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 LGPLv3 license.
   7
   8 #include "types.h" // u8
   9 #include "ioport.h" // inb
  10 #include "util.h" // dprintf
  11 #include "cmos.h" // inb_cmos
  12 #include "pic.h" // enable_hwirq
  13 #include "biosvar.h" // GET_EBDA
  14 #include "pci.h" // pci_find_class
  15 #include "pci_ids.h" // PCI_CLASS_STORAGE_OTHER
  16 #include "pci_regs.h" // PCI_INTERRUPT_LINE
  17 #include "boot.h" // add_bcv_hd
  18 #include "disk.h" // struct ata_s
  19 #include "atabits.h" // ATA_CB_STAT
  20
  21 #define TIMEOUT 0
  22 #define BSY 1
  23 #define NOT_BSY 2
  24 #define NOT_BSY_DRQ 3
  25 #define NOT_BSY_NOT_DRQ 4
  26 #define NOT_BSY_RDY 5
  27
  28 #define IDE_SECTOR_SIZE 512
  29 #define CDROM_SECTOR_SIZE 2048
  30
  31 #define IDE_TIMEOUT 32000 //32 seconds max for IDE ops
  32
  33 struct ata_s ATA VAR16_32;
  34
  35
  36 /****************************************************************
  37  * Helper functions
  38  ****************************************************************/
  39
  40 // Wait for the specified ide state
  41 static inline int
  42 await_ide(u8 mask, u8 flags, u16 base, u16 timeout)
  43 {
  44     u64 end = calc_future_tsc(timeout);
  45     for (;;) {
  46         u8 status = inb(base+ATA_CB_STAT);
  47         if ((status & mask) == flags)
  48             return status;
  49         if (rdtscll() > end) {
  50             dprintf(1, "IDE time out\n");
  51             return -1;
  52         }
  53     }
  54 }
  55
  56 // Wait for the device to be not-busy.
  57 static int
  58 await_not_bsy(u16 base)
  59 {
  60     return await_ide(ATA_CB_STAT_BSY, 0, base, IDE_TIMEOUT);
  61 }
  62
  63 // Wait for the device to be ready.
  64 static int
  65 await_rdy(u16 base)
  66 {
  67     return await_ide(ATA_CB_STAT_RDY, ATA_CB_STAT_RDY, base, IDE_TIMEOUT);
  68 }
  69
  70 // Wait for ide state - pauses for one ata cycle first.
  71 static inline int
  72 pause_await_not_bsy(u16 iobase1, u16 iobase2)
  73 {
  74     // Wait one PIO transfer cycle.
  75     inb(iobase2 + ATA_CB_ASTAT);
  76
  77     return await_not_bsy(iobase1);
  78 }
  79
  80 // Wait for ide state - pause for 400ns first.
  81 static inline int
  82 ndelay_await_not_bsy(u16 iobase1)
  83 {
  84     ndelay(400);
  85     return await_not_bsy(iobase1);
  86 }
  87
  88 // Reset a drive
  89 void
  90 ata_reset(int driveid)
  91 {
  92     u8 channel = driveid / 2;
  93     u8 slave = driveid % 2;
  94     u16 iobase1 = GET_GLOBAL(ATA.channels[channel].iobase1);
  95     u16 iobase2 = GET_GLOBAL(ATA.channels[channel].iobase2);
  96
  97     dprintf(6, "ata_reset driveid=%d\n", driveid);
  98     // Pulse SRST
  99     outb(ATA_CB_DC_HD15 | ATA_CB_DC_NIEN | ATA_CB_DC_SRST, iobase2+ATA_CB_DC);
 100     udelay(5);
 101     outb(ATA_CB_DC_HD15 | ATA_CB_DC_NIEN, iobase2+ATA_CB_DC);
 102     mdelay(2);
 103
 104     // wait for device to become not busy.
 105     int status = await_not_bsy(iobase1);
 106     if (status < 0)
 107         goto done;
 108     if (slave) {
 109         // Change device.
 110         u64 end = calc_future_tsc(IDE_TIMEOUT);
 111         for (;;) {
 112             outb(ATA_CB_DH_DEV1, iobase1 + ATA_CB_DH);
 113             status = ndelay_await_not_bsy(iobase1);
 114             if (status < 0)
 115                 goto done;
 116             if (inb(iobase1 + ATA_CB_DH) == ATA_CB_DH_DEV1)
 117                 break;
 118             // Change drive request failed to take effect - retry.
