src/ata.c

   1 // Low level ATA disk access
   2 //
   3 // Copyright (C) 2008  Kevin O'Connor <kevin@koconnor.net>
   4 // Copyright (C) 2002  MandrakeSoft S.A.
   5 //
   6 // This file may be distributed under the terms of the GNU LGPLv3 license.
   7
   8 #include "types.h" // u8
   9 #include "ioport.h" // inb
  10 #include "util.h" // dprintf
  11 #include "cmos.h" // inb_cmos
  12 #include "pic.h" // enable_hwirq
  13 #include "biosvar.h" // GET_EBDA
  14 #include "pci.h" // pci_find_class
  15 #include "pci_ids.h" // PCI_CLASS_STORAGE_OTHER
  16 #include "pci_regs.h" // PCI_INTERRUPT_LINE
  17 #include "boot.h" // add_bcv_hd
  18 #include "disk.h" // struct ata_s
  19 #include "atabits.h" // ATA_CB_STAT
  20
  21 #define TIMEOUT 0
  22 #define BSY 1
  23 #define NOT_BSY 2
  24 #define NOT_BSY_DRQ 3
  25 #define NOT_BSY_NOT_DRQ 4
  26 #define NOT_BSY_RDY 5
  27
  28 #define IDE_SECTOR_SIZE 512
  29 #define CDROM_SECTOR_SIZE 2048
  30
  31 #define IDE_TIMEOUT 32000 //32 seconds max for IDE ops
  32
  33 struct ata_s ATA VAR16_32;
  34
  35
  36 /****************************************************************
  37  * Helper functions
  38  ****************************************************************/
  39
  40 // Wait for the specified ide state
  41 static inline int
  42 await_ide(u8 mask, u8 flags, u16 base, u16 timeout)
  43 {
  44     u64 end = calc_future_tsc(timeout);
  45     for (;;) {
  46         u8 status = inb(base+ATA_CB_STAT);
  47         if ((status & mask) == flags)
  48             return status;
  49         if (rdtscll() > end) {
  50             dprintf(1, "IDE time out\n");
  51             return -1;
  52         }
  53     }
  54 }
  55
  56 // Wait for the device to be not-busy.
  57 static int
  58 await_not_bsy(u16 base)
  59 {
  60     return await_ide(ATA_CB_STAT_BSY, 0, base, IDE_TIMEOUT);
  61 }
  62
  63 // Wait for the device to be ready.
  64 static int
  65 await_rdy(u16 base)
  66 {
  67     return await_ide(ATA_CB_STAT_RDY, ATA_CB_STAT_RDY, base, IDE_TIMEOUT);
  68 }
  69
  70 // Wait for ide state - pauses for one ata cycle first.
  71 static inline int
  72 pause_await_not_bsy(u16 iobase1, u16 iobase2)
  73 {
  74     // Wait one PIO transfer cycle.
  75     inb(iobase2 + ATA_CB_ASTAT);
  76
  77     return await_not_bsy(iobase1);
  78 }
  79
  80 // Wait for ide state - pause for 400ns first.
  81 static inline int
  82 ndelay_await_not_bsy(u16 iobase1)
  83 {
  84     ndelay(400);
  85     return await_not_bsy(iobase1);
  86 }
  87
  88 // Reset a drive
  89 void
  90 ata_reset(int driveid)
  91 {
  92     u8 channel = driveid / 2;
  93     u8 slave = driveid % 2;
  94     u16 iobase1 = GET_GLOBAL(ATA.channels[channel].iobase1);
  95     u16 iobase2 = GET_GLOBAL(ATA.channels[channel].iobase2);
  96
  97     dprintf(6, "ata_reset driveid=%d\n", driveid);
  98     // Pulse SRST
  99     outb(ATA_CB_DC_HD15 | ATA_CB_DC_NIEN | ATA_CB_DC_SRST, iobase2+ATA_CB_DC);
 100     udelay(5);
 101     outb(ATA_CB_DC_HD15 | ATA_CB_DC_NIEN, iobase2+ATA_CB_DC);
 102     mdelay(2);
 103
 104     // wait for device to become not busy.
 105     int status = await_not_bsy(iobase1);
 106     if (status < 0)
 107         goto done;
 108     if (slave) {
 109         // Change device.
 110         u64 end = calc_future_tsc(IDE_TIMEOUT);
 111         for (;;) {
 112             outb(ATA_CB_DH_DEV1, iobase1 + ATA_CB_DH);
 113             status = await_not_bsy(iobase1);
 114             if (status < 0)
 115                 goto done;
 116             if (inb(iobase1 + ATA_CB_DH) == ATA_CB_DH_DEV1)
 117                 break;
 118             // Change drive request failed to take effect - retry.
 119             if (rdtscll() > end) {
 120                 dprintf(1, "ata_reset slave time out\n");
 121                 goto done;
 122             }
 123         }
 124     }
 125
 126     // On a user-reset request, wait for RDY if it is an ATA device.
