src/ata.c

   1 // Low level ATA disk access
   2 //
   3 // Copyright (C) 2008  Kevin O'Connor <kevin@koconnor.net>
   4 // Copyright (C) 2002  MandrakeSoft S.A.
   5 //
   6 // This file may be distributed under the terms of the GNU GPLv3 license.
   7
   8 #include "ata.h" // ATA_*
   9 #include "types.h" // u8
  10 #include "ioport.h" // inb
  11 #include "util.h" // dprintf
  12 #include "cmos.h" // inb_cmos
  13 #include "pic.h" // enable_hwirq
  14 #include "biosvar.h" // GET_EBDA
  15 #include "pci.h" // pci_find_class
  16 #include "pci_ids.h" // PCI_CLASS_STORAGE_OTHER
  17 #include "pci_regs.h" // PCI_INTERRUPT_LINE
  18
  19 #define TIMEOUT 0
  20 #define BSY 1
  21 #define NOT_BSY 2
  22 #define NOT_BSY_DRQ 3
  23 #define NOT_BSY_NOT_DRQ 4
  24 #define NOT_BSY_RDY 5
  25
  26 #define IDE_SECTOR_SIZE 512
  27 #define CDROM_SECTOR_SIZE 2048
  28
  29 #define IDE_TIMEOUT 32000u //32 seconds max for IDE ops
  30
  31
  32 /****************************************************************
  33  * Helper functions
  34  ****************************************************************/
  35
  36 // Wait for the specified ide state
  37 static int
  38 await_ide(u8 when_done, u16 base, u16 timeout)
  39 {
  40     u64 end = calc_future_tsc(timeout);
  41     for (;;) {
  42         u8 status = inb(base+ATA_CB_STAT);
  43         u8 result = 0;
  44         if (when_done == BSY)
  45             result = status & ATA_CB_STAT_BSY;
  46         else if (when_done == NOT_BSY)
  47             result = !(status & ATA_CB_STAT_BSY);
  48         else if (when_done == NOT_BSY_DRQ)
  49             result = !(status & ATA_CB_STAT_BSY) && (status & ATA_CB_STAT_DRQ);
  50         else if (when_done == NOT_BSY_NOT_DRQ)
  51             result = !(status & ATA_CB_STAT_BSY) && !(status & ATA_CB_STAT_DRQ);
  52         else if (when_done == NOT_BSY_RDY)
  53             result = !(status & ATA_CB_STAT_BSY) && (status & ATA_CB_STAT_RDY);
  54
  55         if (result)
  56             return status;
  57         if (status & ATA_CB_STAT_ERR) {
  58             dprintf(1, "await_ide: ERROR (TIMEOUT,BSY,!BSY,!BSY_DRQ"
  59                     ",!BSY_!DRQ,!BSY_RDY) %d status=%x timeout=%d\n"
  60                     , when_done, status, timeout);
  61             return -1;
  62         }
  63         if (rdtscll() >= end)
  64             break;
  65     }
  66     dprintf(1, "IDE time out\n");
  67     return -2;
  68 }
  69
  70 // Wait for ide state - pauses for one ata cycle first.
  71 static __always_inline int
  72 pause_await_ide(u8 when_done, u16 iobase1, u16 iobase2, u16 timeout)
  73 {
  74     // Wait one PIO transfer cycle.
  75     inb(iobase2 + ATA_CB_ASTAT);
  76
  77     return await_ide(when_done, iobase1, timeout);
  78 }
  79
  80 // Wait for ide state - pause for 400ns first.
  81 static __always_inline int
  82 ndelay_await_ide(u8 when_done, u16 iobase1, u16 timeout)
  83 {
  84     ndelay(400);
  85     return await_ide(when_done, iobase1, timeout);
  86 }
  87
  88 // Reset a drive
  89 void
  90 ata_reset(int driveid)
  91 {
  92     u8 channel = driveid / 2;
  93     u8 slave = driveid % 2;
  94     u16 iobase1 = GET_EBDA(ata.channels[channel].iobase1);
  95     u16 iobase2 = GET_EBDA(ata.channels[channel].iobase2);
  96
  97     // Reset
  98
  99     // 8.2.1 (a) -- set SRST in DC
 100     outb(ATA_CB_DC_HD15 | ATA_CB_DC_NIEN | ATA_CB_DC_SRST, iobase2+ATA_CB_DC);
 101
 102     // 8.2.1 (b) -- wait for BSY
 103     int status = await_ide(BSY, iobase1, 20);
 104     dprintf(6, "ata_reset(1) status=%x\n", status);
 105
 106     // 8.2.1 (f) -- clear SRST
 107     outb(ATA_CB_DC_HD15 | ATA_CB_DC_NIEN, iobase2+ATA_CB_DC);
 108
 109     // 8.2.1 (g) -- check for sc==sn==0x01
 110     // select device
 111     outb(slave ? ATA_CB_DH_DEV1 : ATA_CB_DH_DEV0, iobase1+ATA_CB_DH);
 112     mdelay(50);
 113     u8 sc = inb(iobase1+ATA_CB_SC);
 114     u8 sn = inb(iobase1+ATA_CB_SN);
 115
 116     // For predetermined ATA drives - wait for ready.
