src/devices/device.c

   1 /*
   2  *      (c) 1999--2000 Martin Mares <mj@suse.cz>
   3  *      (c) 2003 Eric Biederman <ebiederm@xmission.com>
   4  *      (c) 2003 Linux Networx
   5  */
   6 /* lots of mods by ron minnich (rminnich@lanl.gov), with
   7  * the final architecture guidance from Tom Merritt (tjm@codegen.com)
   8  * In particular, we changed from the one-pass original version to
   9  * Tom's recommended multiple-pass version. I wasn't sure about doing
  10  * it with multiple passes, until I actually started doing it and saw
  11  * the wisdom of Tom's recommendations ...
  12  *
  13  * Lots of cleanups by Eric Biederman to handle bridges, and to
  14  * handle resource allocation for non-pci devices.
  15  */
  16
  17 #include <console/console.h>
  18 #include <bitops.h>
  19 #include <arch/io.h>
  20 #include <device/device.h>
  21 #include <device/pci.h>
  22 #include <device/pci_ids.h>
  23 #include <stdlib.h>
  24 #include <string.h>
  25 #include <smp/spinlock.h>
  26
  27 /** Linked list of ALL devices */
  28 struct device *all_devices = &dev_root;
  29 /** Pointer to the last device */
  30 extern struct device **last_dev_p;
  31
  32 /** The upper limit of MEM resource of the devices.
  33  * Reserve 20M for the system */
  34 #define DEVICE_MEM_HIGH 0xFEBFFFFFUL
  35 /** The lower limit of IO resource of the devices.
  36  * Reserve 4k for ISA/Legacy devices */
  37 #define DEVICE_IO_START 0x1000
  38
  39 /**
  40  * @brief Allocate a new device structure.
  41  *
  42  * Allocte a new device structure and attached it to the device tree as a
  43  * child of the parent bus.
  44  *
  45  * @param parent parent bus the newly created device attached to.
  46  * @param path path to the device to be created.
  47  *
  48  * @return pointer to the newly created device structure.
  49  *
  50  * @see device_path
  51  */
  52 static spinlock_t dev_lock = SPIN_LOCK_UNLOCKED;
  53 device_t alloc_dev(struct bus *parent, struct device_path *path)
  54 {
  55         device_t dev, child;
  56         int link;
  57
  58         spin_lock(&dev_lock);
  59         /* Find the last child of our parent */
  60         for(child = parent->children; child && child->sibling; ) {
  61                 child = child->sibling;
  62         }
  63         dev = malloc(sizeof(*dev));
  64         if (dev == 0) {
  65                 die("DEV: out of memory.\n");
  66         }
  67         memset(dev, 0, sizeof(*dev));
  68         memcpy(&dev->path, path, sizeof(*path));
  69
  70
  71         /* Initialize the back pointers in the link fields */
  72         for(link = 0; link < MAX_LINKS; link++) {
  73                 dev->link[link].dev  = dev;
  74                 dev->link[link].link = link;
  75         }
  76
  77         /* By default devices are enabled */
  78         dev->enabled = 1;
  79
  80         /* Add the new device to the list of children of the bus. */
  81         dev->bus = parent;
  82         if (child) {
  83                 child->sibling = dev;
  84         } else {
  85                 parent->children = dev;
  86         }
  87
  88         /* Append a new device to the global device list.
  89          * The list is used to find devices once everything is set up.
  90          */
  91         *last_dev_p = dev;
  92         last_dev_p = &dev->next;
  93
  94         spin_unlock(&dev_lock);
  95         return dev;
  96 }
  97
  98 /**
  99  * @brief round a number up to an alignment.
 100  * @param val the starting value
 101  * @param roundup Alignment as a power of two
 102  * @returns rounded up number
 103  */
 104 static resource_t round(resource_t val, unsigned long pow)
 105 {
 106         resource_t mask;
 107         mask = (1ULL << pow) - 1ULL;
 108         val += mask;
 109         val &= ~mask;
 110         return val;
 111 }
 112
 113 /** Read the resources on all devices of a given bus.
 114  * @param bus bus to read the resources on.
