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     u32 time=0, last=0;
  41     for (;;) {
  42         u8 status = inb(base+ATA_CB_STAT);
  43         time++;
  44         u8 result = 0;
  45         if (when_done == BSY)
  46             result = status & ATA_CB_STAT_BSY;
  47         else if (when_done == NOT_BSY)
  48             result = !(status & ATA_CB_STAT_BSY);
  49         else if (when_done == NOT_BSY_DRQ)
  50             result = !(status & ATA_CB_STAT_BSY) && (status & ATA_CB_STAT_DRQ);
  51         else if (when_done == NOT_BSY_NOT_DRQ)
  52             result = !(status & ATA_CB_STAT_BSY) && !(status & ATA_CB_STAT_DRQ);
  53         else if (when_done == NOT_BSY_RDY)
  54             result = !(status & ATA_CB_STAT_BSY) && (status & ATA_CB_STAT_RDY);
  55
  56         if (result)
  57             return status;
  58         // mod 2048 each 16 ms
  59         if (time>>16 != last) {
  60             last = time >>16;
  61             dprintf(6, "await_ide: (TIMEOUT,BSY,!BSY,!BSY_DRQ"
  62                     ",!BSY_!DRQ,!BSY_RDY) %d time= %d timeout= %d\n"
  63                     , when_done, time>>11, timeout);
  64         }
  65         if (status & ATA_CB_STAT_ERR) {
  66             dprintf(1, "await_ide: ERROR (TIMEOUT,BSY,!BSY,!BSY_DRQ"
  67                     ",!BSY_!DRQ,!BSY_RDY) %d status=%x time= %d timeout= %d\n"
  68                     , when_done, status, time>>11, timeout);
  69             return -1;
  70         }
  71         if (timeout == 0 || (time>>11) > timeout)
  72             break;
  73     }
  74     dprintf(1, "IDE time out\n");
  75     return -2;
  76 }
  77
  78 // Wait for ide state - pauses for one ata cycle first.
  79 static __always_inline int
  80 pause_await_ide(u8 when_done, u16 iobase1, u16 iobase2, u16 timeout)
  81 {
  82     // Wait one PIO transfer cycle.
  83     inb(iobase2 + ATA_CB_ASTAT);
  84
  85     return await_ide(when_done, iobase1, timeout);
  86 }
  87
  88 // Wait for ide state - pause for 400ns first.
  89 static __always_inline int
  90 ndelay_await_ide(u8 when_done, u16 iobase1, u16 timeout)
  91 {
  92     ndelay(400);
  93     return await_ide(when_done, iobase1, timeout);
  94 }
  95
  96 // Reset a drive
  97 void
  98 ata_reset(int driveid)
  99 {
 100     u8 channel = driveid / 2;
 101     u8 slave = driveid % 2;
 102     u16 iobase1 = GET_EBDA(ata.channels[channel].iobase1);
 103     u16 iobase2 = GET_EBDA(ata.channels[channel].iobase2);
 104
 105     // Reset
 106
 107     // 8.2.1 (a) -- set SRST in DC
 108     outb(ATA_CB_DC_HD15 | ATA_CB_DC_NIEN | ATA_CB_DC_SRST, iobase2+ATA_CB_DC);
 109
 110     // 8.2.1 (b) -- wait for BSY
 111     int status = await_ide(BSY, iobase1, 20);
 112     dprintf(6, "ata_reset(1) status=%x\n", status);
 113
 114     // 8.2.1 (f) -- clear SRST
 115     outb(ATA_CB_DC_HD15 | ATA_CB_DC_NIEN, iobase2+ATA_CB_DC);
 116
 117     // 8.2.1 (g) -- check for sc==sn==0x01
 118     // select device
 119     outb(slave ? ATA_CB_DH_DEV1 : ATA_CB_DH_DEV0, iobase1+ATA_CB_DH);
 120     mdelay(50);
 121     u8 sc = inb(iobase1+ATA_CB_SC);
 122     u8 sn = inb(iobase1+ATA_CB_SN);
 123
 124     // For predetermined ATA drives - wait for ready.
 125     if (sc==0x01 && sn==0x01) {
 126         u8 type=GET_EBDA(ata.devices[driveid].type);
 127         if (type == ATA_TYPE_ATA)
 128             await_ide(NOT_BSY_RDY, iobase1, IDE_TIMEOUT);
 129     }
 130
 131     // 8.2.1 (h) -- wait for not BSY
 132     status = await_ide(NOT_BSY, iobase1, IDE_TIMEOUT);
 133     dprintf(6, "ata_reset(2) status=%x\n", status);
 134
 135     // Enable interrupts
 136     outb(ATA_CB_DC_HD15, iobase2+ATA_CB_DC);
 137 }
 138
 139
 140 /****************************************************************
 141  * ATA send command
 142  ****************************************************************/
 143
 144 struct ata_op_s {
 145     u64 lba;
 146     void *far_buffer;
 147     u16 driveid;
 148     u16 count;
 149 };
 150
 151 struct ata_pio_command {
 152     u8 feature;
 153     u8 sector_count;
 154     u8 lba_low;
 155     u8 lba_mid;
 156     u8 lba_high;
 157     u8 device;
 158     u8 command;
 159
 160     u8 sector_count2;
 161     u8 lba_low2;
 162     u8 lba_mid2;
 163     u8 lba_high2;
 164 };
 165
 166 // Send an ata command to the drive.