 127     u8 type=GET_GLOBAL(ATA.devices[driveid].type);
 128     if (type == ATA_TYPE_ATA)
 129         status = await_rdy(iobase1);
 130
 131 done:
 132     // Enable interrupts
 133     outb(ATA_CB_DC_HD15, iobase2+ATA_CB_DC);
 134
 135     dprintf(6, "ata_reset exit status=%x\n", status);
 136 }
 137
 138
 139 /****************************************************************
 140  * ATA send command
 141  ****************************************************************/
 142
 143 struct ata_pio_command {
 144     u8 feature;
 145     u8 sector_count;
 146     u8 lba_low;
 147     u8 lba_mid;
 148     u8 lba_high;
 149     u8 device;
 150     u8 command;
 151
 152     u8 sector_count2;
 153     u8 lba_low2;
 154     u8 lba_mid2;
 155     u8 lba_high2;
 156 };
 157
 158 // Send an ata command to the drive.
 159 static int
 160 send_cmd(int driveid, struct ata_pio_command *cmd)
 161 {
 162     u8 channel = driveid / 2;
 163     u8 slave = driveid % 2;
 164     u16 iobase1 = GET_GLOBAL(ATA.channels[channel].iobase1);
 165     u16 iobase2 = GET_GLOBAL(ATA.channels[channel].iobase2);
 166
 167     // Disable interrupts
 168     outb(ATA_CB_DC_HD15 | ATA_CB_DC_NIEN, iobase2 + ATA_CB_DC);
 169
 170     // Select device
 171     int status = await_not_bsy(iobase1);
 172     if (status < 0)
 173         return status;
 174     u8 newdh = ((cmd->device & ~ATA_CB_DH_DEV1)
 175                 | (slave ? ATA_CB_DH_DEV1 : ATA_CB_DH_DEV0));
 176     u8 olddh = inb(iobase1 + ATA_CB_DH);
 177     outb(newdh, iobase1 + ATA_CB_DH);
 178     if ((olddh ^ newdh) & (1<<4)) {
 179         // Was a device change - wait for device to become not busy.
 180         status = await_not_bsy(iobase1);
 181         if (status < 0)
 182             return status;
 183     }
 184
 185     if (cmd->command & 0x04) {
 186         outb(0x00, iobase1 + ATA_CB_FR);
 187         outb(cmd->sector_count2, iobase1 + ATA_CB_SC);
 188         outb(cmd->lba_low2, iobase1 + ATA_CB_SN);
 189         outb(cmd->lba_mid2, iobase1 + ATA_CB_CL);
 190         outb(cmd->lba_high2, iobase1 + ATA_CB_CH);
 191     }
 192     outb(cmd->feature, iobase1 + ATA_CB_FR);
 193     outb(cmd->sector_count, iobase1 + ATA_CB_SC);
 194     outb(cmd->lba_low, iobase1 + ATA_CB_SN);
 195     outb(cmd->lba_mid, iobase1 + ATA_CB_CL);
 196     outb(cmd->lba_high, iobase1 + ATA_CB_CH);
 197     outb(cmd->command, iobase1 + ATA_CB_CMD);
 198
 199     status = ndelay_await_not_bsy(iobase1);
 200     if (status < 0)
 201         return status;
 202
 203     if (status & ATA_CB_STAT_ERR) {
 204         dprintf(6, "send_cmd : read error (status=%02x err=%02x)\n"
 205                 , status, inb(iobase1 + ATA_CB_ERR));
 206         return -4;
 207     }
 208     if (!(status & ATA_CB_STAT_DRQ)) {
 209         dprintf(6, "send_cmd : DRQ not set (status %02x)\n", status);
 210         return -5;
 211     }
 212
 213     return 0;
 214 }
 215
 216
 217 /****************************************************************
 218  * ATA transfers
 219  ****************************************************************/
 220
 221 // Read and discard x number of bytes from an io channel.
 222 static void
 223 insx_discard(int iobase1, int bytes)
 224 {
 225     int count, i;
 226     if (CONFIG_ATA_PIO32) {
 227         count = bytes / 4;
 228         for (i=0; i<count; i++)
 229             inl(iobase1);
 230     } else {
 231         count = bytes / 2;
 232         for (i=0; i<count; i++)
 233             inw(iobase1);
 234     }
 235 }
 236
 237 // Transfer 'count' blocks (of 'blocksize' bytes) to/from drive
 238 // 'driveid'.  If 'skipfirst' or 'skiplast' is set then the first
 239 // and/or last block may be partially transferred.  This function is
 240 // inlined because all the callers use different forms and because the
 241 // large number of parameters would consume a lot of stack space.