 115  */
 116 static void read_resources(struct bus *bus)
 117 {
 118         struct device *curdev;
 119
 120         printk_spew("%s read_resources bus %d link: %d\n",
 121                 dev_path(bus->dev), bus->secondary, bus->link);
 122
 123         /* Walk through all of the devices and find which resources they need. */
 124         for(curdev = bus->children; curdev; curdev = curdev->sibling) {
 125                 unsigned links;
 126                 int i;
 127                 if (curdev->have_resources) {
 128                         continue;
 129                 }
 130                 if (!curdev->enabled) {
 131                         continue;
 132                 }
 133                 if (!curdev->ops || !curdev->ops->read_resources) {
 134                         printk_err("%s missing read_resources\n",
 135                                 dev_path(curdev));
 136                         continue;
 137                 }
 138                 curdev->ops->read_resources(curdev);
 139                 curdev->have_resources = 1;
 140                 /* Read in subtractive resources behind the current device */
 141                 links = 0;
 142                 for(i = 0; i < curdev->resources; i++) {
 143                         struct resource *resource;
 144                         unsigned link;
 145                         resource = &curdev->resource[i];
 146                         if (!(resource->flags & IORESOURCE_SUBTRACTIVE))
 147                                 continue;
 148                         link = IOINDEX_SUBTRACTIVE_LINK(resource->index);
 149                         if (link > MAX_LINKS) {
 150                                 printk_err("%s subtractive index on link: %d\n",
 151                                         dev_path(curdev), link);
 152                                 continue;
 153                         }
 154                         if (!(links & (1 << link))) {
 155                                 links |= (1 << link);
 156                                 read_resources(&curdev->link[resource->index]);
 157
 158                         }
 159                 }
 160         }
 161         printk_spew("%s read_resources bus %d link: %d done\n",
 162                 dev_path(bus->dev), bus->secondary, bus->link);
 163 }
 164
 165 struct pick_largest_state {
 166         struct resource *last;
 167         struct device   *result_dev;
 168         struct resource *result;
 169         int seen_last;
 170 };
 171
 172 static void pick_largest_resource(struct pick_largest_state *state,
 173         struct device *dev, struct resource *resource)
 174 {
 175         struct resource *last;
 176         last = state->last;
 177         /* Be certain to pick the successor to last */
 178         if (resource == last) {
 179                 state->seen_last = 1;
 180                 return;
 181         }
 182         if (last && (
 183                     (last->align < resource->align) ||
 184                     ((last->align == resource->align) &&
 185                             (last->size < resource->size)) ||
 186                     ((last->align == resource->align) &&
 187                             (last->size == resource->size) &&
 188                             (!state->seen_last)))) {
 189                 return;
 190         }
 191         if (!state->result ||
 192                 (state->result->align < resource->align) ||
 193                 ((state->result->align == resource->align) &&
 194                         (state->result->size < resource->size))) {
 195                 state->result_dev = dev;
 196                 state->result = resource;
 197         }
 198 }
 199
 200 static void find_largest_resource(struct pick_largest_state *state,
 201         struct bus *bus, unsigned long type_mask, unsigned long type)
 202 {
 203         struct device *curdev;
 204         for(curdev = bus->children; curdev; curdev = curdev->sibling) {
 205                 int i;
 206                 for(i = 0; i < curdev->resources; i++) {
 207                         struct resource *resource = &curdev->resource[i];
 208                         /* If it isn't the right kind of resource ignore it */
 209                         if ((resource->flags & type_mask) != type) {
 210                                 continue;
 211                         }
 212                         /* If it is a subtractive resource recurse */
 213                         if (resource->flags & IORESOURCE_SUBTRACTIVE) {
 214                                 struct bus *subbus;
 215                                 subbus = &curdev->link[resource->index];
 216                                 find_largest_resource(state, subbus, type_mask, type);
 217                                 continue;
 218                         }
 219                         /* See if this is the largest resource */
 220                         pick_largest_resource(state, curdev, resource);
 221                 }
 222         }
 223 }
 224
 225 static struct device *largest_resource(struct bus *bus, struct resource **result_res,
 226         unsigned long type_mask, unsigned long type)
 227 {
 228         struct pick_largest_state state;
 229
 230         state.last = *result_res;
 231         state.result_dev = 0;
 232         state.result = 0;
 233         state.seen_last = 0;
 234
 235         find_largest_resource(&state, bus, type_mask, type);
 236
 237         *result_res = state.result;
 238         return state.result_dev;
 239 }
 240
 241 /* Compute allocate resources is the guts of the resource allocator.
 242  *
 243  * The problem.
 244  *  - Allocate resources locations for every device.
 245  *  - Don't overlap, and follow the rules of bridges.
 246  *  - Don't overlap with resources in fixed locations.
 247  *  - Be efficient so we don't have ugly strategies.
 248  *
 249  * The strategy.
 250  * - Devices that have fixed addresses are the minority so don't
 251  *   worry about them too much.  Instead only use part of the address
 252  *   space for devices with programmable addresses.  This easily handles
 253  *   everything except bridges.
