src/ata.c

   1 // Low level ATA disk access
   2 //
   3 // Copyright (C) 2008,2009  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 LGPLv3 license.
   7
   8 #include "types.h" // u8
   9 #include "ioport.h" // inb
  10 #include "util.h" // dprintf
  11 #include "cmos.h" // inb_cmos
  12 #include "pic.h" // enable_hwirq
  13 #include "biosvar.h" // GET_EBDA
  14 #include "pci.h" // foreachpci
  15 #include "pci_ids.h" // PCI_CLASS_STORAGE_OTHER
  16 #include "pci_regs.h" // PCI_INTERRUPT_LINE
  17 #include "boot.h" // add_bcv_hd
  18 #include "disk.h" // struct ata_s
  19 #include "ata.h" // ATA_CB_STAT
  20 #include "blockcmd.h" // CDB_CMD_READ_10
  21
  22 #define IDE_TIMEOUT 32000 //32 seconds max for IDE ops
  23
  24
  25 /****************************************************************
  26  * Helper functions
  27  ****************************************************************/
  28
  29 // Wait for the specified ide state
  30 static inline int
  31 await_ide(u8 mask, u8 flags, u16 base, u16 timeout)
  32 {
  33     u64 end = calc_future_tsc(timeout);
  34     for (;;) {
  35         u8 status = inb(base+ATA_CB_STAT);
  36         if ((status & mask) == flags)
  37             return status;
  38         if (check_time(end)) {
  39             warn_timeout();
  40             return -1;
  41         }
  42         yield();
  43     }
  44 }
  45
  46 // Wait for the device to be not-busy.
  47 static int
  48 await_not_bsy(u16 base)
  49 {
  50     return await_ide(ATA_CB_STAT_BSY, 0, base, IDE_TIMEOUT);
  51 }
  52
  53 // Wait for the device to be ready.
  54 static int
  55 await_rdy(u16 base)
  56 {
  57     return await_ide(ATA_CB_STAT_RDY, ATA_CB_STAT_RDY, base, IDE_TIMEOUT);
  58 }
  59
  60 // Wait for ide state - pauses for one ata cycle first.
  61 static inline int
  62 pause_await_not_bsy(u16 iobase1, u16 iobase2)
  63 {
  64     // Wait one PIO transfer cycle.
  65     inb(iobase2 + ATA_CB_ASTAT);
  66
  67     return await_not_bsy(iobase1);
  68 }
  69
  70 // Wait for ide state - pause for 400ns first.
  71 static inline int
  72 ndelay_await_not_bsy(u16 iobase1)
  73 {
  74     ndelay(400);
  75     return await_not_bsy(iobase1);
  76 }
  77
  78 // Reset a drive
  79 static void
  80 ata_reset(struct atadrive_s *adrive_g)
  81 {
  82     struct ata_channel_s *chan_gf = GET_GLOBAL(adrive_g->chan_gf);
  83     u8 slave = GET_GLOBAL(adrive_g->slave);
  84     u16 iobase1 = GET_GLOBALFLAT(chan_gf->iobase1);
  85     u16 iobase2 = GET_GLOBALFLAT(chan_gf->iobase2);
  86
  87     dprintf(6, "ata_reset drive=%p\n", &adrive_g->drive);
  88     // Pulse SRST
  89     outb(ATA_CB_DC_HD15 | ATA_CB_DC_NIEN | ATA_CB_DC_SRST, iobase2+ATA_CB_DC);
  90     udelay(5);
  91     outb(ATA_CB_DC_HD15 | ATA_CB_DC_NIEN, iobase2+ATA_CB_DC);
  92     msleep(2);
  93
  94     // wait for device to become not busy.
  95     int status = await_not_bsy(iobase1);
  96     if (status < 0)
  97         goto done;
  98     if (slave) {
  99         // Change device.
 100         u64 end = calc_future_tsc(IDE_TIMEOUT);
 101         for (;;) {
 102             outb(ATA_CB_DH_DEV1, iobase1 + ATA_CB_DH);
 103             status = ndelay_await_not_bsy(iobase1);
 104             if (status < 0)
 105                 goto done;
 106             if (inb(iobase1 + ATA_CB_DH) == ATA_CB_DH_DEV1)
 107                 break;
 108             // Change drive request failed to take effect - retry.
 109             if (check_time(end)) {
 110                 warn_timeout();
 111                 goto done;
 112             }
 113         }
 114     } else {
 115         // QEMU doesn't reset dh on reset, so set it explicitly.
 116         outb(ATA_CB_DH_DEV0, iobase1 + ATA_CB_DH);
 117     }
 118
 119     // On a user-reset request, wait for RDY if it is an ATA device.
 120     u8 type=GET_GLOBAL(adrive_g->drive.type);
 121     if (type == DTYPE_ATA)
 122         status = await_rdy(iobase1);
 123
 124 done:
 125     // Enable interrupts
 126     outb(ATA_CB_DC_HD15, iobase2+ATA_CB_DC);
 127
 128     dprintf(6, "ata_reset exit status=%x\n", status);
 129 }
 130
 131 // Check for drive RDY for 16bit interface command.
