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
  14 #define TIMEOUT 0
  15 #define BSY 1
  16 #define NOT_BSY 2
  17 #define NOT_BSY_DRQ 3
  18 #define NOT_BSY_NOT_DRQ 4
  19 #define NOT_BSY_RDY 5
  20
  21 #define IDE_SECTOR_SIZE 512
  22 #define CDROM_SECTOR_SIZE 2048
  23
  24 #define IDE_TIMEOUT 32000u //32 seconds max for IDE ops
  25
  26 #define DEBUGF1(fmt, args...) bprintf(0, fmt , ##args)
  27 #define DEBUGF(fmt, args...)
  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             DEBUGF("await_ide: (TIMEOUT,BSY,!BSY,!BSY_DRQ,!BSY_!DRQ,!BSY_RDY)"
  60                    " %d time= %d timeout= %d\n"
  61                    , when_done, time>>11, timeout);
  62         }
  63         if (status & ATA_CB_STAT_ERR) {
  64             DEBUGF("await_ide: ERROR (TIMEOUT,BSY,!BSY,!BSY_DRQ"
  65                    ",!BSY_!DRQ,!BSY_RDY) %d time= %d timeout= %d\n"
  66                    , when_done, 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 -1;
  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 // Reset a drive
  96 void
  97 ata_reset(int driveid)
  98 {
  99     u16 iobase1, iobase2;
 100     u8  channel, slave, sn, sc;
 101     u8  type;
 102
 103     channel = driveid / 2;
 104     slave = driveid % 2;
 105
 106     iobase1 = GET_EBDA(ata.channels[channel].iobase1);
 107     iobase2 = GET_EBDA(ata.channels[channel].iobase2);
 108
 109     // Reset
 110
 111     // 8.2.1 (a) -- set SRST in DC
 112     outb(ATA_CB_DC_HD15 | ATA_CB_DC_NIEN | ATA_CB_DC_SRST, iobase2+ATA_CB_DC);
 113
 114     // 8.2.1 (b) -- wait for BSY
 115     await_ide(BSY, iobase1, 20);
 116
 117     // 8.2.1 (f) -- clear SRST
 118     outb(ATA_CB_DC_HD15 | ATA_CB_DC_NIEN, iobase2+ATA_CB_DC);
 119
 120     type=GET_EBDA(ata.devices[driveid].type);
 121     if (type != ATA_TYPE_NONE) {
 122
 123         // 8.2.1 (g) -- check for sc==sn==0x01
 124         // select device
 125         outb(slave?ATA_CB_DH_DEV1:ATA_CB_DH_DEV0, iobase1+ATA_CB_DH);
 126         sc = inb(iobase1+ATA_CB_SC);
 127         sn = inb(iobase1+ATA_CB_SN);
 128
 129         if ( (sc==0x01) && (sn==0x01) ) {
 130             if (type == ATA_TYPE_ATA) //ATA
 131                 await_ide(NOT_BSY_RDY, iobase1, IDE_TIMEOUT);
 132             else //ATAPI
 133                 await_ide(NOT_BSY, iobase1, IDE_TIMEOUT);
 134         }
 135
 136         // 8.2.1 (h) -- wait for not BSY
 137         await_ide(NOT_BSY, iobase1, IDE_TIMEOUT);
 138     }
 139
 140     // Enable interrupts
 141     outb(ATA_CB_DC_HD15, iobase2+ATA_CB_DC);
 142 }
 143
 144
 145 /****************************************************************
 146  * ATA send command
 147  ****************************************************************/
 148
 149 struct ata_op_s {
 150     u64 lba;
 151     void *far_buffer;
 152     u16 driveid;
 153     u16 count;
 154 };
 155
 156 struct ata_pio_command {
 157     u8 feature;
 158     u8 sector_count;
 159     u8 lba_low;
 160     u8 lba_mid;
 161     u8 lba_high;
 162     u8 device;
 163     u8 command;
 164
 165     u8 sector_count2;
 166     u8 lba_low2;
 167     u8 lba_mid2;
 168     u8 lba_high2;
 169 };
 170
 171 // Send an ata command to the drive.
