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
  60         /* Find the last child of our parent */
  61         for (child = parent->children; child && child->sibling; ) {
  62                 child = child->sibling;
  63         }
  64
  65         dev = malloc(sizeof(*dev));
  66         if (dev == 0) {
  67                 die("DEV: out of memory.\n");
  68         }
  69         memset(dev, 0, sizeof(*dev));
  70         memcpy(&dev->path, path, sizeof(*path));
  71
  72         /* Initialize the back pointers in the link fields */
  73         for (link = 0; link < MAX_LINKS; link++) {
  74                 dev->link[link].dev  = dev;
  75                 dev->link[link].link = link;
  76         }
  77
  78         /* By default devices are enabled */
  79         dev->enabled = 1;
  80
  81         /* Add the new device to the list of children of the bus. */
  82         dev->bus = parent;
  83         if (child) {
  84                 child->sibling = dev;
  85         } else {
  86                 parent->children = dev;
  87         }
  88
  89         /* Append a new device to the global device list.
  90          * The list is used to find devices once everything is set up.
  91          */
  92         *last_dev_p = dev;
  93         last_dev_p = &dev->next;
  94
  95         spin_unlock(&dev_lock);
  96         return dev;
  97 }
  98
  99 /**
 100  * @brief round a number up to an alignment.
 101  * @param val the starting value
 102  * @param roundup Alignment as a power of two
 103  * @returns rounded up number
 104  */
 105 static resource_t round(resource_t val, unsigned long pow)
 106 {
 107         resource_t mask;
 108         mask = (1ULL << pow) - 1ULL;
 109         val += mask;
 110         val &= ~mask;
 111         return val;
 112 }
 113
 114 /** Read the resources on all devices of a given bus.
 115  * @param bus bus to read the resources on.
 116  */
 117 static void read_resources(struct bus *bus)
 118 {
 119         struct device *curdev;
 120
 121         printk_spew("%s read_resources bus %d link: %d\n",
 122                     dev_path(bus->dev), bus->secondary, bus->link);
 123
 124         /* Walk through all of the devices and find which resources they need. */
 125         for (curdev = bus->children; curdev; curdev = curdev->sibling) {
 126                 unsigned links;
 127                 int i;
 128                 if (curdev->have_resources) {
 129                         continue;
 130                 }
 131                 if (!curdev->enabled) {
 132                         continue;
 133                 }
 134                 if (!curdev->ops || !curdev->ops->read_resources) {
 135                         printk_err("%s missing read_resources\n",
 136                                 dev_path(curdev));
 137                         continue;
 138                 }
 139                 curdev->ops->read_resources(curdev);
 140                 curdev->have_resources = 1;
 141                 /* Read in subtractive resources behind the current device */
 142                 links = 0;
 143                 for (i = 0; i < curdev->resources; i++) {
 144                         struct resource *resource;
 145                         unsigned link;
 146                         resource = &curdev->resource[i];
 147                         if (!(resource->flags & IORESOURCE_SUBTRACTIVE))
 148                                 continue;
 149                         link = IOINDEX_SUBTRACTIVE_LINK(resource->index);
 150                         if (link > MAX_LINKS) {
 151                                 printk_err("%s subtractive index on link: %d\n",
 152                                            dev_path(curdev), link);
 153                                 continue;
 154                         }
 155                         if (!(links & (1 << link))) {
 156                                 links |= (1 << link);
 157                                 read_resources(&curdev->link[resource->index]);
 158
 159                         }
 160                 }
 161         }
 162         printk_spew("%s read_resources bus %d link: %d done\n",
 163                     dev_path(bus->dev), bus->secondary, bus->link);
 164 }
 165
 166 struct pick_largest_state {
 167         struct resource *last;
 168         struct device   *result_dev;
 169         struct resource *result;
 170         int seen_last;
 171 };
 172
 173 static void pick_largest_resource(void *gp,
 174         struct device *dev, struct resource *resource)
 175 {
 176         struct pick_largest_state *state = gp;
 177         struct resource *last;
 178         last = state->last;
 179         /* Be certain to pick the successor to last */
 180         if (resource == last) {
 181                 state->seen_last = 1;
 182                 return;
 183         }
 184         if (last && (
 185                     (last->align < resource->align) ||
 186                     ((last->align == resource->align) &&
 187                             (last->size < resource->size)) ||
 188                     ((last->align == resource->align) &&
 189                             (last->size == resource->size) &&
 190                             (!state->seen_last)))) {
 191                 return;
 192         }
 193         if (!state->result ||
 194             (state->result->align < resource->align) ||
 195             ((state->result->align == resource->align) &&
 196              (state->result->size < resource->size))) {
 197                 state->result_dev = dev;
 198                 state->result = resource;
 199         }
 200 }
 201
 202 static struct device *largest_resource(struct bus *bus, struct resource **result_res,
 203         unsigned long type_mask, unsigned long type)
 204 {
 205         struct pick_largest_state state;
 206
 207         state.last = *result_res;
 208         state.result_dev = 0;
 209         state.result = 0;
 210         state.seen_last = 0;
 211
 212         search_bus_resources(bus, type_mask, type, pick_largest_resource, &state);
 213
 214         *result_res = state.result;
 215         return state.result_dev;
 216 }
 217
 218 /* Compute allocate resources is the guts of the resource allocator.