 132 static int
 133 isready(struct atadrive_s *adrive_g)
 134 {
 135     // Read the status from controller
 136     struct ata_channel_s *chan_gf = GET_GLOBAL(adrive_g->chan_gf);
 137     u16 iobase1 = GET_GLOBALFLAT(chan_gf->iobase1);
 138     u8 status = inb(iobase1 + ATA_CB_STAT);
 139     if ((status & (ATA_CB_STAT_BSY|ATA_CB_STAT_RDY)) == ATA_CB_STAT_RDY)
 140         return DISK_RET_SUCCESS;
 141     return DISK_RET_ENOTREADY;
 142 }
 143
 144 // Default 16bit command demuxer for ATA and ATAPI devices.
 145 static int
 146 process_ata_misc_op(struct disk_op_s *op)
 147 {
 148     if (!CONFIG_ATA)
 149         return 0;
 150
 151     struct atadrive_s *adrive_g = container_of(
 152         op->drive_g, struct atadrive_s, drive);
 153     switch (op->command) {
 154     case CMD_RESET:
 155         ata_reset(adrive_g);
 156         return DISK_RET_SUCCESS;
 157     case CMD_ISREADY:
 158         return isready(adrive_g);
 159     case CMD_FORMAT:
 160     case CMD_VERIFY:
 161     case CMD_SEEK:
 162         return DISK_RET_SUCCESS;
 163     default:
 164         op->count = 0;
 165         return DISK_RET_EPARAM;
 166     }
 167 }
 168
 169
 170 /****************************************************************
 171  * ATA send command
 172  ****************************************************************/
 173
 174 struct ata_pio_command {
 175     u8 feature;
 176     u8 sector_count;
 177     u8 lba_low;
 178     u8 lba_mid;
 179     u8 lba_high;
 180     u8 device;
 181     u8 command;
 182
 183     u8 feature2;
 184     u8 sector_count2;
 185     u8 lba_low2;
 186     u8 lba_mid2;
 187     u8 lba_high2;
 188 };
 189
 190 // Send an ata command to the drive.
 191 static int
 192 send_cmd(struct atadrive_s *adrive_g, struct ata_pio_command *cmd)
 193 {
 194     struct ata_channel_s *chan_gf = GET_GLOBAL(adrive_g->chan_gf);
 195     u8 slave = GET_GLOBAL(adrive_g->slave);
 196     u16 iobase1 = GET_GLOBALFLAT(chan_gf->iobase1);
 197
 198     // Select device
 199     int status = await_not_bsy(iobase1);
 200     if (status < 0)
 201         return status;
 202     u8 newdh = ((cmd->device & ~ATA_CB_DH_DEV1)
 203                 | (slave ? ATA_CB_DH_DEV1 : ATA_CB_DH_DEV0));
 204     u8 olddh = inb(iobase1 + ATA_CB_DH);
 205     outb(newdh, iobase1 + ATA_CB_DH);
 206     if ((olddh ^ newdh) & (1<<4)) {
 207         // Was a device change - wait for device to become not busy.
 208         status = ndelay_await_not_bsy(iobase1);
 209         if (status < 0)
 210             return status;
 211     }
 212
 213     // Check for ATA_CMD_(READ|WRITE)_(SECTORS|DMA)_EXT commands.
 214     if ((cmd->command & ~0x11) == ATA_CMD_READ_SECTORS_EXT) {
 215         outb(cmd->feature2, iobase1 + ATA_CB_FR);
 216         outb(cmd->sector_count2, iobase1 + ATA_CB_SC);
 217         outb(cmd->lba_low2, iobase1 + ATA_CB_SN);
 218         outb(cmd->lba_mid2, iobase1 + ATA_CB_CL);
 219         outb(cmd->lba_high2, iobase1 + ATA_CB_CH);
 220     }
 221     outb(cmd->feature, iobase1 + ATA_CB_FR);
 222     outb(cmd->sector_count, iobase1 + ATA_CB_SC);
 223     outb(cmd->lba_low, iobase1 + ATA_CB_SN);
 224     outb(cmd->lba_mid, iobase1 + ATA_CB_CL);
 225     outb(cmd->lba_high, iobase1 + ATA_CB_CH);
 226     outb(cmd->command, iobase1 + ATA_CB_CMD);
 227
 228     return 0;
 229 }
 230
 231 // Wait for data after calling 'send_cmd'.
 232 static int
 233 ata_wait_data(u16 iobase1)
 234 {
 235     int status = ndelay_await_not_bsy(iobase1);
 236     if (status < 0)
 237         return status;
 238
 239     if (status & ATA_CB_STAT_ERR) {
 240         dprintf(6, "send_cmd : read error (status=%02x err=%02x)\n"
 241                 , status, inb(iobase1 + ATA_CB_ERR));
 242         return -4;
 243     }
 244     if (!(status & ATA_CB_STAT_DRQ)) {
 245         dprintf(6, "send_cmd : DRQ not set (status %02x)\n", status);
 246         return -5;
 247     }
 248
 249     return 0;
 250 }
 251
 252 // Send an ata command that does not transfer any further data.
