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 void
  20 init_bda()
  21 {
  22     memset(bda, 0, sizeof(*bda));
  23
  24     int i;
  25     for (i=0; i<256; i++) {
  26         bda->ivecs[i].seg = 0xf000;
  27         bda->ivecs[i].offset = OFFSET_dummy_iret_handler;
  28     }
  29
  30     bda->mem_size_kb = BASE_MEM_IN_K;
  31 }
  32
  33 static void
  34 init_handlers()
  35 {
  36     // set vector 0x79 to zero
  37     // this is used by 'gardian angel' protection system
  38     bda->ivecs[0x79].seg = 0;
  39     bda->ivecs[0x79].offset = 0;
  40
  41     bda->ivecs[0x40].offset = OFFSET_entry_40;
  42     bda->ivecs[0x0e].offset = OFFSET_entry_0e;
  43     bda->ivecs[0x13].offset = OFFSET_entry_13;
  44     bda->ivecs[0x76].offset = OFFSET_entry_76;
  45     bda->ivecs[0x17].offset = OFFSET_entry_17;
  46     bda->ivecs[0x18].offset = OFFSET_entry_18;
  47     bda->ivecs[0x19].offset = OFFSET_entry_19;
  48     bda->ivecs[0x1c].offset = OFFSET_entry_1c;
  49     bda->ivecs[0x12].offset = OFFSET_entry_12;
  50     bda->ivecs[0x11].offset = OFFSET_entry_11;
  51     bda->ivecs[0x15].offset = OFFSET_entry_15;
  52     bda->ivecs[0x08].offset = OFFSET_entry_08;
  53     bda->ivecs[0x09].offset = OFFSET_entry_09;
  54     bda->ivecs[0x16].offset = OFFSET_entry_16;
  55     bda->ivecs[0x14].offset = OFFSET_entry_14;
  56     bda->ivecs[0x1a].offset = OFFSET_entry_1a;
  57     bda->ivecs[0x70].offset = OFFSET_entry_70;
  58     bda->ivecs[0x74].offset = OFFSET_entry_74;
  59     bda->ivecs[0x75].offset = OFFSET_entry_75;
  60     bda->ivecs[0x10].offset = OFFSET_entry_10;
  61 }
  62
  63 static void
  64 init_ebda()
  65 {
  66     memset(ebda, 0, sizeof(*ebda));
  67     ebda->size = EBDA_SIZE;
  68     bda->ebda_seg = EBDA_SEG;
  69     bda->ivecs[0x41].seg = EBDA_SEG;
  70     bda->ivecs[0x41].offset = offsetof(struct extended_bios_data_area_s, fdpt0);
  71     bda->ivecs[0x46].seg = EBDA_SEG;
  72     bda->ivecs[0x41].offset = offsetof(struct extended_bios_data_area_s, fdpt1);
  73 }
  74
  75 static void
  76 pit_setup()
  77 {
  78     // timer0: binary count, 16bit count, mode 2
  79     outb(0x34, PORT_PIT_MODE);
  80     // maximum count of 0000H = 18.2Hz
  81     outb(0x0, PORT_PIT_COUNTER0);
  82     outb(0x0, PORT_PIT_COUNTER0);
  83 }
  84
  85 //--------------------------------------------------------------------------
  86 // keyboard_panic
  87 //--------------------------------------------------------------------------
  88 static void
  89 keyboard_panic(u16 status)
  90 {
  91   // If you're getting a 993 keyboard panic here,
  92   // please see the comment in keyboard_init
  93
  94   BX_PANIC("Keyboard error:%u\n",status);
  95 }
  96
  97 static void
  98 kbd_wait(u8 mask, u8 code)
  99 {
 100     u16 max = 0xffff;
 101     while ( ((inb(PORT_KBD_STATUS) & mask) == 0) && (--max>0) )
 102         outb(code, PORT_DIAG);
 103     if (!max)
 104         keyboard_panic(code);
 105 }
 106
 107 static inline void kbd_flush(u8 code) {
 108     kbd_wait(0x02, code);
 109 }
 110 static inline void kbd_waitdata(u8 code) {
 111     kbd_wait(0x01, code);
 112 }
 113
 114 //--------------------------------------------------------------------------
 115 // keyboard_init
 116 //--------------------------------------------------------------------------
 117 // this file is based on LinuxBIOS implementation of keyboard.c
 118 // could convert to #asm to gain space
