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     // mov CMOS Equipment Byte to BDA Equipment Word
  43     bda->equipment_list_flags = inb_cmos(CMOS_EQUIPMENT_INFO);
  44 }
  45
  46 static void
  47 init_handlers()
  48 {
  49     // set vector 0x79 to zero
  50     // this is used by 'gardian angel' protection system
  51     bda->ivecs[0x79].seg = 0;
  52     bda->ivecs[0x79].offset = 0;
  53
  54     bda->ivecs[0x40].offset = OFFSET_entry_40;
  55     bda->ivecs[0x0e].offset = OFFSET_entry_0e;
  56     bda->ivecs[0x13].offset = OFFSET_entry_13;
  57     bda->ivecs[0x76].offset = OFFSET_entry_76;
  58     bda->ivecs[0x17].offset = OFFSET_entry_17;
  59     bda->ivecs[0x18].offset = OFFSET_entry_18;
  60     bda->ivecs[0x19].offset = OFFSET_entry_19;
  61     bda->ivecs[0x1c].offset = OFFSET_entry_1c;
  62     bda->ivecs[0x12].offset = OFFSET_entry_12;
  63     bda->ivecs[0x11].offset = OFFSET_entry_11;
  64     bda->ivecs[0x15].offset = OFFSET_entry_15;
  65     bda->ivecs[0x08].offset = OFFSET_entry_08;
  66     bda->ivecs[0x09].offset = OFFSET_entry_09;
  67     bda->ivecs[0x16].offset = OFFSET_entry_16;
  68     bda->ivecs[0x14].offset = OFFSET_entry_14;
  69     bda->ivecs[0x1a].offset = OFFSET_entry_1a;
  70     bda->ivecs[0x70].offset = OFFSET_entry_70;
  71     bda->ivecs[0x74].offset = OFFSET_entry_74;
  72     bda->ivecs[0x75].offset = OFFSET_entry_75;
  73     bda->ivecs[0x10].offset = OFFSET_entry_10;
  74 }
  75
  76 static void
  77 init_ebda()
  78 {
  79     memset(ebda, 0, sizeof(*ebda));
  80     ebda->size = EBDA_SIZE;
  81     bda->ebda_seg = EBDA_SEG;
  82     bda->ivecs[0x41].seg = EBDA_SEG;
  83     bda->ivecs[0x41].offset = offsetof(struct extended_bios_data_area_s, fdpt0);
  84     bda->ivecs[0x46].seg = EBDA_SEG;
  85     bda->ivecs[0x41].offset = offsetof(struct extended_bios_data_area_s, fdpt1);
  86 }
  87
  88 static void
  89 pit_setup()
  90 {
  91     // timer0: binary count, 16bit count, mode 2
  92     outb(0x34, PORT_PIT_MODE);
  93     // maximum count of 0000H = 18.2Hz
  94     outb(0x0, PORT_PIT_COUNTER0);
  95     outb(0x0, PORT_PIT_COUNTER0);
  96 }
  97
  98 //--------------------------------------------------------------------------
  99 // keyboard_panic
 100 //--------------------------------------------------------------------------
 101 static void
 102 keyboard_panic(u16 status)
 103 {
 104   // If you're getting a 993 keyboard panic here,
 105   // please see the comment in keyboard_init
 106
 107   BX_PANIC("Keyboard error:%u\n",status);
 108 }
 109
 110 static void
 111 kbd_flush(u8 code)
 112 {
 113     u16 max = 0xffff;
 114     while ((inb(PORT_PS2_STATUS) & 0x02) && (--max > 0))
 115         outb(code, PORT_DIAG);
 116     if (!max && code != 0xff)
 117         keyboard_panic(code);
 118 }
 119
 120 static void
 121 kbd_waitdata(u8 code)
 122 {
 123     u16 max = 0xffff;
 124     while ( ((inb(PORT_PS2_STATUS) & 0x01) == 0) && (--max>0) )
 125         outb(code, PORT_DIAG);
 126     if (!max)
 127         keyboard_panic(code);
 128 }
 129
 130 //--------------------------------------------------------------------------
 131 // keyboard_init
 132 //--------------------------------------------------------------------------