 117     if (sc==0x01 && sn==0x01) {
 118         u8 type=GET_EBDA(ata.devices[driveid].type);
 119         if (type == ATA_TYPE_ATA)
 120             await_ide(NOT_BSY_RDY, iobase1, IDE_TIMEOUT);
 121     }
 122
 123     // 8.2.1 (h) -- wait for not BSY
 124     status = await_ide(NOT_BSY, iobase1, IDE_TIMEOUT);
 125     dprintf(6, "ata_reset(2) status=%x\n", status);
 126
 127     // Enable interrupts
 128     outb(ATA_CB_DC_HD15, iobase2+ATA_CB_DC);
 129 }
 130
 131
 132 /****************************************************************
 133  * ATA send command
 134  ****************************************************************/
 135
 136 struct ata_op_s {
 137     u64 lba;
 138     void *far_buffer;
 139     u16 driveid;
 140     u16 count;
 141 };
 142
 143 struct ata_pio_command {
 144     u8 feature;
 145     u8 sector_count;
 146     u8 lba_low;
 147     u8 lba_mid;
 148     u8 lba_high;
 149     u8 device;
 150     u8 command;
 151
 152     u8 sector_count2;
 153     u8 lba_low2;
 154     u8 lba_mid2;
 155     u8 lba_high2;
 156 };
 157
 158 // Send an ata command to the drive.
 159 static int
 160 send_cmd(int driveid, struct ata_pio_command *cmd)
 161 {
 162     u8 channel = driveid / 2;
 163     u16 iobase1 = GET_EBDA(ata.channels[channel].iobase1);
 164     u16 iobase2 = GET_EBDA(ata.channels[channel].iobase2);
 165
 166     int status = inb(iobase1 + ATA_CB_STAT);
 167     if (status & ATA_CB_STAT_BSY)
 168         return -3;
 169
 170     // Disable interrupts
 171     outb(ATA_CB_DC_HD15 | ATA_CB_DC_NIEN, iobase2 + ATA_CB_DC);
 172
 173     // Select device
 174     u8 device = inb(iobase1 + ATA_CB_DH);
 175     outb(cmd->device, iobase1 + ATA_CB_DH);
 176     if ((device ^ cmd->device) & (1 << 4))
 177         // Wait for device to become active.
 178         mdelay(50);
 179
 180     if (cmd->command & 0x04) {
 181         outb(0x00, iobase1 + ATA_CB_FR);
 182         outb(cmd->sector_count2, iobase1 + ATA_CB_SC);
 183         outb(cmd->lba_low2, iobase1 + ATA_CB_SN);
 184         outb(cmd->lba_mid2, iobase1 + ATA_CB_CL);
 185         outb(cmd->lba_high2, iobase1 + ATA_CB_CH);
 186     }
 187     outb(cmd->feature, iobase1 + ATA_CB_FR);
 188     outb(cmd->sector_count, iobase1 + ATA_CB_SC);
 189     outb(cmd->lba_low, iobase1 + ATA_CB_SN);
 190     outb(cmd->lba_mid, iobase1 + ATA_CB_CL);
 191     outb(cmd->lba_high, iobase1 + ATA_CB_CH);
 192     outb(cmd->command, iobase1 + ATA_CB_CMD);
 193
 194     status = ndelay_await_ide(NOT_BSY_DRQ, iobase1, IDE_TIMEOUT);
 195     if (status < 0)
 196         return status;
 197
 198     if (status & ATA_CB_STAT_ERR) {
 199         dprintf(6, "send_cmd : read error\n");
 200         return -4;
 201     }
 202     if (!(status & ATA_CB_STAT_DRQ)) {
 203         dprintf(6, "send_cmd : DRQ not set (status %02x)\n"
 204                 , (unsigned) status);
 205         return -5;
 206     }
 207
 208     return 0;
 209 }
 210
 211
 212 /****************************************************************
 213  * ATA transfers
 214  ****************************************************************/
 215
 216 // Read and discard x number of bytes from an io channel.
 217 static void
 218 insx_discard(int mode, int iobase1, int bytes)
 219 {
 220     int count, i;
 221     if (mode == ATA_MODE_PIO32) {
 222         count = bytes / 4;
 223         for (i=0; i<count; i++)
 224             inl(iobase1);
 225     } else {
 226         count = bytes / 2;
 227         for (i=0; i<count; i++)
 228             inw(iobase1);
 229     }
 230 }
 231
 232 // Transfer 'count' blocks (of 'blocksize' bytes) to/from drive
 233 // 'driveid'.  If 'skipfirst' or 'skiplast' is set then the first
 234 // and/or last block may be partially transferred.  This function is
 235 // inlined because all the callers use different forms and because the
 236 // large number of parameters would consume a lot of stack space.