 219  *
 220  * The problem.
 221  *  - Allocate resources locations for every device.
 222  *  - Don't overlap, and follow the rules of bridges.
 223  *  - Don't overlap with resources in fixed locations.
 224  *  - Be efficient so we don't have ugly strategies.
 225  *
 226  * The strategy.
 227  * - Devices that have fixed addresses are the minority so don't
 228  *   worry about them too much.  Instead only use part of the address
 229  *   space for devices with programmable addresses.  This easily handles
 230  *   everything except bridges.
 231  *
 232  * - PCI devices are required to have thier sizes and their alignments
 233  *   equal.  In this case an optimal solution to the packing problem
 234  *   exists.  Allocate all devices from highest alignment to least
 235  *   alignment or vice versa.  Use this.
 236  *
 237  * - So we can handle more than PCI run two allocation passes on
 238  *   bridges.  The first to see how large the resources are behind
 239  *   the bridge, and what their alignment requirements are.  The
 240  *   second to assign a safe address to the devices behind the
 241  *   bridge.  This allows me to treat a bridge as just a device with
 242  *   a couple of resources, and not need to special case it in the
 243  *   allocator.  Also this allows handling of other types of bridges.
 244  *
 245  */
 246
 247 void compute_allocate_resource(
 248         struct bus *bus,
 249         struct resource *bridge,
 250         unsigned long type_mask,
 251         unsigned long type)
 252 {
 253         struct device *dev;
 254         struct resource *resource;
 255         resource_t base;
 256         unsigned long align, min_align;
 257         min_align = 0;
 258         base = bridge->base;
 259
 260         printk_spew("%s compute_allocate_%s: base: %08Lx size: %08Lx align: %d gran: %d\n",
 261                     dev_path(bus->dev),
 262                     (bridge->flags & IORESOURCE_IO)? "io":
 263                     (bridge->flags & IORESOURCE_PREFETCH)? "prefmem" : "mem",
 264                     base, bridge->size, bridge->align, bridge->gran);
 265
 266         /* We want different minimum alignments for different kinds of
 267          * resources.  These minimums are not device type specific
 268          * but resource type specific.
 269          */
 270         if (bridge->flags & IORESOURCE_IO) {
 271                 min_align = log2(DEVICE_IO_ALIGN);
 272         }
 273         if (bridge->flags & IORESOURCE_MEM) {
 274                 min_align = log2(DEVICE_MEM_ALIGN);
 275         }
 276
 277         /* Make certain I have read in all of the resources */
 278         read_resources(bus);
 279
 280         /* Remember I haven't found anything yet. */
 281         resource = 0;
 282
 283         /* Walk through all the devices on the current bus and
 284          * compute the addresses.
 285          */
 286         while ((dev = largest_resource(bus, &resource, type_mask, type))) {
 287                 resource_t size;
 288                 /* Do NOT I repeat do not ignore resources which have zero size.
 289                  * If they need to be ignored dev->read_resources should not even
 290                  * return them.   Some resources must be set even when they have
 291                  * no size.  PCI bridge resources are a good example of this.