 119             if (rdtscll() > end) {
 120                 dprintf(1, "ata_reset slave time out\n");
 121                 goto done;
 122             }
 123         }
 124     }
 125
 126     // On a user-reset request, wait for RDY if it is an ATA device.
 127     u8 type=GET_GLOBAL(ATA.devices[driveid].type);
 128     if (type == ATA_TYPE_ATA)
 129         status = await_rdy(iobase1);
 130
 131 done:
 132     // Enable interrupts
 133     outb(ATA_CB_DC_HD15, iobase2+ATA_CB_DC);
 134
 135     dprintf(6, "ata_reset exit status=%x\n", status);
 136 }
 137
 138
 139 /****************************************************************
 140  * ATA send command
 141  ****************************************************************/
 142
 143 struct ata_pio_command {
 144     u8 feature;
 145     u8 sector_count;
 146     u8 lba_low;
 147     u8 lba_mid;
 148     u8 lba_high;
 149     u8 device;
 150     u8 command;
 151
 152     u8 sector_count2;
 153     u8 lba_low2;
 154     u8 lba_mid2;
 155     u8 lba_high2;
 156 };
 157
 158 // Send an ata command to the drive.
 159 static int
 160 send_cmd(int driveid, struct ata_pio_command *cmd)
 161 {
 162     u8 channel = driveid / 2;
 163     u8 slave = driveid % 2;
 164     u16 iobase1 = GET_GLOBAL(ATA.channels[channel].iobase1);
 165     u16 iobase2 = GET_GLOBAL(ATA.channels[channel].iobase2);
 166
 167     // Disable interrupts
 168     outb(ATA_CB_DC_HD15 | ATA_CB_DC_NIEN, iobase2 + ATA_CB_DC);
 169
 170     // Select device
 171     int status = await_not_bsy(iobase1);
 172     if (status < 0)
 173         return status;
 174     u8 newdh = ((cmd->device & ~ATA_CB_DH_DEV1)
 175                 | (slave ? ATA_CB_DH_DEV1 : ATA_CB_DH_DEV0));
 176     u8 olddh = inb(iobase1 + ATA_CB_DH);
 177     outb(newdh, iobase1 + ATA_CB_DH);
 178     if ((olddh ^ newdh) & (1<<4)) {
 179         // Was a device change - wait for device to become not busy.
 180         status = ndelay_await_not_bsy(iobase1);
 181         if (status < 0)
 182             return status;
 183     }
 184
 185     if (cmd->command & 0x04) {
 186         outb(0x00, iobase1 + ATA_CB_FR);
 187         outb(cmd->sector_count2, iobase1 + ATA_CB_SC);
 188         outb(cmd->lba_low2, iobase1 + ATA_CB_SN);
 189         outb(cmd->lba_mid2, iobase1 + ATA_CB_CL);
 190         outb(cmd->lba_high2, iobase1 + ATA_CB_CH);
 191     }
 192     outb(cmd->feature, iobase1 + ATA_CB_FR);
 193     outb(cmd->sector_count, iobase1 + ATA_CB_SC);
 194     outb(cmd->lba_low, iobase1 + ATA_CB_SN);
 195     outb(cmd->lba_mid, iobase1 + ATA_CB_CL);
 196     outb(cmd->lba_high, iobase1 + ATA_CB_CH);
 197     outb(cmd->command, iobase1 + ATA_CB_CMD);
 198
 199     status = ndelay_await_not_bsy(iobase1);
 200     if (status < 0)
 201         return status;
 202
 203     if (status & ATA_CB_STAT_ERR) {
 204         dprintf(6, "send_cmd : read error (status=%02x err=%02x)\n"
 205                 , status, inb(iobase1 + ATA_CB_ERR));
 206         return -4;
 207     }
 208     if (!(status & ATA_CB_STAT_DRQ)) {
 209         dprintf(6, "send_cmd : DRQ not set (status %02x)\n", status);
 210         return -5;
 211     }
 212
 213     return 0;
 214 }
 215
 216
 217 /****************************************************************
 218  * ATA transfers
 219  ****************************************************************/
 220
 221 // Read and discard x number of bytes from an io channel.
