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_tsc(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_tsc(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_tsc(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     if (! CONFIG_ATA)
 606         return 0;
 607
 608     struct atadrive_s *adrive_g = container_of(
 609         op->drive_g, struct atadrive_s, drive);
 610     struct ata_channel_s *chan_gf = GET_GLOBAL(adrive_g->chan_gf);
 611     u16 iobase1 = GET_GLOBALFLAT(chan_gf->iobase1);
 612     u16 iobase2 = GET_GLOBALFLAT(chan_gf->iobase2);
 613
 614     struct ata_pio_command cmd;
 615     memset(&cmd, 0, sizeof(cmd));
 616     cmd.lba_mid = blocksize;
 617     cmd.lba_high = blocksize >> 8;
 618     cmd.command = ATA_CMD_PACKET;
 619
 620     // Disable interrupts
 621     outb(ATA_CB_DC_HD15 | ATA_CB_DC_NIEN, iobase2 + ATA_CB_DC);
 622
 623     int ret = send_cmd(adrive_g, &cmd);
 624     if (ret)
 625         goto fail;
 626     ret = ata_wait_data(iobase1);
 627     if (ret)
 628         goto fail;
 629
 630     // Send command to device
 631     outsw_fl(iobase1, MAKE_FLATPTR(GET_SEG(SS), cdbcmd), CDROM_CDB_SIZE / 2);
 632
 633     int status = pause_await_not_bsy(iobase1, iobase2);
 634     if (status < 0) {
 635         ret = status;
 636         goto fail;
 637     }
 638
 639     if (status & ATA_CB_STAT_ERR) {
 640         u8 err = inb(iobase1 + ATA_CB_ERR);
 641         // skip "Not Ready"
 642         if (err != 0x20)
 643             dprintf(6, "send_atapi_cmd : read error (status=%02x err=%02x)\n"
 644                     , status, err);
 645         ret = -2;
 646         goto fail;
 647     }
 648     if (!(status & ATA_CB_STAT_DRQ)) {
 649         dprintf(6, "send_atapi_cmd : DRQ not set (status %02x)\n", status);
 650         ret = -3;
 651         goto fail;
 652     }
 653
 654     ret = ata_pio_transfer(op, 0, blocksize);
 655
 656 fail:
 657     // Enable interrupts
 658     outb(ATA_CB_DC_HD15, iobase2+ATA_CB_DC);
 659     if (ret)
 660         return DISK_RET_EBADTRACK;
 661     return DISK_RET_SUCCESS;
 662 }
 663
 664 // 16bit command demuxer for ATAPI cdroms.
 665 int
 666 process_atapi_op(struct disk_op_s *op)
 667 {
 668     if (!CONFIG_ATA)
 669         return 0;
 670     switch (op->command) {
 671     case CMD_READ:
 672         return cdb_read(op);
 673     case CMD_FORMAT:
 674     case CMD_WRITE:
 675         return DISK_RET_EWRITEPROTECT;
 676     default:
 677         return process_ata_misc_op(op);
 678     }
 679 }
 680
 681
 682 /****************************************************************
 683  * ATA detect and init
 684  ****************************************************************/
 685
 686 // Send an identify device or identify device packet command.
 687 static int
 688 send_ata_identity(struct atadrive_s *adrive_g, u16 *buffer, int command)
 689 {
 690     memset(buffer, 0, DISK_SECTOR_SIZE);
 691
 692     struct disk_op_s dop;
 693     memset(&dop, 0, sizeof(dop));
 694     dop.drive_g = &adrive_g->drive;
 695     dop.count = 1;
 696     dop.lba = 1;
 697     dop.buf_fl = MAKE_FLATPTR(GET_SEG(SS), buffer);
 698
 699     struct ata_pio_command cmd;
 700     memset(&cmd, 0, sizeof(cmd));
 701     cmd.command = command;
 702
 703     return ata_pio_cmd_data(&dop, 0, &cmd);
 704 }
 705
 706 // Extract the ATA/ATAPI version info.
 707 int
 708 ata_extract_version(u16 *buffer)
 709 {
 710     // Extract ATA/ATAPI version.
 711     u16 ataversion = buffer[80];
 712     u8 version;
 713     for (version=15; version>0; version--)
 714         if (ataversion & (1<<version))
 715             break;
 716     return version;
 717 }
 718
 719 #define MAXMODEL 40
 720
 721 // Extract the ATA/ATAPI model info.
 722 char *
 723 ata_extract_model(char *model, u32 size, u16 *buffer)
 724 {
 725     // Read model name
 726     int i;
 727     for (i=0; i<size/2; i++)
 728         *(u16*)&model[i*2] = ntohs(buffer[27+i]);
 729     model[size] = 0x00;
 730
 731     // Trim trailing spaces from model name.