 172 static int
 173 send_cmd(int driveid, struct ata_pio_command *cmd)
 174 {
 175     u8 channel = driveid / 2;
 176     u16 iobase1 = GET_EBDA(ata.channels[channel].iobase1);
 177     u16 iobase2 = GET_EBDA(ata.channels[channel].iobase2);
 178
 179     int status = inb(iobase1 + ATA_CB_STAT);
 180     if (status & ATA_CB_STAT_BSY)
 181         return 1;
 182
 183     outb(ATA_CB_DC_HD15 | ATA_CB_DC_NIEN, iobase2 + ATA_CB_DC);
 184     if (cmd->command & 0x04) {
 185         outb(0x00, iobase1 + ATA_CB_FR);
 186         outb(cmd->sector_count2, iobase1 + ATA_CB_SC);
 187         outb(cmd->lba_low2, iobase1 + ATA_CB_SN);
 188         outb(cmd->lba_mid2, iobase1 + ATA_CB_CL);
 189         outb(cmd->lba_high2, iobase1 + ATA_CB_CH);
 190     }
 191     outb(cmd->feature, iobase1 + ATA_CB_FR);
 192     outb(cmd->sector_count, iobase1 + ATA_CB_SC);
 193     outb(cmd->lba_low, iobase1 + ATA_CB_SN);
 194     outb(cmd->lba_mid, iobase1 + ATA_CB_CL);
 195     outb(cmd->lba_high, iobase1 + ATA_CB_CH);
 196     outb(cmd->device, iobase1 + ATA_CB_DH);
 197     outb(cmd->command, iobase1 + ATA_CB_CMD);
 198
 199     nsleep(400);
 200
 201     status = await_ide(NOT_BSY_DRQ, iobase1, IDE_TIMEOUT);
 202     if (status < 0)
 203         return status;
 204
 205     if (status & ATA_CB_STAT_ERR) {
 206         DEBUGF("send_cmd : read error\n");
 207         return 2;
 208     }
 209     if (!(status & ATA_CB_STAT_DRQ)) {
 210         DEBUGF("send_cmd : DRQ not set (status %02x)\n"
 211                , (unsigned) status);
 212         return 3;
 213     }
 214
 215     return 0;
 216 }
 217
 218
 219 /****************************************************************
 220  * ATA transfers
 221  ****************************************************************/
 222
 223 // Read and discard x number of bytes from an io channel.
 224 static void
 225 insx_discard(int mode, int iobase1, int bytes)
 226 {
 227     int count, i;
 228     if (mode == ATA_MODE_PIO32) {
 229         count = bytes / 4;
 230         for (i=0; i<count; i++)
 231             inl(iobase1);
 232     } else {
 233         count = bytes / 2;
 234         for (i=0; i<count; i++)
 235             inw(iobase1);
 236     }
 237 }
 238
 239 // Transfer 'count' blocks (of 'blocksize' bytes) to/from drive
 240 // 'driveid'.  If 'skipfirst' or 'skiplast' is set then the first
 241 // and/or last block may be partially transferred.  This function is
 242 // inlined because all the callers use different forms and because the
 243 // large number of parameters would consume a lot of stack space.
 244 static __always_inline int
 245 ata_transfer(int driveid, int iswrite, int count, int blocksize
 246              , int skipfirst, int skiplast, void *far_buffer)
 247 {
 248     DEBUGF("ata_transfer id=%d write=%d count=%d bs=%d"
 249            " skipf=%d skipl=%d buf=%p\n"
 250            , driveid, iswrite, count, blocksize
 251            , skipfirst, skiplast, far_buffer);
 252
 253     // Reset count of transferred data
 254     SET_EBDA(ata.trsfsectors, 0);
 255
 256     u8 channel  = driveid / 2;
 257     u16 iobase1 = GET_EBDA(ata.channels[channel].iobase1);
 258     u16 iobase2 = GET_EBDA(ata.channels[channel].iobase2);
 259     u8 mode     = GET_EBDA(ata.devices[driveid].mode);
 260     int current = 0;
 261     int status;
 262     for (;;) {
 263         int bsize = blocksize;
 264         if (skipfirst && current == 0) {
 265             insx_discard(mode, iobase1, skipfirst);
 266             bsize -= skipfirst;
 267         }
 268         if (skiplast && current == count-1)
 269             bsize -= skiplast;
 270
 271         if (iswrite) {
 272             // Write data to controller
 273             DEBUGF("Write sector id=%d dest=%p\n", driveid, far_buffer);
 274             if (mode == ATA_MODE_PIO32)
 275                 outsl_far(iobase1, far_buffer, bsize / 4);
 276             else
 277                 outsw_far(iobase1, far_buffer, bsize / 2);
 278         } else {
 279             // Read data from controller
 280             DEBUGF("Read sector id=%d dest=%p\n", driveid, far_buffer);
 281             if (mode == ATA_MODE_PIO32)
 282                 insl_far(iobase1, far_buffer, bsize / 4);