 254  *
 255  * - PCI devices are required to have thier sizes and their alignments
 256  *   equal.  In this case an optimal solution to the packing problem
 257  *   exists.  Allocate all devices from highest alignment to least
 258  *   alignment or vice versa.  Use this.
 259  *
 260  * - So we can handle more than PCI run two allocation passes on
 261  *   bridges.  The first to see how large the resources are behind
 262  *   the bridge, and what their alignment requirements are.  The
 263  *   second to assign a safe address to the devices behind the
 264  *   bridge.  This allows me to treat a bridge as just a device with
 265  *   a couple of resources, and not need to special case it in the
 266  *   allocator.  Also this allows handling of other types of bridges.
 267  *
 268  */
 269
 270 void compute_allocate_resource(
 271         struct bus *bus,
 272         struct resource *bridge,
 273         unsigned long type_mask,
 274         unsigned long type)
 275 {
 276         struct device *dev;
 277         struct resource *resource;
 278         resource_t base;
 279         unsigned long align, min_align;
 280         min_align = 0;
 281         base = bridge->base;
 282
 283         printk_spew("%s compute_allocate_%s: base: %08lx size: %08lx align: %d gran: %d\n",
 284                 dev_path(bus->dev),
 285                 (bridge->flags & IORESOURCE_IO)? "io":
 286                 (bridge->flags & IORESOURCE_PREFETCH)? "prefmem" : "mem",
 287                 base, bridge->size, bridge->align, bridge->gran);
 288
 289
 290         /* We want different minimum alignments for different kinds of
 291          * resources.  These minimums are not device type specific
 292          * but resource type specific.
 293          */
 294         if (bridge->flags & IORESOURCE_IO) {
 295                 min_align = log2(DEVICE_IO_ALIGN);
 296         }
 297         if (bridge->flags & IORESOURCE_MEM) {
 298                 min_align = log2(DEVICE_MEM_ALIGN);
 299         }
 300
 301         /* Make certain I have read in all of the resources */
 302         read_resources(bus);
 303
 304         /* Remember I haven't found anything yet. */
 305         resource = 0;
 306
 307         /* Walk through all the devices on the current bus and
 308          * compute the addresses.
 309          */
 310         while((dev = largest_resource(bus, &resource, type_mask, type))) {
 311                 resource_t size;
 312                 /* Do NOT I repeat do not ignore resources which have zero size.
 313                  * If they need to be ignored dev->read_resources should not even
 314                  * return them.   Some resources must be set even when they have
 315                  * no size.  PCI bridge resources are a good example of this.
 316                  */
 317
 318                 /* Propogate the resource alignment to the bridge register  */
 319                 if (resource->align > bridge->align) {
 320                         bridge->align = resource->align;
 321                 }
 322
 323                 /* Propogate the resource limit to the bridge register */
 324                 if (bridge->limit > resource->limit) {
 325                         bridge->limit = resource->limit;
 326                 }
 327                 /* Artificially deny limits between DEVICE_MEM_HIGH and 0xffffffff */
 328                 if ((bridge->limit > DEVICE_MEM_HIGH) && (bridge->limit <= 0xffffffff)) {
 329                         bridge->limit = DEVICE_MEM_HIGH;
 330                 }
 331
 332                 /* Make certain we are dealing with a good minimum size */
 333                 size = resource->size;
 334                 align = resource->align;
 335                 if (align < min_align) {
 336                         align = min_align;
 337                 }
 338                 if (resource->flags & IORESOURCE_FIXED) {
 339                         continue;
 340                 }
 341                 if (resource->flags & IORESOURCE_IO) {
 342                         /* Don't allow potential aliases over the
 343                          * legacy pci expansion card addresses.
 344                          * The legacy pci decodes only 10 bits,
 345                          * uses 100h - 3ffh. Therefor, only 0 - ff
 346                          * can be used out of each 400h block of io
 347                          * space.
 348                          */
 349                         if ((base & 0x300) != 0) {
 350                                 base = (base & ~0x3ff) + 0x400;
 351                         }
 352                         /* Don't allow allocations in the VGA IO range.
 353                          * PCI has special cases for that.
 354                          */
 355                         else if ((base >= 0x3b0) && (base <= 0x3df)) {
 356                                 base = 0x3e0;
 357                         }
 358                 }
 359                 if (((round(base, align) + size) -1) <= resource->limit) {
 360                         /* base must be aligned to size */
 361                         base = round(base, align);
 362                         resource->base = base;
 363                         resource->flags |= IORESOURCE_ASSIGNED;
 364                         resource->flags &= ~IORESOURCE_STORED;
 365                         base += size;
 366
 367                         printk_spew(
 368                                 "%s %02x *  [0x%08Lx - 0x%08Lx] %s\n",
 369                                 dev_path(dev),
 370                                 resource->index,
 371                                 resource->base,
 372                                 resource->base + resource->size - 1,
 373                                 (resource->flags & IORESOURCE_IO)? "io":
 374                                 (resource->flags & IORESOURCE_PREFETCH)? "prefmem": "mem");
 375                 }
 376         }
 377         /* A pci bridge resource does not need to be a power
 378          * of two size, but it does have a minimum granularity.