 242 static __always_inline int
 243 ata_transfer(int driveid, int iswrite, int count, int blocksize
 244              , int skipfirst, int skiplast, void *buf_fl)
 245 {
 246     dprintf(16, "ata_transfer id=%d write=%d count=%d bs=%d"
 247             " skipf=%d skipl=%d buf=%p\n"
 248             , driveid, iswrite, count, blocksize
 249             , skipfirst, skiplast, buf_fl);
 250
 251     // Reset count of transferred data
 252     SET_EBDA(sector_count, 0);
 253
 254     u8 channel  = driveid / 2;
 255     u16 iobase1 = GET_GLOBAL(ATA.channels[channel].iobase1);
 256     u16 iobase2 = GET_GLOBAL(ATA.channels[channel].iobase2);
 257     int current = 0;
 258     int status;
 259     for (;;) {
 260         int bsize = blocksize;
 261         if (skipfirst && current == 0) {
 262             insx_discard(iobase1, skipfirst);
 263             bsize -= skipfirst;
 264         }
 265         if (skiplast && current == count-1)
 266             bsize -= skiplast;
 267
 268         if (iswrite) {
 269             // Write data to controller
 270             dprintf(16, "Write sector id=%d dest=%p\n", driveid, buf_fl);
 271             if (CONFIG_ATA_PIO32)
 272                 outsl_fl(iobase1, buf_fl, bsize / 4);
 273             else
 274                 outsw_fl(iobase1, buf_fl, bsize / 2);
 275         } else {
 276             // Read data from controller
 277             dprintf(16, "Read sector id=%d dest=%p\n", driveid, buf_fl);
 278             if (CONFIG_ATA_PIO32)
 279                 insl_fl(iobase1, buf_fl, bsize / 4);
 280             else
 281                 insw_fl(iobase1, buf_fl, bsize / 2);
 282         }
 283         buf_fl += bsize;
 284
 285         if (skiplast && current == count-1)
 286             insx_discard(iobase1, skiplast);
 287
 288         status = pause_await_not_bsy(iobase1, iobase2);
 289         if (status < 0)
 290             // Error
 291             return status;
 292
 293         current++;
 294         SET_EBDA(sector_count, current);
 295         if (current == count)
 296             break;
 297         status &= (ATA_CB_STAT_BSY | ATA_CB_STAT_DRQ | ATA_CB_STAT_ERR);
 298         if (status != ATA_CB_STAT_DRQ) {
 299             dprintf(6, "ata_transfer : more sectors left (status %02x)\n"
 300                     , status);
 301             return -6;
 302         }
 303     }
 304
 305     status &= (ATA_CB_STAT_BSY | ATA_CB_STAT_DF | ATA_CB_STAT_DRQ
 306                | ATA_CB_STAT_ERR);
 307     if (!iswrite)
 308         status &= ~ATA_CB_STAT_DF;
 309     if (status != 0) {
 310         dprintf(6, "ata_transfer : no sectors left (status %02x)\n", status);
 311         return -7;
 312     }
 313
 314     // Enable interrupts
 315     outb(ATA_CB_DC_HD15, iobase2+ATA_CB_DC);
 316     return 0;
 317 }
 318
 319 static noinline int
 320 ata_transfer_disk(const struct disk_op_s *op)
 321 {
 322     return ata_transfer(op->driveid, op->command == ATA_CMD_WRITE_SECTORS
 323                         , op->count, IDE_SECTOR_SIZE, 0, 0, op->buf_fl);
 324 }
 325
 326 static noinline int
 327 ata_transfer_cdrom(const struct disk_op_s *op)
 328 {
 329     return ata_transfer(op->driveid, 0, op->count, CDROM_SECTOR_SIZE
 330                         , 0, 0, op->buf_fl);
 331 }
 332
 333 static noinline int
 334 ata_transfer_cdemu(const struct disk_op_s *op, int before, int after)
 335 {
 336     int vcount = op->count * 4 - before - after;
 337     int ret = ata_transfer(op->driveid, 0, op->count, CDROM_SECTOR_SIZE
 338                            , before*512, after*512, op->buf_fl);
 339     if (ret) {
 340         SET_EBDA(sector_count, 0);
 341         return ret;
 342     }
 343     SET_EBDA(sector_count, vcount);
 344     return 0;
 345 }
 346
 347
 348 /****************************************************************
 349  * ATA hard drive functions
 350  ****************************************************************/
 351
 352 static int
 353 send_cmd_disk(const struct disk_op_s *op)
 354 {
 355     u64 lba = op->lba;
 356
 357     struct ata_pio_command cmd;
 358     memset(&cmd, 0, sizeof(cmd));
 359
 360     cmd.command = op->command;
 361     if (op->count >= (1<<8) || lba + op->count >= (1<<28)) {
 362         cmd.sector_count2 = op->count >> 8;
 363         cmd.lba_low2 = lba >> 24;
 364         cmd.lba_mid2 = lba >> 32;
 365         cmd.lba_high2 = lba >> 40;
 366
 367         cmd.command |= 0x04;
 368         lba &= 0xffffff;
 369     }
 370
 371     cmd.feature = 0;
 372     cmd.sector_count = op->count;
 373     cmd.lba_low = lba;
 374     cmd.lba_mid = lba >> 8;
 375     cmd.lba_high = lba >> 16;
 376     cmd.device = ((lba >> 24) & 0xf) | ATA_CB_DH_LBA;
 377
 378     return send_cmd(op->driveid, &cmd);
 379 }
 380
 381 // Read/write count blocks from a harddrive.