 133 // this file is based on LinuxBIOS implementation of keyboard.c
 134 // could convert to #asm to gain space
 135 static void
 136 keyboard_init()
 137 {
 138     /* ------------------- Flush buffers ------------------------*/
 139     /* Wait until buffer is empty */
 140     kbd_flush(0xff);
 141
 142     /* flush incoming keys */
 143     u16 max=0x2000;
 144     while (--max > 0) {
 145         outb(0x00, PORT_DIAG);
 146         if (inb(PORT_PS2_STATUS) & 0x01) {
 147             inb(PORT_PS2_DATA);
 148             max = 0x2000;
 149             }
 150         }
 151
 152     // Due to timer issues, and if the IPS setting is > 15000000,
 153     // the incoming keys might not be flushed here. That will
 154     // cause a panic a few lines below.  See sourceforge bug report :
 155     // [ 642031 ] FATAL: Keyboard RESET error:993
 156
 157     /* ------------------- controller side ----------------------*/
 158     /* send cmd = 0xAA, self test 8042 */
 159     outb(0xaa, PORT_PS2_STATUS);
 160
 161     kbd_flush(0x00);
 162     kbd_waitdata(0x01);
 163
 164     /* read self-test result, 0x55 should be returned from 0x60 */
 165     if (inb(PORT_PS2_DATA) != 0x55)
 166         keyboard_panic(991);
 167
 168     /* send cmd = 0xAB, keyboard interface test */
 169     outb(0xab, PORT_PS2_STATUS);
 170
 171     kbd_flush(0x10);
 172     kbd_waitdata(0x11);
 173
 174     /* read keyboard interface test result, */
 175     /* 0x00 should be returned form 0x60 */
 176     if (inb(PORT_PS2_DATA) != 0x00)
 177         keyboard_panic(992);
 178
 179     /* Enable Keyboard clock */
 180     outb(0xae, PORT_PS2_STATUS);
 181     outb(0xa8, PORT_PS2_STATUS);
 182
 183     /* ------------------- keyboard side ------------------------*/
 184     /* reset kerboard and self test  (keyboard side) */
 185     outb(0xff, PORT_PS2_DATA);
 186
 187     kbd_flush(0x20);
 188     kbd_waitdata(0x21);
 189
 190     /* keyboard should return ACK */
 191     if (inb(PORT_PS2_DATA) != 0xfa)
 192         keyboard_panic(993);
 193
 194     kbd_waitdata(0x31);
 195
 196     if (inb(PORT_PS2_DATA) != 0xaa)
 197         keyboard_panic(994);
 198
 199     /* Disable keyboard */
 200     outb(0xf5, PORT_PS2_DATA);
 201
 202     kbd_flush(0x40);
 203     kbd_waitdata(0x41);
 204
 205     /* keyboard should return ACK */
 206     if (inb(PORT_PS2_DATA) != 0xfa)
 207         keyboard_panic(995);
 208
 209     /* Write Keyboard Mode */
 210     outb(0x60, PORT_PS2_STATUS);
 211
 212     kbd_flush(0x50);
 213
 214     /* send cmd: scan code convert, disable mouse, enable IRQ 1 */
 215     outb(0x61, PORT_PS2_DATA);
 216
 217     kbd_flush(0x60);
 218
 219     /* Enable keyboard */
 220     outb(0xf4, PORT_PS2_DATA);
 221
 222     kbd_flush(0x70);
 223     kbd_waitdata(0x71);
 224
 225     /* keyboard should return ACK */
 226     if (inb(PORT_PS2_DATA) != 0xfa)
 227         keyboard_panic(996);
 228
 229     outb(0x77, PORT_DIAG);
 230 }
 231
 232 static void
 233 kbd_setup()
 234 {
 235     bda->kbd_mode = 0x10;
 236     bda->kbd_buf_head = bda->kbd_buf_tail = bda->kbd_buf_start_offset
 237         = offsetof(struct bios_data_area_s, kbd_buf) - 0x400;
 238     bda->kbd_buf_end_offset