 167 static int
 168 send_cmd(int driveid, struct ata_pio_command *cmd)
 169 {
 170     u8 channel = driveid / 2;
 171     u16 iobase1 = GET_EBDA(ata.channels[channel].iobase1);
 172     u16 iobase2 = GET_EBDA(ata.channels[channel].iobase2);
 173
 174     int status = inb(iobase1 + ATA_CB_STAT);
 175     if (status & ATA_CB_STAT_BSY)
 176         return -3;
 177
 178     // Disable interrupts
 179     outb(ATA_CB_DC_HD15 | ATA_CB_DC_NIEN, iobase2 + ATA_CB_DC);
 180
 181     // Select device
 182     u8 device = inb(iobase1 + ATA_CB_DH);
 183     outb(cmd->device, iobase1 + ATA_CB_DH);
 184     if ((device ^ cmd->device) & (1 << 4))
 185         // Wait for device to become active.
 186         mdelay(50);
 187
 188     if (cmd->command & 0x04) {
 189         outb(0x00, iobase1 + ATA_CB_FR);
 190         outb(cmd->sector_count2, iobase1 + ATA_CB_SC);
 191         outb(cmd->lba_low2, iobase1 + ATA_CB_SN);
 192         outb(cmd->lba_mid2, iobase1 + ATA_CB_CL);
 193         outb(cmd->lba_high2, iobase1 + ATA_CB_CH);
 194     }
 195     outb(cmd->feature, iobase1 + ATA_CB_FR);
 196     outb(cmd->sector_count, iobase1 + ATA_CB_SC);
 197     outb(cmd->lba_low, iobase1 + ATA_CB_SN);
 198     outb(cmd->lba_mid, iobase1 + ATA_CB_CL);
 199     outb(cmd->lba_high, iobase1 + ATA_CB_CH);
 200     outb(cmd->command, iobase1 + ATA_CB_CMD);
 201
 202     status = ndelay_await_ide(NOT_BSY_DRQ, iobase1, IDE_TIMEOUT);
 203     if (status < 0)
 204         return status;
 205
 206     if (status & ATA_CB_STAT_ERR) {
 207         dprintf(6, "send_cmd : read error\n");
 208         return -4;
 209     }
 210     if (!(status & ATA_CB_STAT_DRQ)) {
 211         dprintf(6, "send_cmd : DRQ not set (status %02x)\n"
 212                 , (unsigned) status);
 213         return -5;
 214     }
 215
 216     return 0;
 217 }
 218
 219
 220 /****************************************************************
 221  * ATA transfers
 222  ****************************************************************/
 223
 224 // Read and discard x number of bytes from an io channel.
 225 static void
 226 insx_discard(int mode, int iobase1, int bytes)
 227 {
 228     int count, i;
 229     if (mode == ATA_MODE_PIO32) {
 230         count = bytes / 4;
 231         for (i=0; i<count; i++)
 232             inl(iobase1);
 233     } else {
 234         count = bytes / 2;
 235         for (i=0; i<count; i++)
 236             inw(iobase1);
 237     }
 238 }
 239
 240 // Transfer 'count' blocks (of 'blocksize' bytes) to/from drive
 241 // 'driveid'.  If 'skipfirst' or 'skiplast' is set then the first
 242 // and/or last block may be partially transferred.  This function is
 243 // inlined because all the callers use different forms and because the
 244 // large number of parameters would consume a lot of stack space.
