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 #include "acpi.h"
  16 #include "smbios.h"
  17 #include "smp.h"
  18 #include "pci.h"
  19
  20 u32 cpuid_signature;
  21 u32 cpuid_features;
  22 u32 cpuid_ext_features;
  23 unsigned long ram_size;
  24 unsigned long bios_table_cur_addr;
  25 unsigned long bios_table_end_addr;
  26
  27 #ifdef CONFIG_USE_EBDA_TABLES
  28 unsigned long ebda_cur_addr;
  29 #endif
  30
  31 #define cpuid(index, eax, ebx, ecx, edx) \
  32   asm volatile ("cpuid" \
  33                 : "=a" (eax), "=b" (ebx), "=c" (ecx), "=d" (edx) \
  34                 : "0" (index))
  35
  36 #define bda ((struct bios_data_area_s *)0)
  37 #define ebda ((struct extended_bios_data_area_s *)(EBDA_SEG<<4))
  38 #define ipl ((struct ipl_s *)(IPL_SEG<<4))
  39
  40 static u8
  41 checksum(u8 *p, u32 len)
  42 {
  43     u32 i;
  44     u8 sum = 0;
  45     for (i=0; i<len; i++)
  46         sum += p[i];
  47     return sum;
  48 }
  49
  50 static void
  51 init_bda()
  52 {
  53     memset(bda, 0, sizeof(*bda));
  54
  55     int i;
  56     for (i=0; i<256; i++) {
  57         bda->ivecs[i].seg = SEG_BIOS;
  58         bda->ivecs[i].offset = OFFSET_dummy_iret_handler;
  59     }
  60
  61     bda->mem_size_kb = BASE_MEM_IN_K;
  62 }
  63
  64 static void
  65 init_handlers()
  66 {
  67     // set vector 0x79 to zero
  68     // this is used by 'gardian angel' protection system
  69     bda->ivecs[0x79].seg = 0;
  70     bda->ivecs[0x79].offset = 0;
  71
  72     bda->ivecs[0x40].offset = OFFSET_entry_40;
  73     bda->ivecs[0x0e].offset = OFFSET_entry_0e;
  74     bda->ivecs[0x13].offset = OFFSET_entry_13;
  75     bda->ivecs[0x76].offset = OFFSET_entry_76;
  76     bda->ivecs[0x17].offset = OFFSET_entry_17;
  77     bda->ivecs[0x18].offset = OFFSET_entry_18;
  78     bda->ivecs[0x19].offset = OFFSET_entry_19;
  79     bda->ivecs[0x1c].offset = OFFSET_entry_1c;
  80     bda->ivecs[0x12].offset = OFFSET_entry_12;
  81     bda->ivecs[0x11].offset = OFFSET_entry_11;
  82     bda->ivecs[0x15].offset = OFFSET_entry_15;
  83     bda->ivecs[0x08].offset = OFFSET_entry_08;
  84     bda->ivecs[0x09].offset = OFFSET_entry_09;
  85     bda->ivecs[0x16].offset = OFFSET_entry_16;
  86     bda->ivecs[0x14].offset = OFFSET_entry_14;
  87     bda->ivecs[0x1a].offset = OFFSET_entry_1a;
  88     bda->ivecs[0x70].offset = OFFSET_entry_70;
  89     bda->ivecs[0x74].offset = OFFSET_entry_74;
  90     bda->ivecs[0x75].offset = OFFSET_entry_75;
  91     bda->ivecs[0x10].offset = OFFSET_entry_10;
  92 }
  93
  94 static void
  95 init_ebda()
  96 {
  97     memset(ebda, 0, sizeof(*ebda));
  98     ebda->size = EBDA_SIZE;
  99     bda->ebda_seg = EBDA_SEG;
 100     bda->ivecs[0x41].seg = EBDA_SEG;
 101     bda->ivecs[0x41].offset = offsetof(struct extended_bios_data_area_s, fdpt0);
 102     bda->ivecs[0x46].seg = EBDA_SEG;
 103     bda->ivecs[0x41].offset = offsetof(struct extended_bios_data_area_s, fdpt1);
 104 }
 105
 106 static void
 107 pit_setup()
 108 {
 109     // timer0: binary count, 16bit count, mode 2
 110     outb(0x34, PORT_PIT_MODE);
 111     // maximum count of 0000H = 18.2Hz
 112     outb(0x0, PORT_PIT_COUNTER0);
 113     outb(0x0, PORT_PIT_COUNTER0);
 114 }
 115
 116 //--------------------------------------------------------------------------