 253 int
 254 ata_cmd_nondata(struct atadrive_s *adrive_g, struct ata_pio_command *cmd)
 255 {
 256     struct ata_channel_s *chan_gf = GET_GLOBAL(adrive_g->chan_gf);
 257     u16 iobase1 = GET_GLOBALFLAT(chan_gf->iobase1);
 258     u16 iobase2 = GET_GLOBALFLAT(chan_gf->iobase2);
 259
 260     // Disable interrupts
 261     outb(ATA_CB_DC_HD15 | ATA_CB_DC_NIEN, iobase2 + ATA_CB_DC);
 262
 263     int ret = send_cmd(adrive_g, cmd);
 264     if (ret)
 265         goto fail;
 266     ret = ndelay_await_not_bsy(iobase1);
 267     if (ret < 0)
 268         goto fail;
 269
 270     if (ret & ATA_CB_STAT_ERR) {
 271         dprintf(6, "nondata cmd : read error (status=%02x err=%02x)\n"
 272                 , ret, inb(iobase1 + ATA_CB_ERR));
 273         ret = -4;
 274         goto fail;
 275     }
 276     if (ret & ATA_CB_STAT_DRQ) {
 277         dprintf(6, "nondata cmd : DRQ set (status %02x)\n", ret);
 278         ret = -5;
 279         goto fail;
 280     }
 281
 282 fail:
 283     // Enable interrupts
 284     outb(ATA_CB_DC_HD15, iobase2+ATA_CB_DC);
 285
 286     return ret;
 287 }
 288
 289
 290 /****************************************************************
 291  * ATA PIO transfers
 292  ****************************************************************/
 293
 294 // Transfer 'op->count' blocks (of 'blocksize' bytes) to/from drive
 295 // 'op->drive_g'.
 296 static int
 297 ata_pio_transfer(struct disk_op_s *op, int iswrite, int blocksize)
 298 {
 299     dprintf(16, "ata_pio_transfer id=%p write=%d count=%d bs=%d buf=%p\n"
 300             , op->drive_g, iswrite, op->count, blocksize, op->buf_fl);
 301
 302     struct atadrive_s *adrive_g = container_of(
 303         op->drive_g, struct atadrive_s, drive);
 304     struct ata_channel_s *chan_gf = GET_GLOBAL(adrive_g->chan_gf);
 305     u16 iobase1 = GET_GLOBALFLAT(chan_gf->iobase1);
 306     u16 iobase2 = GET_GLOBALFLAT(chan_gf->iobase2);
 307     int count = op->count;
 308     void *buf_fl = op->buf_fl;
 309     int status;
 310     for (;;) {
 311         if (iswrite) {
 312             // Write data to controller
 313             dprintf(16, "Write sector id=%p dest=%p\n", op->drive_g, buf_fl);
 314             if (CONFIG_ATA_PIO32)
 315                 outsl_fl(iobase1, buf_fl, blocksize / 4);
 316             else
 317                 outsw_fl(iobase1, buf_fl, blocksize / 2);
 318         } else {
 319             // Read data from controller
 320             dprintf(16, "Read sector id=%p dest=%p\n", op->drive_g, buf_fl);
 321             if (CONFIG_ATA_PIO32)
 322                 insl_fl(iobase1, buf_fl, blocksize / 4);
 323             else
 324                 insw_fl(iobase1, buf_fl, blocksize / 2);
 325         }
 326         buf_fl += blocksize;
 327
 328         status = pause_await_not_bsy(iobase1, iobase2);
 329         if (status < 0) {
 330             // Error
 331             op->count -= count;
 332             return status;
 333         }
 334
 335         count--;
 336         if (!count)
 337             break;
 338         status &= (ATA_CB_STAT_BSY | ATA_CB_STAT_DRQ | ATA_CB_STAT_ERR);
 339         if (status != ATA_CB_STAT_DRQ) {
 340             dprintf(6, "ata_pio_transfer : more sectors left (status %02x)\n"
 341                     , status);
 342             op->count -= count;
 343             return -6;
 344         }
 345     }
 346
 347     status &= (ATA_CB_STAT_BSY | ATA_CB_STAT_DF | ATA_CB_STAT_DRQ
 348                | ATA_CB_STAT_ERR);
 349     if (!iswrite)
 350         status &= ~ATA_CB_STAT_DF;
 351     if (status != 0) {
 352         dprintf(6, "ata_pio_transfer : no sectors left (status %02x)\n", status);
 353         return -7;
 354     }
 355
 356     return 0;
 357 }
 358
 359
 360 /****************************************************************
 361  * ATA DMA transfers
 362  ****************************************************************/
 363
 364 #define BM_CMD    0
 365 #define  BM_CMD_MEMWRITE  0x08
 366 #define  BM_CMD_START     0x01
 367 #define BM_STATUS 2
 368 #define  BM_STATUS_IRQ    0x04
 369 #define  BM_STATUS_ERROR  0x02
 370 #define  BM_STATUS_ACTIVE 0x01
 371 #define BM_TABLE  4
 372
 373 struct sff_dma_prd {
 374     u32 buf_fl;
 375     u32 count;
 376 };
 377
 378 // Check if DMA available and setup transfer if so.
 379 static int
 380 ata_try_dma(struct disk_op_s *op, int iswrite, int blocksize)
 381 {
 382     if (! CONFIG_ATA_DMA)
 383         return -1;
 384     u32 dest = (u32)op->buf_fl;
 385     if (dest & 1)
 386         // Need minimum alignment of 1.
 387         return -1;
 388     struct atadrive_s *adrive_g = container_of(
 389         op->drive_g, struct atadrive_s, drive);
 390     struct ata_channel_s *chan_gf = GET_GLOBAL(adrive_g->chan_gf);
 391     u16 iomaster = GET_GLOBALFLAT(chan_gf->iomaster);
 392     if (! iomaster)
 393         return -1;
 394     u32 bytes = op->count * blocksize;
 395     if (! bytes)
 396         return -1;
 397
 398     // Build PRD dma structure.
