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" // unmask_pic2
  14 #include "biosvar.h" // GET_EBDA
  15 #include "pci.h" // pci_find_class
  16
  17 #define TIMEOUT 0
  18 #define BSY 1
  19 #define NOT_BSY 2
  20 #define NOT_BSY_DRQ 3
  21 #define NOT_BSY_NOT_DRQ 4
  22 #define NOT_BSY_RDY 5
  23
  24 #define IDE_SECTOR_SIZE 512
  25 #define CDROM_SECTOR_SIZE 2048
  26
  27 #define IDE_TIMEOUT 32000u //32 seconds max for IDE ops
  28
  29
  30 /****************************************************************
  31  * Helper functions
  32  ****************************************************************/
  33
  34 // Wait for the specified ide state
  35 static int
  36 await_ide(u8 when_done, u16 base, u16 timeout)
  37 {
  38     u32 time=0, last=0;
  39     for (;;) {
  40         u8 status = inb(base+ATA_CB_STAT);
  41         time++;
  42         u8 result = 0;
  43         if (when_done == BSY)
  44             result = status & ATA_CB_STAT_BSY;
  45         else if (when_done == NOT_BSY)
  46             result = !(status & ATA_CB_STAT_BSY);
  47         else if (when_done == NOT_BSY_DRQ)
  48             result = !(status & ATA_CB_STAT_BSY) && (status & ATA_CB_STAT_DRQ);
  49         else if (when_done == NOT_BSY_NOT_DRQ)
  50             result = !(status & ATA_CB_STAT_BSY) && !(status & ATA_CB_STAT_DRQ);
  51         else if (when_done == NOT_BSY_RDY)
  52             result = !(status & ATA_CB_STAT_BSY) && (status & ATA_CB_STAT_RDY);
  53
  54         if (result)
  55             return status;
  56         // mod 2048 each 16 ms
  57         if (time>>16 != last) {
  58             last = time >>16;
  59             dprintf(6, "await_ide: (TIMEOUT,BSY,!BSY,!BSY_DRQ"
  60                     ",!BSY_!DRQ,!BSY_RDY) %d time= %d timeout= %d\n"
  61                     , when_done, time>>11, timeout);
  62         }
  63         if (status & ATA_CB_STAT_ERR) {
  64             dprintf(1, "await_ide: ERROR (TIMEOUT,BSY,!BSY,!BSY_DRQ"
  65                     ",!BSY_!DRQ,!BSY_RDY) %d status=%x time= %d timeout= %d\n"
  66                     , when_done, status, time>>11, timeout);
  67             return -1;
  68         }
  69         if (timeout == 0 || (time>>11) > timeout)
  70             break;
  71     }
  72     dprintf(1, "IDE time out\n");
  73     return -2;
  74 }
  75
  76 // Wait for ide state - pauses for one ata cycle first.
  77 static __always_inline int
  78 pause_await_ide(u8 when_done, u16 iobase1, u16 iobase2, u16 timeout)
  79 {
  80     // Wait one PIO transfer cycle.
  81     inb(iobase2 + ATA_CB_ASTAT);
  82
  83     return await_ide(when_done, iobase1, timeout);
  84 }
  85
  86 // Delay for x nanoseconds
  87 static void
  88 nsleep(u32 delay)
  89 {
  90     // XXX - how to implement ndelay?
  91     while (delay--)
  92         nop();
  93 }
  94
  95 // Wait for ide state - pause for 400ns first.
  96 static __always_inline int
  97 ndelay_await_ide(u8 when_done, u16 iobase1, u16 timeout)
  98 {
  99     nsleep(400);
 100     return await_ide(when_done, iobase1, timeout);
 101 }
 102
 103 // Delay for x milliseconds
 104 static void
 105 msleep(u32 delay)
 106 {
 107     usleep(delay * 1000);
 108 }
 109
 110 // Reset a drive
 111 void
 112 ata_reset(int driveid)
 113 {
 114     u8 channel = driveid / 2;
 115     u8 slave = driveid % 2;
 116     u16 iobase1 = GET_EBDA(ata.channels[channel].iobase1);
 117     u16 iobase2 = GET_EBDA(ata.channels[channel].iobase2);
 118
 119     // Reset
 120
 121     // 8.2.1 (a) -- set SRST in DC
 122     outb(ATA_CB_DC_HD15 | ATA_CB_DC_NIEN | ATA_CB_DC_SRST, iobase2+ATA_CB_DC);
 123
 124     // 8.2.1 (b) -- wait for BSY
 125     int status = await_ide(BSY, iobase1, 20);
 126     dprintf(6, "ata_reset(1) status=%x\n", status);
 127
 128     // 8.2.1 (f) -- clear SRST
 129     outb(ATA_CB_DC_HD15 | ATA_CB_DC_NIEN, iobase2+ATA_CB_DC);
 130
 131     // 8.2.1 (g) -- check for sc==sn==0x01
 132     // select device
 133     outb(slave ? ATA_CB_DH_DEV1 : ATA_CB_DH_DEV0, iobase1+ATA_CB_DH);
 134     msleep(50);
 135     u8 sc = inb(iobase1+ATA_CB_SC);
 136     u8 sn = inb(iobase1+ATA_CB_SN);
 137
 138     // For predetermined ATA drives - wait for ready.