 283             else
 284                 insw_far(iobase1, far_buffer, bsize / 2);
 285         }
 286         far_buffer += bsize;
 287
 288         if (skiplast && current == count-1)
 289             insx_discard(mode, iobase1, skiplast);
 290
 291         status = pause_await_ide(NOT_BSY, iobase1, iobase2, IDE_TIMEOUT);
 292         if (status < 0)
 293             // Error
 294             return status;
 295
 296         current++;
 297         SET_EBDA(ata.trsfsectors, current);
 298         if (current == count)
 299             break;
 300         status &= (ATA_CB_STAT_BSY | ATA_CB_STAT_RDY | ATA_CB_STAT_DRQ
 301                    | ATA_CB_STAT_ERR);
 302         if (status != (ATA_CB_STAT_RDY | ATA_CB_STAT_DRQ)) {
 303             DEBUGF("ata_transfer : more sectors left (status %02x)\n"
 304                    , (unsigned) status);
 305             return 5;
 306         }
 307     }
 308
 309     status &= (ATA_CB_STAT_BSY | ATA_CB_STAT_RDY | ATA_CB_STAT_DF
 310                | ATA_CB_STAT_DRQ | ATA_CB_STAT_ERR);
 311     if (!iswrite)
 312         status &= ~ATA_CB_STAT_DF;
 313     if (status != ATA_CB_STAT_RDY ) {
 314         DEBUGF("ata_transfer : no sectors left (status %02x)\n"
 315                , (unsigned) status);
 316         return 4;
 317     }
 318
 319     // Enable interrupts
 320     outb(ATA_CB_DC_HD15, iobase2+ATA_CB_DC);
 321     return 0;
 322 }
 323
 324 static noinline int
 325 ata_transfer_disk(const struct ata_op_s *op, int iswrite)
 326 {
 327     return ata_transfer(op->driveid, iswrite, op->count, IDE_SECTOR_SIZE
 328                         , 0, 0, op->far_buffer);
 329 }
 330
 331 static noinline int
 332 ata_transfer_cdrom(const struct ata_op_s *op)
 333 {
 334     return ata_transfer(op->driveid, 0, op->count, CDROM_SECTOR_SIZE
 335                         , 0, 0, op->far_buffer);
 336 }
 337
 338 static noinline int
 339 ata_transfer_emu(const struct ata_op_s *op, int before, int after)
 340 {
 341     int vcount = op->count * 4 - before - after;
 342     int ret = ata_transfer(op->driveid, 0, op->count, CDROM_SECTOR_SIZE
 343                            , before*512, after*512, op->far_buffer);
 344     if (ret) {
 345         SET_EBDA(ata.trsfsectors, 0);
 346         return ret;
 347     }
 348     SET_EBDA(ata.trsfsectors, vcount);
 349     return 0;
 350 }
 351
 352
 353 /****************************************************************
 354  * ATA hard drive functions
 355  ****************************************************************/
 356
 357 static noinline int
 358 send_cmd_disk(const struct ata_op_s *op, u16 command)
 359 {
 360     u8 slave = op->driveid % 2;
 361     u64 lba = op->lba;
 362
 363     struct ata_pio_command cmd;
 364     memset(&cmd, 0, sizeof(cmd));
 365
 366     cmd.command = command;
 367     if (op->count >= (1<<8) || lba + op->count >= (1<<28)) {
 368         cmd.sector_count2 = op->count >> 8;
 369         cmd.lba_low2 = lba >> 24;
 370         cmd.lba_mid2 = lba >> 32;
 371         cmd.lba_high2 = lba >> 40;
 372
 373         cmd.command |= 0x04;
 374         lba &= 0xffffff;
 375     }
 376
 377     cmd.feature = 0;
 378     cmd.sector_count = op->count;
 379     cmd.lba_low = lba;
 380     cmd.lba_mid = lba >> 8;
 381     cmd.lba_high = lba >> 16;
 382     cmd.device = ((slave ? ATA_CB_DH_DEV1 : ATA_CB_DH_DEV0)
 383                   | ((lba >> 24) & 0xf) | ATA_CB_DH_LBA);
 384
 385     return send_cmd(op->driveid, &cmd);
 386 }
 387
 388 // Read/write count blocks from a harddrive.
 389 __always_inline int
 390 ata_cmd_data(int driveid, u16 command, u64 lba, u16 count, void *far_buffer)
 391 {
 392     struct ata_op_s op;
 393     op.driveid = driveid;
 394     op.lba = lba;
 395     op.count = count;
 396     op.far_buffer = far_buffer;
 397
 398     int ret = send_cmd_disk(&op, command);
 399     if (ret)
 400         return ret;
 401
 402     int iswrite = command == ATA_CMD_WRITE_SECTORS;
 403     return ata_transfer_disk(&op, iswrite);
 404 }
 405
 406
 407 /****************************************************************
 408  * ATAPI functions
 409  ****************************************************************/
 410
 411 // Low-level atapi command transmit function.