 117 // keyboard_panic
 118 //--------------------------------------------------------------------------
 119 static void
 120 keyboard_panic(u16 status)
 121 {
 122   // If you're getting a 993 keyboard panic here,
 123   // please see the comment in keyboard_init
 124
 125   BX_PANIC("Keyboard error:%u\n",status);
 126 }
 127
 128 static void
 129 kbd_wait(u8 mask, u8 code)
 130 {
 131     u16 max = 0xffff;
 132     while ( ((inb(PORT_PS2_STATUS) & mask) == 0) && (--max>0) )
 133         outb(code, PORT_DIAG);
 134     if (!max)
 135         keyboard_panic(code);
 136 }
 137
 138 static inline void kbd_flush(u8 code) {
 139     kbd_wait(0x02, code);
 140 }
 141 static inline void kbd_waitdata(u8 code) {
 142     kbd_wait(0x01, code);
 143 }
 144
 145 //--------------------------------------------------------------------------
 146 // keyboard_init
 147 //--------------------------------------------------------------------------
 148 // this file is based on LinuxBIOS implementation of keyboard.c
 149 // could convert to #asm to gain space
 150 static void
 151 keyboard_init()
 152 {
 153     /* ------------------- Flush buffers ------------------------*/
 154     /* Wait until buffer is empty */
 155     kbd_flush(0x00);
 156
 157     /* flush incoming keys */
 158     u16 max=0x2000;
 159     while (--max > 0) {
 160         outb(0x00, PORT_DIAG);
 161         if (inb(PORT_PS2_STATUS) & 0x01) {
 162             inb(PORT_PS2_DATA);
 163             max = 0x2000;
 164             }
 165         }
 166
 167     // Due to timer issues, and if the IPS setting is > 15000000,
 168     // the incoming keys might not be flushed here. That will
 169     // cause a panic a few lines below.  See sourceforge bug report :
 170     // [ 642031 ] FATAL: Keyboard RESET error:993
 171
 172     /* ------------------- controller side ----------------------*/
 173     /* send cmd = 0xAA, self test 8042 */
 174     outb(0xaa, PORT_PS2_STATUS);
 175
 176     kbd_flush(0x00);
 177     kbd_waitdata(0x01);
 178
 179     /* read self-test result, 0x55 should be returned from 0x60 */
 180     if (inb(PORT_PS2_DATA) != 0x55)
 181         keyboard_panic(991);
 182
 183     /* send cmd = 0xAB, keyboard interface test */
 184     outb(0xab, PORT_PS2_STATUS);
 185
 186     kbd_flush(0x10);
 187     kbd_waitdata(0x11);
 188
 189     /* read keyboard interface test result, */
 190     /* 0x00 should be returned form 0x60 */
 191     if (inb(PORT_PS2_DATA) != 0x00)
 192         keyboard_panic(992);
 193
 194     /* Enable Keyboard clock */
 195     outb(0xae, PORT_PS2_STATUS);
 196     outb(0xa8, PORT_PS2_STATUS);
 197
 198     /* ------------------- keyboard side ------------------------*/
 199     /* reset kerboard and self test  (keyboard side) */
 200     outb(0xff, PORT_PS2_DATA);
 201
 202     kbd_flush(0x20);
 203     kbd_waitdata(0x21);
 204
 205     /* keyboard should return ACK */
 206     if (inb(PORT_PS2_DATA) != 0xfa)
 207         keyboard_panic(993);
 208
 209     kbd_waitdata(0x31);
 210
 211     if (inb(PORT_PS2_DATA) != 0xaa)
 212         keyboard_panic(994);
 213
 214     /* Disable keyboard */
 215     outb(0xf5, PORT_PS2_DATA);
 216
 217     kbd_flush(0x40);
 218     kbd_waitdata(0x41);
 219