 292                  */
 293                 /* Propogate the resource alignment to the bridge register  */
 294                 if (resource->align > bridge->align) {
 295                         bridge->align = resource->align;
 296                 }
 297
 298                 /* Make certain we are dealing with a good minimum size */
 299                 size = resource->size;
 300                 align = resource->align;
 301                 if (align < min_align) {
 302                         align = min_align;
 303                 }
 304                 if (resource->flags & IORESOURCE_FIXED) {
 305                         continue;
 306                 }
 307                 /* Propogate the resource limit to the bridge register */
 308                 if (bridge->limit > resource->limit) {
 309                         bridge->limit = resource->limit;
 310                 }
 311                 /* Artificially deny limits between DEVICE_MEM_HIGH and 0xffffffff */
 312                 if ((bridge->limit > DEVICE_MEM_HIGH) && (bridge->limit <= 0xffffffff)) {
 313                         bridge->limit = DEVICE_MEM_HIGH;
 314                 }
 315                 if (resource->flags & IORESOURCE_IO) {
 316                         /* Don't allow potential aliases over the
 317                          * legacy pci expansion card addresses.
 318                          * The legacy pci decodes only 10 bits,
 319                          * uses 100h - 3ffh. Therefor, only 0 - ff
 320                          * can be used out of each 400h block of io
 321                          * space.
 322                          */
 323                         if ((base & 0x300) != 0) {
 324                                 base = (base & ~0x3ff) + 0x400;
 325                         }
 326                         /* Don't allow allocations in the VGA IO range.
 327                          * PCI has special cases for that.
 328                          */
 329                         else if ((base >= 0x3b0) && (base <= 0x3df)) {
 330                                 base = 0x3e0;
 331                         }
 332                 }
 333                 if (((round(base, align) + size) -1) <= resource->limit) {
 334                         /* base must be aligned to size */
 335                         base = round(base, align);
 336                         resource->base = base;
 337                         resource->flags |= IORESOURCE_ASSIGNED;
 338                         resource->flags &= ~IORESOURCE_STORED;
 339                         base += size;
 340
 341                         printk_spew("%s %02x *  [0x%08Lx - 0x%08Lx] %s\n",
 342                                     dev_path(dev),
 343                                     resource->index,
 344                                     resource->base,
 345                                     resource->base + resource->size - 1,
 346                                     (resource->flags & IORESOURCE_IO)? "io":
 347                                     (resource->flags & IORESOURCE_PREFETCH)? "prefmem": "mem");
 348                 }
 349         }
 350         /* A pci bridge resource does not need to be a power
 351          * of two size, but it does have a minimum granularity.
 352          * Round the size up to that minimum granularity so we
 353          * know not to place something else at an address postitively
 354          * decoded by the bridge.
 355          */
 356         bridge->size = round(base, bridge->gran) - bridge->base;
 357
 358         printk_spew("%s compute_allocate_%s: base: %08Lx size: %08Lx align: %d gran: %d done\n",
 359                      dev_path(bus->dev),
 360                      (bridge->flags & IORESOURCE_IO)? "io":
 361                      (bridge->flags & IORESOURCE_PREFETCH)? "prefmem" : "mem",
 362                      base, bridge->size, bridge->align, bridge->gran);
 363
 364
 365 }
 366
 367 static void allocate_vga_resource(void)
 368 {
 369 #warning "FIXME modify allocate_vga_resource so it is less pci centric!"
 370 #warning "This function knows to much about PCI stuff, it should be just a ietrator/visitor."
 371
 372         /* FIXME handle the VGA pallette snooping */
 373         struct device *dev, *vga;
 374         struct bus *bus;
 375         bus = 0;
 376         vga = 0;
 377         for (dev = all_devices; dev; dev = dev->next) {
 378                 if (((dev->class >> 16) == PCI_BASE_CLASS_DISPLAY) &&
 379                     ((dev->class >> 8) != PCI_CLASS_DISPLAY_OTHER)) {
 380                         if (!vga) {
 381                                 printk_debug("Allocating VGA resource %s\n", dev_path(dev));
 382                                 vga = dev;
 383                         }
 384                         if (vga == dev) {
 385                                 /* All legacy VGA cards have MEM & I/O space registers */
 386                                 dev->command |= PCI_COMMAND_MEMORY | PCI_COMMAND_IO;
 387                         } else {
 388                                 /* It isn't safe to enable other VGA cards */
 389                                 dev->command &= ~(PCI_COMMAND_MEMORY | PCI_COMMAND_IO);
 390                         }
 391                 }
 392         }
 393         if (vga) {
 394                 bus = vga->bus;
 395         }
 396         /* Now walk up the bridges setting the VGA enable */
 397         while (bus) {
 398                 printk_debug("Setting PCI_BRIDGE_CTL_VGA for bridge %s\n",
 399                              dev_path(bus->dev));
 400                 bus->bridge_ctrl |= PCI_BRIDGE_CTL_VGA;
 401                 bus = (bus == bus->dev->bus)? 0 : bus->dev->bus;
 402         }
 403 }
 404
 405
 406 /**
 407  * @brief  Assign the computed resources to the devices on the bus.