 412 static __always_inline int
 413 send_atapi_cmd(int driveid, u8 *cmdbuf, u8 cmdlen, u16 blocksize)
 414 {
 415     u8 channel = driveid / 2;
 416     u8 slave = driveid % 2;
 417     u16 iobase1 = GET_EBDA(ata.channels[channel].iobase1);
 418     u16 iobase2 = GET_EBDA(ata.channels[channel].iobase2);
 419
 420     struct ata_pio_command cmd;
 421     cmd.sector_count = 0;
 422     cmd.feature = 0;
 423     cmd.lba_low = 0;
 424     cmd.lba_mid = blocksize;
 425     cmd.lba_high = blocksize >> 8;
 426     cmd.device = slave ? ATA_CB_DH_DEV1 : ATA_CB_DH_DEV0;
 427     cmd.command = ATA_CMD_PACKET;
 428
 429     int ret = send_cmd(driveid, &cmd);
 430     if (ret)
 431         return ret;
 432
 433     // Send command to device
 434     outsw_far(iobase1, MAKE_FARPTR(GET_SEG(SS), (u32)cmdbuf), cmdlen / 2);
 435
 436     int status = pause_await_ide(NOT_BSY_DRQ, iobase1, iobase2, IDE_TIMEOUT);
 437     if (status < 0)
 438         return status;
 439
 440     return 0;
 441 }
 442
 443 // Low-level cdrom read atapi command transmit function.
 444 static int
 445 send_cmd_cdrom(const struct ata_op_s *op)
 446 {
 447     u8 atacmd[12];
 448     memset(atacmd, 0, sizeof(atacmd));
 449
 450     atacmd[0]=0x28;                         // READ command
 451     atacmd[7]=(op->count & 0xff00) >> 8;    // Sectors
 452     atacmd[8]=(op->count & 0x00ff);
 453     atacmd[2]=(op->lba & 0xff000000) >> 24; // LBA
 454     atacmd[3]=(op->lba & 0x00ff0000) >> 16;
 455     atacmd[4]=(op->lba & 0x0000ff00) >> 8;
 456     atacmd[5]=(op->lba & 0x000000ff);
 457
 458     return send_atapi_cmd(op->driveid, atacmd, sizeof(atacmd)
 459                           , CDROM_SECTOR_SIZE);
 460 }
 461
 462 // Read sectors from the cdrom.
 463 __always_inline int
 464 cdrom_read(int driveid, u32 lba, u32 count, void *far_buffer)
 465 {
 466     struct ata_op_s op;
 467     op.driveid = driveid;
 468     op.lba = lba;
 469     op.count = count;
 470     op.far_buffer = far_buffer;
 471
 472     int ret = send_cmd_cdrom(&op);
 473     if (ret)
 474         return ret;
 475
 476     return ata_transfer_cdrom(&op);
 477 }
 478
 479 // Pretend the cdrom has 512 byte sectors (instead of 2048) and read
 480 // sectors.
 481 __always_inline int
 482 cdrom_read_512(int driveid, u32 vlba, u32 vcount, void *far_buffer)
 483 {
 484     u32 velba = vlba + vcount - 1;
 485     u32 lba = vlba / 4;
 486     u32 elba = velba / 4;
 487     int count = elba - lba + 1;
 488     int before = vlba % 4;
 489     int after = 3 - (velba % 4);
 490
 491     struct ata_op_s op;
 492     op.driveid = driveid;
 493     op.lba = lba;
 494     op.count = count;
 495     op.far_buffer = far_buffer;
 496
 497     DEBUGF("cdrom_read_512: id=%d vlba=%d vcount=%d buf=%p lba=%d elba=%d"
 498            " count=%d before=%d after=%d\n"
 499            , driveid, vlba, vcount, far_buffer, lba, elba
 500            , count, before, after);
 501
 502     int ret = send_cmd_cdrom(&op);
 503     if (ret)
 504         return ret;
 505
 506     return ata_transfer_emu(&op, before, after);
 507 }
 508
 509 // Send a simple atapi command to a drive.
