src/post.c

   1 // 32bit code to Power On Self Test (POST) a machine.
   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 GPLv3 license.
   7
   8 #include "ioport.h" // PORT_*
   9 #include "../out/rom16.offset.auto.h" // OFFSET_*
  10 #include "config.h" // CONFIG_*
  11 #include "cmos.h" // CMOS_*
  12 #include "util.h" // memset
  13 #include "biosvar.h" // struct bios_data_area_s
  14
  15 #define bda ((struct bios_data_area_s *)0)
  16 #define ebda ((struct extended_bios_data_area_s *)(EBDA_SEG<<4))
  17 #define ipl ((struct ipl_s *)(IPL_SEG<<4))
  18
  19 static u8
  20 checksum(u8 *p, u32 len)
  21 {
  22     u32 i;
  23     u8 sum = 0;
  24     for (i=0; i<len; i++)
  25         sum += p[i];
  26     return sum;
  27 }
  28
  29 static void
  30 init_bda()
  31 {
  32     memset(bda, 0, sizeof(*bda));
  33
  34     int i;
  35     for (i=0; i<256; i++) {
  36         bda->ivecs[i].seg = SEG_BIOS;
  37         bda->ivecs[i].offset = OFFSET_dummy_iret_handler;
  38     }
  39
  40     bda->mem_size_kb = BASE_MEM_IN_K;
  41 }
  42
  43 static void
  44 init_handlers()
  45 {
  46     // set vector 0x79 to zero
  47     // this is used by 'gardian angel' protection system
  48     bda->ivecs[0x79].seg = 0;
  49     bda->ivecs[0x79].offset = 0;
  50
  51     bda->ivecs[0x40].offset = OFFSET_entry_40;
  52     bda->ivecs[0x0e].offset = OFFSET_entry_0e;
  53     bda->ivecs[0x13].offset = OFFSET_entry_13;
  54     bda->ivecs[0x76].offset = OFFSET_entry_76;
  55     bda->ivecs[0x17].offset = OFFSET_entry_17;
  56     bda->ivecs[0x18].offset = OFFSET_entry_18;
  57     bda->ivecs[0x19].offset = OFFSET_entry_19;
  58     bda->ivecs[0x1c].offset = OFFSET_entry_1c;
  59     bda->ivecs[0x12].offset = OFFSET_entry_12;
  60     bda->ivecs[0x11].offset = OFFSET_entry_11;
  61     bda->ivecs[0x15].offset = OFFSET_entry_15;
  62     bda->ivecs[0x08].offset = OFFSET_entry_08;
  63     bda->ivecs[0x09].offset = OFFSET_entry_09;
  64     bda->ivecs[0x16].offset = OFFSET_entry_16;
  65     bda->ivecs[0x14].offset = OFFSET_entry_14;
  66     bda->ivecs[0x1a].offset = OFFSET_entry_1a;
  67     bda->ivecs[0x70].offset = OFFSET_entry_70;
  68     bda->ivecs[0x74].offset = OFFSET_entry_74;
  69     bda->ivecs[0x75].offset = OFFSET_entry_75;
  70     bda->ivecs[0x10].offset = OFFSET_entry_10;
  71 }
  72
  73 static void
  74 init_ebda()
  75 {
  76     memset(ebda, 0, sizeof(*ebda));
  77     ebda->size = EBDA_SIZE;
  78     bda->ebda_seg = EBDA_SEG;
  79     bda->ivecs[0x41].seg = EBDA_SEG;
  80     bda->ivecs[0x41].offset = offsetof(struct extended_bios_data_area_s, fdpt0);
  81     bda->ivecs[0x46].seg = EBDA_SEG;
  82     bda->ivecs[0x41].offset = offsetof(struct extended_bios_data_area_s, fdpt1);
  83 }
  84
  85 static void
  86 pit_setup()
  87 {
  88     // timer0: binary count, 16bit count, mode 2
  89     outb(0x34, PORT_PIT_MODE);
  90     // maximum count of 0000H = 18.2Hz
  91     outb(0x0, PORT_PIT_COUNTER0);
  92     outb(0x0, PORT_PIT_COUNTER0);
  93 }
  94
  95 //--------------------------------------------------------------------------
  96 // keyboard_panic
  97 //--------------------------------------------------------------------------
  98 static void
  99 keyboard_panic(u16 status)
 100 {
 101   // If you're getting a 993 keyboard panic here,
 102   // please see the comment in keyboard_init
 103
 104   BX_PANIC("Keyboard error:%u\n",status);
 105 }
 106
 107 static void
 108 kbd_wait(u8 mask, u8 code)
 109 {
 110     u16 max = 0xffff;
 111     while ( ((inb(PORT_PS2_STATUS) & mask) == 0) && (--max>0) )