 399     struct sff_dma_prd *dma = MAKE_FLATPTR(
 400         get_ebda_seg()
 401         , (void*)offsetof(struct extended_bios_data_area_s, extra_stack));
 402     struct sff_dma_prd *origdma = dma;
 403     while (bytes) {
 404         if (dma >= &origdma[16])
 405             // Too many descriptors..
 406             return -1;
 407         u32 count = bytes;
 408         u32 max = 0x10000 - (dest & 0xffff);
 409         if (count > max)
 410             count = max;
 411
 412         SET_FLATPTR(dma->buf_fl, dest);
 413         bytes -= count;
 414         if (!bytes)
 415             // Last descriptor.
 416             count |= 1<<31;
 417         dprintf(16, "dma@%p: %08x %08x\n", dma, dest, count);
 418         dest += count;
 419         SET_FLATPTR(dma->count, count);
 420         dma++;
 421     }
 422
 423     // Program bus-master controller.
 424     outl((u32)origdma, iomaster + BM_TABLE);
 425     u8 oldcmd = inb(iomaster + BM_CMD) & ~(BM_CMD_MEMWRITE|BM_CMD_START);
 426     outb(oldcmd | (iswrite ? 0x00 : BM_CMD_MEMWRITE), iomaster + BM_CMD);
 427     outb(BM_STATUS_ERROR|BM_STATUS_IRQ, iomaster + BM_STATUS);
 428
 429     return 0;
 430 }
 431
 432 // Transfer data using DMA.
 433 static int
 434 ata_dma_transfer(struct disk_op_s *op)
 435 {
 436     if (! CONFIG_ATA_DMA)
 437         return -1;
 438     dprintf(16, "ata_dma_transfer id=%p buf=%p\n", op->drive_g, op->buf_fl);
 439
 440     struct atadrive_s *adrive_g = container_of(
 441         op->drive_g, struct atadrive_s, drive);
 442     struct ata_channel_s *chan_gf = GET_GLOBAL(adrive_g->chan_gf);
 443     u16 iomaster = GET_GLOBALFLAT(chan_gf->iomaster);
 444
 445     // Start bus-master controller.
 446     u8 oldcmd = inb(iomaster + BM_CMD);
 447     outb(oldcmd | BM_CMD_START, iomaster + BM_CMD);
 448
 449     u64 end = calc_future_tsc(IDE_TIMEOUT);
 450     u8 status;
 451     for (;;) {
 452         status = inb(iomaster + BM_STATUS);
 453         if (status & BM_STATUS_IRQ)
 454             break;
 455         // Transfer in progress
 456         if (check_time(end)) {
 457             // Timeout.
 458             warn_timeout();
 459             break;
 460         }
 461         yield();
 462     }
 463     outb(oldcmd & ~BM_CMD_START, iomaster + BM_CMD);
 464
 465     u16 iobase1 = GET_GLOBALFLAT(chan_gf->iobase1);
 466     u16 iobase2 = GET_GLOBALFLAT(chan_gf->iobase2);
 467     int idestatus = pause_await_not_bsy(iobase1, iobase2);
 468
 469     if ((status & (BM_STATUS_IRQ|BM_STATUS_ACTIVE)) == BM_STATUS_IRQ
 470         && idestatus >= 0x00
 471         && (idestatus & (ATA_CB_STAT_BSY | ATA_CB_STAT_DF | ATA_CB_STAT_DRQ
 472                          | ATA_CB_STAT_ERR)) == 0x00)
 473         // Success.
 474         return 0;
 475
 476     dprintf(6, "IDE DMA error (dma=%x ide=%x/%x/%x)\n", status, idestatus
 477             , inb(iobase2 + ATA_CB_ASTAT), inb(iobase1 + ATA_CB_ERR));
 478     op->count = 0;
 479     return -1;
 480 }
 481
 482
 483 /****************************************************************
 484  * ATA hard drive functions
 485  ****************************************************************/
 486
 487 // Transfer data to harddrive using PIO protocol.
 488 static int
 489 ata_pio_cmd_data(struct disk_op_s *op, int iswrite, struct ata_pio_command *cmd)
 490 {
 491     struct atadrive_s *adrive_g = container_of(
 492         op->drive_g, struct atadrive_s, drive);
 493     struct ata_channel_s *chan_gf = GET_GLOBAL(adrive_g->chan_gf);
 494     u16 iobase1 = GET_GLOBALFLAT(chan_gf->iobase1);
 495     u16 iobase2 = GET_GLOBALFLAT(chan_gf->iobase2);
 496
 497     // Disable interrupts
 498     outb(ATA_CB_DC_HD15 | ATA_CB_DC_NIEN, iobase2 + ATA_CB_DC);
 499
 500     int ret = send_cmd(adrive_g, cmd);
 501     if (ret)
 502         goto fail;
 503     ret = ata_wait_data(iobase1);
 504     if (ret)
 505         goto fail;
 506     ret = ata_pio_transfer(op, iswrite, DISK_SECTOR_SIZE);
 507
 508 fail:
 509     // Enable interrupts
 510     outb(ATA_CB_DC_HD15, iobase2+ATA_CB_DC);
 511     return ret;
 512 }
 513
 514 // Transfer data to harddrive using DMA protocol.