 119 static void
 120 keyboard_init()
 121 {
 122     /* ------------------- Flush buffers ------------------------*/
 123     /* Wait until buffer is empty */
 124     kbd_flush(0x00);
 125
 126     /* flush incoming keys */
 127     u16 max=0x2000;
 128     while (--max > 0) {
 129         outb(0x00, PORT_DIAG);
 130         if (inb(PORT_KBD_STATUS) & 0x01) {
 131             inb(PORT_KBD_DATA);
 132             max = 0x2000;
 133             }
 134         }
 135
 136     // Due to timer issues, and if the IPS setting is > 15000000,
 137     // the incoming keys might not be flushed here. That will
 138     // cause a panic a few lines below.  See sourceforge bug report :
 139     // [ 642031 ] FATAL: Keyboard RESET error:993
 140
 141     /* ------------------- controller side ----------------------*/
 142     /* send cmd = 0xAA, self test 8042 */
 143     outb(0xaa, PORT_KBD_STATUS);
 144
 145     kbd_flush(0x00);
 146     kbd_waitdata(0x01);
 147
 148     /* read self-test result, 0x55 should be returned from 0x60 */
 149     if ((inb(PORT_KBD_DATA) != 0x55))
 150         keyboard_panic(991);
 151
 152     /* send cmd = 0xAB, keyboard interface test */
 153     outb(0xab, PORT_KBD_STATUS);
 154
 155     kbd_flush(0x10);
 156     kbd_waitdata(0x11);
 157
 158     /* read keyboard interface test result, */
 159     /* 0x00 should be returned form 0x60 */
 160     if ((inb(PORT_KBD_DATA) != 0x00))
 161         keyboard_panic(992);
 162
 163     /* Enable Keyboard clock */
 164     outb(0xae, PORT_KBD_STATUS);
 165     outb(0xa8, PORT_KBD_STATUS);
 166
 167     /* ------------------- keyboard side ------------------------*/
 168     /* reset kerboard and self test  (keyboard side) */
 169     outb(0xff, PORT_KBD_DATA);
 170
 171     kbd_flush(0x20);
 172     kbd_waitdata(0x21);
 173
 174     /* keyboard should return ACK */
 175     if ((inb(PORT_KBD_DATA) != 0xfa))
 176         keyboard_panic(993);
 177
 178     kbd_waitdata(0x31);
 179
 180     if ((inb(PORT_KBD_DATA) != 0xaa))
 181         keyboard_panic(994);
 182
 183     /* Disable keyboard */
 184     outb(0xf5, PORT_KBD_DATA);
 185
 186     kbd_flush(0x40);
 187     kbd_waitdata(0x41);
 188
 189     /* keyboard should return ACK */
 190     if ((inb(PORT_KBD_DATA) != 0xfa))
 191         keyboard_panic(995);
 192
 193     /* Write Keyboard Mode */
 194     outb(0x60, PORT_KBD_STATUS);
 195
 196     kbd_flush(0x50);
 197
 198     /* send cmd: scan code convert, disable mouse, enable IRQ 1 */
 199     outb(0x61, PORT_KBD_DATA);
 200
 201     kbd_flush(0x60);
 202
 203     /* Enable keyboard */
 204     outb(0xf4, PORT_KBD_DATA);
 205
 206     kbd_flush(0x70);
 207     kbd_waitdata(0x71);
 208
 209     /* keyboard should return ACK */
 210     if ((inb(PORT_KBD_DATA) != 0xfa))
 211         keyboard_panic(996);
 212
 213     outb(0x77, PORT_DIAG);
 214 }
 215
 216 static void
 217 kbd_setup()
 218 {
 219     bda->kbd_mode = 0x10;
 220     bda->kbd_buf_head = bda->kbd_buf_tail = bda->kbd_buf_start_offset
 221         = offsetof(struct bios_data_area_s, kbd_buf) - 0x400;
 222     bda->kbd_buf_end_offset
 223         = (offsetof(struct bios_data_area_s, kbd_buf[sizeof(bda->kbd_buf)])
 224            - 0x400);
 225     keyboard_init();
 226
 227     // mov CMOS Equipment Byte to BDA Equipment Word
 228     u16 eqb = bda->equipment_list_flags;
 229     bda->equipment_list_flags = (eqb & 0xff00) | inb_cmos(CMOS_EQUIPMENT_INFO);
 230 }