 237 static __always_inline int
 238 ata_transfer(int driveid, int iswrite, int count, int blocksize
 239              , int skipfirst, int skiplast, void *far_buffer)
 240 {
 241     dprintf(16, "ata_transfer id=%d write=%d count=%d bs=%d"
 242             " skipf=%d skipl=%d buf=%p\n"
 243             , driveid, iswrite, count, blocksize
 244             , skipfirst, skiplast, far_buffer);
 245
 246     // Reset count of transferred data
 247     SET_EBDA(ata.trsfsectors, 0);
 248
 249     u8 channel  = driveid / 2;
 250     u16 iobase1 = GET_EBDA(ata.channels[channel].iobase1);
 251     u16 iobase2 = GET_EBDA(ata.channels[channel].iobase2);
 252     u8 mode     = GET_EBDA(ata.devices[driveid].mode);
 253     int current = 0;
 254     int status;
 255     for (;;) {
 256         int bsize = blocksize;
 257         if (skipfirst && current == 0) {
 258             insx_discard(mode, iobase1, skipfirst);
 259             bsize -= skipfirst;
 260         }
 261         if (skiplast && current == count-1)
 262             bsize -= skiplast;
 263
 264         if (iswrite) {
 265             // Write data to controller
 266             dprintf(16, "Write sector id=%d dest=%p\n", driveid, far_buffer);
 267             if (mode == ATA_MODE_PIO32)
 268                 outsl_far(iobase1, far_buffer, bsize / 4);
 269             else
 270                 outsw_far(iobase1, far_buffer, bsize / 2);
 271         } else {
 272             // Read data from controller
 273             dprintf(16, "Read sector id=%d dest=%p\n", driveid, far_buffer);
 274             if (mode == ATA_MODE_PIO32)
 275                 insl_far(iobase1, far_buffer, bsize / 4);
 276             else
 277                 insw_far(iobase1, far_buffer, bsize / 2);
 278         }
 279         far_buffer += bsize;
 280
 281         if (skiplast && current == count-1)
 282             insx_discard(mode, iobase1, skiplast);
 283
 284         status = pause_await_ide(NOT_BSY, iobase1, iobase2, IDE_TIMEOUT);
 285         if (status < 0)
 286             // Error
 287             return status;
 288
 289         current++;
 290         SET_EBDA(ata.trsfsectors, current);
 291         if (current == count)
 292             break;
 293         status &= (ATA_CB_STAT_BSY | ATA_CB_STAT_RDY | ATA_CB_STAT_DRQ
 294                    | ATA_CB_STAT_ERR);
 295         if (status != (ATA_CB_STAT_RDY | ATA_CB_STAT_DRQ)) {
 296             dprintf(6, "ata_transfer : more sectors left (status %02x)\n"
 297                     , (unsigned) status);
 298             return -6;
 299         }
 300     }
 301
 302     status &= (ATA_CB_STAT_BSY | ATA_CB_STAT_RDY | ATA_CB_STAT_DF
 303                | ATA_CB_STAT_DRQ | ATA_CB_STAT_ERR);
 304     if (!iswrite)
 305         status &= ~ATA_CB_STAT_DF;
 306     if (status != ATA_CB_STAT_RDY ) {
 307         dprintf(6, "ata_transfer : no sectors left (status %02x)\n"
 308                 , (unsigned) status);
 309         return -7;
 310     }
 311
 312     // Enable interrupts
 313     outb(ATA_CB_DC_HD15, iobase2+ATA_CB_DC);
 314     return 0;
 315 }
 316
 317 static noinline int
 318 ata_transfer_disk(const struct ata_op_s *op, int iswrite)
 319 {
 320     return ata_transfer(op->driveid, iswrite, op->count, IDE_SECTOR_SIZE
 321                         , 0, 0, op->far_buffer);
 322 }
 323
 324 static noinline int
 325 ata_transfer_cdrom(const struct ata_op_s *op)
 326 {
 327     return ata_transfer(op->driveid, 0, op->count, CDROM_SECTOR_SIZE
 328                         , 0, 0, op->far_buffer);
 329 }
 330
 331 static noinline int
 332 ata_transfer_emu(const struct ata_op_s *op, int before, int after)
 333 {
 334     int vcount = op->count * 4 - before - after;
 335     int ret = ata_transfer(op->driveid, 0, op->count, CDROM_SECTOR_SIZE
 336                            , before*512, after*512, op->far_buffer);
 337     if (ret) {
 338         SET_EBDA(ata.trsfsectors, 0);
 339         return ret;
 340     }
 341     SET_EBDA(ata.trsfsectors, vcount);
 342     return 0;
 343 }
 344
 345
 346 /****************************************************************
 347  * ATA hard drive functions
 348  ****************************************************************/
 349
 350 static noinline int
 351 send_cmd_disk(const struct ata_op_s *op, u16 command)
 352 {
 353     u8 slave = op->driveid % 2;
 354     u64 lba = op->lba;
 355
 356     struct ata_pio_command cmd;
 357     memset(&cmd, 0, sizeof(cmd));
 358
 359     cmd.command = command;
 360     if (op->count >= (1<<8) || lba + op->count >= (1<<28)) {
 361         cmd.sector_count2 = op->count >> 8;
 362         cmd.lba_low2 = lba >> 24;
 363         cmd.lba_mid2 = lba >> 32;
 364         cmd.lba_high2 = lba >> 40;
 365
 366         cmd.command |= 0x04;
 367         lba &= 0xffffff;
 368     }
 369
 370     cmd.feature = 0;
 371     cmd.sector_count = op->count;
 372     cmd.lba_low = lba;
 373     cmd.lba_mid = lba >> 8;
 374     cmd.lba_high = lba >> 16;
 375     cmd.device = ((slave ? ATA_CB_DH_DEV1 : ATA_CB_DH_DEV0)
 376                   | ((lba >> 24) & 0xf) | ATA_CB_DH_LBA);
 377
 378     return send_cmd(op->driveid, &cmd);
 379 }
 380
 381 // Read/write count blocks from a harddrive.