 515 static int
 516 ata_dma_cmd_data(struct disk_op_s *op, struct ata_pio_command *cmd)
 517 {
 518     if (! CONFIG_ATA_DMA)
 519         return -1;
 520     struct atadrive_s *adrive_g = container_of(
 521         op->drive_g, struct atadrive_s, drive);
 522     int ret = send_cmd(adrive_g, cmd);
 523     if (ret)
 524         return ret;
 525     return ata_dma_transfer(op);
 526 }
 527
 528 // Read/write count blocks from a harddrive.
 529 static int
 530 ata_readwrite(struct disk_op_s *op, int iswrite)
 531 {
 532     u64 lba = op->lba;
 533
 534     int usepio = ata_try_dma(op, iswrite, DISK_SECTOR_SIZE);
 535
 536     struct ata_pio_command cmd;
 537     memset(&cmd, 0, sizeof(cmd));
 538
 539     if (op->count >= (1<<8) || lba + op->count >= (1<<28)) {
 540         cmd.sector_count2 = op->count >> 8;
 541         cmd.lba_low2 = lba >> 24;
 542         cmd.lba_mid2 = lba >> 32;
 543         cmd.lba_high2 = lba >> 40;
 544         lba &= 0xffffff;
 545
 546         if (usepio)
 547             cmd.command = (iswrite ? ATA_CMD_WRITE_SECTORS_EXT
 548                            : ATA_CMD_READ_SECTORS_EXT);
 549         else
 550             cmd.command = (iswrite ? ATA_CMD_WRITE_DMA_EXT
 551                            : ATA_CMD_READ_DMA_EXT);
 552     } else {
 553         if (usepio)
 554             cmd.command = (iswrite ? ATA_CMD_WRITE_SECTORS
 555                            : ATA_CMD_READ_SECTORS);
 556         else
 557             cmd.command = (iswrite ? ATA_CMD_WRITE_DMA
 558                            : ATA_CMD_READ_DMA);
 559     }
 560
 561     cmd.sector_count = op->count;
 562     cmd.lba_low = lba;
 563     cmd.lba_mid = lba >> 8;
 564     cmd.lba_high = lba >> 16;
 565     cmd.device = ((lba >> 24) & 0xf) | ATA_CB_DH_LBA;
 566
 567     int ret;
 568     if (usepio)
 569         ret = ata_pio_cmd_data(op, iswrite, &cmd);
 570     else
 571         ret = ata_dma_cmd_data(op, &cmd);
 572     if (ret)
 573         return DISK_RET_EBADTRACK;
 574     return DISK_RET_SUCCESS;
 575 }
 576
 577 // 16bit command demuxer for ATA harddrives.
 578 int
 579 process_ata_op(struct disk_op_s *op)
 580 {
 581     if (!CONFIG_ATA)
 582         return 0;
 583
 584     switch (op->command) {
 585     case CMD_READ:
 586         return ata_readwrite(op, 0);
 587     case CMD_WRITE:
 588         return ata_readwrite(op, 1);
 589     default:
 590         return process_ata_misc_op(op);
 591     }
 592 }
 593
 594
 595 /****************************************************************
 596  * ATAPI functions
 597  ****************************************************************/
 598
 599 #define CDROM_CDB_SIZE 12
 600
 601 // Low-level atapi command transmit function.
 602 int
 603 atapi_cmd_data(struct disk_op_s *op, void *cdbcmd, u16 blocksize)
 604 {
 605     struct atadrive_s *adrive_g = container_of(
 606         op->drive_g, struct atadrive_s, drive);
 607     struct ata_channel_s *chan_gf = GET_GLOBAL(adrive_g->chan_gf);
 608     u16 iobase1 = GET_GLOBALFLAT(chan_gf->iobase1);
 609     u16 iobase2 = GET_GLOBALFLAT(chan_gf->iobase2);
 610
 611     struct ata_pio_command cmd;
 612     memset(&cmd, 0, sizeof(cmd));
 613     cmd.lba_mid = blocksize;
 614     cmd.lba_high = blocksize >> 8;
 615     cmd.command = ATA_CMD_PACKET;
 616
 617     // Disable interrupts
 618     outb(ATA_CB_DC_HD15 | ATA_CB_DC_NIEN, iobase2 + ATA_CB_DC);
 619
 620     int ret = send_cmd(adrive_g, &cmd);
 621     if (ret)
 622         goto fail;
 623     ret = ata_wait_data(iobase1);
 624     if (ret)
 625         goto fail;
 626
 627     // Send command to device
 628     outsw_fl(iobase1, MAKE_FLATPTR(GET_SEG(SS), cdbcmd), CDROM_CDB_SIZE / 2);
 629
 630     int status = pause_await_not_bsy(iobase1, iobase2);
 631     if (status < 0) {
 632         ret = status;
 633         goto fail;
 634     }
 635
 636     if (status & ATA_CB_STAT_ERR) {
 637         u8 err = inb(iobase1 + ATA_CB_ERR);
 638         // skip "Not Ready"
 639         if (err != 0x20)
 640             dprintf(6, "send_atapi_cmd : read error (status=%02x err=%02x)\n"
 641                     , status, err);
 642         ret = -2;
 643         goto fail;
 644     }
 645     if (!(status & ATA_CB_STAT_DRQ)) {
 646         dprintf(6, "send_atapi_cmd : DRQ not set (status %02x)\n", status);
 647         ret = -3;
 648         goto fail;
 649     }
 650
 651     ret = ata_pio_transfer(op, 0, blocksize);
 652
 653 fail:
 654     // Enable interrupts
 655     outb(ATA_CB_DC_HD15, iobase2+ATA_CB_DC);
 656     if (ret)
 657         return DISK_RET_EBADTRACK;
 658     return DISK_RET_SUCCESS;
 659 }
 660
 661 // 16bit command demuxer for ATAPI cdroms.