 732     for (i=size-1; i>0 && model[i] == 0x20; i--)
 733         model[i] = 0x00;
 734
 735     return model;
 736 }
 737
 738 // Common init code between ata and atapi
 739 static struct atadrive_s *
 740 init_atadrive(struct atadrive_s *dummy, u16 *buffer)
 741 {
 742     char *desc = malloc_tmp(MAXDESCSIZE);
 743     struct atadrive_s *adrive_g = malloc_fseg(sizeof(*adrive_g));
 744     if (!adrive_g || !desc) {
 745         warn_noalloc();
 746         free(desc);
 747         free(adrive_g);
 748         return NULL;
 749     }
 750     memset(adrive_g, 0, sizeof(*adrive_g));
 751     adrive_g->drive.desc = desc;
 752     adrive_g->chan_gf = dummy->chan_gf;
 753     adrive_g->slave = dummy->slave;
 754     adrive_g->drive.cntl_id = adrive_g->chan_gf->chanid * 2 + dummy->slave;
 755     adrive_g->drive.removable = (buffer[0] & 0x80) ? 1 : 0;
 756     return adrive_g;
 757 }
 758
 759 // Detect if the given drive is an atapi - initialize it if so.
 760 static struct atadrive_s *
 761 init_drive_atapi(struct atadrive_s *dummy, u16 *buffer)
 762 {
 763     // Send an IDENTIFY_DEVICE_PACKET command to device
 764     int ret = send_ata_identity(dummy, buffer, ATA_CMD_IDENTIFY_PACKET_DEVICE);
 765     if (ret)
 766         return NULL;
 767
 768     // Success - setup as ATAPI.
 769     struct atadrive_s *adrive_g = init_atadrive(dummy, buffer);
 770     if (!adrive_g)
 771         return NULL;
 772     adrive_g->drive.type = DTYPE_ATAPI;
 773     adrive_g->drive.blksize = CDROM_SECTOR_SIZE;
 774     adrive_g->drive.sectors = (u64)-1;
 775     u8 iscd = ((buffer[0] >> 8) & 0x1f) == 0x05;
 776     char model[MAXMODEL+1];
 777     snprintf(adrive_g->drive.desc, MAXDESCSIZE, "ata%d-%d: %s ATAPI-%d %s"
 778              , adrive_g->chan_gf->chanid, adrive_g->slave
 779              , ata_extract_model(model, MAXMODEL, buffer)
 780              , ata_extract_version(buffer)
 781              , (iscd ? "DVD/CD" : "Device"));
 782     dprintf(1, "%s\n", adrive_g->drive.desc);
 783
 784     // fill cdidmap
 785     if (iscd) {
 786         map_cd_drive(&adrive_g->drive);
 787         add_baid_cdrom(&adrive_g->drive);
 788     }
 789
 790     return adrive_g;
 791 }
 792
 793 // Detect if the given drive is a regular ata drive - initialize it if so.
 794 static struct atadrive_s *
 795 init_drive_ata(struct atadrive_s *dummy, u16 *buffer)
 796 {
 797     // Send an IDENTIFY_DEVICE command to device
 798     int ret = send_ata_identity(dummy, buffer, ATA_CMD_IDENTIFY_DEVICE);
 799     if (ret)
 800         return NULL;
 801
 802     // Success - setup as ATA.
 803     struct atadrive_s *adrive_g = init_atadrive(dummy, buffer);
 804     if (!adrive_g)
 805         return NULL;
 806     adrive_g->drive.type = DTYPE_ATA;
 807     adrive_g->drive.blksize = DISK_SECTOR_SIZE;
 808
 809     adrive_g->drive.pchs.cylinders = buffer[1];
 810     adrive_g->drive.pchs.heads = buffer[3];
 811     adrive_g->drive.pchs.spt = buffer[6];
 812
 813     u64 sectors;
 814     if (buffer[83] & (1 << 10)) // word 83 - lba48 support
 815         sectors = *(u64*)&buffer[100]; // word 100-103
 816     else
 817         sectors = *(u32*)&buffer[60]; // word 60 and word 61
 818     adrive_g->drive.sectors = sectors;
 819     u64 adjsize = sectors >> 11;
 820     char adjprefix = 'M';
 821     if (adjsize >= (1 << 16)) {
 822         adjsize >>= 10;
 823         adjprefix = 'G';
 824     }
 825     char model[MAXMODEL+1];
 826     snprintf(adrive_g->drive.desc, MAXDESCSIZE
 827              , "ata%d-%d: %s ATA-%d Hard-Disk (%u %ciBytes)"
 828              , adrive_g->chan_gf->chanid, adrive_g->slave
 829              , ata_extract_model(model, MAXMODEL, buffer)
 830              , ata_extract_version(buffer)
 831              , (u32)adjsize, adjprefix);
 832     dprintf(1, "%s\n", adrive_g->drive.desc);
 833
 834     // Setup disk geometry translation.