 222 static void
 223 insx_discard(int iobase1, int bytes)
 224 {
 225     int count, i;
 226     if (CONFIG_ATA_PIO32) {
 227         count = bytes / 4;
 228         for (i=0; i<count; i++)
 229             inl(iobase1);
 230     } else {
 231         count = bytes / 2;
 232         for (i=0; i<count; i++)
 233             inw(iobase1);
 234     }
 235 }
 236
 237 // Transfer 'count' blocks (of 'blocksize' bytes) to/from drive
 238 // 'driveid'.  If 'skipfirst' or 'skiplast' is set then the first
 239 // and/or last block may be partially transferred.  This function is
 240 // inlined because all the callers use different forms and because the
 241 // large number of parameters would consume a lot of stack space.
 242 static __always_inline int
 243 ata_transfer(int driveid, int iswrite, int count, int blocksize
 244              , int skipfirst, int skiplast, void *buf_fl)
 245 {
 246     dprintf(16, "ata_transfer id=%d write=%d count=%d bs=%d"
 247             " skipf=%d skipl=%d buf=%p\n"
 248             , driveid, iswrite, count, blocksize
 249             , skipfirst, skiplast, buf_fl);
 250
 251     // Reset count of transferred data
 252     SET_EBDA(sector_count, 0);
 253
 254     u8 channel  = driveid / 2;
 255     u16 iobase1 = GET_GLOBAL(ATA.channels[channel].iobase1);
 256     u16 iobase2 = GET_GLOBAL(ATA.channels[channel].iobase2);
 257     int current = 0;
 258     int status;
 259     for (;;) {
 260         int bsize = blocksize;
 261         if (skipfirst && current == 0) {
 262             insx_discard(iobase1, skipfirst);
 263             bsize -= skipfirst;
 264         }
 265         if (skiplast && current == count-1)
 266             bsize -= skiplast;
 267
 268         if (iswrite) {
 269             // Write data to controller
 270             dprintf(16, "Write sector id=%d dest=%p\n", driveid, buf_fl);
 271             if (CONFIG_ATA_PIO32)
 272                 outsl_fl(iobase1, buf_fl, bsize / 4);
 273             else
 274                 outsw_fl(iobase1, buf_fl, bsize / 2);
 275         } else {
 276             // Read data from controller
 277             dprintf(16, "Read sector id=%d dest=%p\n", driveid, buf_fl);
 278             if (CONFIG_ATA_PIO32)
 279                 insl_fl(iobase1, buf_fl, bsize / 4);
 280             else
 281                 insw_fl(iobase1, buf_fl, bsize / 2);
 282         }
 283         buf_fl += bsize;
 284
 285         if (skiplast && current == count-1)
 286             insx_discard(iobase1, skiplast);
 287
 288         status = pause_await_not_bsy(iobase1, iobase2);
 289         if (status < 0)
 290             // Error
 291             return status;
 292
 293         current++;
 294         SET_EBDA(sector_count, current);
 295         if (current == count)
 296             break;
 297         status &= (ATA_CB_STAT_BSY | ATA_CB_STAT_DRQ | ATA_CB_STAT_ERR);
 298         if (status != ATA_CB_STAT_DRQ) {
 299             dprintf(6, "ata_transfer : more sectors left (status %02x)\n"
 300                     , status);
 301             return -6;
 302         }
 303     }
 304
 305     status &= (ATA_CB_STAT_BSY | ATA_CB_STAT_DF | ATA_CB_STAT_DRQ
 306                | ATA_CB_STAT_ERR);
 307     if (!iswrite)
 308         status &= ~ATA_CB_STAT_DF;
 309     if (status != 0) {
 310         dprintf(6, "ata_transfer : no sectors left (status %02x)\n", status);
 311         return -7;
 312     }
 313
 314     // Enable interrupts
 315     outb(ATA_CB_DC_HD15, iobase2+ATA_CB_DC);
 316     return 0;
 317 }
 318
 319 static noinline int
 320 ata_transfer_disk(const struct disk_op_s *op)
 321 {
 322     return ata_transfer(op->driveid, op->command == ATA_CMD_WRITE_SECTORS
 323                         , op->count, IDE_SECTOR_SIZE, 0, 0, op->buf_fl);
 324 }
 325
 326 static noinline int
 327 ata_transfer_cdrom(const struct disk_op_s *op)
 328 {
 329     return ata_transfer(op->driveid, 0, op->count, CDROM_SECTOR_SIZE
 330                         , 0, 0, op->buf_fl);
 331 }
 332
 333 static noinline int