 662 int
 663 process_atapi_op(struct disk_op_s *op)
 664 {
 665     if (!CONFIG_ATA)
 666         return 0;
 667     switch (op->command) {
 668     case CMD_READ:
 669         return cdb_read(op);
 670     case CMD_FORMAT:
 671     case CMD_WRITE:
 672         return DISK_RET_EWRITEPROTECT;
 673     default:
 674         return process_ata_misc_op(op);
 675     }
 676 }
 677
 678
 679 /****************************************************************
 680  * ATA detect and init
 681  ****************************************************************/
 682
 683 // Send an identify device or identify device packet command.
 684 static int
 685 send_ata_identity(struct atadrive_s *adrive_g, u16 *buffer, int command)
 686 {
 687     memset(buffer, 0, DISK_SECTOR_SIZE);
 688
 689     struct disk_op_s dop;
 690     memset(&dop, 0, sizeof(dop));
 691     dop.drive_g = &adrive_g->drive;
 692     dop.count = 1;
 693     dop.lba = 1;
 694     dop.buf_fl = MAKE_FLATPTR(GET_SEG(SS), buffer);
 695
 696     struct ata_pio_command cmd;
 697     memset(&cmd, 0, sizeof(cmd));
 698     cmd.command = command;
 699
 700     return ata_pio_cmd_data(&dop, 0, &cmd);
 701 }
 702
 703 // Extract the ATA/ATAPI version info.
 704 static int
 705 extract_version(u16 *buffer)
 706 {
 707     // Extract ATA/ATAPI version.
 708     u16 ataversion = buffer[80];
 709     u8 version;
 710     for (version=15; version>0; version--)
 711         if (ataversion & (1<<version))
 712             break;
 713     return version;
 714 }
 715
 716 #define MAXMODEL 40
 717
 718 // Extract the ATA/ATAPI model info.
 719 static char *
 720 extract_model(char *model, u16 *buffer)
 721 {
 722     // Read model name
 723     int i;
 724     for (i=0; i<MAXMODEL/2; i++)
 725         *(u16*)&model[i*2] = ntohs(buffer[27+i]);
 726     model[MAXMODEL] = 0x00;
 727
 728     // Trim trailing spaces from model name.
 729     for (i=MAXMODEL-1; i>0 && model[i] == 0x20; i--)
 730         model[i] = 0x00;
 731
 732     return model;
 733 }
 734
 735 // Common init code between ata and atapi
 736 static struct atadrive_s *
 737 init_atadrive(struct atadrive_s *dummy, u16 *buffer)
 738 {
 739     char *desc = malloc_tmp(MAXDESCSIZE);
 740     struct atadrive_s *adrive_g = malloc_fseg(sizeof(*adrive_g));
 741     if (!adrive_g || !desc) {
 742         warn_noalloc();
 743         free(desc);
 744         free(adrive_g);
 745         return NULL;
 746     }
 747     memset(adrive_g, 0, sizeof(*adrive_g));
 748     adrive_g->drive.desc = desc;
 749     adrive_g->chan_gf = dummy->chan_gf;
 750     adrive_g->slave = dummy->slave;
 751     adrive_g->drive.cntl_id = adrive_g->chan_gf->chanid * 2 + dummy->slave;
 752     adrive_g->drive.removable = (buffer[0] & 0x80) ? 1 : 0;
 753     return adrive_g;
 754 }
 755
 756 // Detect if the given drive is an atapi - initialize it if so.
 757 static struct atadrive_s *
 758 init_drive_atapi(struct atadrive_s *dummy, u16 *buffer)
 759 {
 760     // Send an IDENTIFY_DEVICE_PACKET command to device
 761     int ret = send_ata_identity(dummy, buffer, ATA_CMD_IDENTIFY_PACKET_DEVICE);
 762     if (ret)
 763         return NULL;
 764
 765     // Success - setup as ATAPI.
 766     struct atadrive_s *adrive_g = init_atadrive(dummy, buffer);
 767     if (!adrive_g)
 768         return NULL;
 769     adrive_g->drive.type = DTYPE_ATAPI;
 770     adrive_g->drive.blksize = CDROM_SECTOR_SIZE;
 771     adrive_g->drive.sectors = (u64)-1;
 772     u8 iscd = ((buffer[0] >> 8) & 0x1f) == 0x05;
 773     char model[MAXMODEL+1];
 774     snprintf(adrive_g->drive.desc, MAXDESCSIZE, "ata%d-%d: %s ATAPI-%d %s"
 775              , adrive_g->chan_gf->chanid, adrive_g->slave
 776              , extract_model(model, buffer), extract_version(buffer)
 777              , (iscd ? "CD-Rom/DVD-Rom" : "Device"));
 778     dprintf(1, "%s\n", adrive_g->drive.desc);
 779
 780     // fill cdidmap
 781     if (iscd)
 782         map_cd_drive(&adrive_g->drive);
 783
 784     return adrive_g;
 785 }
 786
 787 // Detect if the given drive is a regular ata drive - initialize it if so.