 382 int
 383 ata_cmd_data(struct disk_op_s *op)
 384 {
 385     int ret = send_cmd_disk(op);
 386     if (ret)
 387         return ret;
 388     return ata_transfer_disk(op);
 389 }
 390
 391
 392 /****************************************************************
 393  * ATAPI functions
 394  ****************************************************************/
 395
 396 // Low-level atapi command transmit function.
 397 static int
 398 send_atapi_cmd(int driveid, u8 *cmdbuf, u8 cmdlen, u16 blocksize)
 399 {
 400     u8 channel = driveid / 2;
 401     u16 iobase1 = GET_GLOBAL(ATA.channels[channel].iobase1);
 402     u16 iobase2 = GET_GLOBAL(ATA.channels[channel].iobase2);
 403
 404     struct ata_pio_command cmd;
 405     cmd.sector_count = 0;
 406     cmd.feature = 0;
 407     cmd.lba_low = 0;
 408     cmd.lba_mid = blocksize;
 409     cmd.lba_high = blocksize >> 8;
 410     cmd.device = 0;
 411     cmd.command = ATA_CMD_PACKET;
 412
 413     int ret = send_cmd(driveid, &cmd);
 414     if (ret)
 415         return ret;
 416
 417     // Send command to device
 418     outsw_fl(iobase1, MAKE_FLATPTR(GET_SEG(SS), cmdbuf), cmdlen / 2);
 419
 420     int status = pause_await_not_bsy(iobase1, iobase2);
 421     if (status < 0)
 422         return status;
 423
 424     if (status & ATA_CB_STAT_ERR) {
 425         dprintf(6, "send_atapi_cmd : read error (status=%02x err=%02x)\n"
 426                 , status, inb(iobase1 + ATA_CB_ERR));
 427         return -2;
 428     }
 429     if (!(status & ATA_CB_STAT_DRQ)) {
 430         dprintf(6, "send_atapi_cmd : DRQ not set (status %02x)\n", status);
 431         return -3;
 432     }
 433
 434     return 0;
 435 }
 436
 437 // Low-level cdrom read atapi command transmit function.
 438 static int
 439 send_cmd_cdrom(const struct disk_op_s *op)
 440 {
 441     u8 atacmd[12];
 442     memset(atacmd, 0, sizeof(atacmd));
 443
 444     atacmd[0]=0x28;                         // READ command
 445     atacmd[7]=(op->count & 0xff00) >> 8;    // Sectors
 446     atacmd[8]=(op->count & 0x00ff);
 447     atacmd[2]=(op->lba & 0xff000000) >> 24; // LBA
 448     atacmd[3]=(op->lba & 0x00ff0000) >> 16;
 449     atacmd[4]=(op->lba & 0x0000ff00) >> 8;
 450     atacmd[5]=(op->lba & 0x000000ff);
 451
 452     return send_atapi_cmd(op->driveid, atacmd, sizeof(atacmd)
 453                           , CDROM_SECTOR_SIZE);
 454 }
 455
 456 // Read sectors from the cdrom.
 457 int
 458 cdrom_read(struct disk_op_s *op)
 459 {
 460     int ret = send_cmd_cdrom(op);
 461     if (ret)
 462         return ret;
 463
 464     return ata_transfer_cdrom(op);
 465 }
 466
 467 // Pretend the cdrom has 512 byte sectors (instead of 2048) and read
 468 // sectors.
 469 int
 470 cdrom_read_512(struct disk_op_s *op)
 471 {
 472     u32 vlba = op->lba;
 473     u32 vcount = op->count;
 474     u32 lba = op->lba = vlba / 4;
 475     u32 velba = vlba + vcount - 1;
 476     u32 elba = velba / 4;
 477     op->count = elba - lba + 1;
 478     int before = vlba % 4;
 479     int after = 3 - (velba % 4);
 480
 481     dprintf(16, "cdrom_read_512: id=%d vlba=%d vcount=%d buf=%p lba=%d elba=%d"
 482             " count=%d before=%d after=%d\n"
 483             , op->driveid, vlba, vcount, op->buf_fl, lba, elba
 484             , op->count, before, after);
 485
 486     int ret = send_cmd_cdrom(op);
 487     if (ret)
 488         return ret;
 489
 490     return ata_transfer_cdemu(op, before, after);
 491 }
 492
 493 // Send a simple atapi command to a drive.