 112         outb(code, PORT_DIAG);
 113     if (!max)
 114         keyboard_panic(code);
 115 }
 116
 117 static inline void kbd_flush(u8 code) {
 118     kbd_wait(0x02, code);
 119 }
 120 static inline void kbd_waitdata(u8 code) {
 121     kbd_wait(0x01, code);
 122 }
 123
 124 //--------------------------------------------------------------------------
 125 // keyboard_init
 126 //--------------------------------------------------------------------------
 127 // this file is based on LinuxBIOS implementation of keyboard.c
 128 // could convert to #asm to gain space
 129 static void
 130 keyboard_init()
 131 {
 132     /* ------------------- Flush buffers ------------------------*/
 133     /* Wait until buffer is empty */
 134     kbd_flush(0x00);
 135
 136     /* flush incoming keys */
 137     u16 max=0x2000;
 138     while (--max > 0) {
 139         outb(0x00, PORT_DIAG);
 140         if (inb(PORT_PS2_STATUS) & 0x01) {
 141             inb(PORT_PS2_DATA);
 142             max = 0x2000;
 143             }
 144         }
 145
 146     // Due to timer issues, and if the IPS setting is > 15000000,
 147     // the incoming keys might not be flushed here. That will
 148     // cause a panic a few lines below.  See sourceforge bug report :
 149     // [ 642031 ] FATAL: Keyboard RESET error:993
 150
 151     /* ------------------- controller side ----------------------*/
 152     /* send cmd = 0xAA, self test 8042 */
 153     outb(0xaa, PORT_PS2_STATUS);
 154
 155     kbd_flush(0x00);
 156     kbd_waitdata(0x01);
 157
 158     /* read self-test result, 0x55 should be returned from 0x60 */
 159     if (inb(PORT_PS2_DATA) != 0x55)
 160         keyboard_panic(991);
 161
 162     /* send cmd = 0xAB, keyboard interface test */
 163     outb(0xab, PORT_PS2_STATUS);
 164
 165     kbd_flush(0x10);
 166     kbd_waitdata(0x11);
 167
 168     /* read keyboard interface test result, */
 169     /* 0x00 should be returned form 0x60 */
 170     if (inb(PORT_PS2_DATA) != 0x00)
 171         keyboard_panic(992);
 172
 173     /* Enable Keyboard clock */
 174     outb(0xae, PORT_PS2_STATUS);
 175     outb(0xa8, PORT_PS2_STATUS);
 176
 177     /* ------------------- keyboard side ------------------------*/
 178     /* reset kerboard and self test  (keyboard side) */
 179     outb(0xff, PORT_PS2_DATA);
 180
 181     kbd_flush(0x20);
 182     kbd_waitdata(0x21);
 183
 184     /* keyboard should return ACK */
 185     if (inb(PORT_PS2_DATA) != 0xfa)
 186         keyboard_panic(993);
 187
 188     kbd_waitdata(0x31);
 189
 190     if (inb(PORT_PS2_DATA) != 0xaa)
 191         keyboard_panic(994);
 192
 193     /* Disable keyboard */
 194     outb(0xf5, PORT_PS2_DATA);
 195
 196     kbd_flush(0x40);
 197     kbd_waitdata(0x41);
 198
 199     /* keyboard should return ACK */
 200     if (inb(PORT_PS2_DATA) != 0xfa)
 201         keyboard_panic(995);
 202
 203     /* Write Keyboard Mode */
 204     outb(0x60, PORT_PS2_STATUS);
 205
 206     kbd_flush(0x50);
 207
 208     /* send cmd: scan code convert, disable mouse, enable IRQ 1 */
 209     outb(0x61, PORT_PS2_DATA);
 210
 211     kbd_flush(0x60);
 212
 213     /* Enable keyboard */
 214     outb(0xf4, PORT_PS2_DATA);
 215
 216     kbd_flush(0x70);
 217     kbd_waitdata(0x71);
 218
 219     /* keyboard should return ACK */
 220     if (inb(PORT_PS2_DATA) != 0xfa)
 221         keyboard_panic(996);
 222
 223     outb(0x77, PORT_DIAG);
 224 }
 225
 226 static void
 227 kbd_setup()
 228 {
 229     bda->kbd_mode = 0x10;
 230     bda->kbd_buf_head = bda->kbd_buf_tail = bda->kbd_buf_start_offset