 788 static struct atadrive_s *
 789 init_drive_ata(struct atadrive_s *dummy, u16 *buffer)
 790 {
 791     // Send an IDENTIFY_DEVICE command to device
 792     int ret = send_ata_identity(dummy, buffer, ATA_CMD_IDENTIFY_DEVICE);
 793     if (ret)
 794         return NULL;
 795
 796     // Success - setup as ATA.
 797     struct atadrive_s *adrive_g = init_atadrive(dummy, buffer);
 798     if (!adrive_g)
 799         return NULL;
 800     adrive_g->drive.type = DTYPE_ATA;
 801     adrive_g->drive.blksize = DISK_SECTOR_SIZE;
 802
 803     adrive_g->drive.pchs.cylinders = buffer[1];
 804     adrive_g->drive.pchs.heads = buffer[3];
 805     adrive_g->drive.pchs.spt = buffer[6];
 806
 807     u64 sectors;
 808     if (buffer[83] & (1 << 10)) // word 83 - lba48 support
 809         sectors = *(u64*)&buffer[100]; // word 100-103
 810     else
 811         sectors = *(u32*)&buffer[60]; // word 60 and word 61
 812     adrive_g->drive.sectors = sectors;
 813     u64 adjsize = sectors >> 11;
 814     char adjprefix = 'M';
 815     if (adjsize >= (1 << 16)) {
 816         adjsize >>= 10;
 817         adjprefix = 'G';
 818     }
 819     char model[MAXMODEL+1];
 820     snprintf(adrive_g->drive.desc, MAXDESCSIZE
 821              , "ata%d-%d: %s ATA-%d Hard-Disk (%u %ciBytes)"
 822              , adrive_g->chan_gf->chanid, adrive_g->slave
 823              , extract_model(model, buffer), extract_version(buffer)
 824              , (u32)adjsize, adjprefix);
 825     dprintf(1, "%s\n", adrive_g->drive.desc);
 826
 827     // Setup disk geometry translation.
 828     setup_translation(&adrive_g->drive);
 829
 830     // Register with bcv system.
 831     add_bcv_internal(&adrive_g->drive);
 832
 833     return adrive_g;
 834 }
 835
 836 static u64 SpinupEnd;
 837
 838 // Wait for non-busy status and check for "floating bus" condition.
 839 static int
 840 powerup_await_non_bsy(u16 base)
 841 {
 842     u8 orstatus = 0;
 843     u8 status;
 844     for (;;) {
 845         status = inb(base+ATA_CB_STAT);
 846         if (!(status & ATA_CB_STAT_BSY))
 847             break;
 848         orstatus |= status;
 849         if (orstatus == 0xff) {
 850             dprintf(4, "powerup IDE floating\n");
 851             return orstatus;
 852         }
 853         if (check_time(SpinupEnd)) {
 854             warn_timeout();
 855             return -1;
 856         }
 857         yield();
 858     }
 859     dprintf(6, "powerup iobase=%x st=%x\n", base, status);
 860     return status;
 861 }
 862
 863 // Detect any drives attached to a given controller.
 864 static void
 865 ata_detect(void *data)
 866 {
 867     struct ata_channel_s *chan_gf = data;
 868     struct atadrive_s dummy;
 869     memset(&dummy, 0, sizeof(dummy));
 870     dummy.chan_gf = chan_gf;
 871     // Device detection
 872     int didreset = 0;
 873     u8 slave;
 874     for (slave=0; slave<=1; slave++) {
 875         // Wait for not-bsy.
 876         u16 iobase1 = chan_gf->iobase1;
 877         int status = powerup_await_non_bsy(iobase1);
 878         if (status < 0)
 879             continue;
 880         u8 newdh = slave ? ATA_CB_DH_DEV1 : ATA_CB_DH_DEV0;
 881         outb(newdh, iobase1+ATA_CB_DH);
 882         ndelay(400);
 883         status = powerup_await_non_bsy(iobase1);
 884         if (status < 0)
 885             continue;
 886
 887         // Check if ioport registers look valid.
 888         outb(newdh, iobase1+ATA_CB_DH);
 889         u8 dh = inb(iobase1+ATA_CB_DH);
 890         outb(0x55, iobase1+ATA_CB_SC);
 891         outb(0xaa, iobase1+ATA_CB_SN);
 892         u8 sc = inb(iobase1+ATA_CB_SC);
 893         u8 sn = inb(iobase1+ATA_CB_SN);
 894         dprintf(6, "ata_detect ata%d-%d: sc=%x sn=%x dh=%x\n"
 895                 , chan_gf->chanid, slave, sc, sn, dh);
 896         if (sc != 0x55 || sn != 0xaa || dh != newdh)
 897             continue;
 898
 899         // Prepare new drive.
 900         dummy.slave = slave;
 901
 902         // reset the channel
 903         if (!didreset) {
 904             ata_reset(&dummy);
 905             didreset = 1;
 906         }
 907
 908         // check for ATAPI
 909         u16 buffer[256];
 910         struct atadrive_s *adrive_g = init_drive_atapi(&dummy, buffer);
 911         if (!adrive_g) {
 912             // Didn't find an ATAPI drive - look for ATA drive.
 913             u8 st = inb(iobase1+ATA_CB_STAT);
 914             if (!st)
 915                 // Status not set - can't be a valid drive.