 139     if (sc==0x01 && sn==0x01) {
 140         u8 type=GET_EBDA(ata.devices[driveid].type);
 141         if (type == ATA_TYPE_ATA)
 142             await_ide(NOT_BSY_RDY, iobase1, IDE_TIMEOUT);
 143     }
 144
 145     // 8.2.1 (h) -- wait for not BSY
 146     status = await_ide(NOT_BSY, iobase1, IDE_TIMEOUT);
 147     dprintf(6, "ata_reset(2) status=%x\n", status);
 148
 149     // Enable interrupts
 150     outb(ATA_CB_DC_HD15, iobase2+ATA_CB_DC);
 151 }
 152
 153
 154 /****************************************************************
 155  * ATA send command
 156  ****************************************************************/
 157
 158 struct ata_op_s {
 159     u64 lba;
 160     void *far_buffer;
 161     u16 driveid;
 162     u16 count;
 163 };
 164
 165 struct ata_pio_command {
 166     u8 feature;
 167     u8 sector_count;
 168     u8 lba_low;
 169     u8 lba_mid;
 170     u8 lba_high;
 171     u8 device;
 172     u8 command;
 173
 174     u8 sector_count2;
 175     u8 lba_low2;
 176     u8 lba_mid2;
 177     u8 lba_high2;
 178 };
 179
 180 // Send an ata command to the drive.
 181 static int
 182 send_cmd(int driveid, struct ata_pio_command *cmd)
 183 {
 184     u8 channel = driveid / 2;
 185     u16 iobase1 = GET_EBDA(ata.channels[channel].iobase1);
 186     u16 iobase2 = GET_EBDA(ata.channels[channel].iobase2);
 187
 188     int status = inb(iobase1 + ATA_CB_STAT);
 189     if (status & ATA_CB_STAT_BSY)
 190         return -3;
 191
 192     // Disable interrupts
 193     outb(ATA_CB_DC_HD15 | ATA_CB_DC_NIEN, iobase2 + ATA_CB_DC);
 194
 195     // Select device
 196     u8 device = inb(iobase1 + ATA_CB_DH);
 197     outb(cmd->device, iobase1 + ATA_CB_DH);
 198     if ((device ^ cmd->device) & (1 << 4))
 199         // Wait for device to become active.
 200         msleep(50);
 201
 202     if (cmd->command & 0x04) {
 203         outb(0x00, iobase1 + ATA_CB_FR);
 204         outb(cmd->sector_count2, iobase1 + ATA_CB_SC);
 205         outb(cmd->lba_low2, iobase1 + ATA_CB_SN);
 206         outb(cmd->lba_mid2, iobase1 + ATA_CB_CL);
 207         outb(cmd->lba_high2, iobase1 + ATA_CB_CH);
 208     }
 209     outb(cmd->feature, iobase1 + ATA_CB_FR);
 210     outb(cmd->sector_count, iobase1 + ATA_CB_SC);
 211     outb(cmd->lba_low, iobase1 + ATA_CB_SN);
 212     outb(cmd->lba_mid, iobase1 + ATA_CB_CL);
 213     outb(cmd->lba_high, iobase1 + ATA_CB_CH);
 214     outb(cmd->command, iobase1 + ATA_CB_CMD);
 215
 216     status = ndelay_await_ide(NOT_BSY_DRQ, iobase1, IDE_TIMEOUT);
 217     if (status < 0)
 218         return status;
 219
 220     if (status & ATA_CB_STAT_ERR) {
 221         dprintf(6, "send_cmd : read error\n");
 222         return -4;
 223     }
 224     if (!(status & ATA_CB_STAT_DRQ)) {
 225         dprintf(6, "send_cmd : DRQ not set (status %02x)\n"
 226                 , (unsigned) status);
 227         return -5;
 228     }
 229
 230     return 0;
 231 }
 232
 233
 234 /****************************************************************
 235  * ATA transfers
 236  ****************************************************************/
 237
 238 // Read and discard x number of bytes from an io channel.
 239 static void
 240 insx_discard(int mode, int iobase1, int bytes)
 241 {
 242     int count, i;
 243     if (mode == ATA_MODE_PIO32) {
 244         count = bytes / 4;
 245         for (i=0; i<count; i++)
 246             inl(iobase1);
 247     } else {
 248         count = bytes / 2;
 249         for (i=0; i<count; i++)
 250             inw(iobase1);
 251     }
 252 }
 253
 254 // Transfer 'count' blocks (of 'blocksize' bytes) to/from drive
 255 // 'driveid'.  If 'skipfirst' or 'skiplast' is set then the first
 256 // and/or last block may be partially transferred.  This function is
 257 // inlined because all the callers use different forms and because the
 258 // large number of parameters would consume a lot of stack space.