 408  *
 409  * @param bus Pointer to the structure for this bus
 410  *
 411  * Use the device specific set_resources method to store the computed
 412  * resources to hardware. For bridge devices, the set_resources() method
 413  * has to recurse into every down stream buses.
 414  *
 415  * Mutual recursion:
 416  *      assign_resources() -> device_operation::set_resources()
 417  *      device_operation::set_resources() -> assign_resources()
 418  */
 419 void assign_resources(struct bus *bus)
 420 {
 421         struct device *curdev;
 422
 423         printk_spew("%s assign_resources, bus %d link: %d\n",
 424                 dev_path(bus->dev), bus->secondary, bus->link);
 425
 426         for (curdev = bus->children; curdev; curdev = curdev->sibling) {
 427                 if (!curdev->enabled || !curdev->resources) {
 428                         continue;
 429                 }
 430                 if (!curdev->ops || !curdev->ops->set_resources) {
 431                         printk_err("%s missing set_resources\n",
 432                                 dev_path(curdev));
 433                         continue;
 434                 }
 435                 curdev->ops->set_resources(curdev);
 436         }
 437         printk_spew("%s assign_resources, bus %d link: %d\n",
 438                 dev_path(bus->dev), bus->secondary, bus->link);
 439 }
 440
 441 /**
 442  * @brief Enable the resources for a specific device
 443  *
 444  * @param dev the device whose resources are to be enabled
 445  *
 446  * Enable resources of the device by calling the device specific
 447  * enable_resources() method.
 448  *
 449  * The parent's resources should be enabled first to avoid having enabling
 450  * order problem. This is done by calling the parent's enable_resources()
 451  * method and let that method to call it's children's enable_resoruces()
 452  * method via the (global) enable_childrens_resources().
 453  *
 454  * Indirect mutual recursion:
 455  *      enable_resources() -> device_operations::enable_resource()
 456  *      device_operations::enable_resource() -> enable_children_resources()
 457  *      enable_children_resources() -> enable_resources()
 458  */
 459 void enable_resources(struct device *dev)
 460 {
 461         if (!dev->enabled) {
 462                 return;
 463         }
 464         if (!dev->ops || !dev->ops->enable_resources) {
 465                 printk_err("%s missing enable_resources\n", dev_path(dev));
 466                 return;
 467         }
 468         dev->ops->enable_resources(dev);
 469 }
 470
 471 /**
 472  * @brief Determine the existence of devices and extend the device tree.
 473  *
 474  * Most of the devices in the system are listed in the mainboard Config.lb
 475  * file. The device structures for these devices are generated at compile
 476  * time by the config tool and are organized into the device tree. This
 477  * function determines if the devices created at compile time actually exist
 478  * in the physical system.
 479  *
 480  * For devices in the physical system but not listed in the Config.lb file,
 481  * the device structures have to be created at run time and attached to the
 482  * device tree.
 483  *
 484  * This function starts from the root device 'dev_root', scan the buses in
 485  * the system recursively, modify the device tree according to the result of
 486  * the probe.
 487  *
 488  * This function has no idea how to scan and probe buses and devices at all.
 489  * It depends on the bus/device specific scan_bus() method to do it. The
 490  * scan_bus() method also has to create the device structure and attach
 491  * it to the device tree.
 492  */
 493 void dev_enumerate(void)
 494 {
 495         struct device *root;
 496         unsigned subordinate;
 497         printk_info("Enumerating buses...\n");
 498         root = &dev_root;
 499         if (root->chip_ops && root->chip_ops->enable_dev) {
 500                 root->chip_ops->enable_dev(root);
 501         }
 502         if (!root->ops || !root->ops->scan_bus) {
 503                 printk_err("dev_root missing scan_bus operation");
 504                 return;
 505         }
 506         subordinate = root->ops->scan_bus(root, 0);
 507         printk_info("done\n");
 508 }
 509
 510 /**
 511  * @brief Configure devices on the devices tree.