 239         = (offsetof(struct bios_data_area_s, kbd_buf[sizeof(bda->kbd_buf)])
 240            - 0x400);
 241     keyboard_init();
 242 }
 243
 244 static u16
 245 detect_parport(u16 port, u8 timeout, u8 count)
 246 {
 247     // clear input mode
 248     outb(inb(port+2) & 0xdf, port+2);
 249
 250     outb(0xaa, port);
 251     if (inb(port) != 0xaa)
 252         // Not present
 253         return 0;
 254     bda->port_lpt[count] = port;
 255     bda->lpt_timeout[count] = timeout;
 256     return 1;
 257 }
 258
 259 static void
 260 lpt_setup()
 261 {
 262     u16 count = 0;
 263     count += detect_parport(0x378, 0x14, count);
 264     count += detect_parport(0x278, 0x14, count);
 265
 266     // Equipment word bits 14..15 determing # parallel ports
 267     u16 eqb = bda->equipment_list_flags;
 268     bda->equipment_list_flags = (eqb & 0x3fff) | (count << 14);
 269 }
 270
 271 static u16
 272 detect_serial(u16 port, u8 timeout, u8 count)
 273 {
 274     outb(0x02, port+1);
 275     if (inb(port+1) != 0x02)
 276         return 0;
 277     if (inb(port+2) != 0x02)
 278         return 0;
 279     outb(0x00, port+1);
 280     bda->port_com[count] = port;
 281     bda->com_timeout[count] = timeout;
 282     return 1;
 283 }
 284
 285 static void
 286 serial_setup()
 287 {
 288     u16 count = 0;
 289     count += detect_serial(0x3f8, 0x0a, count);
 290     count += detect_serial(0x2f8, 0x0a, count);
 291     count += detect_serial(0x3e8, 0x0a, count);
 292     count += detect_serial(0x2e8, 0x0a, count);
 293
 294     // Equipment word bits 9..11 determing # serial ports
 295     u16 eqb = bda->equipment_list_flags;
 296     bda->equipment_list_flags = (eqb & 0xf1ff) | (count << 9);
 297 }
 298
 299 static u32
 300 bcd2bin(u8 val)
 301 {
 302     return (val & 0xf) + ((val >> 4) * 10);
 303 }
 304
 305 static void
 306 timer_setup()
 307 {
 308     u32 seconds = bcd2bin(inb_cmos(CMOS_RTC_SECONDS));
 309     u32 ticks = (seconds * 18206507) / 1000000;
 310     u32 minutes = bcd2bin(inb_cmos(CMOS_RTC_MINUTES));
 311     ticks += (minutes * 10923904) / 10000;
 312     u32 hours = bcd2bin(inb_cmos(CMOS_RTC_HOURS));
 313     ticks += (hours * 65543427) / 1000;
 314     bda->timer_counter = ticks;
 315     bda->timer_rollover = 0;
 316 }
 317
 318 static void
 319 pic_setup()
 320 {
 321     outb(0x11, PORT_PIC1);
 322     outb(0x11, PORT_PIC2);
 323     outb(0x08, PORT_PIC1_DATA);
 324     outb(0x70, PORT_PIC2_DATA);
 325     outb(0x04, PORT_PIC1_DATA);
 326     outb(0x02, PORT_PIC2_DATA);
 327     outb(0x01, PORT_PIC1_DATA);
 328     outb(0x01, PORT_PIC2_DATA);
 329     outb(0xb8, PORT_PIC1_DATA);
 330     if (CONFIG_PS2_MOUSE)
 331         outb(0x8f, PORT_PIC2_DATA);
 332     else
 333         outb(0x9f, PORT_PIC2_DATA);
 334 }
 335
 336 static void
 337 floppy_drive_post()
 338 {
 339     u8 type = inb_cmos(CMOS_FLOPPY_DRIVE_TYPE);
 340     u8 out = 0;
 341     if (type & 0xf0)
 342         out |= 0x07;
 343     if (type & 0x0f)
 344         out |= 0x70;
 345     bda->floppy_harddisk_info = out;
 346     outb(0x02, PORT_DMA1_MASK_REG);
 347
 348     bda->ivecs[0x1E].offset = OFFSET_diskette_param_table2;
 349 }
 350
 351 static void
 352 ata_init()
 353 {
 354     // hdidmap  and cdidmap init.