 334 ata_transfer_cdemu(const struct disk_op_s *op, int before, int after)
 335 {
 336     int vcount = op->count * 4 - before - after;
 337     int ret = ata_transfer(op->driveid, 0, op->count, CDROM_SECTOR_SIZE
 338                            , before*512, after*512, op->buf_fl);
 339     if (ret) {
 340         SET_EBDA(sector_count, 0);
 341         return ret;
 342     }
 343     SET_EBDA(sector_count, vcount);
 344     return 0;
 345 }
 346
 347
 348 /****************************************************************
 349  * ATA hard drive functions
 350  ****************************************************************/
 351
 352 static int
 353 send_cmd_disk(const struct disk_op_s *op)
 354 {
 355     u64 lba = op->lba;
 356
 357     struct ata_pio_command cmd;
 358     memset(&cmd, 0, sizeof(cmd));
 359
 360     cmd.command = op->command;
 361     if (op->count >= (1<<8) || lba + op->count >= (1<<28)) {
 362         cmd.sector_count2 = op->count >> 8;
 363         cmd.lba_low2 = lba >> 24;
 364         cmd.lba_mid2 = lba >> 32;
 365         cmd.lba_high2 = lba >> 40;
 366
 367         cmd.command |= 0x04;
 368         lba &= 0xffffff;
 369     }
 370
 371     cmd.feature = 0;
 372     cmd.sector_count = op->count;
 373     cmd.lba_low = lba;
 374     cmd.lba_mid = lba >> 8;
 375     cmd.lba_high = lba >> 16;
 376     cmd.device = ((lba >> 24) & 0xf) | ATA_CB_DH_LBA;
 377
 378     return send_cmd(op->driveid, &cmd);
 379 }
 380
 381 // Read/write count blocks from a harddrive.
 382 int
 383 ata_cmd_data(struct disk_op_s *op)
 384 {
 385     int ret = send_cmd_disk(op);
 386     if (ret)
 387         return ret;
 388     return ata_transfer_disk(op);
 389 }
 390
 391
 392 /****************************************************************
 393  * ATAPI functions
 394  ****************************************************************/
 395
 396 // Low-level atapi command transmit function.
 397 static int
 398 send_atapi_cmd(int driveid, u8 *cmdbuf, u8 cmdlen, u16 blocksize)
 399 {
 400     u8 channel = driveid / 2;
 401     u16 iobase1 = GET_GLOBAL(ATA.channels[channel].iobase1);
 402     u16 iobase2 = GET_GLOBAL(ATA.channels[channel].iobase2);
 403
 404     struct ata_pio_command cmd;
 405     cmd.sector_count = 0;
 406     cmd.feature = 0;
 407     cmd.lba_low = 0;
 408     cmd.lba_mid = blocksize;
 409     cmd.lba_high = blocksize >> 8;
 410     cmd.device = 0;
 411     cmd.command = ATA_CMD_PACKET;
 412
 413     int ret = send_cmd(driveid, &cmd);
 414     if (ret)
 415         return ret;
 416
 417     // Send command to device
 418     outsw_fl(iobase1, MAKE_FLATPTR(GET_SEG(SS), cmdbuf), cmdlen / 2);
 419
 420     int status = pause_await_not_bsy(iobase1, iobase2);
 421     if (status < 0)
 422         return status;
 423
 424     if (status & ATA_CB_STAT_ERR) {
 425         u8 err = inb(iobase1 + ATA_CB_ERR);
 426         // skip "Not Ready"
 427         if (err != 0x20)
 428             dprintf(6, "send_atapi_cmd : read error (status=%02x err=%02x)\n"
 429                     , status, err);
 430         return -2;
 431     }
 432     if (!(status & ATA_CB_STAT_DRQ)) {
 433         dprintf(6, "send_atapi_cmd : DRQ not set (status %02x)\n", status);
 434         return -3;
 435     }
 436
 437     return 0;
 438 }
 439
 440 // Low-level cdrom read atapi command transmit function.
 441 static int
 442 send_cmd_cdrom(const struct disk_op_s *op)
 443 {
 444     u8 atacmd[12];
 445     memset(atacmd, 0, sizeof(atacmd));
 446
 447     atacmd[0]=0x28;                         // READ command
 448     atacmd[7]=(op->count & 0xff00) >> 8;    // Sectors
 449     atacmd[8]=(op->count & 0x00ff);
 450     atacmd[2]=(op->lba & 0xff000000) >> 24; // LBA
 451     atacmd[3]=(op->lba & 0x00ff0000) >> 16;
 452     atacmd[4]=(op->lba & 0x0000ff00) >> 8;
 453     atacmd[5]=(op->lba & 0x000000ff);
 454
 455     return send_atapi_cmd(op->driveid, atacmd, sizeof(atacmd)
 456                           , CDROM_SECTOR_SIZE);
 457 }
 458
 459 // Read sectors from the cdrom.