 259 static __always_inline int
 260 ata_transfer(int driveid, int iswrite, int count, int blocksize
 261              , int skipfirst, int skiplast, void *far_buffer)
 262 {
 263     dprintf(16, "ata_transfer id=%d write=%d count=%d bs=%d"
 264             " skipf=%d skipl=%d buf=%p\n"
 265             , driveid, iswrite, count, blocksize
 266             , skipfirst, skiplast, far_buffer);
 267
 268     // Reset count of transferred data
 269     SET_EBDA(ata.trsfsectors, 0);
 270
 271     u8 channel  = driveid / 2;
 272     u16 iobase1 = GET_EBDA(ata.channels[channel].iobase1);
 273     u16 iobase2 = GET_EBDA(ata.channels[channel].iobase2);
 274     u8 mode     = GET_EBDA(ata.devices[driveid].mode);
 275     int current = 0;
 276     int status;
 277     for (;;) {
 278         int bsize = blocksize;
 279         if (skipfirst && current == 0) {
 280             insx_discard(mode, iobase1, skipfirst);
 281             bsize -= skipfirst;
 282         }
 283         if (skiplast && current == count-1)
 284             bsize -= skiplast;
 285
 286         if (iswrite) {
 287             // Write data to controller
 288             dprintf(16, "Write sector id=%d dest=%p\n", driveid, far_buffer);
 289             if (mode == ATA_MODE_PIO32)
 290                 outsl_far(iobase1, far_buffer, bsize / 4);
 291             else
 292                 outsw_far(iobase1, far_buffer, bsize / 2);
 293         } else {
 294             // Read data from controller
 295             dprintf(16, "Read sector id=%d dest=%p\n", driveid, far_buffer);
 296             if (mode == ATA_MODE_PIO32)
 297                 insl_far(iobase1, far_buffer, bsize / 4);
 298             else
 299                 insw_far(iobase1, far_buffer, bsize / 2);
 300         }
 301         far_buffer += bsize;
 302
 303         if (skiplast && current == count-1)
 304             insx_discard(mode, iobase1, skiplast);
 305
 306         status = pause_await_ide(NOT_BSY, iobase1, iobase2, IDE_TIMEOUT);
 307         if (status < 0)
 308             // Error
 309             return status;
 310
 311         current++;
 312         SET_EBDA(ata.trsfsectors, current);
 313         if (current == count)
 314             break;
 315         status &= (ATA_CB_STAT_BSY | ATA_CB_STAT_RDY | ATA_CB_STAT_DRQ
 316                    | ATA_CB_STAT_ERR);
 317         if (status != (ATA_CB_STAT_RDY | ATA_CB_STAT_DRQ)) {
 318             dprintf(6, "ata_transfer : more sectors left (status %02x)\n"
 319                     , (unsigned) status);
 320             return -6;
 321         }
 322     }
 323
 324     status &= (ATA_CB_STAT_BSY | ATA_CB_STAT_RDY | ATA_CB_STAT_DF
 325                | ATA_CB_STAT_DRQ | ATA_CB_STAT_ERR);
 326     if (!iswrite)
 327         status &= ~ATA_CB_STAT_DF;
 328     if (status != ATA_CB_STAT_RDY ) {
 329         dprintf(6, "ata_transfer : no sectors left (status %02x)\n"
 330                 , (unsigned) status);
 331         return -7;
 332     }
 333
 334     // Enable interrupts
 335     outb(ATA_CB_DC_HD15, iobase2+ATA_CB_DC);
 336     return 0;
 337 }
 338
 339 static noinline int
 340 ata_transfer_disk(const struct ata_op_s *op, int iswrite)
 341 {
 342     return ata_transfer(op->driveid, iswrite, op->count, IDE_SECTOR_SIZE
 343                         , 0, 0, op->far_buffer);
 344 }
 345
 346 static noinline int
 347 ata_transfer_cdrom(const struct ata_op_s *op)
 348 {
 349     return ata_transfer(op->driveid, 0, op->count, CDROM_SECTOR_SIZE
 350                         , 0, 0, op->far_buffer);
 351 }
 352
 353 static noinline int
 354 ata_transfer_emu(const struct ata_op_s *op, int before, int after)
 355 {
 356     int vcount = op->count * 4 - before - after;
 357     int ret = ata_transfer(op->driveid, 0, op->count, CDROM_SECTOR_SIZE
 358                            , before*512, after*512, op->far_buffer);
 359     if (ret) {
 360         SET_EBDA(ata.trsfsectors, 0);
 361         return ret;
 362     }
 363     SET_EBDA(ata.trsfsectors, vcount);
 364     return 0;
 365 }
 366
 367
 368 /****************************************************************
 369  * ATA hard drive functions
 370  ****************************************************************/
 371
 372 static noinline int
 373 send_cmd_disk(const struct ata_op_s *op, u16 command)
 374 {
 375     u8 slave = op->driveid % 2;
 376     u64 lba = op->lba;
 377
 378     struct ata_pio_command cmd;
 379     memset(&cmd, 0, sizeof(cmd));
 380
 381     cmd.command = command;
 382     if (op->count >= (1<<8) || lba + op->count >= (1<<28)) {
 383         cmd.sector_count2 = op->count >> 8;
 384         cmd.lba_low2 = lba >> 24;
 385         cmd.lba_mid2 = lba >> 32;
 386         cmd.lba_high2 = lba >> 40;
 387
 388         cmd.command |= 0x04;
 389         lba &= 0xffffff;
 390     }
 391
 392     cmd.feature = 0;
 393     cmd.sector_count = op->count;
 394     cmd.lba_low = lba;
 395     cmd.lba_mid = lba >> 8;
 396     cmd.lba_high = lba >> 16;
 397     cmd.device = ((slave ? ATA_CB_DH_DEV1 : ATA_CB_DH_DEV0)
 398                   | ((lba >> 24) & 0xf) | ATA_CB_DH_LBA);
 399
 400     return send_cmd(op->driveid, &cmd);
 401 }
 402
 403 // Read/write count blocks from a harddrive.