 510 int
 511 ata_cmd_packet(int driveid, u8 *cmdbuf, u8 cmdlen
 512                , u32 length, void *far_buffer)
 513 {
 514     int ret = send_atapi_cmd(driveid, cmdbuf, cmdlen, length);
 515     if (ret)
 516         return ret;
 517
 518     return ata_transfer(driveid, 0, 1, length, 0, 0, far_buffer);
 519 }
 520
 521
 522 /****************************************************************
 523  * ATA detect and init
 524  ****************************************************************/
 525
 526 static void
 527 report_model(int driveid, u8 *buffer)
 528 {
 529     u8 model[41];
 530
 531     // Read model name
 532     int i;
 533     for (i=0; i<40; i+=2) {
 534         model[i] = buffer[i+54+1];
 535         model[i+1] = buffer[i+54];
 536     }
 537
 538     // Reformat
 539     model[40] = 0x00;
 540     for (i=39; i>0; i--) {
 541         if (model[i] != 0x20)
 542             break;
 543         model[i] = 0x00;
 544     }
 545
 546     u8 channel = driveid / 2;
 547     u8 slave = driveid % 2;
 548     // XXX - model on stack not %cs
 549     printf("ata%d %s: %s", channel, slave ? " slave" : "master", model);
 550 }
 551
 552 static u8
 553 get_ata_version(u8 *buffer)
 554 {
 555     u16 ataversion = *(u16*)&buffer[160];
 556     u8 version;
 557     for (version=15; version>0; version--)
 558         if (ataversion & (1<<version))
 559             break;
 560     return version;
 561 }
 562
 563 static void
 564 init_drive_atapi(int driveid)
 565 {
 566     SET_EBDA(ata.devices[driveid].type,ATA_TYPE_ATAPI);
 567
 568     // Temporary values to do the transfer
 569     SET_EBDA(ata.devices[driveid].device,ATA_DEVICE_CDROM);
 570     SET_EBDA(ata.devices[driveid].mode, ATA_MODE_PIO16);
 571
 572     // Now we send a IDENTIFY command to ATAPI device
 573     u8 buffer[0x0200];
 574     memset(buffer, 0, sizeof(buffer));
 575     u16 ret = ata_cmd_data(driveid, ATA_CMD_IDENTIFY_DEVICE_PACKET
 576                            , 1, 1
 577                            , MAKE_FARPTR(GET_SEG(SS), (u32)buffer));
 578     if (ret != 0)
 579         BX_PANIC("ata-detect: Failed to detect ATAPI device\n");
 580
 581     u8 type      = buffer[1] & 0x1f;
 582     u8 removable = (buffer[0] & 0x80) ? 1 : 0;
 583     u8 mode      = buffer[96] ? ATA_MODE_PIO32 : ATA_MODE_PIO16;
 584     u16 blksize  = CDROM_SECTOR_SIZE;
 585
 586     SET_EBDA(ata.devices[driveid].device, type);
 587     SET_EBDA(ata.devices[driveid].removable, removable);
 588     SET_EBDA(ata.devices[driveid].mode, mode);
 589     SET_EBDA(ata.devices[driveid].blksize, blksize);
 590
 591     // fill cdidmap
 592     u8 cdcount = GET_EBDA(ata.cdcount);
 593     SET_EBDA(ata.idmap[1][cdcount], driveid);
 594     SET_EBDA(ata.cdcount, ++cdcount);
 595
 596     report_model(driveid, buffer);
 597     u8 version = get_ata_version(buffer);
 598     if (GET_EBDA(ata.devices[driveid].device)==ATA_DEVICE_CDROM)
 599         printf(" ATAPI-%d CD-Rom/DVD-Rom\n", version);
 600     else
 601         printf(" ATAPI-%d Device\n", version);
 602 }
 603
 604 static void
 605 fill_fdpt(int driveid)
 606 {
 607     if (driveid > 1)
 608         return;
 609
 610     u16 nlc   = GET_EBDA(ata.devices[driveid].lchs.cylinders);
 611     u16 nlh   = GET_EBDA(ata.devices[driveid].lchs.heads);
 612     u16 nlspt = GET_EBDA(ata.devices[driveid].lchs.spt);
 613
 614     u16 npc   = GET_EBDA(ata.devices[driveid].pchs.cylinders);
 615     u16 nph   = GET_EBDA(ata.devices[driveid].pchs.heads);
 616     u16 npspt = GET_EBDA(ata.devices[driveid].pchs.spt);
 617
 618     SET_EBDA(fdpt[driveid].precompensation, 0xffff);
 619     SET_EBDA(fdpt[driveid].drive_control_byte, 0xc0 | ((nph > 8) << 3));
 620     SET_EBDA(fdpt[driveid].landing_zone, npc);
 621     SET_EBDA(fdpt[driveid].cylinders, nlc);
 622     SET_EBDA(fdpt[driveid].heads, nlh);
 623     SET_EBDA(fdpt[driveid].sectors, nlspt);
 624
 625     if (nlc == npc && nlh == nph && nlspt == npspt)
 626         // no logical CHS mapping used, just physical CHS
 627         // use Standard Fixed Disk Parameter Table (FDPT)
 628         return;
 629
 630     // complies with Phoenix style Translated Fixed Disk Parameter
 631     // Table (FDPT)
 632     SET_EBDA(fdpt[driveid].phys_cylinders, npc);
 633     SET_EBDA(fdpt[driveid].phys_heads, nph);
 634     SET_EBDA(fdpt[driveid].phys_sectors, npspt);
 635     SET_EBDA(fdpt[driveid].a0h_signature, 0xa0);
 636
 637     // Checksum structure.