 231         = offsetof(struct bios_data_area_s, kbd_buf) - 0x400;
 232     bda->kbd_buf_end_offset
 233         = (offsetof(struct bios_data_area_s, kbd_buf[sizeof(bda->kbd_buf)])
 234            - 0x400);
 235     keyboard_init();
 236
 237     // mov CMOS Equipment Byte to BDA Equipment Word
 238     u16 eqb = bda->equipment_list_flags;
 239     bda->equipment_list_flags = (eqb & 0xff00) | inb_cmos(CMOS_EQUIPMENT_INFO);
 240 }
 241
 242 static u16
 243 detect_parport(u16 port, u8 timeout, u8 count)
 244 {
 245     // clear input mode
 246     outb(inb(port+2) & 0xdf, port+2);
 247
 248     outb(0xaa, port);
 249     if (inb(port) != 0xaa)
 250         // Not present
 251         return 0;
 252     bda->port_lpt[count] = port;
 253     bda->lpt_timeout[count] = timeout;
 254     return 1;
 255 }
 256
 257 static void
 258 lpt_setup()
 259 {
 260     u16 count = 0;
 261     count += detect_parport(0x378, 0x14, count);
 262     count += detect_parport(0x278, 0x14, count);
 263
 264     // Equipment word bits 14..15 determing # parallel ports
 265     u16 eqb = bda->equipment_list_flags;
 266     bda->equipment_list_flags = (eqb & 0x3fff) | (count << 14);
 267 }
 268
 269 static u16
 270 detect_serial(u16 port, u8 timeout, u8 count)
 271 {
 272     outb(0x02, port+1);
 273     if (inb(port+1) != 0x02)
 274         return 0;
 275     if (inb(port+2) != 0x02)
 276         return 0;
 277     outb(0x00, port+1);
 278     bda->port_com[count] = port;
 279     bda->com_timeout[count] = timeout;
 280     return 1;
 281 }
 282
 283 static void
 284 serial_setup()
 285 {
 286     u16 count = 0;
 287     count += detect_serial(0x3f8, 0x0a, count);
 288     count += detect_serial(0x2f8, 0x0a, count);
 289     count += detect_serial(0x3e8, 0x0a, count);
 290     count += detect_serial(0x2e8, 0x0a, count);
 291
 292     // Equipment word bits 9..11 determing # serial ports
 293     u16 eqb = bda->equipment_list_flags;
 294     bda->equipment_list_flags = (eqb & 0xf1ff) | (count << 9);
 295 }
 296
 297 static u32
 298 bcd2bin(u8 val)
 299 {
 300     return (val & 0xf) + ((val >> 4) * 10);
 301 }
 302
 303 static void
 304 timer_setup()
 305 {
 306     u32 seconds = bcd2bin(inb_cmos(CMOS_RTC_SECONDS));
 307     u32 ticks = (seconds * 18206507) / 1000000;
 308     u32 minutes = bcd2bin(inb_cmos(CMOS_RTC_MINUTES));
 309     ticks += (minutes * 10923904) / 10000;
 310     u32 hours = bcd2bin(inb_cmos(CMOS_RTC_HOURS));
 311     ticks += (hours * 65543427) / 1000;
 312     bda->timer_counter = ticks;
 313     bda->timer_rollover = 0;
 314 }
 315
 316 static void
 317 pic_setup()
 318 {
 319     outb(0x11, PORT_PIC1);
 320     outb(0x11, PORT_PIC2);
 321     outb(0x08, PORT_PIC1_DATA);
 322     outb(0x70, PORT_PIC2_DATA);
 323     outb(0x04, PORT_PIC1_DATA);
 324     outb(0x02, PORT_PIC2_DATA);
 325     outb(0x01, PORT_PIC1_DATA);
 326     outb(0x01, PORT_PIC2_DATA);
 327     outb(0xb8, PORT_PIC1_DATA);
 328     if (CONFIG_PS2_MOUSE)
 329         outb(0x8f, PORT_PIC2_DATA);
 330     else
 331         outb(0x9f, PORT_PIC2_DATA);
 332 }
 333
 334 static void
 335 floppy_drive_post()
 336 {
 337     u8 type = inb_cmos(CMOS_FLOPPY_DRIVE_TYPE);
 338     u8 out = 0;
 339     if (type & 0xf0)
 340         out |= 0x07;
 341     if (type & 0x0f)
 342         out |= 0x70;
 343     bda->floppy_harddisk_info = out;
 344     outb(0x02, PORT_DMA1_MASK_REG);
 345
 346     bda->ivecs[0x1E].offset = OFFSET_diskette_param_table2;
 347 }
 348
 349 static void
 350 ata_init()
 351 {
 352     // hdidmap  and cdidmap init.