 460 int
 461 cdrom_read(struct disk_op_s *op)
 462 {
 463     int ret = send_cmd_cdrom(op);
 464     if (ret)
 465         return ret;
 466
 467     return ata_transfer_cdrom(op);
 468 }
 469
 470 // Pretend the cdrom has 512 byte sectors (instead of 2048) and read
 471 // sectors.
 472 int
 473 cdrom_read_512(struct disk_op_s *op)
 474 {
 475     u32 vlba = op->lba;
 476     u32 vcount = op->count;
 477     u32 lba = op->lba = vlba / 4;
 478     u32 velba = vlba + vcount - 1;
 479     u32 elba = velba / 4;
 480     op->count = elba - lba + 1;
 481     int before = vlba % 4;
 482     int after = 3 - (velba % 4);
 483
 484     dprintf(16, "cdrom_read_512: id=%d vlba=%d vcount=%d buf=%p lba=%d elba=%d"
 485             " count=%d before=%d after=%d\n"
 486             , op->driveid, vlba, vcount, op->buf_fl, lba, elba
 487             , op->count, before, after);
 488
 489     int ret = send_cmd_cdrom(op);
 490     if (ret)
 491         return ret;
 492
 493     return ata_transfer_cdemu(op, before, after);
 494 }
 495
 496 // Send a simple atapi command to a drive.
 497 int
 498 ata_cmd_packet(int driveid, u8 *cmdbuf, u8 cmdlen
 499                , u32 length, void *buf_fl)
 500 {
 501     int ret = send_atapi_cmd(driveid, cmdbuf, cmdlen, length);
 502     if (ret)
 503         return ret;
 504
 505     return ata_transfer(driveid, 0, 1, length, 0, 0, buf_fl);
 506 }
 507
 508
 509 /****************************************************************
 510  * Disk geometry translation
 511  ****************************************************************/
 512
 513 static u8
 514 get_translation(int driveid)
 515 {
 516     if (! CONFIG_COREBOOT) {
 517         // Emulators pass in the translation info via nvram.
 518         u8 channel = driveid / 2;
 519         u8 translation = inb_cmos(CMOS_BIOS_DISKTRANSFLAG + channel/2);
 520         translation >>= 2 * (driveid % 4);
 521         translation &= 0x03;
 522         return translation;
 523     }
 524
 525     // On COREBOOT, use a heuristic to determine translation type.
 526     u16 heads = GET_GLOBAL(ATA.devices[driveid].pchs.heads);
 527     u16 cylinders = GET_GLOBAL(ATA.devices[driveid].pchs.cylinders);
 528     u16 spt = GET_GLOBAL(ATA.devices[driveid].pchs.spt);
 529
 530     if (cylinders <= 1024 && heads <= 16 && spt <= 63)
 531         return ATA_TRANSLATION_NONE;
 532     if (cylinders * heads <= 131072)
 533         return ATA_TRANSLATION_LARGE;
 534     return ATA_TRANSLATION_LBA;
 535 }
 536
 537 static void
 538 setup_translation(int driveid)
 539 {
 540     u8 translation = get_translation(driveid);
 541     SET_GLOBAL(ATA.devices[driveid].translation, translation);
 542
 543     u8 channel = driveid / 2;
 544     u8 slave = driveid % 2;
 545     u16 heads = GET_GLOBAL(ATA.devices[driveid].pchs.heads);
 546     u16 cylinders = GET_GLOBAL(ATA.devices[driveid].pchs.cylinders);
 547     u16 spt = GET_GLOBAL(ATA.devices[driveid].pchs.spt);
 548     u64 sectors = GET_GLOBAL(ATA.devices[driveid].sectors);
 549
 550     dprintf(1, "ata%d-%d: PCHS=%u/%d/%d translation="
 551             , channel, slave, cylinders, heads, spt);
 552     switch (translation) {
 553     case ATA_TRANSLATION_NONE:
 554         dprintf(1, "none");
 555         break;
 556     case ATA_TRANSLATION_LBA:
 557         dprintf(1, "lba");
 558         spt = 63;
 559         if (sectors > 63*255*1024) {
 560             heads = 255;
 561             cylinders = 1024;
 562             break;
 563         }
 564         u32 sect = (u32)sectors / 63;
 565         heads = sect / 1024;
 566         if (heads>128)
 567             heads = 255;
 568         else if (heads>64)