 638     u8 *p = MAKE_FARPTR(SEG_EBDA, offsetof(struct extended_bios_data_area_s
 639                                            , fdpt[driveid]));
 640     u8 sum = checksum(p, FIELD_SIZEOF(struct extended_bios_data_area_s
 641                                       , fdpt[driveid]) - 1);
 642     SET_EBDA(fdpt[driveid].checksum, -sum);
 643 }
 644
 645 static u8
 646 get_translation(int driveid)
 647 {
 648     if (! CONFIG_COREBOOT) {
 649         // Emulators pass in the translation info via nvram.
 650         u8 channel = driveid / 2;
 651         u8 translation = inb_cmos(CMOS_BIOS_DISKTRANSFLAG + channel/2);
 652         translation >>= 2 * (driveid % 4);
 653         translation &= 0x03;
 654         return translation;
 655     }
 656
 657     // On COREBOOT, use a heuristic to determine translation type.
 658     u16 heads = GET_EBDA(ata.devices[driveid].pchs.heads);
 659     u16 cylinders = GET_EBDA(ata.devices[driveid].pchs.cylinders);
 660     u16 spt = GET_EBDA(ata.devices[driveid].pchs.spt);
 661
 662     if (cylinders <= 1024 && heads <= 16 && spt <= 63)
 663         return ATA_TRANSLATION_NONE;
 664     if (cylinders * heads <= 131072)
 665         return ATA_TRANSLATION_LARGE;
 666     return ATA_TRANSLATION_LBA;
 667 }
 668
 669 static void
 670 setup_translation(int driveid)
 671 {
 672     u8 translation = get_translation(driveid);
 673     SET_EBDA(ata.devices[driveid].translation, translation);
 674
 675     u8 channel = driveid / 2;
 676     u8 slave = driveid % 2;
 677     u16 heads = GET_EBDA(ata.devices[driveid].pchs.heads);
 678     u16 cylinders = GET_EBDA(ata.devices[driveid].pchs.cylinders);
 679     u16 spt = GET_EBDA(ata.devices[driveid].pchs.spt);
 680     u64 sectors = GET_EBDA(ata.devices[driveid].sectors);
 681
 682     dprintf(1, "ata%d-%d: PCHS=%u/%d/%d translation="
 683             , channel, slave, cylinders, heads, spt);
 684     switch (translation) {
 685     case ATA_TRANSLATION_NONE:
 686         dprintf(1, "none");
 687         break;
 688     case ATA_TRANSLATION_LBA:
 689         dprintf(1, "lba");
 690         spt = 63;
 691         if (sectors > 63*255*1024) {
 692             heads = 255;
 693             cylinders = 1024;
 694             break;
 695         }
 696         u32 sect = (u32)sectors / 63;
 697         heads = sect / 1024;
 698         if (heads>128)
 699             heads = 255;
 700         else if (heads>64)
 701             heads = 128;
 702         else if (heads>32)
 703             heads = 64;
 704         else if (heads>16)
 705             heads = 32;
 706         else
 707             heads = 16;
 708         cylinders = sect / heads;
 709         break;
 710     case ATA_TRANSLATION_RECHS:
 711         dprintf(1, "r-echs");
 712         // Take care not to overflow
 713         if (heads==16) {
 714             if (cylinders>61439)
 715                 cylinders=61439;
 716             heads=15;
 717             cylinders = (u16)((u32)(cylinders)*16/15);
 718         }
 719         // then go through the large bitshift process
 720     case ATA_TRANSLATION_LARGE:
 721         if (translation == ATA_TRANSLATION_LARGE)
 722             dprintf(1, "large");
 723         while (cylinders > 1024) {
 724             cylinders >>= 1;
 725             heads <<= 1;
 726
 727             // If we max out the head count
 728             if (heads > 127)
 729                 break;
 730         }
 731         break;
 732     }