 382 __always_inline int
 383 ata_cmd_data(int driveid, u16 command, u64 lba, u16 count, void *far_buffer)
 384 {
 385     struct ata_op_s op;
 386     op.driveid = driveid;
 387     op.lba = lba;
 388     op.count = count;
 389     op.far_buffer = far_buffer;
 390
 391     int ret = send_cmd_disk(&op, command);
 392     if (ret)
 393         return ret;
 394
 395     int iswrite = command == ATA_CMD_WRITE_SECTORS;
 396     return ata_transfer_disk(&op, iswrite);
 397 }
 398
 399
 400 /****************************************************************
 401  * ATAPI functions
 402  ****************************************************************/
 403
 404 // Low-level atapi command transmit function.
 405 static __always_inline int
 406 send_atapi_cmd(int driveid, u8 *cmdbuf, u8 cmdlen, u16 blocksize)
 407 {
 408     u8 channel = driveid / 2;
 409     u8 slave = driveid % 2;
 410     u16 iobase1 = GET_EBDA(ata.channels[channel].iobase1);
 411     u16 iobase2 = GET_EBDA(ata.channels[channel].iobase2);
 412
 413     struct ata_pio_command cmd;
 414     cmd.sector_count = 0;
 415     cmd.feature = 0;
 416     cmd.lba_low = 0;
 417     cmd.lba_mid = blocksize;
 418     cmd.lba_high = blocksize >> 8;
 419     cmd.device = slave ? ATA_CB_DH_DEV1 : ATA_CB_DH_DEV0;
 420     cmd.command = ATA_CMD_PACKET;
 421
 422     int ret = send_cmd(driveid, &cmd);
 423     if (ret)
 424         return ret;
 425
 426     // Send command to device
 427     outsw_far(iobase1, MAKE_FARPTR(GET_SEG(SS), (u32)cmdbuf), cmdlen / 2);
 428
 429     int status = pause_await_ide(NOT_BSY_DRQ, iobase1, iobase2, IDE_TIMEOUT);
 430     if (status < 0)
 431         return status;
 432
 433     return 0;
 434 }
 435
 436 // Low-level cdrom read atapi command transmit function.
 437 static int
 438 send_cmd_cdrom(const struct ata_op_s *op)
 439 {
 440     u8 atacmd[12];
 441     memset(atacmd, 0, sizeof(atacmd));
 442
 443     atacmd[0]=0x28;                         // READ command
 444     atacmd[7]=(op->count & 0xff00) >> 8;    // Sectors
 445     atacmd[8]=(op->count & 0x00ff);
 446     atacmd[2]=(op->lba & 0xff000000) >> 24; // LBA
 447     atacmd[3]=(op->lba & 0x00ff0000) >> 16;
 448     atacmd[4]=(op->lba & 0x0000ff00) >> 8;
 449     atacmd[5]=(op->lba & 0x000000ff);
 450
 451     return send_atapi_cmd(op->driveid, atacmd, sizeof(atacmd)
 452                           , CDROM_SECTOR_SIZE);
 453 }
 454
 455 // Read sectors from the cdrom.
 456 __always_inline int
 457 cdrom_read(int driveid, u32 lba, u32 count, void *far_buffer)
 458 {
 459     struct ata_op_s op;
 460     op.driveid = driveid;
 461     op.lba = lba;
 462     op.count = count;
 463     op.far_buffer = far_buffer;
 464
 465     int ret = send_cmd_cdrom(&op);
 466     if (ret)
 467         return ret;
 468
 469     return ata_transfer_cdrom(&op);
 470 }
 471
 472 // Pretend the cdrom has 512 byte sectors (instead of 2048) and read
 473 // sectors.
 474 __always_inline int
 475 cdrom_read_512(int driveid, u32 vlba, u32 vcount, void *far_buffer)
 476 {
 477     u32 velba = vlba + vcount - 1;
 478     u32 lba = vlba / 4;
 479     u32 elba = velba / 4;
 480     int count = elba - lba + 1;
 481     int before = vlba % 4;
 482     int after = 3 - (velba % 4);
 483
 484     struct ata_op_s op;
 485     op.driveid = driveid;
 486     op.lba = lba;
 487     op.count = count;
 488     op.far_buffer = far_buffer;
 489
 490     dprintf(16, "cdrom_read_512: id=%d vlba=%d vcount=%d buf=%p lba=%d elba=%d"
 491             " count=%d before=%d after=%d\n"
 492             , driveid, vlba, vcount, far_buffer, lba, elba
 493             , count, before, after);
 494
 495     int ret = send_cmd_cdrom(&op);
 496     if (ret)
 497         return ret;
 498
 499     return ata_transfer_emu(&op, before, after);
 500 }
 501
 502 // Send a simple atapi command to a drive.