 569             heads = 128;
 570         else if (heads>32)
 571             heads = 64;
 572         else if (heads>16)
 573             heads = 32;
 574         else
 575             heads = 16;
 576         cylinders = sect / heads;
 577         break;
 578     case ATA_TRANSLATION_RECHS:
 579         dprintf(1, "r-echs");
 580         // Take care not to overflow
 581         if (heads==16) {
 582             if (cylinders>61439)
 583                 cylinders=61439;
 584             heads=15;
 585             cylinders = (u16)((u32)(cylinders)*16/15);
 586         }
 587         // then go through the large bitshift process
 588     case ATA_TRANSLATION_LARGE:
 589         if (translation == ATA_TRANSLATION_LARGE)
 590             dprintf(1, "large");
 591         while (cylinders > 1024) {
 592             cylinders >>= 1;
 593             heads <<= 1;
 594
 595             // If we max out the head count
 596             if (heads > 127)
 597                 break;
 598         }
 599         break;
 600     }
 601     // clip to 1024 cylinders in lchs
 602     if (cylinders > 1024)
 603         cylinders = 1024;
 604     dprintf(1, " LCHS=%d/%d/%d\n", cylinders, heads, spt);
 605
 606     SET_GLOBAL(ATA.devices[driveid].lchs.heads, heads);
 607     SET_GLOBAL(ATA.devices[driveid].lchs.cylinders, cylinders);
 608     SET_GLOBAL(ATA.devices[driveid].lchs.spt, spt);
 609 }
 610
 611
 612 /****************************************************************
 613  * ATA detect and init
 614  ****************************************************************/
 615
 616 // Extract common information from IDENTIFY commands.
 617 static void
 618 extract_identify(int driveid, u16 *buffer)
 619 {
 620     dprintf(3, "Identify w0=%x w2=%x\n", buffer[0], buffer[2]);
 621
 622     // Read model name
 623     char *model = ATA.devices[driveid].model;
 624     int maxsize = ARRAY_SIZE(ATA.devices[driveid].model);
 625     int i;
 626     for (i=0; i<maxsize/2; i++) {
 627         u16 v = buffer[27+i];
 628         model[i*2] = v >> 8;
 629         model[i*2+1] = v & 0xff;
 630     }
 631     model[maxsize-1] = 0x00;
 632
 633     // Trim trailing spaces from model name.
 634     for (i=maxsize-2; i>0 && model[i] == 0x20; i--)
 635         model[i] = 0x00;
 636
 637     // Extract ATA/ATAPI version.
 638     u16 ataversion = buffer[80];
 639     u8 version;
 640     for (version=15; version>0; version--)
 641         if (ataversion & (1<<version))
 642             break;
 643     ATA.devices[driveid].version = version;
 644
 645     // Common flags.
 646     SET_GLOBAL(ATA.devices[driveid].removable, (buffer[0] & 0x80) ? 1 : 0);
 647 }
 648
 649 static int
 650 init_drive_atapi(int driveid, u16 *buffer)
 651 {
 652     // Send an IDENTIFY_DEVICE_PACKET command to device
 653     memset(buffer, 0, IDE_SECTOR_SIZE);
 654     struct disk_op_s dop;
 655     dop.driveid = driveid;
 656     dop.command = ATA_CMD_IDENTIFY_DEVICE_PACKET;
 657     dop.count = 1;
 658     dop.lba = 1;
 659     dop.buf_fl = MAKE_FLATPTR(GET_SEG(SS), buffer);
 660     int ret = ata_cmd_data(&dop);
 661     if (ret)
 662         return ret;
 663
 664     // Success - setup as ATAPI.
 665     extract_identify(driveid, buffer);
 666     SET_GLOBAL(ATA.devices[driveid].type, ATA_TYPE_ATAPI);
 667     SET_GLOBAL(ATA.devices[driveid].device, (buffer[0] >> 8) & 0x1f);
 668     SET_GLOBAL(ATA.devices[driveid].blksize, CDROM_SECTOR_SIZE);
 669
 670     // fill cdidmap
 671     u8 cdcount = GET_GLOBAL(ATA.cdcount);
 672     SET_GLOBAL(ATA.idmap[1][cdcount], driveid);
 673     SET_GLOBAL(ATA.cdcount, cdcount+1);
 674
 675     // Report drive info to user.