 733     // clip to 1024 cylinders in lchs
 734     if (cylinders > 1024)
 735         cylinders = 1024;
 736     dprintf(1, " LCHS=%d/%d/%d\n", cylinders, heads, spt);
 737
 738     SET_EBDA(ata.devices[driveid].lchs.heads, heads);
 739     SET_EBDA(ata.devices[driveid].lchs.cylinders, cylinders);
 740     SET_EBDA(ata.devices[driveid].lchs.spt, spt);
 741 }
 742
 743 static void
 744 init_drive_ata(int driveid)
 745 {
 746     SET_EBDA(ata.devices[driveid].type, ATA_TYPE_ATA);
 747
 748     // Temporary values to do the transfer
 749     SET_EBDA(ata.devices[driveid].device, ATA_DEVICE_HD);
 750     SET_EBDA(ata.devices[driveid].mode, ATA_MODE_PIO16);
 751
 752     // Now we send a IDENTIFY command to ATA device
 753     u8 buffer[0x0200];
 754     memset(buffer, 0, sizeof(buffer));
 755     u16 ret = ata_cmd_data(driveid, ATA_CMD_IDENTIFY_DEVICE
 756                            , 1, 1
 757                            , MAKE_FARPTR(GET_SEG(SS), (u32)buffer));
 758     if (ret)
 759         BX_PANIC("ata-detect: Failed to detect ATA device\n");
 760
 761     u8 removable  = (buffer[0] & 0x80) ? 1 : 0;
 762     u8 mode       = buffer[96] ? ATA_MODE_PIO32 : ATA_MODE_PIO16;
 763     u16 blksize   = *(u16*)&buffer[10];
 764
 765     u16 cylinders = *(u16*)&buffer[1*2]; // word 1
 766     u16 heads     = *(u16*)&buffer[3*2]; // word 3
 767     u16 spt       = *(u16*)&buffer[6*2]; // word 6
 768
 769     u64 sectors;
 770     if (*(u16*)&buffer[83*2] & (1 << 10)) // word 83 - lba48 support
 771         sectors = *(u64*)&buffer[100*2]; // word 100-103
 772     else
 773         sectors = *(u32*)&buffer[60*2]; // word 60 and word 61
 774
 775     SET_EBDA(ata.devices[driveid].device, ATA_DEVICE_HD);
 776     SET_EBDA(ata.devices[driveid].removable, removable);
 777     SET_EBDA(ata.devices[driveid].mode, mode);
 778     SET_EBDA(ata.devices[driveid].blksize, blksize);
 779     SET_EBDA(ata.devices[driveid].pchs.heads, heads);
 780     SET_EBDA(ata.devices[driveid].pchs.cylinders, cylinders);
 781     SET_EBDA(ata.devices[driveid].pchs.spt, spt);
 782     SET_EBDA(ata.devices[driveid].sectors, sectors);
 783
 784     // Setup disk geometry translation.
 785     setup_translation(driveid);
 786
 787     // fill hdidmap
 788     u8 hdcount = GET_EBDA(ata.hdcount);
 789     SET_EBDA(ata.idmap[0][hdcount], driveid);
 790     SET_EBDA(ata.hdcount, ++hdcount);
 791
 792     // Fill "fdpt" structure.
 793     fill_fdpt(driveid);
 794
 795     // Report drive info to user.
 796     u64 sizeinmb = GET_EBDA(ata.devices[driveid].sectors) >> 11;
 797     report_model(driveid, buffer);
 798     u8 version = get_ata_version(buffer);
 799     if (sizeinmb < (1 << 16))
 800         printf(" ATA-%d Hard-Disk (%u MBytes)\n", version, (u32)sizeinmb);
 801     else
 802         printf(" ATA-%d Hard-Disk (%u GBytes)\n", version
 803                , (u32)(sizeinmb >> 10));
 804 }
 805
 806 static void
 807 init_drive_unknown(int driveid)
 808 {
 809     SET_EBDA(ata.devices[driveid].type,ATA_TYPE_UNKNOWN);
 810
 811     u8 channel = driveid / 2;
 812     u8 slave = driveid % 2;
 813     printf("ata%d %s: Unknown device\n", channel, slave ? " slave" : "master");
 814 }
 815
 816 static void
 817 ata_detect()
 818 {
 819     // Device detection
 820     int driveid;
 821     for(driveid=0; driveid<CONFIG_MAX_ATA_DEVICES; driveid++) {
 822         u8 channel = driveid / 2;
 823         u8 slave = driveid % 2;
 824
 825         u16 iobase1 = GET_EBDA(ata.channels[channel].iobase1);