 220     /* keyboard should return ACK */
 221     if (inb(PORT_PS2_DATA) != 0xfa)
 222         keyboard_panic(995);
 223
 224     /* Write Keyboard Mode */
 225     outb(0x60, PORT_PS2_STATUS);
 226
 227     kbd_flush(0x50);
 228
 229     /* send cmd: scan code convert, disable mouse, enable IRQ 1 */
 230     outb(0x61, PORT_PS2_DATA);
 231
 232     kbd_flush(0x60);
 233
 234     /* Enable keyboard */
 235     outb(0xf4, PORT_PS2_DATA);
 236
 237     kbd_flush(0x70);
 238     kbd_waitdata(0x71);
 239
 240     /* keyboard should return ACK */
 241     if (inb(PORT_PS2_DATA) != 0xfa)
 242         keyboard_panic(996);
 243
 244     outb(0x77, PORT_DIAG);
 245 }
 246
 247 static void
 248 kbd_setup()
 249 {
 250     bda->kbd_mode = 0x10;
 251     bda->kbd_buf_head = bda->kbd_buf_tail = bda->kbd_buf_start_offset
 252         = offsetof(struct bios_data_area_s, kbd_buf) - 0x400;
 253     bda->kbd_buf_end_offset
 254         = (offsetof(struct bios_data_area_s, kbd_buf[sizeof(bda->kbd_buf)])
 255            - 0x400);
 256     keyboard_init();
 257
 258     // mov CMOS Equipment Byte to BDA Equipment Word
 259     u16 eqb = bda->equipment_list_flags;
 260     bda->equipment_list_flags = (eqb & 0xff00) | inb_cmos(CMOS_EQUIPMENT_INFO);
 261 }
 262
 263 static u16
 264 detect_parport(u16 port, u8 timeout, u8 count)
 265 {
 266     // clear input mode
 267     outb(inb(port+2) & 0xdf, port+2);
 268
 269     outb(0xaa, port);
 270     if (inb(port) != 0xaa)
 271         // Not present
 272         return 0;
 273     bda->port_lpt[count] = port;
 274     bda->lpt_timeout[count] = timeout;
 275     return 1;
 276 }
 277
 278 static void
 279 lpt_setup()
 280 {
 281     u16 count = 0;
 282     count += detect_parport(0x378, 0x14, count);
 283     count += detect_parport(0x278, 0x14, count);
 284
 285     // Equipment word bits 14..15 determing # parallel ports
 286     u16 eqb = bda->equipment_list_flags;
 287     bda->equipment_list_flags = (eqb & 0x3fff) | (count << 14);
 288 }
 289
 290 static u16
 291 detect_serial(u16 port, u8 timeout, u8 count)
 292 {
 293     outb(0x02, port+1);
 294     if (inb(port+1) != 0x02)
 295         return 0;
 296     if (inb(port+2) != 0x02)
 297         return 0;
 298     outb(0x00, port+1);
 299     bda->port_com[count] = port;
 300     bda->com_timeout[count] = timeout;
 301     return 1;
 302 }
 303
 304 static void
 305 serial_setup()
 306 {
 307     u16 count = 0;
 308     count += detect_serial(0x3f8, 0x0a, count);
 309     count += detect_serial(0x2f8, 0x0a, count);
 310     count += detect_serial(0x3e8, 0x0a, count);
 311     count += detect_serial(0x2e8, 0x0a, count);
 312
 313     // Equipment word bits 9..11 determing # serial ports
 314     u16 eqb = bda->equipment_list_flags;
 315     bda->equipment_list_flags = (eqb & 0xf1ff) | (count << 9);
 316 }
 317
 318 static u32
 319 bcd2bin(u8 val)
 320 {
 321     return (val & 0xf) + ((val >> 4) * 10);
 322 }
 323
 324 static void
 325 timer_setup()
 326 {
 327     u32 seconds = bcd2bin(inb_cmos(CMOS_RTC_SECONDS));
 328     u32 ticks = (seconds * 18206507) / 1000000;
 329     u32 minutes = bcd2bin(inb_cmos(CMOS_RTC_MINUTES));
 330     ticks += (minutes * 10923904) / 10000;
 331     u32 hours = bcd2bin(inb_cmos(CMOS_RTC_HOURS));
 332     ticks += (hours * 65543427) / 1000;