 494 int
 495 ata_cmd_packet(int driveid, u8 *cmdbuf, u8 cmdlen
 496                , u32 length, void *buf_fl)
 497 {
 498     int ret = send_atapi_cmd(driveid, cmdbuf, cmdlen, length);
 499     if (ret)
 500         return ret;
 501
 502     return ata_transfer(driveid, 0, 1, length, 0, 0, buf_fl);
 503 }
 504
 505
 506 /****************************************************************
 507  * Disk geometry translation
 508  ****************************************************************/
 509
 510 static u8
 511 get_translation(int driveid)
 512 {
 513     if (! CONFIG_COREBOOT) {
 514         // Emulators pass in the translation info via nvram.
 515         u8 channel = driveid / 2;
 516         u8 translation = inb_cmos(CMOS_BIOS_DISKTRANSFLAG + channel/2);
 517         translation >>= 2 * (driveid % 4);
 518         translation &= 0x03;
 519         return translation;
 520     }
 521
 522     // On COREBOOT, use a heuristic to determine translation type.
 523     u16 heads = GET_GLOBAL(ATA.devices[driveid].pchs.heads);
 524     u16 cylinders = GET_GLOBAL(ATA.devices[driveid].pchs.cylinders);
 525     u16 spt = GET_GLOBAL(ATA.devices[driveid].pchs.spt);
 526
 527     if (cylinders <= 1024 && heads <= 16 && spt <= 63)
 528         return ATA_TRANSLATION_NONE;
 529     if (cylinders * heads <= 131072)
 530         return ATA_TRANSLATION_LARGE;
 531     return ATA_TRANSLATION_LBA;
 532 }
 533
 534 static void
 535 setup_translation(int driveid)
 536 {
 537     u8 translation = get_translation(driveid);
 538     SET_GLOBAL(ATA.devices[driveid].translation, translation);
 539
 540     u8 channel = driveid / 2;
 541     u8 slave = driveid % 2;
 542     u16 heads = GET_GLOBAL(ATA.devices[driveid].pchs.heads);
 543     u16 cylinders = GET_GLOBAL(ATA.devices[driveid].pchs.cylinders);
 544     u16 spt = GET_GLOBAL(ATA.devices[driveid].pchs.spt);
 545     u64 sectors = GET_GLOBAL(ATA.devices[driveid].sectors);
 546
 547     dprintf(1, "ata%d-%d: PCHS=%u/%d/%d translation="
 548             , channel, slave, cylinders, heads, spt);
 549     switch (translation) {
 550     case ATA_TRANSLATION_NONE:
 551         dprintf(1, "none");
 552         break;
 553     case ATA_TRANSLATION_LBA:
 554         dprintf(1, "lba");
 555         spt = 63;
 556         if (sectors > 63*255*1024) {
 557             heads = 255;
 558             cylinders = 1024;
 559             break;
 560         }
 561         u32 sect = (u32)sectors / 63;
 562         heads = sect / 1024;
 563         if (heads>128)
 564             heads = 255;
 565         else if (heads>64)
 566             heads = 128;
 567         else if (heads>32)
 568             heads = 64;
 569         else if (heads>16)
 570             heads = 32;
 571         else
 572             heads = 16;
 573         cylinders = sect / heads;
 574         break;
 575     case ATA_TRANSLATION_RECHS:
 576         dprintf(1, "r-echs");
 577         // Take care not to overflow
 578         if (heads==16) {
 579             if (cylinders>61439)
 580                 cylinders=61439;
 581             heads=15;
 582             cylinders = (u16)((u32)(cylinders)*16/15);
 583         }
 584         // then go through the large bitshift process
 585     case ATA_TRANSLATION_LARGE:
 586         if (translation == ATA_TRANSLATION_LARGE)
 587             dprintf(1, "large");
 588         while (cylinders > 1024) {
 589             cylinders >>= 1;
 590             heads <<= 1;
 591
 592             // If we max out the head count
 593             if (heads > 127)
 594                 break;
 595         }
 596         break;
 597     }
 598     // clip to 1024 cylinders in lchs
 599     if (cylinders > 1024)
 600         cylinders = 1024;
 601     dprintf(1, " LCHS=%d/%d/%d\n", cylinders, heads, spt);
 602
 603     SET_GLOBAL(ATA.devices[driveid].lchs.heads, heads);
 604     SET_GLOBAL(ATA.devices[driveid].lchs.cylinders, cylinders);
 605     SET_GLOBAL(ATA.devices[driveid].lchs.spt, spt);
 606 }
 607
 608
 609 /****************************************************************
 610  * ATA detect and init
 611  ****************************************************************/
 612
 613 // Extract common information from IDENTIFY commands.