 245 static __always_inline int
 246 ata_transfer(int driveid, int iswrite, int count, int blocksize
 247              , int skipfirst, int skiplast, void *far_buffer)
 248 {
 249     dprintf(16, "ata_transfer id=%d write=%d count=%d bs=%d"
 250             " skipf=%d skipl=%d buf=%p\n"
 251             , driveid, iswrite, count, blocksize
 252             , skipfirst, skiplast, far_buffer);
 253
 254     // Reset count of transferred data
 255     SET_EBDA(ata.trsfsectors, 0);
 256
 257     u8 channel  = driveid / 2;
 258     u16 iobase1 = GET_EBDA(ata.channels[channel].iobase1);
 259     u16 iobase2 = GET_EBDA(ata.channels[channel].iobase2);
 260     u8 mode     = GET_EBDA(ata.devices[driveid].mode);
 261     int current = 0;
 262     int status;
 263     for (;;) {
 264         int bsize = blocksize;
 265         if (skipfirst && current == 0) {
 266             insx_discard(mode, iobase1, skipfirst);
 267             bsize -= skipfirst;
 268         }
 269         if (skiplast && current == count-1)
 270             bsize -= skiplast;
 271
 272         if (iswrite) {
 273             // Write data to controller
 274             dprintf(16, "Write sector id=%d dest=%p\n", driveid, far_buffer);
 275             if (mode == ATA_MODE_PIO32)
 276                 outsl_far(iobase1, far_buffer, bsize / 4);
 277             else
 278                 outsw_far(iobase1, far_buffer, bsize / 2);
 279         } else {
 280             // Read data from controller
 281             dprintf(16, "Read sector id=%d dest=%p\n", driveid, far_buffer);
 282             if (mode == ATA_MODE_PIO32)
 283                 insl_far(iobase1, far_buffer, bsize / 4);
 284             else
 285                 insw_far(iobase1, far_buffer, bsize / 2);
 286         }
 287         far_buffer += bsize;
 288
 289         if (skiplast && current == count-1)
 290             insx_discard(mode, iobase1, skiplast);
 291
 292         status = pause_await_ide(NOT_BSY, iobase1, iobase2, IDE_TIMEOUT);
 293         if (status < 0)
 294             // Error
 295             return status;
 296
 297         current++;
 298         SET_EBDA(ata.trsfsectors, current);
 299         if (current == count)
 300             break;
 301         status &= (ATA_CB_STAT_BSY | ATA_CB_STAT_RDY | ATA_CB_STAT_DRQ
 302                    | ATA_CB_STAT_ERR);
 303         if (status != (ATA_CB_STAT_RDY | ATA_CB_STAT_DRQ)) {
 304             dprintf(6, "ata_transfer : more sectors left (status %02x)\n"
 305                     , (unsigned) status);
 306             return -6;
 307         }
 308     }
 309
 310     status &= (ATA_CB_STAT_BSY | ATA_CB_STAT_RDY | ATA_CB_STAT_DF
 311                | ATA_CB_STAT_DRQ | ATA_CB_STAT_ERR);
 312     if (!iswrite)
 313         status &= ~ATA_CB_STAT_DF;
 314     if (status != ATA_CB_STAT_RDY ) {
 315         dprintf(6, "ata_transfer : no sectors left (status %02x)\n"
 316                 , (unsigned) status);
 317         return -7;
 318     }
 319
 320     // Enable interrupts
 321     outb(ATA_CB_DC_HD15, iobase2+ATA_CB_DC);
 322     return 0;
 323 }
 324
 325 static noinline int
 326 ata_transfer_disk(const struct ata_op_s *op, int iswrite)
 327 {
 328     return ata_transfer(op->driveid, iswrite, op->count, IDE_SECTOR_SIZE
 329                         , 0, 0, op->far_buffer);
 330 }
 331
 332 static noinline int
 333 ata_transfer_cdrom(const struct ata_op_s *op)
 334 {
 335     return ata_transfer(op->driveid, 0, op->count, CDROM_SECTOR_SIZE
 336                         , 0, 0, op->far_buffer);
 337 }
 338
 339 static noinline int
 340 ata_transfer_emu(const struct ata_op_s *op, int before, int after)
 341 {
 342     int vcount = op->count * 4 - before - after;
 343     int ret = ata_transfer(op->driveid, 0, op->count, CDROM_SECTOR_SIZE
 344                            , before*512, after*512, op->far_buffer);
 345     if (ret) {
 346         SET_EBDA(ata.trsfsectors, 0);
 347         return ret;
 348     }
 349     SET_EBDA(ata.trsfsectors, vcount);
 350     return 0;
 351 }
 352
 353
 354 /****************************************************************
 355  * ATA hard drive functions
 356  ****************************************************************/
 357
 358 static noinline int
 359 send_cmd_disk(const struct ata_op_s *op, u16 command)
 360 {
 361     u8 slave = op->driveid % 2;
 362     u64 lba = op->lba;
 363
 364     struct ata_pio_command cmd;
 365     memset(&cmd, 0, sizeof(cmd));
 366
 367     cmd.command = command;
 368     if (op->count >= (1<<8) || lba + op->count >= (1<<28)) {
 369         cmd.sector_count2 = op->count >> 8;
 370         cmd.lba_low2 = lba >> 24;
 371         cmd.lba_mid2 = lba >> 32;
 372         cmd.lba_high2 = lba >> 40;
 373
 374         cmd.command |= 0x04;
 375         lba &= 0xffffff;
 376     }
 377
 378     cmd.feature = 0;
 379     cmd.sector_count = op->count;
 380     cmd.lba_low = lba;
 381     cmd.lba_mid = lba >> 8;
 382     cmd.lba_high = lba >> 16;
 383     cmd.device = ((slave ? ATA_CB_DH_DEV1 : ATA_CB_DH_DEV0)
 384                   | ((lba >> 24) & 0xf) | ATA_CB_DH_LBA);
 385
 386     return send_cmd(op->driveid, &cmd);
 387 }
 388
 389 // Read/write count blocks from a harddrive.