 404 __always_inline int
 405 ata_cmd_data(int driveid, u16 command, u64 lba, u16 count, void *far_buffer)
 406 {
 407     struct ata_op_s op;
 408     op.driveid = driveid;
 409     op.lba = lba;
 410     op.count = count;
 411     op.far_buffer = far_buffer;
 412
 413     int ret = send_cmd_disk(&op, command);
 414     if (ret)
 415         return ret;
 416
 417     int iswrite = command == ATA_CMD_WRITE_SECTORS;
 418     return ata_transfer_disk(&op, iswrite);
 419 }
 420
 421
 422 /****************************************************************
 423  * ATAPI functions
 424  ****************************************************************/
 425
 426 // Low-level atapi command transmit function.
 427 static __always_inline int
 428 send_atapi_cmd(int driveid, u8 *cmdbuf, u8 cmdlen, u16 blocksize)
 429 {
 430     u8 channel = driveid / 2;
 431     u8 slave = driveid % 2;
 432     u16 iobase1 = GET_EBDA(ata.channels[channel].iobase1);
 433     u16 iobase2 = GET_EBDA(ata.channels[channel].iobase2);
 434
 435     struct ata_pio_command cmd;
 436     cmd.sector_count = 0;
 437     cmd.feature = 0;
 438     cmd.lba_low = 0;
 439     cmd.lba_mid = blocksize;
 440     cmd.lba_high = blocksize >> 8;
 441     cmd.device = slave ? ATA_CB_DH_DEV1 : ATA_CB_DH_DEV0;
 442     cmd.command = ATA_CMD_PACKET;
 443
 444     int ret = send_cmd(driveid, &cmd);
 445     if (ret)
 446         return ret;
 447
 448     // Send command to device
 449     outsw_far(iobase1, MAKE_FARPTR(GET_SEG(SS), (u32)cmdbuf), cmdlen / 2);
 450
 451     int status = pause_await_ide(NOT_BSY_DRQ, iobase1, iobase2, IDE_TIMEOUT);
 452     if (status < 0)
 453         return status;
 454
 455     return 0;
 456 }
 457
 458 // Low-level cdrom read atapi command transmit function.
 459 static int
 460 send_cmd_cdrom(const struct ata_op_s *op)
 461 {
 462     u8 atacmd[12];
 463     memset(atacmd, 0, sizeof(atacmd));
 464
 465     atacmd[0]=0x28;                         // READ command
 466     atacmd[7]=(op->count & 0xff00) >> 8;    // Sectors
 467     atacmd[8]=(op->count & 0x00ff);
 468     atacmd[2]=(op->lba & 0xff000000) >> 24; // LBA
 469     atacmd[3]=(op->lba & 0x00ff0000) >> 16;
 470     atacmd[4]=(op->lba & 0x0000ff00) >> 8;
 471     atacmd[5]=(op->lba & 0x000000ff);
 472
 473     return send_atapi_cmd(op->driveid, atacmd, sizeof(atacmd)
 474                           , CDROM_SECTOR_SIZE);
 475 }
 476
 477 // Read sectors from the cdrom.
 478 __always_inline int
 479 cdrom_read(int driveid, u32 lba, u32 count, void *far_buffer)
 480 {
 481     struct ata_op_s op;
 482     op.driveid = driveid;
 483     op.lba = lba;
 484     op.count = count;
 485     op.far_buffer = far_buffer;
 486
 487     int ret = send_cmd_cdrom(&op);
 488     if (ret)
 489         return ret;
 490
 491     return ata_transfer_cdrom(&op);
 492 }
 493
 494 // Pretend the cdrom has 512 byte sectors (instead of 2048) and read
 495 // sectors.
 496 __always_inline int
 497 cdrom_read_512(int driveid, u32 vlba, u32 vcount, void *far_buffer)
 498 {
 499     u32 velba = vlba + vcount - 1;
 500     u32 lba = vlba / 4;
 501     u32 elba = velba / 4;
 502     int count = elba - lba + 1;
 503     int before = vlba % 4;
 504     int after = 3 - (velba % 4);
 505
 506     struct ata_op_s op;
 507     op.driveid = driveid;
 508     op.lba = lba;
 509     op.count = count;
 510     op.far_buffer = far_buffer;
 511
 512     dprintf(16, "cdrom_read_512: id=%d vlba=%d vcount=%d buf=%p lba=%d elba=%d"
 513             " count=%d before=%d after=%d\n"
 514             , driveid, vlba, vcount, far_buffer, lba, elba
 515             , count, before, after);
 516
 517     int ret = send_cmd_cdrom(&op);
 518     if (ret)
 519         return ret;
 520
 521     return ata_transfer_emu(&op, before, after);
 522 }
 523
 524 // Send a simple atapi command to a drive.