 333     bda->timer_counter = ticks;
 334     bda->timer_rollover = 0;
 335 }
 336
 337 static void
 338 pic_setup()
 339 {
 340     outb(0x11, PORT_PIC1);
 341     outb(0x11, PORT_PIC2);
 342     outb(0x08, PORT_PIC1_DATA);
 343     outb(0x70, PORT_PIC2_DATA);
 344     outb(0x04, PORT_PIC1_DATA);
 345     outb(0x02, PORT_PIC2_DATA);
 346     outb(0x01, PORT_PIC1_DATA);
 347     outb(0x01, PORT_PIC2_DATA);
 348     outb(0xb8, PORT_PIC1_DATA);
 349     if (CONFIG_PS2_MOUSE)
 350         outb(0x8f, PORT_PIC2_DATA);
 351     else
 352         outb(0x9f, PORT_PIC2_DATA);
 353 }
 354
 355 static void
 356 floppy_drive_post()
 357 {
 358     u8 type = inb_cmos(CMOS_FLOPPY_DRIVE_TYPE);
 359     u8 out = 0;
 360     if (type & 0xf0)
 361         out |= 0x07;
 362     if (type & 0x0f)
 363         out |= 0x70;
 364     bda->floppy_harddisk_info = out;
 365     outb(0x02, PORT_DMA1_MASK_REG);
 366
 367     bda->ivecs[0x1E].offset = OFFSET_diskette_param_table2;
 368 }
 369
 370 static void
 371 ata_init()
 372 {
 373     // hdidmap  and cdidmap init.
 374     u8 device;
 375     for (device=0; device < CONFIG_MAX_ATA_DEVICES; device++) {
 376         ebda->ata.idmap[0][device] = CONFIG_MAX_ATA_DEVICES;
 377         ebda->ata.idmap[1][device] = CONFIG_MAX_ATA_DEVICES;
 378     }
 379 }
 380
 381 static void
 382 fill_hdinfo(struct fdpt_s *info, u8 typecmos, u8 basecmos)
 383 {
 384     u8 type = inb_cmos(typecmos);
 385     if (type != 47)
 386         // XXX - halt
 387         return;
 388
 389     info->precompensation = (inb_cmos(basecmos+4) << 8) | inb_cmos(basecmos+3);
 390     info->drive_control_byte = inb_cmos(basecmos+5);
 391     info->landing_zone = (inb_cmos(basecmos+7) << 8) | inb_cmos(basecmos+6);
 392     u16 cyl = (inb_cmos(basecmos+1) << 8) | inb_cmos(basecmos+0);
 393     u8 heads = inb_cmos(basecmos+2);
 394     u8 sectors = inb_cmos(basecmos+8);
 395     if (cyl < 1024) {
 396         // no logical CHS mapping used, just physical CHS
 397         // use Standard Fixed Disk Parameter Table (FDPT)
 398         info->cylinders = cyl;
 399         info->heads = heads;
 400         info->sectors = sectors;
 401         return;
 402     }
 403
 404     // complies with Phoenix style Translated Fixed Disk Parameter
 405     // Table (FDPT)
 406     info->phys_cylinders = cyl;
 407     info->phys_heads = heads;
 408     info->phys_sectors = sectors;
 409     info->sectors = sectors;
 410     info->a0h_signature = 0xa0;
 411     if (cyl > 8192) {
 412         cyl >>= 4;
 413         heads <<= 4;
 414     } else if (cyl > 4096) {
 415         cyl >>= 3;
 416         heads <<= 3;
 417     } else if (cyl > 2048) {
 418         cyl >>= 2;
 419         heads <<= 2;
 420     }
 421     info->cylinders = cyl;
 422     info->heads = heads;
 423     info->checksum = ~checksum((u8*)info, sizeof(*info)-1) + 1;
 424 }
 425
 426 static void
 427 hard_drive_post()
 428 {
 429     outb(0x0a, 0x03f6); // 0000 1010 = reserved, disable IRQ 14
 430     bda->disk_count = 1;
 431     bda->disk_control_byte = 0xc0;
 432
 433     // move disk geometry data from CMOS to EBDA disk parameter table(s)
 434     u8 diskinfo = inb_cmos(CMOS_DISK_DATA);
 435     if ((diskinfo & 0xf0) == 0xf0)
 436         // Fill EBDA table for hard disk 0.