 355     u8 device;
 356     for (device=0; device < CONFIG_MAX_ATA_DEVICES; device++) {
 357         ebda->ata.idmap[0][device] = CONFIG_MAX_ATA_DEVICES;
 358         ebda->ata.idmap[1][device] = CONFIG_MAX_ATA_DEVICES;
 359     }
 360 }
 361
 362 static void
 363 fill_hdinfo(struct fdpt_s *info, u8 typecmos, u8 basecmos)
 364 {
 365     u8 type = inb_cmos(typecmos);
 366     if (type != 47)
 367         // XXX - halt
 368         return;
 369
 370     info->precompensation = (inb_cmos(basecmos+4) << 8) | inb_cmos(basecmos+3);
 371     info->drive_control_byte = inb_cmos(basecmos+5);
 372     info->landing_zone = (inb_cmos(basecmos+7) << 8) | inb_cmos(basecmos+6);
 373     u16 cyl = (inb_cmos(basecmos+1) << 8) | inb_cmos(basecmos+0);
 374     u8 heads = inb_cmos(basecmos+2);
 375     u8 sectors = inb_cmos(basecmos+8);
 376     if (cyl < 1024) {
 377         // no logical CHS mapping used, just physical CHS
 378         // use Standard Fixed Disk Parameter Table (FDPT)
 379         info->cylinders = cyl;
 380         info->heads = heads;
 381         info->sectors = sectors;
 382         return;
 383     }
 384
 385     // complies with Phoenix style Translated Fixed Disk Parameter
 386     // Table (FDPT)
 387     info->phys_cylinders = cyl;
 388     info->phys_heads = heads;
 389     info->phys_sectors = sectors;
 390     info->sectors = sectors;
 391     info->a0h_signature = 0xa0;
 392     if (cyl > 8192) {
 393         cyl >>= 4;
 394         heads <<= 4;
 395     } else if (cyl > 4096) {
 396         cyl >>= 3;
 397         heads <<= 3;
 398     } else if (cyl > 2048) {
 399         cyl >>= 2;
 400         heads <<= 2;
 401     }
 402     info->cylinders = cyl;
 403     info->heads = heads;
 404     info->checksum = ~checksum((u8*)info, sizeof(*info)-1) + 1;
 405 }
 406
 407 static void
 408 hard_drive_post()
 409 {
 410     outb(0x0a, 0x03f6); // 0000 1010 = reserved, disable IRQ 14
 411     bda->disk_count = 1;
 412     bda->disk_control_byte = 0xc0;
 413
 414     // move disk geometry data from CMOS to EBDA disk parameter table(s)
 415     u8 diskinfo = inb_cmos(CMOS_DISK_DATA);
 416     if ((diskinfo & 0xf0) == 0xf0)
 417         // Fill EBDA table for hard disk 0.
 418         fill_hdinfo(&ebda->fdpt0, CMOS_DISK_DRIVE1_TYPE, CMOS_DISK_DRIVE1_CYL);
 419     if ((diskinfo & 0x0f) == 0x0f)
 420         // XXX - bochs halts on any other type
 421         // Fill EBDA table for hard disk 1.
 422         fill_hdinfo(&ebda->fdpt0, CMOS_DISK_DRIVE2_TYPE, CMOS_DISK_DRIVE2_CYL);
 423 }
 424
 425
 426 static void
 427 init_boot_vectors()
 428 {
 429     // Clear out the IPL table.
 430     memset(ipl, 0, sizeof(*ipl));
 431
 432     // Floppy drive
 433     struct ipl_entry_s *ip = &ipl->table[0];
 434     ip->type = IPL_TYPE_FLOPPY;
 435     ip++;
 436
 437     // First HDD
 438     ip->type = IPL_TYPE_HARDDISK;
 439     ip++;
 440
 441     // CDROM
 442     if (CONFIG_CDROM_BOOT) {
 443         ip->type = IPL_TYPE_CDROM;
 444         ip++;
 445     }
 446
 447     ipl->count = ip - ipl->table;
 448     ipl->sequence = 0xffff;
 449 }
 450
 451 static void
 452 callrom(u16 seg, u16 offset)
 453 {
 454     struct bregs br;
 455     memset(&br, 0, sizeof(br));
 456     br.es = SEG_BIOS;
 457     br.di = OFFSET_pnp_string + 1; // starts 1 past for alignment
 458     br.cs = seg;
 459     br.ip = offset;
 460     call16(&br);
 461 }
 462
 463 static void
 464 rom_scan(u32 start, u32 end)
 465 {
 466     u8 *p = (u8*)start;
 467     for (; p <= (u8*)end; p += 2048) {
 468         u8 *rom = p;
 469         if (*(u16*)rom != 0xaa55)
 470             continue;
 471         u32 len = rom[2] * 512;
 472         if (checksum(rom, len) != 0)
 473             continue;
 474         p = (u8*)(((u32)p + len) / 2048 * 2048);
 475         callrom(PTR_TO_SEG(rom), PTR_TO_OFFSET(rom + 3));
 476
 477         // Look at the ROM's PnP Expansion header.  Properly, we're supposed
 478         // to init all the ROMs and then go back and build an IPL table of
 479         // all the bootable devices, but we can get away with one pass.