 379          * Round the size up to that minimum granularity so we
 380          * know not to place something else at an address postitively
 381          * decoded by the bridge.
 382          */
 383         bridge->size = round(base, bridge->gran) - bridge->base;
 384
 385         printk_spew("%s compute_allocate_%s: base: %08lx size: %08lx align: %d gran: %d done\n",
 386                 dev_path(bus->dev),
 387                 (bridge->flags & IORESOURCE_IO)? "io":
 388                 (bridge->flags & IORESOURCE_PREFETCH)? "prefmem" : "mem",
 389                 base, bridge->size, bridge->align, bridge->gran);
 390
 391
 392 }
 393
 394 static void allocate_vga_resource(void)
 395 {
 396 #warning "FIXME modify allocate_vga_resource so it is less pci centric!"
 397 #warning "This function knows to much about PCI stuff, it should be just a ietrator/visitor."
 398
 399         /* FIXME handle the VGA pallette snooping */
 400         struct device *dev, *vga;
 401         struct bus *bus;
 402         bus = 0;
 403         vga = 0;
 404         for(dev = all_devices; dev; dev = dev->next) {
 405                 if (((dev->class >> 16) == PCI_BASE_CLASS_DISPLAY) &&
 406                         ((dev->class >> 8) != PCI_CLASS_DISPLAY_OTHER))
 407                 {
 408                         if (!vga) {
 409                                 printk_debug("Allocating VGA resource %s\n",
 410                                         dev_path(dev));
 411                                 vga = dev;
 412                         }
 413                         if (vga == dev) {
 414                                 /* All legacy VGA cards have MEM & I/O space registers */
 415                                 dev->command |= PCI_COMMAND_MEMORY | PCI_COMMAND_IO;
 416                         } else {
 417                                 /* It isn't safe to enable other VGA cards */
 418                                 dev->command &= ~(PCI_COMMAND_MEMORY | PCI_COMMAND_IO);
 419                         }
 420                 }
 421         }
 422         if (vga) {
 423                 bus = vga->bus;
 424         }
 425         /* Now walk up the bridges setting the VGA enable */
 426         while(bus) {
 427                 bus->bridge_ctrl |= PCI_BRIDGE_CTL_VGA;
 428                 bus = (bus == bus->dev->bus)? 0 : bus->dev->bus;
 429         }
 430 }
 431
 432
 433 /** Assign the computed resources to the bridges and devices on the bus.
 434  * Recurse to any bridges found on this bus first. Then do the devices
 435  * on this bus.
 436  *
 437  * @param bus Pointer to the structure for this bus
 438  */
 439 void assign_resources(struct bus *bus)
 440 {
 441         struct device *curdev;
 442
 443         printk_spew("%s assign_resources, bus %d link: %d\n",
 444                 dev_path(bus->dev), bus->secondary, bus->link);
 445
 446         for(curdev = bus->children; curdev; curdev = curdev->sibling) {
 447                 if (!curdev->enabled || !curdev->resources) {
 448                         continue;
 449                 }
 450                 if (!curdev->ops || !curdev->ops->set_resources) {
 451                         printk_err("%s missing set_resources\n",
 452                                 dev_path(curdev));
 453                         continue;
 454                 }
 455                 curdev->ops->set_resources(curdev);
 456         }
 457         printk_spew("%s assign_resources, bus %d link: %d\n",
 458                 dev_path(bus->dev), bus->secondary, bus->link);
 459 }
 460
 461 /**
 462  * @brief Enable the resources for a specific device
 463  *
 464  * @param dev the device whose resources are to be enabled
 465  *
 466  * Enable resources of the device by calling the device specific
 467  * enable_resources() method.
 468  *
 469  * The parent's resources should be enabled first to avoid having enabling
 470  * order problem. This is done by calling the parent's enable_resources()
 471  * method and let that method to call it's children's enable_resoruces() via
 472  * enable_childrens_resources().