 437         fill_hdinfo(&ebda->fdpt0, CMOS_DISK_DRIVE1_TYPE, CMOS_DISK_DRIVE1_CYL);
 438     if ((diskinfo & 0x0f) == 0x0f)
 439         // XXX - bochs halts on any other type
 440         // Fill EBDA table for hard disk 1.
 441         fill_hdinfo(&ebda->fdpt0, CMOS_DISK_DRIVE2_TYPE, CMOS_DISK_DRIVE2_CYL);
 442 }
 443
 444
 445 static void
 446 init_boot_vectors()
 447 {
 448     // Clear out the IPL table.
 449     memset(ipl, 0, sizeof(*ipl));
 450
 451     // Floppy drive
 452     struct ipl_entry_s *ip = &ipl->table[0];
 453     ip->type = IPL_TYPE_FLOPPY;
 454     ip++;
 455
 456     // First HDD
 457     ip->type = IPL_TYPE_HARDDISK;
 458     ip++;
 459
 460     // CDROM
 461     if (CONFIG_CDROM_BOOT) {
 462         ip->type = IPL_TYPE_CDROM;
 463         ip++;
 464     }
 465
 466     ipl->count = ip - ipl->table;
 467     ipl->sequence = 0xffff;
 468 }
 469
 470 static void
 471 callrom(u16 seg, u16 offset)
 472 {
 473     struct bregs br;
 474     memset(&br, 0, sizeof(br));
 475     br.es = SEG_BIOS;
 476     br.di = OFFSET_pnp_string + 1; // starts 1 past for alignment
 477     br.cs = seg;
 478     br.ip = offset;
 479     call16(&br);
 480 }
 481
 482 static void
 483 rom_scan(u32 start, u32 end)
 484 {
 485     u8 *p = (u8*)start;
 486     for (; p <= (u8*)end; p += 2048) {
 487         u8 *rom = p;
 488         if (*(u16*)rom != 0xaa55)
 489             continue;
 490         u32 len = rom[2] * 512;
 491         if (checksum(rom, len) != 0)
 492             continue;
 493         p = (u8*)(((u32)p + len) / 2048 * 2048);
 494         callrom(PTR_TO_SEG(rom), PTR_TO_OFFSET(rom + 3));
 495
 496         // Look at the ROM's PnP Expansion header.  Properly, we're supposed
 497         // to init all the ROMs and then go back and build an IPL table of
 498         // all the bootable devices, but we can get away with one pass.
 499         if (rom[0x1a] != '$' || rom[0x1b] != 'P'
 500             || rom[0x1c] != 'n' || rom[0x1d] != 'P')
 501             continue;
 502         // 0x1A is also the offset into the expansion header of...
 503         // the Bootstrap Entry Vector, or zero if there is none.
 504         u16 entry = *(u16*)&rom[0x1a+0x1a];
 505         if (!entry)
 506             continue;
 507         // Found a device that thinks it can boot the system.  Record
 508         // its BEV and product name string.