 525 int
 526 ata_cmd_packet(int driveid, u8 *cmdbuf, u8 cmdlen
 527                , u32 length, void *far_buffer)
 528 {
 529     int ret = send_atapi_cmd(driveid, cmdbuf, cmdlen, length);
 530     if (ret)
 531         return ret;
 532
 533     return ata_transfer(driveid, 0, 1, length, 0, 0, far_buffer);
 534 }
 535
 536
 537 /****************************************************************
 538  * ATA detect and init
 539  ****************************************************************/
 540
 541 static void
 542 report_model(int driveid, u8 *buffer)
 543 {
 544     u8 model[41];
 545
 546     // Read model name
 547     int i;
 548     for (i=0; i<40; i+=2) {
 549         model[i] = buffer[i+54+1];
 550         model[i+1] = buffer[i+54];
 551     }
 552
 553     // Reformat
 554     model[40] = 0x00;
 555     for (i=39; i>0; i--) {
 556         if (model[i] != 0x20)
 557             break;
 558         model[i] = 0x00;
 559     }
 560
 561     u8 channel = driveid / 2;
 562     u8 slave = driveid % 2;
 563     // XXX - model on stack not %cs
 564     printf("ata%d %s: %s", channel, slave ? " slave" : "master", model);
 565 }
 566
 567 static u8
 568 get_ata_version(u8 *buffer)
 569 {
 570     u16 ataversion = *(u16*)&buffer[160];
 571     u8 version;
 572     for (version=15; version>0; version--)
 573         if (ataversion & (1<<version))
 574             break;
 575     return version;
 576 }
 577
 578 static void
 579 init_drive_atapi(int driveid)
 580 {
 581     SET_EBDA(ata.devices[driveid].type, ATA_TYPE_ATAPI);
 582
 583     // Temporary values to do the transfer
 584     SET_EBDA(ata.devices[driveid].device,ATA_DEVICE_CDROM);
 585     SET_EBDA(ata.devices[driveid].mode, ATA_MODE_PIO16);
 586
 587     // Now we send a IDENTIFY command to ATAPI device
 588     u8 buffer[0x0200];
 589     memset(buffer, 0, sizeof(buffer));
 590     u16 ret = ata_cmd_data(driveid, ATA_CMD_IDENTIFY_DEVICE_PACKET
 591                            , 1, 1
 592                            , MAKE_FARPTR(GET_SEG(SS), (u32)buffer));
 593     if (ret != 0)
 594         BX_PANIC("ata-detect: Failed to detect ATAPI device\n");
 595
 596     u8 type      = buffer[1] & 0x1f;
 597     u8 removable = (buffer[0] & 0x80) ? 1 : 0;
 598     u8 mode      = buffer[96] ? ATA_MODE_PIO32 : ATA_MODE_PIO16;
 599     u16 blksize  = CDROM_SECTOR_SIZE;
 600
 601     SET_EBDA(ata.devices[driveid].device, type);
 602     SET_EBDA(ata.devices[driveid].removable, removable);
 603     SET_EBDA(ata.devices[driveid].mode, mode);
 604     SET_EBDA(ata.devices[driveid].blksize, blksize);
 605
 606     // fill cdidmap
 607     u8 cdcount = GET_EBDA(ata.cdcount);
 608     SET_EBDA(ata.idmap[1][cdcount], driveid);
 609     SET_EBDA(ata.cdcount, ++cdcount);
 610
 611     report_model(driveid, buffer);
 612     u8 version = get_ata_version(buffer);
 613     if (GET_EBDA(ata.devices[driveid].device)==ATA_DEVICE_CDROM)
 614         printf(" ATAPI-%d CD-Rom/DVD-Rom\n", version);
 615     else
 616         printf(" ATAPI-%d Device\n", version);
 617 }
 618
 619 static void
 620 fill_fdpt(int driveid)
 621 {
 622     if (driveid > 1)
 623         return;
 624
 625     u16 nlc   = GET_EBDA(ata.devices[driveid].lchs.cylinders);
 626     u16 nlh   = GET_EBDA(ata.devices[driveid].lchs.heads);
 627     u16 nlspt = GET_EBDA(ata.devices[driveid].lchs.spt);
 628
 629     u16 npc   = GET_EBDA(ata.devices[driveid].pchs.cylinders);
 630     u16 nph   = GET_EBDA(ata.devices[driveid].pchs.heads);
 631     u16 npspt = GET_EBDA(ata.devices[driveid].pchs.spt);
 632
 633     SET_EBDA(fdpt[driveid].precompensation, 0xffff);
 634     SET_EBDA(fdpt[driveid].drive_control_byte, 0xc0 | ((nph > 8) << 3));
 635     SET_EBDA(fdpt[driveid].landing_zone, npc);
 636     SET_EBDA(fdpt[driveid].cylinders, nlc);
 637     SET_EBDA(fdpt[driveid].heads, nlh);
 638     SET_EBDA(fdpt[driveid].sectors, nlspt);
 639
 640     if (nlc == npc && nlh == nph && nlspt == npspt)
 641         // no logical CHS mapping used, just physical CHS
 642         // use Standard Fixed Disk Parameter Table (FDPT)
 643         return;
 644
 645     // complies with Phoenix style Translated Fixed Disk Parameter
 646     // Table (FDPT)
 647     SET_EBDA(fdpt[driveid].phys_cylinders, npc);
 648     SET_EBDA(fdpt[driveid].phys_heads, nph);
 649     SET_EBDA(fdpt[driveid].phys_sectors, npspt);
 650     SET_EBDA(fdpt[driveid].a0h_signature, 0xa0);
 651
 652     // Checksum structure.