 503 int
 504 ata_cmd_packet(int driveid, u8 *cmdbuf, u8 cmdlen
 505                , u32 length, void *far_buffer)
 506 {
 507     int ret = send_atapi_cmd(driveid, cmdbuf, cmdlen, length);
 508     if (ret)
 509         return ret;
 510
 511     return ata_transfer(driveid, 0, 1, length, 0, 0, far_buffer);
 512 }
 513
 514
 515 /****************************************************************
 516  * ATA detect and init
 517  ****************************************************************/
 518
 519 static void
 520 report_model(int driveid, u8 *buffer)
 521 {
 522     u8 model[41];
 523
 524     // Read model name
 525     int i;
 526     for (i=0; i<40; i+=2) {
 527         model[i] = buffer[i+54+1];
 528         model[i+1] = buffer[i+54];
 529     }
 530
 531     // Reformat
 532     model[40] = 0x00;
 533     for (i=39; i>0; i--) {
 534         if (model[i] != 0x20)
 535             break;
 536         model[i] = 0x00;
 537     }
 538
 539     u8 channel = driveid / 2;
 540     u8 slave = driveid % 2;
 541     // XXX - model on stack not %cs
 542     printf("ata%d %s: %s", channel, slave ? " slave" : "master", model);
 543 }
 544
 545 static u8
 546 get_ata_version(u8 *buffer)
 547 {
 548     u16 ataversion = *(u16*)&buffer[160];
 549     u8 version;
 550     for (version=15; version>0; version--)
 551         if (ataversion & (1<<version))
 552             break;
 553     return version;
 554 }
 555
 556 static void
 557 init_drive_atapi(int driveid)
 558 {
 559     SET_EBDA(ata.devices[driveid].type, ATA_TYPE_ATAPI);
 560
 561     // Temporary values to do the transfer
 562     SET_EBDA(ata.devices[driveid].device,ATA_DEVICE_CDROM);
 563     SET_EBDA(ata.devices[driveid].mode, ATA_MODE_PIO16);
 564
 565     // Now we send a IDENTIFY command to ATAPI device
 566     u8 buffer[0x0200];
 567     memset(buffer, 0, sizeof(buffer));
 568     u16 ret = ata_cmd_data(driveid, ATA_CMD_IDENTIFY_DEVICE_PACKET
 569                            , 1, 1
 570                            , MAKE_FARPTR(GET_SEG(SS), (u32)buffer));
 571     if (ret != 0)
 572         BX_PANIC("ata-detect: Failed to detect ATAPI device\n");
 573
 574     u8 type      = buffer[1] & 0x1f;
 575     u8 removable = (buffer[0] & 0x80) ? 1 : 0;
 576     u8 mode      = buffer[96] ? ATA_MODE_PIO32 : ATA_MODE_PIO16;
 577     u16 blksize  = CDROM_SECTOR_SIZE;
 578
 579     SET_EBDA(ata.devices[driveid].device, type);
 580     SET_EBDA(ata.devices[driveid].removable, removable);
 581     SET_EBDA(ata.devices[driveid].mode, mode);
 582     SET_EBDA(ata.devices[driveid].blksize, blksize);
 583
 584     // fill cdidmap
 585     u8 cdcount = GET_EBDA(ata.cdcount);
 586     SET_EBDA(ata.idmap[1][cdcount], driveid);
 587     SET_EBDA(ata.cdcount, ++cdcount);
 588
 589     report_model(driveid, buffer);
 590     u8 version = get_ata_version(buffer);
 591     if (GET_EBDA(ata.devices[driveid].device)==ATA_DEVICE_CDROM)
 592         printf(" ATAPI-%d CD-Rom/DVD-Rom\n", version);
 593     else
 594         printf(" ATAPI-%d Device\n", version);
 595 }
 596
 597 static void
 598 fill_fdpt(int driveid)
 599 {
 600     if (driveid > 1)
 601         return;
 602
 603     u16 nlc   = GET_EBDA(ata.devices[driveid].lchs.cylinders);
 604     u16 nlh   = GET_EBDA(ata.devices[driveid].lchs.heads);
 605     u16 nlspt = GET_EBDA(ata.devices[driveid].lchs.spt);
 606
 607     u16 npc   = GET_EBDA(ata.devices[driveid].pchs.cylinders);
 608     u16 nph   = GET_EBDA(ata.devices[driveid].pchs.heads);
 609     u16 npspt = GET_EBDA(ata.devices[driveid].pchs.spt);
 610
 611     SET_EBDA(fdpt[driveid].precompensation, 0xffff);
 612     SET_EBDA(fdpt[driveid].drive_control_byte, 0xc0 | ((nph > 8) << 3));
 613     SET_EBDA(fdpt[driveid].landing_zone, npc);
 614     SET_EBDA(fdpt[driveid].cylinders, nlc);
 615     SET_EBDA(fdpt[driveid].heads, nlh);
 616     SET_EBDA(fdpt[driveid].sectors, nlspt);
 617
 618     if (nlc == npc && nlh == nph && nlspt == npspt)
 619         // no logical CHS mapping used, just physical CHS
 620         // use Standard Fixed Disk Parameter Table (FDPT)
 621         return;
 622
 623     // complies with Phoenix style Translated Fixed Disk Parameter
 624     // Table (FDPT)
 625     SET_EBDA(fdpt[driveid].phys_cylinders, npc);
 626     SET_EBDA(fdpt[driveid].phys_heads, nph);
 627     SET_EBDA(fdpt[driveid].phys_sectors, npspt);
 628     SET_EBDA(fdpt[driveid].a0h_signature, 0xa0);
 629
 630     // Checksum structure.