 231
 232 static u16
 233 detect_parport(u16 port, u8 timeout, u8 count)
 234 {
 235     // clear input mode
 236     outb(inb(port+2) & 0xdf, port+2);
 237
 238     outb(0xaa, port);
 239     if (inb(port) != 0xaa)
 240         // Not present
 241         return 0;
 242     bda->port_lpt[count] = port;
 243     bda->lpt_timeout[count] = timeout;
 244     return 1;
 245 }
 246
 247 static void
 248 lpt_setup()
 249 {
 250     u16 count = 0;
 251     count += detect_parport(0x378, 0x14, count);
 252     count += detect_parport(0x278, 0x14, count);
 253
 254     // Equipment word bits 14..15 determing # parallel ports
 255     u16 eqb = bda->equipment_list_flags;
 256     bda->equipment_list_flags = (eqb & 0x3fff) | (count << 14);
 257 }
 258
 259 static u16
 260 detect_serial(u16 port, u8 timeout, u8 count)
 261 {
 262     outb(0x02, port+1);
 263     if (inb(port+1) != 0x02)
 264         return 0;
 265     if (inb(port+2) != 0x02)
 266         return 0;
 267     outb(0x00, port+1);
 268     bda->port_com[count] = port;
 269     bda->com_timeout[count] = timeout;
 270     return 1;
 271 }
 272
 273 static void
 274 serial_setup()
 275 {
 276     u16 count = 0;
 277     count += detect_serial(0x3f8, 0x0a, count);
 278     count += detect_serial(0x2f8, 0x0a, count);
 279     count += detect_serial(0x3e8, 0x0a, count);
 280     count += detect_serial(0x2e8, 0x0a, count);
 281
 282     // Equipment word bits 9..11 determing # serial ports
 283     u16 eqb = bda->equipment_list_flags;
 284     bda->equipment_list_flags = (eqb & 0xf1ff) | (count << 9);
 285 }
 286
 287 static u32
 288 bcd2bin(u8 val)
 289 {
 290     return (val & 0xf) + ((val >> 4) * 10);
 291 }
 292
 293 static void
 294 timer_setup()
 295 {
 296     u32 seconds = bcd2bin(inb_cmos(CMOS_RTC_SECONDS));
 297     u32 ticks = (seconds * 18206507) / 1000000;
 298     u32 minutes = bcd2bin(inb_cmos(CMOS_RTC_MINUTES));
 299     ticks += (minutes * 10923904) / 10000;
 300     u32 hours = bcd2bin(inb_cmos(CMOS_RTC_HOURS));
 301     ticks += (hours * 65543427) / 1000;
 302     bda->timer_counter = ticks;
 303     bda->timer_rollover = 0;
 304 }
 305
 306 static void
 307 pic_setup()
 308 {
 309     outb(0x11, PORT_PIC1);
 310     outb(0x11, PORT_PIC2_DATA);
 311     outb(0x08, PORT_PIC1_DATA);
 312     outb(0x70, PORT_PIC2_DATA);
 313     outb(0x04, PORT_PIC1_DATA);
 314     outb(0x02, PORT_PIC2_DATA);
 315     outb(0x01, PORT_PIC1_DATA);
 316     outb(0x01, PORT_PIC2_DATA);
 317     outb(0xb8, PORT_PIC1_DATA);
 318     if (CONFIG_PS2_MOUSE)
 319         outb(0x8f, PORT_PIC2_DATA);
 320     else
 321         outb(0x9f, PORT_PIC2_DATA);
 322 }
 323
 324 static void
 325 floppy_drive_post()
 326 {
 327     u8 type = inb_cmos(CMOS_FLOPPY_DRIVE_TYPE);
 328     u8 out = 0;
 329     if (type & 0xf0)
 330         out |= 0x07;
 331     if (type & 0x0f)
 332         out |= 0x70;
 333     bda->floppy_harddisk_info = out;
 334     outb(0x02, PORT_DMA1_MASK_REG);
 335
 336     bda->ivecs[0x1E].offset = OFFSET_diskette_param_table2;
 337 }
 338
 339 static void
 340 cdemu_init()
 341 {
 342     // XXX
 343     //ebda->cdemu.active = 0;
 344 }
 345
 346 static void
 347 ata_init()
 348 {
 349     // XXX
 350 }
 351
 352 static void
 353 ata_detect()
 354 {
 355     // XXX
 356 }
 357
 358 static void
 359 hard_drive_post()
 360 {
 361     // XXX
 362 }
 363
 364
 365 static void
 366 init_boot_vectors()
 367 {
 368     // Clear out the IPL table.