 653     u8 *p = MAKE_FARPTR(SEG_EBDA, offsetof(struct extended_bios_data_area_s
 654                                            , fdpt[driveid]));
 655     u8 sum = checksum(p, FIELD_SIZEOF(struct extended_bios_data_area_s
 656                                       , fdpt[driveid]) - 1);
 657     SET_EBDA(fdpt[driveid].checksum, -sum);
 658 }
 659
 660 static u8
 661 get_translation(int driveid)
 662 {
 663     if (! CONFIG_COREBOOT) {
 664         // Emulators pass in the translation info via nvram.
 665         u8 channel = driveid / 2;
 666         u8 translation = inb_cmos(CMOS_BIOS_DISKTRANSFLAG + channel/2);
 667         translation >>= 2 * (driveid % 4);
 668         translation &= 0x03;
 669         return translation;
 670     }
 671
 672     // On COREBOOT, use a heuristic to determine translation type.
 673     u16 heads = GET_EBDA(ata.devices[driveid].pchs.heads);
 674     u16 cylinders = GET_EBDA(ata.devices[driveid].pchs.cylinders);
 675     u16 spt = GET_EBDA(ata.devices[driveid].pchs.spt);
 676
 677     if (cylinders <= 1024 && heads <= 16 && spt <= 63)
 678         return ATA_TRANSLATION_NONE;
 679     if (cylinders * heads <= 131072)
 680         return ATA_TRANSLATION_LARGE;
 681     return ATA_TRANSLATION_LBA;
 682 }
 683
 684 static void
 685 setup_translation(int driveid)
 686 {
 687     u8 translation = get_translation(driveid);
 688     SET_EBDA(ata.devices[driveid].translation, translation);
 689
 690     u8 channel = driveid / 2;
 691     u8 slave = driveid % 2;
 692     u16 heads = GET_EBDA(ata.devices[driveid].pchs.heads);
 693     u16 cylinders = GET_EBDA(ata.devices[driveid].pchs.cylinders);
 694     u16 spt = GET_EBDA(ata.devices[driveid].pchs.spt);
 695     u64 sectors = GET_EBDA(ata.devices[driveid].sectors);
 696
 697     dprintf(1, "ata%d-%d: PCHS=%u/%d/%d translation="
 698             , channel, slave, cylinders, heads, spt);
 699     switch (translation) {
 700     case ATA_TRANSLATION_NONE:
 701         dprintf(1, "none");
 702         break;
 703     case ATA_TRANSLATION_LBA:
 704         dprintf(1, "lba");
 705         spt = 63;
 706         if (sectors > 63*255*1024) {
 707             heads = 255;
 708             cylinders = 1024;
 709             break;
 710         }
 711         u32 sect = (u32)sectors / 63;
 712         heads = sect / 1024;
 713         if (heads>128)
 714             heads = 255;
 715         else if (heads>64)
 716             heads = 128;
 717         else if (heads>32)
 718             heads = 64;
 719         else if (heads>16)
 720             heads = 32;
 721         else
 722             heads = 16;
 723         cylinders = sect / heads;
 724         break;
 725     case ATA_TRANSLATION_RECHS:
 726         dprintf(1, "r-echs");
 727         // Take care not to overflow
 728         if (heads==16) {
 729             if (cylinders>61439)
 730                 cylinders=61439;
 731             heads=15;
 732             cylinders = (u16)((u32)(cylinders)*16/15);
 733         }
 734         // then go through the large bitshift process
 735     case ATA_TRANSLATION_LARGE:
 736         if (translation == ATA_TRANSLATION_LARGE)
 737             dprintf(1, "large");
 738         while (cylinders > 1024) {
 739             cylinders >>= 1;
 740             heads <<= 1;
 741
 742             // If we max out the head count
 743             if (heads > 127)
 744                 break;
 745         }
 746         break;
 747     }
 748     // clip to 1024 cylinders in lchs
 749     if (cylinders > 1024)
 750         cylinders = 1024;
 751     dprintf(1, " LCHS=%d/%d/%d\n", cylinders, heads, spt);
 752
 753     SET_EBDA(ata.devices[driveid].lchs.heads, heads);
 754     SET_EBDA(ata.devices[driveid].lchs.cylinders, cylinders);
 755     SET_EBDA(ata.devices[driveid].lchs.spt, spt);
 756 }
 757
 758 static void
 759 init_drive_ata(int driveid)
 760 {