 390 __always_inline int
 391 ata_cmd_data(int driveid, u16 command, u64 lba, u16 count, void *far_buffer)
 392 {
 393     struct ata_op_s op;
 394     op.driveid = driveid;
 395     op.lba = lba;
 396     op.count = count;
 397     op.far_buffer = far_buffer;
 398
 399     int ret = send_cmd_disk(&op, command);
 400     if (ret)
 401         return ret;
 402
 403     int iswrite = command == ATA_CMD_WRITE_SECTORS;
 404     return ata_transfer_disk(&op, iswrite);
 405 }
 406
 407
 408 /****************************************************************
 409  * ATAPI functions
 410  ****************************************************************/
 411
 412 // Low-level atapi command transmit function.
 413 static __always_inline int
 414 send_atapi_cmd(int driveid, u8 *cmdbuf, u8 cmdlen, u16 blocksize)
 415 {
 416     u8 channel = driveid / 2;
 417     u8 slave = driveid % 2;
 418     u16 iobase1 = GET_EBDA(ata.channels[channel].iobase1);
 419     u16 iobase2 = GET_EBDA(ata.channels[channel].iobase2);
 420
 421     struct ata_pio_command cmd;
 422     cmd.sector_count = 0;
 423     cmd.feature = 0;
 424     cmd.lba_low = 0;
 425     cmd.lba_mid = blocksize;
 426     cmd.lba_high = blocksize >> 8;
 427     cmd.device = slave ? ATA_CB_DH_DEV1 : ATA_CB_DH_DEV0;
 428     cmd.command = ATA_CMD_PACKET;
 429
 430     int ret = send_cmd(driveid, &cmd);
 431     if (ret)
 432         return ret;
 433
 434     // Send command to device
 435     outsw_far(iobase1, MAKE_FARPTR(GET_SEG(SS), (u32)cmdbuf), cmdlen / 2);
 436
 437     int status = pause_await_ide(NOT_BSY_DRQ, iobase1, iobase2, IDE_TIMEOUT);
 438     if (status < 0)
 439         return status;
 440
 441     return 0;
 442 }
 443
 444 // Low-level cdrom read atapi command transmit function.
 445 static int
 446 send_cmd_cdrom(const struct ata_op_s *op)
 447 {
 448     u8 atacmd[12];
 449     memset(atacmd, 0, sizeof(atacmd));
 450
 451     atacmd[0]=0x28;                         // READ command
 452     atacmd[7]=(op->count & 0xff00) >> 8;    // Sectors
 453     atacmd[8]=(op->count & 0x00ff);
 454     atacmd[2]=(op->lba & 0xff000000) >> 24; // LBA
 455     atacmd[3]=(op->lba & 0x00ff0000) >> 16;
 456     atacmd[4]=(op->lba & 0x0000ff00) >> 8;
 457     atacmd[5]=(op->lba & 0x000000ff);
 458
 459     return send_atapi_cmd(op->driveid, atacmd, sizeof(atacmd)
 460                           , CDROM_SECTOR_SIZE);
 461 }
 462
 463 // Read sectors from the cdrom.
 464 __always_inline int
 465 cdrom_read(int driveid, u32 lba, u32 count, void *far_buffer)
 466 {
 467     struct ata_op_s op;
 468     op.driveid = driveid;
 469     op.lba = lba;
 470     op.count = count;
 471     op.far_buffer = far_buffer;
 472
 473     int ret = send_cmd_cdrom(&op);
 474     if (ret)
 475         return ret;
 476
 477     return ata_transfer_cdrom(&op);
 478 }
 479
 480 // Pretend the cdrom has 512 byte sectors (instead of 2048) and read
 481 // sectors.
 482 __always_inline int
 483 cdrom_read_512(int driveid, u32 vlba, u32 vcount, void *far_buffer)
 484 {
 485     u32 velba = vlba + vcount - 1;
 486     u32 lba = vlba / 4;
 487     u32 elba = velba / 4;
 488     int count = elba - lba + 1;
 489     int before = vlba % 4;
 490     int after = 3 - (velba % 4);
 491
 492     struct ata_op_s op;
 493     op.driveid = driveid;
 494     op.lba = lba;
 495     op.count = count;
 496     op.far_buffer = far_buffer;
 497
 498     dprintf(16, "cdrom_read_512: id=%d vlba=%d vcount=%d buf=%p lba=%d elba=%d"
 499             " count=%d before=%d after=%d\n"
 500             , driveid, vlba, vcount, far_buffer, lba, elba
 501             , count, before, after);
 502
 503     int ret = send_cmd_cdrom(&op);
 504     if (ret)
 505         return ret;
 506
 507     return ata_transfer_emu(&op, before, after);
 508 }
 509
 510 // Send a simple atapi command to a drive.
