u,
 509 };
 510
 511 struct arm32_dma_range *
 512 bus_dma_get_range(void)
 513 {
 514
 515         return (&pxa_range);
 516 }
 517
 518 int
 519 bus_dma_get_range_nb(void)
 520 {
 521
 522         return (1);
 523 }