 676     u8 channel = driveid / 2;
 677     u8 slave = driveid % 2;
 678     printf("ata%d-%d: %s ATAPI-%d %s\n", channel, slave
 679            , ATA.devices[driveid].model, ATA.devices[driveid].version
 680            , (ATA.devices[driveid].device == ATA_DEVICE_CDROM
 681               ? "CD-Rom/DVD-Rom" : "Device"));
 682
 683     return 0;
 684 }
 685
 686 static int
 687 init_drive_ata(int driveid, u16 *buffer)
 688 {
 689     // Send an IDENTIFY_DEVICE command to device
 690     memset(buffer, 0, IDE_SECTOR_SIZE);
 691     struct disk_op_s dop;
 692     dop.driveid = driveid;
 693     dop.command = ATA_CMD_IDENTIFY_DEVICE;
 694     dop.count = 1;
 695     dop.lba = 1;
 696     dop.buf_fl = MAKE_FLATPTR(GET_SEG(SS), buffer);
 697     int ret = ata_cmd_data(&dop);
 698     if (ret)
 699         return ret;
 700
 701     // Success - setup as ATA.
 702     extract_identify(driveid, buffer);
 703     SET_GLOBAL(ATA.devices[driveid].type, ATA_TYPE_ATA);
 704     SET_GLOBAL(ATA.devices[driveid].device, ATA_DEVICE_HD);
 705     SET_GLOBAL(ATA.devices[driveid].blksize, IDE_SECTOR_SIZE);
 706
 707     SET_GLOBAL(ATA.devices[driveid].pchs.cylinders, buffer[1]);
 708     SET_GLOBAL(ATA.devices[driveid].pchs.heads, buffer[3]);
 709     SET_GLOBAL(ATA.devices[driveid].pchs.spt, buffer[6]);
 710
 711     u64 sectors;
 712     if (buffer[83] & (1 << 10)) // word 83 - lba48 support
 713         sectors = *(u64*)&buffer[100]; // word 100-103
 714     else
 715         sectors = *(u32*)&buffer[60]; // word 60 and word 61
 716     SET_GLOBAL(ATA.devices[driveid].sectors, sectors);
 717
 718     // Setup disk geometry translation.
 719     setup_translation(driveid);
 720
 721     // Report drive info to user.
 722     u8 channel = driveid / 2;
 723     u8 slave = driveid % 2;
 724     char *model = ATA.devices[driveid].model;
 725     printf("ata%d-%d: %s ATA-%d Hard-Disk ", channel, slave, model
 726            , ATA.devices[driveid].version);
 727     u64 sizeinmb = sectors >> 11;
 728     if (sizeinmb < (1 << 16))
 729         printf("(%u MiBytes)\n", (u32)sizeinmb);
 730     else
 731         printf("(%u GiBytes)\n", (u32)(sizeinmb >> 10));
 732
 733     // Register with bcv system.
 734     add_bcv_hd(driveid, model);
 735
 736     return 0;
 737 }
 738
 739 static int
 740 powerup_await_non_bsy(u16 base, u64 end)
 741 {
 742     u8 orstatus = 0;
 743     u8 status;
 744     for (;;) {
 745         status = inb(base+ATA_CB_STAT);
 746         if (!(status & ATA_CB_STAT_BSY))
 747             break;
 748         orstatus |= status;
 749         if (orstatus == 0xff) {
 750             dprintf(1, "powerup IDE floating\n");
 751             return orstatus;
 752         }
 753         if (rdtscll() > end) {
 754             dprintf(1, "powerup IDE time out\n");
 755             return -1;
 756         }
 757     }
 758     dprintf(6, "powerup iobase=%x st=%x\n", base, status);
 759     return status;
 760 }
 761
 762 static void
 763 ata_detect()
 764 {
 765     // Device detection
 766     u64 end = calc_future_tsc(IDE_TIMEOUT);
 767     int driveid, last_reset_driveid=-1;
 768     for(driveid=0; driveid<CONFIG_MAX_ATA_DEVICES; driveid++) {
 769         u8 channel = driveid / 2;
 770         u8 slave = driveid % 2;
 771
 772         u16 iobase1 = GET_GLOBAL(ATA.channels[channel].iobase1);
 773         if (!iobase1)
 774             break;
 775
 776         // Wait for not-bsy.
 777         int status = powerup_await_non_bsy(iobase1, end);
 778         if (status < 0)
 779             continue;
 780         u8 newdh = slave ? ATA_CB_DH_DEV1 : ATA_CB_DH_DEV0;
 781         outb(newdh, iobase1+ATA_CB_DH);
 782         ndelay(400);
 783         status = powerup_await_non_bsy(iobase1, end);
 784         if (status < 0)
 785             continue;
 786
 787         // Check if ioport registers look valid.