 761     SET_EBDA(ata.devices[driveid].type, ATA_TYPE_ATA);
 762
 763     // Temporary values to do the transfer
 764     SET_EBDA(ata.devices[driveid].device, ATA_DEVICE_HD);
 765     SET_EBDA(ata.devices[driveid].mode, ATA_MODE_PIO16);
 766
 767     // Now we send a IDENTIFY command to ATA device
 768     u8 buffer[0x0200];
 769     memset(buffer, 0, sizeof(buffer));
 770     u16 ret = ata_cmd_data(driveid, ATA_CMD_IDENTIFY_DEVICE
 771                            , 1, 1
 772                            , MAKE_FARPTR(GET_SEG(SS), (u32)buffer));
 773     if (ret)
 774         BX_PANIC("ata-detect: Failed to detect ATA device\n");
 775
 776     u8 removable  = (buffer[0] & 0x80) ? 1 : 0;
 777     u8 mode       = buffer[48*2] ? ATA_MODE_PIO32 : ATA_MODE_PIO16;
 778     u16 blksize   = IDE_SECTOR_SIZE;
 779
 780     u16 cylinders = *(u16*)&buffer[1*2]; // word 1
 781     u16 heads     = *(u16*)&buffer[3*2]; // word 3
 782     u16 spt       = *(u16*)&buffer[6*2]; // word 6
 783
 784     u64 sectors;
 785     if (*(u16*)&buffer[83*2] & (1 << 10)) // word 83 - lba48 support
 786         sectors = *(u64*)&buffer[100*2]; // word 100-103
 787     else
 788         sectors = *(u32*)&buffer[60*2]; // word 60 and word 61
 789
 790     SET_EBDA(ata.devices[driveid].device, ATA_DEVICE_HD);
 791     SET_EBDA(ata.devices[driveid].removable, removable);
 792     SET_EBDA(ata.devices[driveid].mode, mode);
 793     SET_EBDA(ata.devices[driveid].blksize, blksize);
 794     SET_EBDA(ata.devices[driveid].pchs.heads, heads);
 795     SET_EBDA(ata.devices[driveid].pchs.cylinders, cylinders);
 796     SET_EBDA(ata.devices[driveid].pchs.spt, spt);
 797     SET_EBDA(ata.devices[driveid].sectors, sectors);
 798
 799     // Setup disk geometry translation.
 800     setup_translation(driveid);
 801
 802     // fill hdidmap
 803     u8 hdcount = GET_EBDA(ata.hdcount);
 804     SET_EBDA(ata.idmap[0][hdcount], driveid);
 805     SET_EBDA(ata.hdcount, ++hdcount);
 806
 807     // Fill "fdpt" structure.
 808     fill_fdpt(driveid);
 809
 810     // Report drive info to user.
 811     u64 sizeinmb = GET_EBDA(ata.devices[driveid].sectors) >> 11;
 812     report_model(driveid, buffer);
 813     u8 version = get_ata_version(buffer);
 814     if (sizeinmb < (1 << 16))
 815         printf(" ATA-%d Hard-Disk (%u MiBytes)\n", version, (u32)sizeinmb);
 816     else
 817         printf(" ATA-%d Hard-Disk (%u GiBytes)\n", version
 818                , (u32)(sizeinmb >> 10));
 819 }
 820
 821 static void
 822 init_drive_unknown(int driveid)
 823 {
 824     SET_EBDA(ata.devices[driveid].type, ATA_TYPE_UNKNOWN);
 825
 826     u8 channel = driveid / 2;
 827     u8 slave = driveid % 2;
 828     printf("ata%d %s: Unknown device\n", channel, slave ? " slave" : "master");
 829 }
 830
 831 static void
 832 ata_detect()
 833 {
 834     // Device detection
 835     int driveid;
 836     for(driveid=0; driveid<CONFIG_MAX_ATA_DEVICES; driveid++) {
 837         u8 channel = driveid / 2;
 838         u8 slave = driveid % 2;
 839
 840         u16 iobase1 = GET_EBDA(ata.channels[channel].iobase1);
 841         u16 iobase2 = GET_EBDA(ata.channels[channel].iobase2);
 842         if (!iobase1)
 843             break;
 844
 845         // Disable interrupts
 846         outb(ATA_CB_DC_HD15 | ATA_CB_DC_NIEN, iobase2+ATA_CB_DC);
 847
 848         // Look for device
 849         outb(slave ? ATA_CB_DH_DEV1 : ATA_CB_DH_DEV0, iobase1+ATA_CB_DH);
 850         msleep(50);
 851         outb(0x55, iobase1+ATA_CB_SC);
 852         outb(0xaa, iobase1+ATA_CB_SN);
 853         outb(0xaa, iobase1+ATA_CB_SC);
 854         outb(0x55, iobase1+ATA_CB_SN);
 855         outb(0x55, iobase1+ATA_CB_SC);
 856         outb(0xaa, iobase1+ATA_CB_SN);
 857
 858         // If we found something
 859         u8 sc = inb(iobase1+ATA_CB_SC);
 860         u8 sn = inb(iobase1+ATA_CB_SN);