 353     u8 device;
 354     for (device=0; device < CONFIG_MAX_ATA_DEVICES; device++) {
 355         ebda->ata.hdidmap[device] = CONFIG_MAX_ATA_DEVICES;
 356         ebda->ata.cdidmap[device] = CONFIG_MAX_ATA_DEVICES;
 357     }
 358 }
 359
 360 static void
 361 fill_hdinfo(struct fdpt_s *info, u8 typecmos, u8 basecmos)
 362 {
 363     u8 type = inb_cmos(typecmos);
 364     if (type != 47)
 365         // XXX - halt
 366         return;
 367
 368     info->precompensation = (inb_cmos(basecmos+4) << 8) | inb_cmos(basecmos+3);
 369     info->drive_control_byte = inb_cmos(basecmos+5);
 370     info->landing_zone = (inb_cmos(basecmos+7) << 8) | inb_cmos(basecmos+6);
 371     u16 cyl = (inb_cmos(basecmos+1) << 8) | inb_cmos(basecmos+0);
 372     u8 heads = inb_cmos(basecmos+2);
 373     u8 sectors = inb_cmos(basecmos+8);
 374     if (cyl < 1024) {
 375         // no logical CHS mapping used, just physical CHS
 376         // use Standard Fixed Disk Parameter Table (FDPT)
 377         info->cylinders = cyl;
 378         info->heads = heads;
 379         info->sectors = sectors;
 380         return;
 381     }
 382
 383     // complies with Phoenix style Translated Fixed Disk Parameter
 384     // Table (FDPT)
 385     info->phys_cylinders = cyl;
 386     info->phys_heads = heads;
 387     info->phys_sectors = sectors;
 388     info->sectors = sectors;
 389     info->a0h_signature = 0xa0;
 390     if (cyl > 8192) {
 391         cyl >>= 4;
 392         heads <<= 4;
 393     } else if (cyl > 4096) {
 394         cyl >>= 3;
 395         heads <<= 3;
 396     } else if (cyl > 2048) {
 397         cyl >>= 2;
 398         heads <<= 2;
 399     }
 400     info->cylinders = cyl;
 401     info->heads = heads;
 402     info->checksum = ~checksum((u8*)info, sizeof(*info)-1) + 1;
 403 }
 404
 405 static void
 406 hard_drive_post()
 407 {
 408     outb(0x0a, 0x03f6); // 0000 1010 = reserved, disable IRQ 14
 409     bda->disk_count = 1;
 410     bda->disk_control_byte = 0xc0;
 411
 412     // move disk geometry data from CMOS to EBDA disk parameter table(s)
 413     u8 diskinfo = inb_cmos(CMOS_DISK_DATA);
 414     if ((diskinfo & 0xf0) == 0xf0)
 415         // Fill EBDA table for hard disk 0.
 416         fill_hdinfo(&ebda->fdpt0, CMOS_DISK_DRIVE1_TYPE, CMOS_DISK_DRIVE1_CYL);
 417     if ((diskinfo & 0x0f) == 0x0f)
 418         // XXX - bochs halts on any other type
 419         // Fill EBDA table for hard disk 1.
 420         fill_hdinfo(&ebda->fdpt0, CMOS_DISK_DRIVE2_TYPE, CMOS_DISK_DRIVE2_CYL);
 421 }
 422
 423
 424 static void
 425 init_boot_vectors()
 426 {
 427     // Clear out the IPL table.