 614 static void
 615 extract_identify(int driveid, u16 *buffer)
 616 {
 617     dprintf(3, "Identify w0=%x w2=%x\n", buffer[0], buffer[2]);
 618
 619     // Read model name
 620     char *model = ATA.devices[driveid].model;
 621     int maxsize = ARRAY_SIZE(ATA.devices[driveid].model);
 622     int i;
 623     for (i=0; i<maxsize/2; i++) {
 624         u16 v = buffer[27+i];
 625         model[i*2] = v >> 8;
 626         model[i*2+1] = v & 0xff;
 627     }
 628     model[maxsize-1] = 0x00;
 629
 630     // Trim trailing spaces from model name.
 631     for (i=maxsize-2; i>0 && model[i] == 0x20; i--)
 632         model[i] = 0x00;
 633
 634     // Extract ATA/ATAPI version.
 635     u16 ataversion = buffer[80];
 636     u8 version;
 637     for (version=15; version>0; version--)
 638         if (ataversion & (1<<version))
 639             break;
 640     ATA.devices[driveid].version = version;
 641
 642     // Common flags.
 643     SET_GLOBAL(ATA.devices[driveid].removable, (buffer[0] & 0x80) ? 1 : 0);
 644 }
 645
 646 static int
 647 init_drive_atapi(int driveid)
 648 {
 649     // Send an IDENTIFY_DEVICE_PACKET command to device
 650     u16 buffer[256];
 651     memset(buffer, 0, sizeof(buffer));
 652     struct disk_op_s dop;
 653     dop.driveid = driveid;
 654     dop.command = ATA_CMD_IDENTIFY_DEVICE_PACKET;
 655     dop.count = 1;
 656     dop.lba = 1;
 657     dop.buf_fl = MAKE_FLATPTR(GET_SEG(SS), buffer);
 658     int ret = ata_cmd_data(&dop);
 659     if (ret)
 660         return ret;
 661
 662     // Success - setup as ATAPI.
 663     extract_identify(driveid, buffer);
 664     SET_GLOBAL(ATA.devices[driveid].type, ATA_TYPE_ATAPI);
 665     SET_GLOBAL(ATA.devices[driveid].device, (buffer[0] >> 8) & 0x1f);
 666     SET_GLOBAL(ATA.devices[driveid].blksize, CDROM_SECTOR_SIZE);
 667
 668     // fill cdidmap
 669     u8 cdcount = GET_GLOBAL(ATA.cdcount);
 670     SET_GLOBAL(ATA.idmap[1][cdcount], driveid);
 671     SET_GLOBAL(ATA.cdcount, cdcount+1);
 672
 673     // Report drive info to user.
 674     u8 channel = driveid / 2;
 675     u8 slave = driveid % 2;
 676     printf("ata%d-%d: %s ATAPI-%d %s\n", channel, slave
 677            , ATA.devices[driveid].model, ATA.devices[driveid].version
 678            , (ATA.devices[driveid].device == ATA_DEVICE_CDROM
 679               ? "CD-Rom/DVD-Rom" : "Device"));
 680
 681     return 0;
 682 }
 683
 684 static int
 685 init_drive_ata(int driveid)
 686 {
 687     // Send an IDENTIFY_DEVICE command to device
 688     u16 buffer[256];
 689     memset(buffer, 0, sizeof(buffer));
 690     struct disk_op_s dop;
 691     dop.driveid = driveid;
 692     dop.command = ATA_CMD_IDENTIFY_DEVICE;
 693     dop.count = 1;
 694     dop.lba = 1;
 695     dop.buf_fl = MAKE_FLATPTR(GET_SEG(SS), buffer);
 696     int ret = ata_cmd_data(&dop);
 697     if (ret)
 698         return ret;
 699
 700     // Success - setup as ATA.
 701     extract_identify(driveid, buffer);
 702     SET_GLOBAL(ATA.devices[driveid].type, ATA_TYPE_ATA);
 703     SET_GLOBAL(ATA.devices[driveid].device, ATA_DEVICE_HD);
 704     SET_GLOBAL(ATA.devices[driveid].blksize, IDE_SECTOR_SIZE);
 705
 706     SET_GLOBAL(ATA.devices[driveid].pchs.cylinders, buffer[1]);
 707     SET_GLOBAL(ATA.devices[driveid].pchs.heads, buffer[3]);
 708     SET_GLOBAL(ATA.devices[driveid].pchs.spt, buffer[6]);
 709
 710     u64 sectors;
 711     if (buffer[83] & (1 << 10)) // word 83 - lba48 support
 712         sectors = *(u64*)&buffer[100]; // word 100-103
 713     else
 714         sectors = *(u32*)&buffer[60]; // word 60 and word 61
 715     SET_GLOBAL(ATA.devices[driveid].sectors, sectors);
 716
 717     // Setup disk geometry translation.
 718     setup_translation(driveid);
 719
 720     // Report drive info to user.