 512  *
 513  * Starting at the root of the device tree, travel it recursively in two
 514  * passes. In the first pass, we compute and allocate resources (ranges)
 515  * requried by each device. In the second pass, the resources ranges are
 516  * relocated to their final position and stored to the hardware.
 517  *
 518  * I/O resources start at DEVICE_IO_START and grow upward. MEM resources start
 519  * at DEVICE_MEM_START and grow downward.
 520  *
 521  * Since the assignment is hierarchical we set the values into the dev_root
 522  * struct.
 523  */
 524 void dev_configure(void)
 525 {
 526         struct resource *io, *mem;
 527         struct device *root;
 528
 529         printk_info("Allocating resources...\n");
 530
 531         root = &dev_root;
 532         if (!root->ops || !root->ops->read_resources) {
 533                 printk_err("dev_root missing read_resources\n");
 534                 return;
 535         }
 536         if (!root->ops || !root->ops->set_resources) {
 537                 printk_err("dev_root missing set_resources\n");
 538                 return;
 539         }
 540
 541         printk_info("Reading resources...\n");
 542         root->ops->read_resources(root);
 543         printk_info("Done reading resources.\n");
 544
 545         /* Get the resources */
 546         io  = &root->resource[0];
 547         mem = &root->resource[1];
 548         /* Make certain the io devices are allocated somewhere safe. */
 549         io->base = DEVICE_IO_START;
 550         io->flags |= IORESOURCE_ASSIGNED;
 551         io->flags &= ~IORESOURCE_STORED;
 552         /* Now reallocate the pci resources memory with the
 553          * highest addresses I can manage.
 554          */
 555         mem->base = resource_max(&root->resource[1]);
 556         mem->flags |= IORESOURCE_ASSIGNED;
 557         mem->flags &= ~IORESOURCE_STORED;
 558
 559         /* Allocate the VGA I/O resource.. */
 560         allocate_vga_resource();
 561
 562         /* Store the computed resource allocations into device registers ... */
 563         printk_info("Setting resources...\n");
 564         root->ops->set_resources(root);
 565         printk_info("Done setting resources.\n");
 566 #if 0
 567         mem->flags |= IORESOURCE_STORED;
 568         report_resource_stored(root, mem, "");
 569 #endif
 570
 571         printk_info("Done allocating resources.\n");
 572 }
 573
 574 /**
 575  * @brief Enable devices on the device tree.
 576  *
 577  * Starting at the root, walk the tree and enable all devices/bridges by
 578  * calling the device's enable_resources() method.
 579  */
 580 void dev_enable(void)
 581 {
 582         printk_info("Enabling resourcess...\n");
 583
 584         /* now enable everything. */
 585         enable_resources(&dev_root);
 586
 587         printk_info("done.\n");
 588 }
 589
 590 /**
 591  * @brief Initialize all devices in the global device list.
 592  *
 593  * Starting at the first device on the global device link list,
 594  * walk the list and call the device's init() method to do deivce
 595  * specific setup.
 596  */
 597 void dev_initialize(void)
 598 {
 599         struct device *dev;
 600
 601         printk_info("Initializing devices...\n");
 602 #if CONFIG_CONSOLE_VGA == 1
 603         for (dev = all_devices; dev; dev = dev->next) {
 604                 if (dev->enabled && !dev->initialized &&
 605                         dev->ops && dev->ops->init)
 606                 {
 607                         if( dev->on_mainboard && (dev->rom_address!=0)) continue;
 608                         printk_debug("%s init\n", dev_path(dev));
 609                         dev->initialized = 1;
 610                         dev->ops->init(dev);
 611                 }
 612         }
 613 #endif
 614         for (dev = all_devices; dev; dev = dev->next) {
 615                 if (dev->enabled && !dev->initialized &&
 616                         dev->ops && dev->ops->init)
 617                 {
 618                         printk_debug("%s init\n", dev_path(dev));
 619                         dev->initialized = 1;
 620                         dev->ops->init(dev);
 621                 }
 622         }
 623         printk_info("Devices initialized\n");
 624 }
 625