 428     memset(ipl, 0, sizeof(*ipl));
 429
 430     // Floppy drive
 431     struct ipl_entry_s *ip = &ipl->table[0];
 432     ip->type = IPL_TYPE_FLOPPY;
 433     ip++;
 434
 435     // First HDD
 436     ip->type = IPL_TYPE_HARDDISK;
 437     ip++;
 438
 439     // CDROM
 440     if (CONFIG_ELTORITO_BOOT) {
 441         ip->type = IPL_TYPE_CDROM;
 442         ip++;
 443     }
 444
 445     ipl->count = ip - ipl->table;
 446     ipl->sequence = 0xffff;
 447 }
 448
 449 static void
 450 callrom(u16 seg, u16 offset)
 451 {
 452     struct bregs br;
 453     memset(&br, 0, sizeof(br));
 454     br.es = SEG_BIOS;
 455     br.di = OFFSET_pnp_string + 1; // starts 1 past for alignment
 456     br.cs = seg;
 457     br.ip = offset;
 458     call16(&br);
 459 }
 460
 461 static void
 462 rom_scan(u32 start, u32 end)
 463 {
 464     u8 *p = (u8*)start;
 465     for (; p <= (u8*)end; p += 2048) {
 466         u8 *rom = p;
 467         if (*(u16*)rom != 0xaa55)
 468             continue;
 469         u32 len = rom[2] * 512;
 470         if (checksum(rom, len) != 0)
 471             continue;
 472         p = (u8*)(((u32)p + len) / 2048 * 2048);
 473         callrom(PTR_TO_SEG(rom), PTR_TO_OFFSET(rom + 3));
 474
 475         // Look at the ROM's PnP Expansion header.  Properly, we're supposed
 476         // to init all the ROMs and then go back and build an IPL table of
 477         // all the bootable devices, but we can get away with one pass.
 478         if (rom[0x1a] != '$' || rom[0x1b] != 'P'
 479             || rom[0x1c] != 'n' || rom[0x1d] != 'P')
 480             continue;
 481         // 0x1A is also the offset into the expansion header of...
 482         // the Bootstrap Entry Vector, or zero if there is none.
 483         u16 entry = *(u16*)&rom[0x1a+0x1a];
 484         if (!entry)
 485             continue;
 486         // Found a device that thinks it can boot the system.  Record
 487         // its BEV and product name string.
 488
 489         if (ipl->count >= ARRAY_SIZE(ipl->table))
 490             continue;
 491
 492         struct ipl_entry_s *ip = &ipl->table[ipl->count];
 493         ip->type = IPL_TYPE_BEV;
 494         ip->vector = (PTR_TO_SEG(rom) << 16) | entry;
 495
 496         u16 desc = *(u16*)&rom[0x1a+0x10];
 497         if (desc)
 498             ip->description = (PTR_TO_SEG(rom) << 16) | desc;
 499
 500         ipl->count++;
 501     }
 502 }
 503
 504 static void
 505 post()
 506 {
 507     BX_INFO("Start bios\n");
 508
 509     init_bda();
 510     init_handlers();
 511     init_ebda();
 512
 513     pit_setup();
 514     kbd_setup();
 515     lpt_setup();
 516     serial_setup();
 517     timer_setup();
 518     pic_setup();
 519
 520     rom_scan(0xc0000, 0xc7800);
 521
 522     printf("BIOS - begin\n\n");
 523
 524     // XXX - need to do pci stuff
 525     //pci_setup();
 526     init_boot_vectors();
 527
 528     floppy_drive_post();
 529     hard_drive_post();
 530     if (CONFIG_ATA)
 531         ata_init();
 532
 533     init_boot_vectors();
 534     rom_scan(0xc8000, 0xe0000);
 535
 536     callrom(SEG_BIOS, OFFSET_begin_boot);
 537 }
 538
 539 static void
 540 init_dma()
 541 {
 542     // first reset the DMA controllers
 543     outb(0, PORT_DMA1_MASTER_CLEAR);
 544     outb(0, PORT_DMA2_MASTER_CLEAR);
 545
 546     // then initialize the DMA controllers
 547     outb(0xc0, PORT_DMA2_MODE_REG);
 548     outb(0x00, PORT_DMA2_MASK_REG);
 549 }
 550
 551 static void
 552 eoi_jmp_post()
 553 {
 554     // XXX - this is supposed to jump without changing any memory -
 555     // but the stack has been altered by the time the code gets here.
 556     eoi_both_pics();
 557     struct bregs br;
 558     memset(&br, 0, sizeof(br));
 559     br.cs = bda->jump_cs_ip >> 16;
 560     br.ip = bda->jump_cs_ip;
 561     call16(&br);
 562 }
 563
 564 static void
 565 check_restart_status()
 566 {
 567     // Get and then clear CMOS shutdown status.
 568     u8 status = inb_cmos(CMOS_RESET_CODE);
 569     outb_cmos(0, CMOS_RESET_CODE);
 570
 571     if (status == 0x00 || status == 0x09 || status >= 0x0d)
 572         // Normal post
 573         return;
 574
 575     if (status == 0x05)
 576         eoi_jmp_post();
 577
 578     BX_PANIC("Unimplemented shutdown status: %02x\n", status);
 579 }
 580
 581 void VISIBLE
 582 _start()
 583 {
 584     init_dma();
 585     check_restart_status();
 586
 587     post();
 588 }