 861         dprintf(6, "ata_detect(1) drive=%d sc=%x sn=%x\n", driveid, sc, sn);
 862
 863         if (sc != 0x55 || sn != 0xaa)
 864             continue;
 865
 866         // reset the channel
 867         ata_reset(driveid);
 868
 869         // check for ATA or ATAPI
 870         outb(slave ? ATA_CB_DH_DEV1 : ATA_CB_DH_DEV0, iobase1+ATA_CB_DH);
 871         msleep(50);
 872         sc = inb(iobase1+ATA_CB_SC);
 873         sn = inb(iobase1+ATA_CB_SN);
 874         dprintf(6, "ata_detect(2) drive=%d sc=%x sn=%x\n", driveid, sc, sn);
 875         if (sc!=0x01 || sn!=0x01) {
 876             init_drive_unknown(driveid);
 877             continue;
 878         }
 879         u8 cl = inb(iobase1+ATA_CB_CL);
 880         u8 ch = inb(iobase1+ATA_CB_CH);
 881         u8 st = inb(iobase1+ATA_CB_STAT);
 882         dprintf(6, "ata_detect(3) drive=%d sc=%x sn=%x cl=%x ch=%x st=%x\n"
 883                 , driveid, sc, sn, cl, ch, st);
 884
 885         if (cl==0x14 && ch==0xeb)
 886             init_drive_atapi(driveid);
 887         else if (cl==0x00 && ch==0x00 && st!=0x00)
 888             init_drive_ata(driveid);
 889         else if (cl==0xff && ch==0xff)
 890             // None
 891             continue;
 892         else
 893             init_drive_unknown(driveid);
 894     }
 895
 896     printf("\n");
 897 }
 898
 899 static void
 900 ata_init()
 901 {
 902     // hdidmap and cdidmap init.
 903     u8 device;
 904     for (device=0; device < CONFIG_MAX_ATA_DEVICES; device++) {
 905         SET_EBDA(ata.idmap[0][device], CONFIG_MAX_ATA_DEVICES);
 906         SET_EBDA(ata.idmap[1][device], CONFIG_MAX_ATA_DEVICES);
 907     }
 908
 909     // Scan PCI bus for ATA adapters
 910     int count=0, index=0;
 911     u16 classid = 0x0180; // SATA first
 912     while (count<CONFIG_MAX_ATA_INTERFACES-1) {
 913         PCIDevice d;
 914         int ret = pci_find_class(classid, index, &d);
 915         if (ret) {
 916             if (classid == 0x0101)
 917                 // Done
 918                 break;
 919             classid = 0x0101; // PATA controllers
 920             index = 0;
 921             continue;
 922         }
 923         index++;
 924
 925         u8 irq = pci_config_readb(d, PCI_INTERRUPT_LINE);
 926         SET_EBDA(ata.channels[count].irq, irq);
 927         SET_EBDA(ata.channels[count].pci_bdf, pci_to_bdf(d));
 928
 929         u8 prog_if = pci_config_readb(d, PCI_CLASS_PROG);
 930         u32 port1, port2;
 931
 932         if (classid != 0x0101 || prog_if & 1) {
 933             port1 = pci_config_readl(d, PCI_BASE_ADDR_0) & ~3;
 934             port2 = pci_config_readl(d, PCI_BASE_ADDR_1) & ~3;
 935         } else {
 936             port1 = 0x1f0;
 937             port2 = 0x3f0;
 938         }
 939         SET_EBDA(ata.channels[count].iobase1, port1);
 940         SET_EBDA(ata.channels[count].iobase2, port2);
 941         dprintf(1, "ATA controller %d at %x/%x\n", count, port1, port2);
 942         count++;
 943
 944         if (classid != 0x0101 || prog_if & 4) {
 945             port1 = pci_config_readl(d, PCI_BASE_ADDR_2) & ~3;
 946             port2 = pci_config_readl(d, PCI_BASE_ADDR_3) & ~3;
 947         } else {
 948             port1 = 0x170;
 949             port2 = 0x370;
 950         }
 951         dprintf(1, "ATA controller %d at %x/%x\n", count, port1, port2);
 952         SET_EBDA(ata.channels[count].iobase1, port1);
 953         SET_EBDA(ata.channels[count].iobase2, port2);
 954         count++;
 955     }
 956 }
 957
 958 void
 959 hard_drive_setup()
 960 {
 961     if (!CONFIG_ATA)
 962         return;
 963
 964     dprintf(3, "init hard drives\n");
 965     ata_init();
 966     ata_detect();
 967
 968     // Store the device count
 969     SET_BDA(disk_count, GET_EBDA(ata.hdcount));
 970
 971     SET_BDA(disk_control_byte, 0xc0);
 972
 973     // Enable IRQ14 (handle_76)
 974     unmask_pic2(PIC2_IRQ14);
 975 }