 631     u8 *p = MAKE_FARPTR(SEG_EBDA, offsetof(struct extended_bios_data_area_s
 632                                            , fdpt[driveid]));
 633     u8 sum = checksum(p, FIELD_SIZEOF(struct extended_bios_data_area_s
 634                                       , fdpt[driveid]) - 1);
 635     SET_EBDA(fdpt[driveid].checksum, -sum);
 636 }
 637
 638 static u8
 639 get_translation(int driveid)
 640 {
 641     if (! CONFIG_COREBOOT) {
 642         // Emulators pass in the translation info via nvram.
 643         u8 channel = driveid / 2;
 644         u8 translation = inb_cmos(CMOS_BIOS_DISKTRANSFLAG + channel/2);
 645         translation >>= 2 * (driveid % 4);
 646         translation &= 0x03;
 647         return translation;
 648     }
 649
 650     // On COREBOOT, use a heuristic to determine translation type.
 651     u16 heads = GET_EBDA(ata.devices[driveid].pchs.heads);
 652     u16 cylinders = GET_EBDA(ata.devices[driveid].pchs.cylinders);
 653     u16 spt = GET_EBDA(ata.devices[driveid].pchs.spt);
 654
 655     if (cylinders <= 1024 && heads <= 16 && spt <= 63)
 656         return ATA_TRANSLATION_NONE;
 657     if (cylinders * heads <= 131072)
 658         return ATA_TRANSLATION_LARGE;
 659     return ATA_TRANSLATION_LBA;
 660 }
 661
 662 static void
 663 setup_translation(int driveid)
 664 {
 665     u8 translation = get_translation(driveid);
 666     SET_EBDA(ata.devices[driveid].translation, translation);
 667
 668     u8 channel = driveid / 2;
 669     u8 slave = driveid % 2;
 670     u16 heads = GET_EBDA(ata.devices[driveid].pchs.heads);
 671     u16 cylinders = GET_EBDA(ata.devices[driveid].pchs.cylinders);
 672     u16 spt = GET_EBDA(ata.devices[driveid].pchs.spt);
 673     u64 sectors = GET_EBDA(ata.devices[driveid].sectors);
 674
 675     dprintf(1, "ata%d-%d: PCHS=%u/%d/%d translation="
 676             , channel, slave, cylinders, heads, spt);
 677     switch (translation) {
 678     case ATA_TRANSLATION_NONE:
 679         dprintf(1, "none");
 680         break;
 681     case ATA_TRANSLATION_LBA:
 682         dprintf(1, "lba");
 683         spt = 63;
 684         if (sectors > 63*255*1024) {
 685             heads = 255;
 686             cylinders = 1024;
 687             break;
 688         }
 689         u32 sect = (u32)sectors / 63;
 690         heads = sect / 1024;
 691         if (heads>128)
 692             heads = 255;
 693         else if (heads>64)
 694             heads = 128;
 695         else if (heads>32)
 696             heads = 64;
 697         else if (heads>16)
 698             heads = 32;
 699         else
 700             heads = 16;
 701         cylinders = sect / heads;
 702         break;
 703     case ATA_TRANSLATION_RECHS:
 704         dprintf(1, "r-echs");
 705         // Take care not to overflow
 706         if (heads==16) {
 707             if (cylinders>61439)
 708                 cylinders=61439;
 709             heads=15;
 710             cylinders = (u16)((u32)(cylinders)*16/15);
 711         }
 712         // then go through the large bitshift process
 713     case ATA_TRANSLATION_LARGE:
 714         if (translation == ATA_TRANSLATION_LARGE)
 715             dprintf(1, "large");
 716         while (cylinders > 1024) {
 717             cylinders >>= 1;
 718             heads <<= 1;
 719
 720             // If we max out the head count
 721             if (heads > 127)
 722                 break;
 723         }
 724         break;
 725     }
 726     // clip to 1024 cylinders in lchs
 727     if (cylinders > 1024)
 728         cylinders = 1024;
 729     dprintf(1, " LCHS=%d/%d/%d\n", cylinders, heads, spt);
 730
 731     SET_EBDA(ata.devices[driveid].lchs.heads, heads);
 732     SET_EBDA(ata.devices[driveid].lchs.cylinders, cylinders);
 733     SET_EBDA(ata.devices[driveid].lchs.spt, spt);