 511 int
 512 ata_cmd_packet(int driveid, u8 *cmdbuf, u8 cmdlen
 513                , u32 length, void *far_buffer)
 514 {
 515     int ret = send_atapi_cmd(driveid, cmdbuf, cmdlen, length);
 516     if (ret)
 517         return ret;
 518
 519     return ata_transfer(driveid, 0, 1, length, 0, 0, far_buffer);
 520 }
 521
 522
 523 /****************************************************************
 524  * ATA detect and init
 525  ****************************************************************/
 526
 527 static void
 528 report_model(int driveid, u8 *buffer)
 529 {
 530     u8 model[41];
 531
 532     // Read model name
 533     int i;
 534     for (i=0; i<40; i+=2) {
 535         model[i] = buffer[i+54+1];
 536         model[i+1] = buffer[i+54];
 537     }
 538
 539     // Reformat
 540     model[40] = 0x00;
 541     for (i=39; i>0; i--) {
 542         if (model[i] != 0x20)
 543             break;
 544         model[i] = 0x00;
 545     }
 546
 547     u8 channel = driveid / 2;
 548     u8 slave = driveid % 2;
 549     // XXX - model on stack not %cs
 550     printf("ata%d %s: %s", channel, slave ? " slave" : "master", model);
 551 }
 552
 553 static u8
 554 get_ata_version(u8 *buffer)
 555 {
 556     u16 ataversion = *(u16*)&buffer[160];
 557     u8 version;
 558     for (version=15; version>0; version--)
 559         if (ataversion & (1<<version))
 560             break;
 561     return version;
 562 }
 563
 564 static void
 565 init_drive_atapi(int driveid)
 566 {
 567     SET_EBDA(ata.devices[driveid].type, ATA_TYPE_ATAPI);
 568
 569     // Temporary values to do the transfer
 570     SET_EBDA(ata.devices[driveid].device,ATA_DEVICE_CDROM);
 571     SET_EBDA(ata.devices[driveid].mode, ATA_MODE_PIO16);
 572
 573     // Now we send a IDENTIFY command to ATAPI device
 574     u8 buffer[0x0200];
 575     memset(buffer, 0, sizeof(buffer));
 576     u16 ret = ata_cmd_data(driveid, ATA_CMD_IDENTIFY_DEVICE_PACKET
 577                            , 1, 1
 578                            , MAKE_FARPTR(GET_SEG(SS), (u32)buffer));
 579     if (ret != 0)
 580         BX_PANIC("ata-detect: Failed to detect ATAPI device\n");
 581
 582     u8 type      = buffer[1] & 0x1f;
 583     u8 removable = (buffer[0] & 0x80) ? 1 : 0;
 584     u8 mode      = buffer[96] ? ATA_MODE_PIO32 : ATA_MODE_PIO16;
 585     u16 blksize  = CDROM_SECTOR_SIZE;
 586
 587     SET_EBDA(ata.devices[driveid].device, type);
 588     SET_EBDA(ata.devices[driveid].removable, removable);
 589     SET_EBDA(ata.devices[driveid].mode, mode);
 590     SET_EBDA(ata.devices[driveid].blksize, blksize);
 591
 592     // fill cdidmap
 593     u8 cdcount = GET_EBDA(ata.cdcount);
 594     SET_EBDA(ata.idmap[1][cdcount], driveid);
 595     SET_EBDA(ata.cdcount, ++cdcount);
 596
 597     report_model(driveid, buffer);
 598     u8 version = get_ata_version(buffer);
 599     if (GET_EBDA(ata.devices[driveid].device)==ATA_DEVICE_CDROM)
 600         printf(" ATAPI-%d CD-Rom/DVD-Rom\n", version);
 601     else
 602         printf(" ATAPI-%d Device\n", version);
 603 }
 604
 605 static void
 606 fill_fdpt(int driveid)
 607 {
 608     if (driveid > 1)
 609         return;
 610
 611     u16 nlc   = GET_EBDA(ata.devices[driveid].lchs.cylinders);
 612     u16 nlh   = GET_EBDA(ata.devices[driveid].lchs.heads);
 613     u16 nlspt = GET_EBDA(ata.devices[driveid].lchs.spt);
 614
 615     u16 npc   = GET_EBDA(ata.devices[driveid].pchs.cylinders);
 616     u16 nph   = GET_EBDA(ata.devices[driveid].pchs.heads);
 617     u16 npspt = GET_EBDA(ata.devices[driveid].pchs.spt);
 618
 619     SET_EBDA(fdpt[driveid].precompensation, 0xffff);
 620     SET_EBDA(fdpt[driveid].drive_control_byte, 0xc0 | ((nph > 8) << 3));
 621     SET_EBDA(fdpt[driveid].landing_zone, npc);
 622     SET_EBDA(fdpt[driveid].cylinders, nlc);
 623     SET_EBDA(fdpt[driveid].heads, nlh);
 624     SET_EBDA(fdpt[driveid].sectors, nlspt);
 625
 626     if (nlc == npc && nlh == nph && nlspt == npspt)
 627         // no logical CHS mapping used, just physical CHS
 628         // use Standard Fixed Disk Parameter Table (FDPT)
 629         return;
 630
 631     // complies with Phoenix style Translated Fixed Disk Parameter
 632     // Table (FDPT)
 633     SET_EBDA(fdpt[driveid].phys_cylinders, npc);
 634     SET_EBDA(fdpt[driveid].phys_heads, nph);
 635     SET_EBDA(fdpt[driveid].phys_sectors, npspt);
 636     SET_EBDA(fdpt[driveid].a0h_signature, 0xa0);
 637
 638     // Checksum structure.