 916                 continue;
 917
 918             // Wait for RDY.
 919             int ret = await_rdy(iobase1);
 920             if (ret < 0)
 921                 continue;
 922
 923             // check for ATA.
 924             adrive_g = init_drive_ata(&dummy, buffer);
 925             if (!adrive_g)
 926                 // No ATA drive found
 927                 continue;
 928         }
 929
 930         u16 resetresult = buffer[93];
 931         dprintf(6, "ata_detect resetresult=%04x\n", resetresult);
 932         if (!slave && (resetresult & 0xdf61) == 0x4041)
 933             // resetresult looks valid and device 0 is responding to
 934             // device 1 requests - device 1 must not be present - skip
 935             // detection.
 936             break;
 937     }
 938 }
 939
 940 // Initialize an ata controller and detect its drives.
 941 static void
 942 init_controller(int chanid, int bdf, int irq, u32 port1, u32 port2, u32 master)
 943 {
 944     struct ata_channel_s *chan_gf = malloc_fseg(sizeof(*chan_gf));
 945     if (!chan_gf) {
 946         warn_noalloc();
 947         return;
 948     }
 949     chan_gf->chanid = chanid;
 950     chan_gf->irq = irq;
 951     chan_gf->pci_bdf = bdf;
 952     chan_gf->iobase1 = port1;
 953     chan_gf->iobase2 = port2;
 954     chan_gf->iomaster = master;
 955     dprintf(1, "ATA controller %d at %x/%x/%x (irq %d dev %x)\n"
 956             , chanid, port1, port2, master, irq, bdf);
 957     run_thread(ata_detect, chan_gf);
 958 }
 959
 960 #define IRQ_ATA1 14
 961 #define IRQ_ATA2 15
 962
 963 // Locate and init ata controllers.
 964 static void
 965 ata_init(void)
 966 {
 967     // Scan PCI bus for ATA adapters
 968     int count=0, pcicount=0;
 969     int bdf, max;
 970     foreachpci(bdf, max) {
 971         pcicount++;
 972         if (pci_config_readw(bdf, PCI_CLASS_DEVICE) != PCI_CLASS_STORAGE_IDE)
 973             continue;
 974
 975         u8 pciirq = pci_config_readb(bdf, PCI_INTERRUPT_LINE);
 976         u8 prog_if = pci_config_readb(bdf, PCI_CLASS_PROG);
 977         int master = 0;
 978         if (CONFIG_ATA_DMA && prog_if & 0x80) {
 979             // Check for bus-mastering.
 980             u32 bar = pci_config_readl(bdf, PCI_BASE_ADDRESS_4);
 981             if (bar & PCI_BASE_ADDRESS_SPACE_IO) {
 982                 master = bar & PCI_BASE_ADDRESS_IO_MASK;
 983                 pci_config_maskw(bdf, PCI_COMMAND, 0, PCI_COMMAND_MASTER);
 984             }
 985         }
 986
 987         u32 port1, port2, irq;
 988         if (prog_if & 1) {
 989             port1 = (pci_config_readl(bdf, PCI_BASE_ADDRESS_0)
 990                      & PCI_BASE_ADDRESS_IO_MASK);
 991             port2 = (pci_config_readl(bdf, PCI_BASE_ADDRESS_1)
 992                      & PCI_BASE_ADDRESS_IO_MASK);
 993             irq = pciirq;
 994         } else {
 995             port1 = PORT_ATA1_CMD_BASE;
 996             port2 = PORT_ATA1_CTRL_BASE;
 997             irq = IRQ_ATA1;
 998         }
 999         init_controller(count, bdf, irq, port1, port2, master);
1000         count++;
1001
1002         if (prog_if & 4) {
1003             port1 = (pci_config_readl(bdf, PCI_BASE_ADDRESS_2)
1004                      & PCI_BASE_ADDRESS_IO_MASK);
1005             port2 = (pci_config_readl(bdf, PCI_BASE_ADDRESS_3)
1006                      & PCI_BASE_ADDRESS_IO_MASK);
1007             irq = pciirq;
1008         } else {
1009             port1 = PORT_ATA2_CMD_BASE;
1010             port2 = PORT_ATA2_CTRL_BASE;
1011             irq = IRQ_ATA2;
1012         }
1013         init_controller(count, bdf, irq, port1, port2, master ? master + 8 : 0);
1014         count++;
1015     }
1016
1017     if (!CONFIG_COREBOOT && !pcicount) {
1018         // No PCI devices found - probably a QEMU "-M isapc" machine.
1019         // Try using ISA ports for ATA controllers.
1020         init_controller(0, -1, IRQ_ATA1
1021                         , PORT_ATA1_CMD_BASE, PORT_ATA1_CTRL_BASE, 0);
1022         init_controller(1, -1, IRQ_ATA2
1023                         , PORT_ATA2_CMD_BASE, PORT_ATA2_CTRL_BASE, 0);
1024     }
1025 }
1026
1027 void
1028 ata_setup(void)
1029 {
1030     ASSERT32FLAT();
1031     if (!CONFIG_ATA)
1032         return;
1033
1034     dprintf(3, "init hard drives\n");
1035
1036     SpinupEnd = calc_future_tsc(IDE_TIMEOUT);
1037     ata_init();
1038
1039     SET_BDA(disk_control_byte, 0xc0);
1040
1041     enable_hwirq(14, entry_76);
1042 }