 509
 510         if (ipl->count >= ARRAY_SIZE(ipl->table))
 511             continue;
 512
 513         struct ipl_entry_s *ip = &ipl->table[ipl->count];
 514         ip->type = IPL_TYPE_BEV;
 515         ip->vector = (PTR_TO_SEG(rom) << 16) | entry;
 516
 517         u16 desc = *(u16*)&rom[0x1a+0x10];
 518         if (desc)
 519             ip->description = (PTR_TO_SEG(rom) << 16) | desc;
 520
 521         ipl->count++;
 522     }
 523 }
 524
 525 static void
 526 ram_probe(void)
 527 {
 528     if (inb_cmos(0x34) | inb_cmos(0x35))
 529         ram_size = (inb_cmos(0x34) | (inb_cmos(0x35) << 8)) * 65536 +
 530                    16 * 1024 * 1024;
 531     else
 532         ram_size = (inb_cmos(0x17) | (inb_cmos(0x18) << 8)) * 1024;
 533 #ifdef CONFIG_USE_EBDA_TABLES
 534     ebda_cur_addr = ((*(u16 *)(0x40e)) << 4) + 0x380;
 535 #endif
 536
 537     BX_INFO("ram_size=0x%08lx\n", ram_size);
 538 }
 539
 540 static void
 541 cpu_probe(void)
 542 {
 543     u32 eax, ebx, ecx, edx;
 544
 545     cpuid(1, eax, ebx, ecx, edx);
 546     cpuid_signature = eax;
 547     cpuid_features = edx;
 548     cpuid_ext_features = ecx;
 549 }
 550
 551 static void
 552 post()
 553 {
 554     BX_INFO("Start bios\n");
 555
 556     init_bda();
 557     init_handlers();
 558     init_ebda();
 559
 560     pit_setup();
 561     kbd_setup();
 562     lpt_setup();
 563     serial_setup();
 564     timer_setup();
 565     pic_setup();
 566
 567     rom_scan(0xc0000, 0xc7800);
 568
 569     printf("BIOS - begin\n\n");
 570
 571     // XXX - need to do pci stuff
 572     //pci_setup();
 573     init_boot_vectors();
 574
 575     floppy_drive_post();
 576     hard_drive_post();
 577     if (CONFIG_ATA)
 578         ata_init();
 579
 580     init_boot_vectors();
 581     rom_scan(0xc8000, 0xe0000);
 582
 583     ram_probe();
 584     cpu_probe();
 585     smp_probe();
 586     //pci_bios_init();
 587
 588     if (bios_table_cur_addr != 0) {
 589         mptable_init();
 590
 591         smbios_init();
 592
 593         if (acpi_enabled)
 594             acpi_bios_init();
 595
 596         bios_lock_shadow_ram();
 597
 598         BX_INFO("bios_table_cur_addr: 0x%08lx\n", bios_table_cur_addr);
 599         if (bios_table_cur_addr > bios_table_end_addr)
 600             BX_PANIC("bios_table_end_addr overflow!\n");
 601     }
 602
 603     callrom(SEG_BIOS, OFFSET_begin_boot);
 604 }
 605
 606 static void
 607 init_dma()
 608 {
 609     // first reset the DMA controllers
 610     outb(0, PORT_DMA1_MASTER_CLEAR);
 611     outb(0, PORT_DMA2_MASTER_CLEAR);
 612
 613     // then initialize the DMA controllers
 614     outb(0xc0, PORT_DMA2_MODE_REG);
 615     outb(0x00, PORT_DMA2_MASK_REG);
 616 }
 617
 618 static void
 619 check_restart_status()
 620 {
 621     // Get and then clear CMOS shutdown status.
 622     u8 status = inb_cmos(CMOS_RESET_CODE);
 623     outb_cmos(0, CMOS_RESET_CODE);
 624
 625     if (status == 0x00 || status == 0x09 || status >= 0x0d)
 626         // Normal post
 627         return;
 628
 629     if (status != 0x05) {
 630         BX_PANIC("Unimplemented shutdown status: %02x\n", status);
 631         return;
 632     }
 633
 634     // XXX - this is supposed to jump without changing any memory -
 635     // but the stack has been altered by the time the code gets here.
 636     eoi_both_pics();
 637     struct bregs br;
 638     memset(&br, 0, sizeof(br));
 639     br.cs = bda->jump_cs_ip >> 16;
 640     br.ip = bda->jump_cs_ip;
 641     call16(&br);
 642 }
 643
 644 void VISIBLE32
 645 _start()
 646 {
 647     init_dma();
 648     check_restart_status();
 649
 650     post();
 651 }