 369     memset(ipl, 0, sizeof(*ipl));
 370
 371     // Floppy drive
 372     struct ipl_entry_s *ip = &ipl->table[0];
 373     ip->type = IPL_TYPE_FLOPPY;
 374     ip++;
 375
 376     // First HDD
 377     ip->type = IPL_TYPE_HARDDISK;
 378     ip++;
 379
 380     // CDROM
 381     if (CONFIG_ELTORITO_BOOT) {
 382         ip->type = IPL_TYPE_CDROM;
 383         ip++;
 384     }
 385
 386     ipl->count = ip - ipl->table;
 387     ipl->sequence = 0xffff;
 388 }
 389
 390 static void
 391 callrom(u16 seg, u16 offset)
 392 {
 393     struct bregs br;
 394     memset(&br, 0, sizeof(br));
 395     br.es = 0xf000;
 396     br.di = OFFSET_pnp_string;
 397     br.cs = seg;
 398     br.ip = offset;
 399     call16(&br);
 400 }
 401
 402 static int
 403 checksum(u8 *p, u32 len)
 404 {
 405     u32 i;
 406     u8 sum = 0;
 407     for (i=0; i<len; i++)
 408         sum += p[i];
 409     return sum;
 410 }
 411
 412 static void
 413 rom_scan()
 414 {
 415     u8 *p = (u8*)0xc0000;
 416     for (; p <= (u8*)0xe0000; p += 2048) {
 417         u8 *rom = p;
 418         if (*(u16*)rom != 0xaa55)
 419             continue;
 420         u32 len = rom[2] * 512;
 421         if (checksum(rom, len) != 0)
 422             continue;
 423         p = (u8*)(((u32)p + len) / 2048 * 2048);
 424         callrom(PTR_TO_SEG(rom), PTR_TO_OFFSET(rom + 3));
 425
 426         // Look at the ROM's PnP Expansion header.  Properly, we're supposed
 427         // to init all the ROMs and then go back and build an IPL table of
 428         // all the bootable devices, but we can get away with one pass.
 429         if (rom[0x1a] != '$' || rom[0x1b] != 'P'
 430             || rom[0x1c] != 'n' || rom[0x1d] != 'P')
 431             continue;
 432         // 0x1A is also the offset into the expansion header of...
 433         // the Bootstrap Entry Vector, or zero if there is none.
 434         u16 entry = *(u16*)&rom[0x1a+0x1a];
 435         if (!entry)
 436             continue;
 437         // Found a device that thinks it can boot the system.  Record
 438         // its BEV and product name string.
 439
 440         if (ipl->count >= ARRAY_SIZE(ipl->table))
 441             continue;
 442
 443         struct ipl_entry_s *ip = &ipl->table[ipl->count];
 444         ip->type = IPL_TYPE_BEV;
 445         ip->vector = (PTR_TO_SEG(rom) << 16) | entry;
 446
 447         u16 desc = *(u16*)&rom[0x1a+0x10];
 448         if (desc)
 449             ip->description = (PTR_TO_SEG(rom) << 16) | desc;
 450
 451         ipl->count++;
 452     }
 453 }
 454
 455 static void
 456 status_restart(u8 status)
 457 {
 458     // XXX
 459 #if 0
 460     if (status == 0x05)
 461         eoi_jmp_post();
 462 #endif
 463
 464     BX_PANIC("Unimplemented shutdown status: %02x\n",(Bit8u)status);
 465 }
 466
 467 static void
 468 post()
 469 {
 470     // first reset the DMA controllers
 471     outb(0, PORT_DMA1_MASTER_CLEAR);
 472     outb(0, PORT_DMA2_MASTER_CLEAR);
 473
 474     // then initialize the DMA controllers
 475     outb(0xc0, PORT_DMA2_MODE_REG);
 476     outb(0x00, PORT_DMA2_MASK_REG);
 477
 478     // Get and then clear CMOS shutdown status.
 479     u8 status = inb_cmos(CMOS_RESET_CODE);
 480     outb_cmos(0, CMOS_RESET_CODE);
 481
 482     if (status != 0x00 && status != 0x09 && status < 0x0d)
 483         status_restart(status);
 484
 485     BX_INFO("Start bios");
 486
 487     init_bda();
 488     init_handlers();
 489     init_ebda();
 490
 491     pit_setup();
 492     kbd_setup();
 493     lpt_setup();
 494     serial_setup();
 495     timer_setup();
 496     pic_setup();
 497     // XXX - need to do pci stuff
 498     //pci_setup();
 499     init_boot_vectors();
 500     rom_scan();
 501
 502     printf("BIOS - begin\n\n");
 503
 504     floppy_drive_post();
 505     hard_drive_post();
 506     if (CONFIG_ATA) {
 507         ata_init();
 508         ata_detect();
 509     }
 510     cdemu_init();
 511     callrom(0xf000, OFFSET_begin_boot);
 512 }
 513
 514 void VISIBLE
 515 _start()
 516 {
 517     post();
 518 }