 734 }
 735
 736 static void
 737 init_drive_ata(int driveid)
 738 {
 739     SET_EBDA(ata.devices[driveid].type, ATA_TYPE_ATA);
 740
 741     // Temporary values to do the transfer
 742     SET_EBDA(ata.devices[driveid].device, ATA_DEVICE_HD);
 743     SET_EBDA(ata.devices[driveid].mode, ATA_MODE_PIO16);
 744
 745     // Now we send a IDENTIFY command to ATA device
 746     u8 buffer[0x0200];
 747     memset(buffer, 0, sizeof(buffer));
 748     u16 ret = ata_cmd_data(driveid, ATA_CMD_IDENTIFY_DEVICE
 749                            , 1, 1
 750                            , MAKE_FARPTR(GET_SEG(SS), (u32)buffer));
 751     if (ret)
 752         BX_PANIC("ata-detect: Failed to detect ATA device\n");
 753
 754     u8 removable  = (buffer[0] & 0x80) ? 1 : 0;
 755     u8 mode       = buffer[48*2] ? ATA_MODE_PIO32 : ATA_MODE_PIO16;
 756     u16 blksize   = IDE_SECTOR_SIZE;
 757
 758     u16 cylinders = *(u16*)&buffer[1*2]; // word 1
 759     u16 heads     = *(u16*)&buffer[3*2]; // word 3
 760     u16 spt       = *(u16*)&buffer[6*2]; // word 6
 761
 762     u64 sectors;
 763     if (*(u16*)&buffer[83*2] & (1 << 10)) // word 83 - lba48 support
 764         sectors = *(u64*)&buffer[100*2]; // word 100-103
 765     else
 766         sectors = *(u32*)&buffer[60*2]; // word 60 and word 61
 767
 768     SET_EBDA(ata.devices[driveid].device, ATA_DEVICE_HD);
 769     SET_EBDA(ata.devices[driveid].removable, removable);
 770     SET_EBDA(ata.devices[driveid].mode, mode);
 771     SET_EBDA(ata.devices[driveid].blksize, blksize);
 772     SET_EBDA(ata.devices[driveid].pchs.heads, heads);
 773     SET_EBDA(ata.devices[driveid].pchs.cylinders, cylinders);
 774     SET_EBDA(ata.devices[driveid].pchs.spt, spt);
 775     SET_EBDA(ata.devices[driveid].sectors, sectors);
 776
 777     // Setup disk geometry translation.
 778     setup_translation(driveid);
 779
 780     // fill hdidmap
 781     u8 hdcount = GET_EBDA(ata.hdcount);
 782     SET_EBDA(ata.idmap[0][hdcount], driveid);
 783     SET_EBDA(ata.hdcount, ++hdcount);
 784
 785     // Fill "fdpt" structure.
 786     fill_fdpt(driveid);
 787
 788     // Report drive info to user.
 789     u64 sizeinmb = GET_EBDA(ata.devices[driveid].sectors) >> 11;
 790     report_model(driveid, buffer);
 791     u8 version = get_ata_version(buffer);
 792     if (sizeinmb < (1 << 16))
 793         printf(" ATA-%d Hard-Disk (%u MiBytes)\n", version, (u32)sizeinmb);
 794     else
 795         printf(" ATA-%d Hard-Disk (%u GiBytes)\n", version
 796                , (u32)(sizeinmb >> 10));
 797 }
 798
 799 static void
 800 init_drive_unknown(int driveid)
 801 {
 802     SET_EBDA(ata.devices[driveid].type, ATA_TYPE_UNKNOWN);
 803
 804     u8 channel = driveid / 2;
 805     u8 slave = driveid % 2;
 806     printf("ata%d %s: Unknown device\n", channel, slave ? " slave" : "master");
 807 }
 808
 809 static void
 810 ata_detect()
 811 {
 812     // Device detection
 813     int driveid;
 814     for(driveid=0; driveid<CONFIG_MAX_ATA_DEVICES; driveid++) {
 815         u8 channel = driveid / 2;
 816         u8 slave = driveid % 2;
 817
 818         u16 iobase1 = GET_EBDA(ata.channels[channel].iobase1);
 819         u16 iobase2 = GET_EBDA(ata.channels[channel].iobase2);
 820         if (!iobase1)
 821             break;
 822
 823         // Disable interrupts
 824         outb(ATA_CB_DC_HD15 | ATA_CB_DC_NIEN, iobase2+ATA_CB_DC);
 825
 826         // Look for device
 827         outb(slave ? ATA_CB_DH_DEV1 : ATA_CB_DH_DEV0, iobase1+ATA_CB_DH);
 828         mdelay(50);
 829         outb(0x55, iobase1+ATA_CB_SC);
 830         outb(0xaa, iobase1+ATA_CB_SN);
 831         outb(0xaa, iobase1+ATA_CB_SC);
 832         outb(0x55, iobase1+ATA_CB_SN);
 833         outb(0x55, iobase1+ATA_CB_SC);
 834         outb(0xaa, iobase1+ATA_CB_SN);
 835