 639     u8 *p = MAKE_FARPTR(SEG_EBDA, offsetof(struct extended_bios_data_area_s
 640                                            , fdpt[driveid]));
 641     u8 sum = checksum(p, FIELD_SIZEOF(struct extended_bios_data_area_s
 642                                       , fdpt[driveid]) - 1);
 643     SET_EBDA(fdpt[driveid].checksum, -sum);
 644 }
 645
 646 static u8
 647 get_translation(int driveid)
 648 {
 649     if (! CONFIG_COREBOOT) {
 650         // Emulators pass in the translation info via nvram.
 651         u8 channel = driveid / 2;
 652         u8 translation = inb_cmos(CMOS_BIOS_DISKTRANSFLAG + channel/2);
 653         translation >>= 2 * (driveid % 4);
 654         translation &= 0x03;
 655         return translation;
 656     }
 657
 658     // On COREBOOT, use a heuristic to determine translation type.
 659     u16 heads = GET_EBDA(ata.devices[driveid].pchs.heads);
 660     u16 cylinders = GET_EBDA(ata.devices[driveid].pchs.cylinders);
 661     u16 spt = GET_EBDA(ata.devices[driveid].pchs.spt);
 662
 663     if (cylinders <= 1024 && heads <= 16 && spt <= 63)
 664         return ATA_TRANSLATION_NONE;
 665     if (cylinders * heads <= 131072)
 666         return ATA_TRANSLATION_LARGE;
 667     return ATA_TRANSLATION_LBA;
 668 }
 669
 670 static void
 671 setup_translation(int driveid)
 672 {
 673     u8 translation = get_translation(driveid);
 674     SET_EBDA(ata.devices[driveid].translation, translation);
 675
 676     u8 channel = driveid / 2;
 677     u8 slave = driveid % 2;
 678     u16 heads = GET_EBDA(ata.devices[driveid].pchs.heads);
 679     u16 cylinders = GET_EBDA(ata.devices[driveid].pchs.cylinders);
 680     u16 spt = GET_EBDA(ata.devices[driveid].pchs.spt);
 681     u64 sectors = GET_EBDA(ata.devices[driveid].sectors);
 682
 683     dprintf(1, "ata%d-%d: PCHS=%u/%d/%d translation="
 684             , channel, slave, cylinders, heads, spt);
 685     switch (translation) {
 686     case ATA_TRANSLATION_NONE:
 687         dprintf(1, "none");
 688         break;
 689     case ATA_TRANSLATION_LBA:
 690         dprintf(1, "lba");
 691         spt = 63;
 692         if (sectors > 63*255*1024) {
 693             heads = 255;
 694             cylinders = 1024;
 695             break;
 696         }
 697         u32 sect = (u32)sectors / 63;
 698         heads = sect / 1024;
 699         if (heads>128)
 700             heads = 255;
 701         else if (heads>64)
 702             heads = 128;
 703         else if (heads>32)
 704             heads = 64;
 705         else if (heads>16)
 706             heads = 32;
 707         else
 708             heads = 16;
 709         cylinders = sect / heads;
 710         break;
 711     case ATA_TRANSLATION_RECHS:
 712         dprintf(1, "r-echs");
 713         // Take care not to overflow
 714         if (heads==16) {
 715             if (cylinders>61439)
 716                 cylinders=61439;
 717             heads=15;
 718             cylinders = (u16)((u32)(cylinders)*16/15);
 719         }
 720         // then go through the large bitshift process
 721     case ATA_TRANSLATION_LARGE:
 722         if (translation == ATA_TRANSLATION_LARGE)
 723             dprintf(1, "large");
 724         while (cylinders > 1024) {
 725             cylinders >>= 1;
 726             heads <<= 1;
 727
 728             // If we max out the head count
 729             if (heads > 127)
 730                 break;
 731         }
 732         break;
 733     }
 734     // clip to 1024 cylinders in lchs
 735     if (cylinders > 1024)
 736         cylinders = 1024;
 737     dprintf(1, " LCHS=%d/%d/%d\n", cylinders, heads, spt);
 738
 739     SET_EBDA(ata.devices[driveid].lchs.heads, heads);
 740     SET_EBDA(ata.devices[driveid].lchs.cylinders, cylinders);
 741     SET_EBDA(ata.devices[driveid].lchs.spt, spt);
 742 }
 743
 744 static void
 745 init_drive_ata(int driveid)
 746 {
 747     SET_EBDA(ata.devices[driveid].type, ATA_TYPE_ATA);