 473  *
 474  * Indirect mutual recursion:
 475  */
 476 void enable_resources(struct device *dev)
 477 {
 478         if (!dev->enabled) {
 479                 return;
 480         }
 481         if (!dev->ops || !dev->ops->enable_resources) {
 482                 printk_err("%s missing enable_resources\n", dev_path(dev));
 483                 return;
 484         }
 485         dev->ops->enable_resources(dev);
 486 }
 487
 488 /**
 489  * @brief Determine the existence of dynamic devices and construct dynamic
 490  * device tree.
 491  *
 492  * Start from the root device 'dev_root', scan the buses in the system
 493  * recursively, build the dynamic device tree according to the result
 494  * of the probe.
 495  *
 496  * This function has no idea how to scan and probe buses and devices at all.
 497  * It depends on the bus/device specific scan_bus() method to do it. The
 498  * scan_bus() function also has to create the device structure and attach
 499  * it to the device tree.
 500  */
 501 void dev_enumerate(void)
 502 {
 503         struct device *root;
 504         unsigned subordinate;
 505         printk_info("Enumerating buses...\n");
 506         root = &dev_root;
 507         if (root->chip_ops && root->chip_ops->enable_dev) {
 508                 root->chip_ops->enable_dev(root);
 509         }
 510         if (!root->ops || !root->ops->scan_bus) {
 511                 printk_err("dev_root missing scan_bus operation");
 512                 return;
 513         }
 514         subordinate = root->ops->scan_bus(root, 0);
 515         printk_info("done\n");
 516 }
 517
 518
 519 /**
 520  * @brief Configure devices on the devices tree.
 521  *
 522  * Starting at the root of the dynamic device tree, travel recursively,
 523  * and compute resources needed by each device and allocate them.
 524  *
 525  * I/O resources start at DEVICE_IO_START and grow upward. MEM resources start
 526  * at DEVICE_MEM_START and grow downward.
 527  *
 528  * Since the assignment is hierarchical we set the values into the dev_root
 529  * struct.
 530  */
 531 void dev_configure(void)
 532 {
 533         struct resource *io, *mem;
 534         struct device *root;
 535
 536         printk_info("Allocating resources...\n");
 537
 538         root = &dev_root;
 539         if (!root->ops || !root->ops->read_resources) {
 540                 printk_err("dev_root missing read_resources\n");
 541                 return;
 542         }
 543         if (!root->ops || !root->ops->set_resources) {
 544                 printk_err("dev_root missing set_resources\n");
 545                 return;
 546         }
 547         root->ops->read_resources(root);
 548
 549         /* Get the resources */
 550         io  = &root->resource[0];
 551         mem = &root->resource[1];
 552         /* Make certain the io devices are allocated somewhere safe. */
 553         io->base = DEVICE_IO_START;
 554         io->flags |= IORESOURCE_ASSIGNED;
 555         io->flags &= ~IORESOURCE_STORED;
 556         /* Now reallocate the pci resources memory with the
 557          * highest addresses I can manage.
 558          */
 559         mem->base = resource_max(&root->resource[1]);
 560         mem->flags |= IORESOURCE_ASSIGNED;
 561         mem->flags &= ~IORESOURCE_STORED;
 562
 563         /* Allocate the VGA I/O resource.. */
 564         allocate_vga_resource();
 565
 566         /* Store the computed resource allocations into device registers ... */
 567         root->ops->set_resources(root);
 568
 569 #if 0
 570         mem->flags |= IORESOURCE_STORED;
 571         report_resource_stored(root, mem, "");
 572 #endif
 573
 574         printk_info("done.\n");
 575 }
 576
 577 /**
 578  * @brief Enable devices on the device tree.
 579  *
 580  * Starting at the root, walk the tree and enable all devices/bridges by
 581  * calling the device's enable_resources() method.
 582  */
 583 void dev_enable(void)
 584 {
 585         printk_info("Enabling resourcess...\n");
 586
 587         /* now enable everything. */
 588         enable_resources(&dev_root);
 589
 590         printk_info("done.\n");
 591 }
 592
 593 /**
 594  * @brief Initialize all devices in the global device list.
 595  *
 596  * Starting at the first device on the global device link list,
 597  * walk the list and call a driver to do device specific setup.
 598  */
 599 void dev_initialize(void)
 600 {
 601         struct device *dev;
 602
 603         printk_info("Initializing devices...\n");
 604         for(dev = all_devices; dev; dev = dev->next) {
 605                 if (dev->enabled && !dev->initialized &&
 606                         dev->ops && dev->ops->init)
 607                 {
 608                         printk_debug("%s init\n", dev_path(dev));
 609                         dev->initialized = 1;
 610                         dev->ops->init(dev);
 611                 }
 612         }
 613         printk_info("Devices initialized\n");
 614 }
 615