 826         u16 iobase2 = GET_EBDA(ata.channels[channel].iobase2);
 827
 828         // Disable interrupts
 829         outb(ATA_CB_DC_HD15 | ATA_CB_DC_NIEN, iobase2+ATA_CB_DC);
 830
 831         // Look for device
 832         outb(slave ? ATA_CB_DH_DEV1 : ATA_CB_DH_DEV0, iobase1+ATA_CB_DH);
 833         outb(0x55, iobase1+ATA_CB_SC);
 834         outb(0xaa, iobase1+ATA_CB_SN);
 835         outb(0xaa, iobase1+ATA_CB_SC);
 836         outb(0x55, iobase1+ATA_CB_SN);
 837         outb(0x55, iobase1+ATA_CB_SC);
 838         outb(0xaa, iobase1+ATA_CB_SN);
 839
 840         // If we found something
 841         u8 sc = inb(iobase1+ATA_CB_SC);
 842         u8 sn = inb(iobase1+ATA_CB_SN);
 843
 844         if (sc != 0x55 || sn != 0xaa)
 845             continue;
 846
 847         // reset the channel
 848         ata_reset(driveid);
 849
 850         // check for ATA or ATAPI
 851         outb(slave ? ATA_CB_DH_DEV1 : ATA_CB_DH_DEV0, iobase1+ATA_CB_DH);
 852         sc = inb(iobase1+ATA_CB_SC);
 853         sn = inb(iobase1+ATA_CB_SN);
 854         if (sc!=0x01 || sn!=0x01) {
 855             init_drive_unknown(driveid);
 856             continue;
 857         }
 858         u8 cl = inb(iobase1+ATA_CB_CL);
 859         u8 ch = inb(iobase1+ATA_CB_CH);
 860         u8 st = inb(iobase1+ATA_CB_STAT);
 861
 862         if (cl==0x14 && ch==0xeb)
 863             init_drive_atapi(driveid);
 864         else if (cl==0x00 && ch==0x00 && st!=0x00)
 865             init_drive_ata(driveid);
 866         else if (cl==0xff && ch==0xff)
 867             // None
 868             continue;
 869         else
 870             init_drive_unknown(driveid);
 871     }
 872
 873     printf("\n");
 874 }
 875
 876 static void
 877 ata_init()
 878 {
 879     // hdidmap and cdidmap init.
 880     u8 device;
 881     for (device=0; device < CONFIG_MAX_ATA_DEVICES; device++) {
 882         SET_EBDA(ata.idmap[0][device], CONFIG_MAX_ATA_DEVICES);
 883         SET_EBDA(ata.idmap[1][device], CONFIG_MAX_ATA_DEVICES);
 884     }
 885
 886 #if CONFIG_MAX_ATA_INTERFACES > 0
 887     SET_EBDA(ata.channels[0].iface, ATA_IFACE_ISA);
 888     SET_EBDA(ata.channels[0].iobase1, 0x1f0);
 889     SET_EBDA(ata.channels[0].iobase2, 0x3f0);
 890     SET_EBDA(ata.channels[0].irq, 14);
 891 #endif
 892 #if CONFIG_MAX_ATA_INTERFACES > 1
 893     SET_EBDA(ata.channels[1].iface, ATA_IFACE_ISA);
 894     SET_EBDA(ata.channels[1].iobase1, 0x170);
 895     SET_EBDA(ata.channels[1].iobase2, 0x370);
 896     SET_EBDA(ata.channels[1].irq, 15);
 897 #endif
 898 #if CONFIG_MAX_ATA_INTERFACES > 2
 899     SET_EBDA(ata.channels[2].iface, ATA_IFACE_ISA);
 900     SET_EBDA(ata.channels[2].iobase1, 0x1e8);
 901     SET_EBDA(ata.channels[2].iobase2, 0x3e0);
 902     SET_EBDA(ata.channels[2].irq, 12);
 903 #endif
 904 #if CONFIG_MAX_ATA_INTERFACES > 3
 905     SET_EBDA(ata.channels[3].iface, ATA_IFACE_ISA);
 906     SET_EBDA(ata.channels[3].iobase1, 0x168);
 907     SET_EBDA(ata.channels[3].iobase2, 0x360);
 908     SET_EBDA(ata.channels[3].irq, 11);
 909 #endif
 910 #if CONFIG_MAX_ATA_INTERFACES > 4
 911 #error Please fill the ATA interface informations
 912 #endif
 913 }
 914
 915 void
 916 hard_drive_setup()
 917 {
 918     if (!CONFIG_ATA)
 919         return;
 920
 921     ata_init();
 922     ata_detect();
 923
 924     // Store the device count
 925     SET_BDA(disk_count, GET_EBDA(ata.hdcount));
 926
 927     SET_BDA(disk_control_byte, 0xc0);
 928 }