 748
 749     // Temporary values to do the transfer
 750     SET_EBDA(ata.devices[driveid].device, ATA_DEVICE_HD);
 751     SET_EBDA(ata.devices[driveid].mode, ATA_MODE_PIO16);
 752
 753     // Now we send a IDENTIFY command to ATA device
 754     u8 buffer[0x0200];
 755     memset(buffer, 0, sizeof(buffer));
 756     u16 ret = ata_cmd_data(driveid, ATA_CMD_IDENTIFY_DEVICE
 757                            , 1, 1
 758                            , MAKE_FARPTR(GET_SEG(SS), (u32)buffer));
 759     if (ret)
 760         BX_PANIC("ata-detect: Failed to detect ATA device\n");
 761
 762     u8 removable  = (buffer[0] & 0x80) ? 1 : 0;
 763     u8 mode       = buffer[48*2] ? ATA_MODE_PIO32 : ATA_MODE_PIO16;
 764     u16 blksize   = IDE_SECTOR_SIZE;
 765
 766     u16 cylinders = *(u16*)&buffer[1*2]; // word 1
 767     u16 heads     = *(u16*)&buffer[3*2]; // word 3
 768     u16 spt       = *(u16*)&buffer[6*2]; // word 6
 769
 770     u64 sectors;
 771     if (*(u16*)&buffer[83*2] & (1 << 10)) // word 83 - lba48 support
 772         sectors = *(u64*)&buffer[100*2]; // word 100-103
 773     else
 774         sectors = *(u32*)&buffer[60*2]; // word 60 and word 61
 775
 776     SET_EBDA(ata.devices[driveid].device, ATA_DEVICE_HD);
 777     SET_EBDA(ata.devices[driveid].removable, removable);
 778     SET_EBDA(ata.devices[driveid].mode, mode);
 779     SET_EBDA(ata.devices[driveid].blksize, blksize);
 780     SET_EBDA(ata.devices[driveid].pchs.heads, heads);
 781     SET_EBDA(ata.devices[driveid].pchs.cylinders, cylinders);
 782     SET_EBDA(ata.devices[driveid].pchs.spt, spt);
 783     SET_EBDA(ata.devices[driveid].sectors, sectors);
 784
 785     // Setup disk geometry translation.
 786     setup_translation(driveid);
 787
 788     // fill hdidmap
 789     u8 hdcount = GET_EBDA(ata.hdcount);
 790     SET_EBDA(ata.idmap[0][hdcount], driveid);
 791     SET_EBDA(ata.hdcount, ++hdcount);
 792
 793     // Fill "fdpt" structure.
 794     fill_fdpt(driveid);
 795
 796     // Report drive info to user.
 797     u64 sizeinmb = GET_EBDA(ata.devices[driveid].sectors) >> 11;
 798     report_model(driveid, buffer);
 799     u8 version = get_ata_version(buffer);
 800     if (sizeinmb < (1 << 16))
 801         printf(" ATA-%d Hard-Disk (%u MiBytes)\n", version, (u32)sizeinmb);
 802     else
 803         printf(" ATA-%d Hard-Disk (%u GiBytes)\n", version
 804                , (u32)(sizeinmb >> 10));
 805 }
 806
 807 static void
 808 init_drive_unknown(int driveid)
 809 {
 810     SET_EBDA(ata.devices[driveid].type, ATA_TYPE_UNKNOWN);
 811
 812     u8 channel = driveid / 2;
 813     u8 slave = driveid % 2;
 814     printf("ata%d %s: Unknown device\n", channel, slave ? " slave" : "master");
 815 }
 816
 817 static void
 818 ata_detect()
 819 {
 820     // Device detection
 821     int driveid;
 822     for(driveid=0; driveid<CONFIG_MAX_ATA_DEVICES; driveid++) {
 823         u8 channel = driveid / 2;
 824         u8 slave = driveid % 2;
 825
 826         u16 iobase1 = GET_EBDA(ata.channels[channel].iobase1);
 827         u16 iobase2 = GET_EBDA(ata.channels[channel].iobase2);
 828         if (!iobase1)
 829             break;
 830
 831         // Disable interrupts
 832         outb(ATA_CB_DC_HD15 | ATA_CB_DC_NIEN, iobase2+ATA_CB_DC);
 833
 834         // Look for device
 835         outb(slave ? ATA_CB_DH_DEV1 : ATA_CB_DH_DEV0, iobase1+ATA_CB_DH);
 836         mdelay(50);
 837         outb(0x55, iobase1+ATA_CB_SC);
 838         outb(0xaa, iobase1+ATA_CB_SN);
 839         outb(0xaa, iobase1+ATA_CB_SC);
 840         outb(0x55, iobase1+ATA_CB_SN);
 841         outb(0x55, iobase1+ATA_CB_SC);
 842         outb(0xaa, iobase1+ATA_CB_SN);
 843
 844         // If we found something
 845         u8 sc = inb(iobase1+ATA_CB_SC);
 846         u8 sn = inb(iobase1+ATA_CB_SN);
 847         dprintf(6, "ata_detect(1) drive=%d sc=%x sn=%x\n", driveid, sc, sn);
 848
 849         if (sc != 0x55 || sn != 0xaa)