 835     setup_translation(&adrive_g->drive);
 836
 837     // Register with bcv system.
 838     add_bcv_internal(&adrive_g->drive);
 839
 840     return adrive_g;
 841 }
 842
 843 static u64 SpinupEnd;
 844
 845 // Wait for non-busy status and check for "floating bus" condition.
 846 static int
 847 powerup_await_non_bsy(u16 base)
 848 {
 849     u8 orstatus = 0;
 850     u8 status;
 851     for (;;) {
 852         status = inb(base+ATA_CB_STAT);
 853         if (!(status & ATA_CB_STAT_BSY))
 854             break;
 855         orstatus |= status;
 856         if (orstatus == 0xff) {
 857             dprintf(4, "powerup IDE floating\n");
 858             return orstatus;
 859         }
 860         if (check_tsc(SpinupEnd)) {
 861             warn_timeout();
 862             return -1;
 863         }
 864         yield();
 865     }
 866     dprintf(6, "powerup iobase=%x st=%x\n", base, status);
 867     return status;
 868 }
 869
 870 // Detect any drives attached to a given controller.
 871 static void
 872 ata_detect(void *data)
 873 {
 874     struct ata_channel_s *chan_gf = data;
 875     struct atadrive_s dummy;
 876     memset(&dummy, 0, sizeof(dummy));
 877     dummy.chan_gf = chan_gf;
 878     // Device detection
 879     int didreset = 0;
 880     u8 slave;
 881     for (slave=0; slave<=1; slave++) {
 882         // Wait for not-bsy.
 883         u16 iobase1 = chan_gf->iobase1;
 884         int status = powerup_await_non_bsy(iobase1);
 885         if (status < 0)
 886             continue;
 887         u8 newdh = slave ? ATA_CB_DH_DEV1 : ATA_CB_DH_DEV0;
 888         outb(newdh, iobase1+ATA_CB_DH);
 889         ndelay(400);
 890         status = powerup_await_non_bsy(iobase1);
 891         if (status < 0)
 892             continue;
 893
 894         // Check if ioport registers look valid.
 895         outb(newdh, iobase1+ATA_CB_DH);
 896         u8 dh = inb(iobase1+ATA_CB_DH);
 897         outb(0x55, iobase1+ATA_CB_SC);
 898         outb(0xaa, iobase1+ATA_CB_SN);
 899         u8 sc = inb(iobase1+ATA_CB_SC);
 900         u8 sn = inb(iobase1+ATA_CB_SN);
 901         dprintf(6, "ata_detect ata%d-%d: sc=%x sn=%x dh=%x\n"
 902                 , chan_gf->chanid, slave, sc, sn, dh);
 903         if (sc != 0x55 || sn != 0xaa || dh != newdh)
 904             continue;
 905
 906         // Prepare new drive.
 907         dummy.slave = slave;
 908
 909         // reset the channel
 910         if (!didreset) {
 911             ata_reset(&dummy);
 912             didreset = 1;
 913         }
 914
 915         // check for ATAPI
 916         u16 buffer[256];
 917         struct atadrive_s *adrive_g = init_drive_atapi(&dummy, buffer);
 918         if (!adrive_g) {
 919             // Didn't find an ATAPI drive - look for ATA drive.
 920             u8 st = inb(iobase1+ATA_CB_STAT);
 921             if (!st)
 922                 // Status not set - can't be a valid drive.
 923                 continue;
 924
 925             // Wait for RDY.
 926             int ret = await_rdy(iobase1);
 927             if (ret < 0)
 928                 continue;
 929
 930             // check for ATA.
 931             adrive_g = init_drive_ata(&dummy, buffer);
 932             if (!adrive_g)
 933                 // No ATA drive found
 934                 continue;
 935         }
 936
 937         u16 resetresult = buffer[93];
 938         dprintf(6, "ata_detect resetresult=%04x\n", resetresult);
 939         if (!slave && (resetresult & 0xdf61) == 0x4041)
 940             // resetresult looks valid and device 0 is responding to
 941             // device 1 requests - device 1 must not be present - skip
 942             // detection.
 943             break;
 944     }
 945 }
 946
 947 // Initialize an ata controller and detect its drives.