 836         // If we found something
 837         u8 sc = inb(iobase1+ATA_CB_SC);
 838         u8 sn = inb(iobase1+ATA_CB_SN);
 839         dprintf(6, "ata_detect(1) drive=%d sc=%x sn=%x\n", driveid, sc, sn);
 840
 841         if (sc != 0x55 || sn != 0xaa)
 842             continue;
 843
 844         // reset the channel
 845         ata_reset(driveid);
 846
 847         // check for ATA or ATAPI
 848         outb(slave ? ATA_CB_DH_DEV1 : ATA_CB_DH_DEV0, iobase1+ATA_CB_DH);
 849         mdelay(50);
 850         sc = inb(iobase1+ATA_CB_SC);
 851         sn = inb(iobase1+ATA_CB_SN);
 852         dprintf(6, "ata_detect(2) drive=%d sc=%x sn=%x\n", driveid, sc, sn);
 853         if (sc!=0x01 || sn!=0x01) {
 854             init_drive_unknown(driveid);
 855             continue;
 856         }
 857         u8 cl = inb(iobase1+ATA_CB_CL);
 858         u8 ch = inb(iobase1+ATA_CB_CH);
 859         u8 st = inb(iobase1+ATA_CB_STAT);
 860         dprintf(6, "ata_detect(3) drive=%d sc=%x sn=%x cl=%x ch=%x st=%x\n"
 861                 , driveid, sc, sn, cl, ch, st);
 862
 863         if (cl==0x14 && ch==0xeb)
 864             init_drive_atapi(driveid);
 865         else if (cl==0x00 && ch==0x00 && st!=0x00)
 866             init_drive_ata(driveid);
 867         else if (cl==0xff && ch==0xff)
 868             // None
 869             continue;
 870         else
 871             init_drive_unknown(driveid);
 872     }
 873
 874     printf("\n");
 875 }
 876
 877 static void
 878 ata_init()
 879 {
 880     // hdidmap and cdidmap init.
 881     u8 device;
 882     for (device=0; device < CONFIG_MAX_ATA_DEVICES; device++) {
 883         SET_EBDA(ata.idmap[0][device], CONFIG_MAX_ATA_DEVICES);
 884         SET_EBDA(ata.idmap[1][device], CONFIG_MAX_ATA_DEVICES);
 885     }
 886
 887     // Scan PCI bus for ATA adapters
 888     int count=0;
 889     int bdf, max;
 890     foreachpci(bdf, max) {
 891         if (pci_config_readw(bdf, PCI_CLASS_DEVICE) != PCI_CLASS_STORAGE_IDE)
 892             continue;
 893
 894         u8 irq = pci_config_readb(bdf, PCI_INTERRUPT_LINE);
 895         SET_EBDA(ata.channels[count].irq, irq);
 896         SET_EBDA(ata.channels[count].pci_bdf, bdf);
 897
 898         u8 prog_if = pci_config_readb(bdf, PCI_CLASS_PROG);
 899         u32 port1, port2;
 900
 901         if (prog_if & 1) {
 902             port1 = pci_config_readl(bdf, PCI_BASE_ADDRESS_0) & ~3;
 903             port2 = pci_config_readl(bdf, PCI_BASE_ADDRESS_1) & ~3;
 904         } else {
 905             port1 = 0x1f0;
 906             port2 = 0x3f0;
 907         }
 908         SET_EBDA(ata.channels[count].iobase1, port1);
 909         SET_EBDA(ata.channels[count].iobase2, port2);
 910         dprintf(1, "ATA controller %d at %x/%x (dev %x prog_if %x)\n"
 911                 , count, port1, port2, bdf, prog_if);
 912         count++;
 913
 914         if (prog_if & 4) {
 915             port1 = pci_config_readl(bdf, PCI_BASE_ADDRESS_2) & ~3;
 916             port2 = pci_config_readl(bdf, PCI_BASE_ADDRESS_3) & ~3;
 917         } else {
 918             port1 = 0x170;
 919             port2 = 0x370;
 920         }
 921         dprintf(1, "ATA controller %d at %x/%x (dev %x prog_if %x)\n"
 922                 , count, port1, port2, bdf, prog_if);
 923         SET_EBDA(ata.channels[count].iobase1, port1);
 924         SET_EBDA(ata.channels[count].iobase2, port2);
 925         count++;
 926     }
 927 }
 928
 929 void
 930 hard_drive_setup()
 931 {
 932     if (!CONFIG_ATA)
 933         return;
 934
 935     dprintf(3, "init hard drives\n");
 936     ata_init();
 937     ata_detect();
 938
 939     // Store the device count
 940     SET_BDA(disk_count, GET_EBDA(ata.hdcount));
 941
 942     SET_BDA(disk_control_byte, 0xc0);
 943
 944     enable_hwirq(14, entry_76);
 945 }