 721     u8 channel = driveid / 2;
 722     u8 slave = driveid % 2;
 723     char *model = ATA.devices[driveid].model;
 724     printf("ata%d-%d: %s ATA-%d Hard-Disk ", channel, slave, model
 725            , ATA.devices[driveid].version);
 726     u64 sizeinmb = sectors >> 11;
 727     if (sizeinmb < (1 << 16))
 728         printf("(%u MiBytes)\n", (u32)sizeinmb);
 729     else
 730         printf("(%u GiBytes)\n", (u32)(sizeinmb >> 10));
 731
 732     // Register with bcv system.
 733     add_bcv_hd(driveid, model);
 734
 735     return 0;
 736 }
 737
 738 static int
 739 powerup_await_non_bsy(u16 base, u64 end)
 740 {
 741     u8 orstatus = 0;
 742     u8 status;
 743     for (;;) {
 744         status = inb(base+ATA_CB_STAT);
 745         if (!(status & ATA_CB_STAT_BSY))
 746             break;
 747         orstatus |= status;
 748         if (orstatus == 0xff) {
 749             dprintf(1, "powerup IDE floating\n");
 750             return orstatus;
 751         }
 752         if (rdtscll() > end) {
 753             dprintf(1, "powerup IDE time out\n");
 754             return -1;
 755         }
 756     }
 757     dprintf(6, "powerup iobase=%x st=%x\n", base, status);
 758     return status;
 759 }
 760
 761 static void
 762 ata_detect()
 763 {
 764     // Device detection
 765     u64 end = calc_future_tsc(IDE_TIMEOUT);
 766     int driveid, last_reset_driveid=-1;
 767     for(driveid=0; driveid<CONFIG_MAX_ATA_DEVICES; driveid++) {
 768         u8 channel = driveid / 2;
 769         u8 slave = driveid % 2;
 770
 771         u16 iobase1 = GET_GLOBAL(ATA.channels[channel].iobase1);
 772         if (!iobase1)
 773             break;
 774
 775         // Wait for not-bsy.
 776         int status = powerup_await_non_bsy(iobase1, end);
 777         if (status < 0)
 778             continue;
 779         u8 newdh = slave ? ATA_CB_DH_DEV1 : ATA_CB_DH_DEV0;
 780         outb(newdh, iobase1+ATA_CB_DH);
 781         status = powerup_await_non_bsy(iobase1, end);
 782         if (status < 0)
 783             continue;
 784
 785         // Check if ioport registers look valid.
 786         outb(newdh, iobase1+ATA_CB_DH);
 787         u8 dh = inb(iobase1+ATA_CB_DH);
 788         outb(0x55, iobase1+ATA_CB_SC);
 789         outb(0xaa, iobase1+ATA_CB_SN);
 790         u8 sc = inb(iobase1+ATA_CB_SC);
 791         u8 sn = inb(iobase1+ATA_CB_SN);
 792         dprintf(6, "ata_detect drive=%d sc=%x sn=%x dh=%x\n"
 793                 , driveid, sc, sn, dh);
 794         if (sc != 0x55 || sn != 0xaa || dh != newdh)
 795             continue;
 796
 797         // reset the channel
 798         if (slave && driveid == last_reset_driveid + 1) {
 799             // The drive was just reset - no need to reset it again.
 800         } else {
 801             ata_reset(driveid);
 802             last_reset_driveid = driveid;
 803         }
 804
 805         // check for ATAPI
 806         int ret = init_drive_atapi(driveid);
 807         if (!ret)
 808             // Found an ATAPI drive.
 809             continue;
 810
 811         u8 st = inb(iobase1+ATA_CB_STAT);
 812         if (!st)
 813             // Status not set - can't be a valid drive.
 814             continue;
 815
 816         // Wait for RDY.
 817         ret = await_rdy(iobase1);
 818         if (ret < 0)
 819             continue;
 820
 821         // check for ATA.
 822         init_drive_ata(driveid);
 823     }
 824
 825     printf("\n");
 826 }
 827
 828 static void
 829 ata_init()
 830 {
 831     memset(&ATA, 0, sizeof(ATA));
 832
 833     // hdidmap and cdidmap init.