 850             continue;
 851
 852         // reset the channel
 853         ata_reset(driveid);
 854
 855         // check for ATA or ATAPI
 856         outb(slave ? ATA_CB_DH_DEV1 : ATA_CB_DH_DEV0, iobase1+ATA_CB_DH);
 857         mdelay(50);
 858         sc = inb(iobase1+ATA_CB_SC);
 859         sn = inb(iobase1+ATA_CB_SN);
 860         dprintf(6, "ata_detect(2) drive=%d sc=%x sn=%x\n", driveid, sc, sn);
 861         if (sc!=0x01 || sn!=0x01) {
 862             init_drive_unknown(driveid);
 863             continue;
 864         }
 865         u8 cl = inb(iobase1+ATA_CB_CL);
 866         u8 ch = inb(iobase1+ATA_CB_CH);
 867         u8 st = inb(iobase1+ATA_CB_STAT);
 868         dprintf(6, "ata_detect(3) drive=%d sc=%x sn=%x cl=%x ch=%x st=%x\n"
 869                 , driveid, sc, sn, cl, ch, st);
 870
 871         if (cl==0x14 && ch==0xeb)
 872             init_drive_atapi(driveid);
 873         else if (cl==0x00 && ch==0x00 && st!=0x00)
 874             init_drive_ata(driveid);
 875         else if (cl==0xff && ch==0xff)
 876             // None
 877             continue;
 878         else
 879             init_drive_unknown(driveid);
 880     }
 881
 882     printf("\n");
 883 }
 884
 885 static void
 886 ata_init()
 887 {
 888     // hdidmap and cdidmap init.
 889     u8 device;
 890     for (device=0; device < CONFIG_MAX_ATA_DEVICES; device++) {
 891         SET_EBDA(ata.idmap[0][device], CONFIG_MAX_ATA_DEVICES);
 892         SET_EBDA(ata.idmap[1][device], CONFIG_MAX_ATA_DEVICES);
 893     }
 894
 895     // Scan PCI bus for ATA adapters
 896     int count=0, bdf=-1;
 897     u16 classid = PCI_CLASS_STORAGE_OTHER; // SATA first
 898     while (count<CONFIG_MAX_ATA_INTERFACES-1) {
 899         bdf = pci_find_class(classid, bdf+1);
 900         if (bdf < 0) {
 901             if (classid == PCI_CLASS_STORAGE_IDE)
 902                 // Done
 903                 break;
 904             classid = PCI_CLASS_STORAGE_IDE; // PATA controllers
 905             bdf = -1;
 906             continue;
 907         }
 908
 909         u8 irq = pci_config_readb(bdf, PCI_INTERRUPT_LINE);
 910         SET_EBDA(ata.channels[count].irq, irq);
 911         SET_EBDA(ata.channels[count].pci_bdf, bdf);
 912
 913         u8 prog_if = pci_config_readb(bdf, PCI_CLASS_PROG);
 914         u32 port1, port2;
 915
 916         if (classid != PCI_CLASS_STORAGE_IDE || prog_if & 1) {
 917             port1 = pci_config_readl(bdf, PCI_BASE_ADDRESS_0) & ~3;
 918             port2 = pci_config_readl(bdf, PCI_BASE_ADDRESS_1) & ~3;
 919         } else {
 920             port1 = 0x1f0;
 921             port2 = 0x3f0;
 922         }
 923         SET_EBDA(ata.channels[count].iobase1, port1);
 924         SET_EBDA(ata.channels[count].iobase2, port2);
 925         dprintf(1, "ATA controller %d at %x/%x (dev %x class %x/%x)\n"
 926                 , count, port1, port2, bdf, classid, prog_if);
 927         count++;
 928
 929         if (classid != PCI_CLASS_STORAGE_IDE || prog_if & 4) {
 930             port1 = pci_config_readl(bdf, PCI_BASE_ADDRESS_2) & ~3;
 931             port2 = pci_config_readl(bdf, PCI_BASE_ADDRESS_3) & ~3;
 932         } else {
 933             port1 = 0x170;
 934             port2 = 0x370;
 935         }
 936         dprintf(1, "ATA controller %d at %x/%x (dev %x class %x/%x)\n"
 937                 , count, port1, port2, bdf, classid, prog_if);
 938         SET_EBDA(ata.channels[count].iobase1, port1);
 939         SET_EBDA(ata.channels[count].iobase2, port2);
 940         count++;
 941     }
 942 }
 943
 944 void
 945 hard_drive_setup()
 946 {
 947     if (!CONFIG_ATA)
 948         return;
 949
 950     dprintf(3, "init hard drives\n");
 951     ata_init();
 952     ata_detect();
 953
 954     // Store the device count
 955     SET_BDA(disk_count, GET_EBDA(ata.hdcount));
 956
 957     SET_BDA(disk_control_byte, 0xc0);
 958
 959     enable_hwirq(14, entry_76);
 960 }