 948 static void
 949 init_controller(int chanid, int bdf, int irq, u32 port1, u32 port2, u32 master)
 950 {
 951     struct ata_channel_s *chan_gf = malloc_fseg(sizeof(*chan_gf));
 952     if (!chan_gf) {
 953         warn_noalloc();
 954         return;
 955     }
 956     chan_gf->chanid = chanid;
 957     chan_gf->irq = irq;
 958     chan_gf->pci_bdf = bdf;
 959     chan_gf->iobase1 = port1;
 960     chan_gf->iobase2 = port2;
 961     chan_gf->iomaster = master;
 962     dprintf(1, "ATA controller %d at %x/%x/%x (irq %d dev %x)\n"
 963             , chanid, port1, port2, master, irq, bdf);
 964     run_thread(ata_detect, chan_gf);
 965 }
 966
 967 #define IRQ_ATA1 14
 968 #define IRQ_ATA2 15
 969
 970 // Locate and init ata controllers.
 971 static void
 972 ata_init(void)
 973 {
 974     // Scan PCI bus for ATA adapters
 975     int count=0, pcicount=0;
 976     int bdf, max;
 977     foreachpci(bdf, max) {
 978         pcicount++;
 979         if (pci_config_readw(bdf, PCI_CLASS_DEVICE) != PCI_CLASS_STORAGE_IDE)
 980             continue;
 981
 982         u8 pciirq = pci_config_readb(bdf, PCI_INTERRUPT_LINE);
 983         u8 prog_if = pci_config_readb(bdf, PCI_CLASS_PROG);
 984         int master = 0;
 985         if (CONFIG_ATA_DMA && prog_if & 0x80) {
 986             // Check for bus-mastering.
 987             u32 bar = pci_config_readl(bdf, PCI_BASE_ADDRESS_4);
 988             if (bar & PCI_BASE_ADDRESS_SPACE_IO) {
 989                 master = bar & PCI_BASE_ADDRESS_IO_MASK;
 990                 pci_config_maskw(bdf, PCI_COMMAND, 0, PCI_COMMAND_MASTER);
 991             }
 992         }
 993
 994         u32 port1, port2, irq;
 995         if (prog_if & 1) {
 996             port1 = (pci_config_readl(bdf, PCI_BASE_ADDRESS_0)
 997                      & PCI_BASE_ADDRESS_IO_MASK);
 998             port2 = (pci_config_readl(bdf, PCI_BASE_ADDRESS_1)
 999                      & PCI_BASE_ADDRESS_IO_MASK);
1000             irq = pciirq;
1001         } else {
1002             port1 = PORT_ATA1_CMD_BASE;
1003             port2 = PORT_ATA1_CTRL_BASE;
1004             irq = IRQ_ATA1;
1005         }
1006         init_controller(count, bdf, irq, port1, port2, master);
1007         count++;
1008
1009         if (prog_if & 4) {
1010             port1 = (pci_config_readl(bdf, PCI_BASE_ADDRESS_2)
1011                      & PCI_BASE_ADDRESS_IO_MASK);
1012             port2 = (pci_config_readl(bdf, PCI_BASE_ADDRESS_3)
1013                      & PCI_BASE_ADDRESS_IO_MASK);
1014             irq = pciirq;
1015         } else {
1016             port1 = PORT_ATA2_CMD_BASE;
1017             port2 = PORT_ATA2_CTRL_BASE;
1018             irq = IRQ_ATA2;
1019         }
1020         init_controller(count, bdf, irq, port1, port2, master ? master + 8 : 0);
1021         count++;
1022     }
1023
1024     if (!CONFIG_COREBOOT && !pcicount) {
1025         // No PCI devices found - probably a QEMU "-M isapc" machine.
1026         // Try using ISA ports for ATA controllers.
1027         init_controller(0, -1, IRQ_ATA1
1028                         , PORT_ATA1_CMD_BASE, PORT_ATA1_CTRL_BASE, 0);
1029         init_controller(1, -1, IRQ_ATA2
1030                         , PORT_ATA2_CMD_BASE, PORT_ATA2_CTRL_BASE, 0);
1031     }
1032 }
1033
1034 void
1035 ata_setup(void)
1036 {
1037     ASSERT32FLAT();
1038     if (!CONFIG_ATA)
1039         return;
1040
1041     dprintf(3, "init hard drives\n");
1042
1043     SpinupEnd = calc_future_tsc(IDE_TIMEOUT);
1044     ata_init();
1045
1046     SET_BDA(disk_control_byte, 0xc0);
1047
1048     enable_hwirq(14, FUNC16(entry_76));
1049 }