 834     u8 device;
 835     for (device=0; device < CONFIG_MAX_ATA_DEVICES; device++) {
 836         SET_GLOBAL(ATA.idmap[0][device], CONFIG_MAX_ATA_DEVICES);
 837         SET_GLOBAL(ATA.idmap[1][device], CONFIG_MAX_ATA_DEVICES);
 838     }
 839
 840     // Scan PCI bus for ATA adapters
 841     int count=0;
 842     int bdf, max;
 843     foreachpci(bdf, max) {
 844         if (pci_config_readw(bdf, PCI_CLASS_DEVICE) != PCI_CLASS_STORAGE_IDE)
 845             continue;
 846         if (count >= ARRAY_SIZE(ATA.channels))
 847             break;
 848
 849         u8 irq = pci_config_readb(bdf, PCI_INTERRUPT_LINE);
 850         SET_GLOBAL(ATA.channels[count].irq, irq);
 851         SET_GLOBAL(ATA.channels[count].pci_bdf, bdf);
 852
 853         u8 prog_if = pci_config_readb(bdf, PCI_CLASS_PROG);
 854         u32 port1, port2;
 855
 856         if (prog_if & 1) {
 857             port1 = pci_config_readl(bdf, PCI_BASE_ADDRESS_0) & ~3;
 858             port2 = pci_config_readl(bdf, PCI_BASE_ADDRESS_1) & ~3;
 859         } else {
 860             port1 = 0x1f0;
 861             port2 = 0x3f0;
 862         }
 863         SET_GLOBAL(ATA.channels[count].iobase1, port1);
 864         SET_GLOBAL(ATA.channels[count].iobase2, port2);
 865         dprintf(1, "ATA controller %d at %x/%x (dev %x prog_if %x)\n"
 866                 , count, port1, port2, bdf, prog_if);
 867         count++;
 868
 869         if (prog_if & 4) {
 870             port1 = pci_config_readl(bdf, PCI_BASE_ADDRESS_2) & ~3;
 871             port2 = pci_config_readl(bdf, PCI_BASE_ADDRESS_3) & ~3;
 872         } else {
 873             port1 = 0x170;
 874             port2 = 0x370;
 875         }
 876         dprintf(1, "ATA controller %d at %x/%x (dev %x prog_if %x)\n"
 877                 , count, port1, port2, bdf, prog_if);
 878         SET_GLOBAL(ATA.channels[count].iobase1, port1);
 879         SET_GLOBAL(ATA.channels[count].iobase2, port2);
 880         count++;
 881     }
 882 }
 883
 884 void
 885 hard_drive_setup()
 886 {
 887     if (!CONFIG_ATA)
 888         return;
 889
 890     dprintf(3, "init hard drives\n");
 891     ata_init();
 892     ata_detect();
 893
 894     SET_BDA(disk_control_byte, 0xc0);
 895
 896     enable_hwirq(14, entry_76);
 897 }
 898
 899
 900 /****************************************************************
 901  * Drive mapping
 902  ****************************************************************/
 903
 904 // Fill in Fixed Disk Parameter Table (located in ebda).
 905 static void
 906 fill_fdpt(int driveid)
 907 {
 908     if (driveid > 1)
 909         return;
 910
 911     u16 nlc   = GET_GLOBAL(ATA.devices[driveid].lchs.cylinders);
 912     u16 nlh   = GET_GLOBAL(ATA.devices[driveid].lchs.heads);
 913     u16 nlspt = GET_GLOBAL(ATA.devices[driveid].lchs.spt);
 914
 915     u16 npc   = GET_GLOBAL(ATA.devices[driveid].pchs.cylinders);
 916     u16 nph   = GET_GLOBAL(ATA.devices[driveid].pchs.heads);
 917     u16 npspt = GET_GLOBAL(ATA.devices[driveid].pchs.spt);
 918
 919     struct fdpt_s *fdpt = &get_ebda_ptr()->fdpt[driveid];
 920     fdpt->precompensation = 0xffff;
 921     fdpt->drive_control_byte = 0xc0 | ((nph > 8) << 3);
 922     fdpt->landing_zone = npc;
 923     fdpt->cylinders = nlc;
 924     fdpt->heads = nlh;
 925     fdpt->sectors = nlspt;
 926
 927     if (nlc == npc && nlh == nph && nlspt == npspt)
 928         // no logical CHS mapping used, just physical CHS
 929         // use Standard Fixed Disk Parameter Table (FDPT)
 930         return;
 931
 932     // complies with Phoenix style Translated Fixed Disk Parameter
 933     // Table (FDPT)
 934     fdpt->phys_cylinders = npc;
 935     fdpt->phys_heads = nph;
 936     fdpt->phys_sectors = npspt;
 937     fdpt->a0h_signature = 0xa0;
 938
 939     // Checksum structure.
 940     u8 sum = checksum(fdpt, sizeof(*fdpt)-1);
 941     fdpt->checksum = -sum;
 942 }
 943
 944 // Map a drive (that was registered via add_bcv_hd)
 945 void
 946 map_drive(int driveid)
 947 {
 948     // fill hdidmap
 949     u8 hdcount = GET_BDA(hdcount);
 950     dprintf(3, "Mapping driveid %d to %d\n", driveid, hdcount);
 951     SET_GLOBAL(ATA.idmap[0][hdcount], driveid);
 952     SET_BDA(hdcount, hdcount + 1);
 953
 954     // Fill "fdpt" structure.
 955     fill_fdpt(hdcount);
 956 }