 480         if (rom[0x1a] != '$' || rom[0x1b] != 'P'
 481             || rom[0x1c] != 'n' || rom[0x1d] != 'P')
 482             continue;
 483         // 0x1A is also the offset into the expansion header of...
 484         // the Bootstrap Entry Vector, or zero if there is none.
 485         u16 entry = *(u16*)&rom[0x1a+0x1a];
 486         if (!entry)
 487             continue;
 488         // Found a device that thinks it can boot the system.  Record
 489         // its BEV and product name string.
 490
 491         if (ipl->count >= ARRAY_SIZE(ipl->table))
 492             continue;
 493
 494         struct ipl_entry_s *ip = &ipl->table[ipl->count];
 495         ip->type = IPL_TYPE_BEV;
 496         ip->vector = (PTR_TO_SEG(rom) << 16) | entry;
 497
 498         u16 desc = *(u16*)&rom[0x1a+0x10];
 499         if (desc)
 500             ip->description = (PTR_TO_SEG(rom) << 16) | desc;
 501
 502         ipl->count++;
 503     }
 504 }
 505
 506 static void
 507 post()
 508 {
 509     BX_INFO("Start bios\n");
 510
 511     init_bda();
 512     init_handlers();
 513     init_ebda();
 514
 515     pit_setup();
 516     kbd_setup();
 517     lpt_setup();
 518     serial_setup();
 519     timer_setup();
 520     pic_setup();
 521
 522     rom_scan(0xc0000, 0xc7800);
 523
 524     printf("BIOS - begin\n\n");
 525
 526     // XXX - need to do pci stuff
 527     //pci_setup();
 528     init_boot_vectors();
 529
 530     floppy_drive_post();
 531     hard_drive_post();
 532     if (CONFIG_ATA)
 533         ata_init();
 534
 535     init_boot_vectors();
 536     rom_scan(0xc8000, 0xe0000);
 537
 538     callrom(SEG_BIOS, OFFSET_begin_boot);
 539 }
 540
 541 static void
 542 init_dma()
 543 {
 544     // first reset the DMA controllers
 545     outb(0, PORT_DMA1_MASTER_CLEAR);
 546     outb(0, PORT_DMA2_MASTER_CLEAR);
 547
 548     // then initialize the DMA controllers
 549     outb(0xc0, PORT_DMA2_MODE_REG);
 550     outb(0x00, PORT_DMA2_MASK_REG);
 551 }
 552
 553 static void
 554 check_restart_status()
 555 {
 556     // Get and then clear CMOS shutdown status.
 557     u8 status = inb_cmos(CMOS_RESET_CODE);
 558     outb_cmos(0, CMOS_RESET_CODE);
 559
 560     if (status == 0x00 || status == 0x09 || status >= 0x0d)
 561         // Normal post
 562         return;
 563
 564     if (status != 0x05) {
 565         BX_PANIC("Unimplemented shutdown status: %02x\n", status);
 566         return;
 567     }
 568
 569     // XXX - this is supposed to jump without changing any memory -
 570     // but the stack has been altered by the time the code gets here.
 571     eoi_both_pics();
 572     struct bregs br;
 573     memset(&br, 0, sizeof(br));
 574     br.cs = bda->jump_cs_ip >> 16;
 575     br.ip = bda->jump_cs_ip;
 576     call16(&br);
 577 }
 578
 579 void VISIBLE32
 580 _start()
 581 {
 582     init_dma();
 583     check_restart_status();
 584
 585     post();
 586 }