 788         outb(newdh, iobase1+ATA_CB_DH);
 789         u8 dh = inb(iobase1+ATA_CB_DH);
 790         outb(0x55, iobase1+ATA_CB_SC);
 791         outb(0xaa, iobase1+ATA_CB_SN);
 792         u8 sc = inb(iobase1+ATA_CB_SC);
 793         u8 sn = inb(iobase1+ATA_CB_SN);
 794         dprintf(6, "ata_detect drive=%d sc=%x sn=%x dh=%x\n"
 795                 , driveid, sc, sn, dh);
 796         if (sc != 0x55 || sn != 0xaa || dh != newdh)
 797             continue;
 798
 799         // reset the channel
 800         if (slave && driveid == last_reset_driveid + 1) {
 801             // The drive was just reset - no need to reset it again.
 802         } else {
 803             ata_reset(driveid);
 804             last_reset_driveid = driveid;
 805         }
 806
 807         // check for ATAPI
 808         u16 buffer[256];
 809         int ret = init_drive_atapi(driveid, buffer);
 810         if (!ret) {
 811             // Found an ATAPI drive.
 812         } else {
 813             u8 st = inb(iobase1+ATA_CB_STAT);
 814             if (!st)
 815                 // Status not set - can't be a valid drive.
 816                 continue;
 817
 818             // Wait for RDY.
 819             ret = await_rdy(iobase1);
 820             if (ret < 0)
 821                 continue;
 822
 823             // check for ATA.
 824             ret = init_drive_ata(driveid, buffer);
 825             if (ret)
 826                 // No ATA drive found
 827                 continue;
 828         }
 829
 830         u16 resetresult = buffer[93];
 831         dprintf(6, "ata_detect resetresult=%04x\n", resetresult);
 832         if (!slave && (resetresult & 0xdf61) == 0x4041)
 833             // resetresult looks valid and device 0 is responding to
 834             // device 1 requests - device 1 must not be present - skip
 835             // detection.
 836             driveid++;
 837     }
 838
 839     printf("\n");
 840 }
 841
 842 static void
 843 ata_init()
 844 {
 845     memset(&ATA, 0, sizeof(ATA));
 846
 847     // hdidmap and cdidmap init.
 848     u8 device;
 849     for (device=0; device < CONFIG_MAX_ATA_DEVICES; device++) {
 850         SET_GLOBAL(ATA.idmap[0][device], CONFIG_MAX_ATA_DEVICES);
 851         SET_GLOBAL(ATA.idmap[1][device], CONFIG_MAX_ATA_DEVICES);
 852     }
 853
 854     // Scan PCI bus for ATA adapters
 855     int count=0;
 856     int bdf, max;
 857     foreachpci(bdf, max) {
 858         if (pci_config_readw(bdf, PCI_CLASS_DEVICE) != PCI_CLASS_STORAGE_IDE)
 859             continue;
 860         if (count >= ARRAY_SIZE(ATA.channels))
 861             break;
 862
 863         u8 irq = pci_config_readb(bdf, PCI_INTERRUPT_LINE);
 864         SET_GLOBAL(ATA.channels[count].irq, irq);
 865         SET_GLOBAL(ATA.channels[count].pci_bdf, bdf);
 866
 867         u8 prog_if = pci_config_readb(bdf, PCI_CLASS_PROG);
 868         u32 port1, port2;
 869
 870         if (prog_if & 1) {
 871             port1 = pci_config_readl(bdf, PCI_BASE_ADDRESS_0) & ~3;
 872             port2 = pci_config_readl(bdf, PCI_BASE_ADDRESS_1) & ~3;
 873         } else {
 874             port1 = 0x1f0;
 875             port2 = 0x3f0;
 876         }
 877         SET_GLOBAL(ATA.channels[count].iobase1, port1);
 878         SET_GLOBAL(ATA.channels[count].iobase2, port2);
 879         dprintf(1, "ATA controller %d at %x/%x (dev %x prog_if %x)\n"
 880                 , count, port1, port2, bdf, prog_if);
 881         count++;
 882
 883         if (prog_if & 4) {
 884             port1 = pci_config_readl(bdf, PCI_BASE_ADDRESS_2) & ~3;
 885             port2 = pci_config_readl(bdf, PCI_BASE_ADDRESS_3) & ~3;
 886         } else {
 887             port1 = 0x170;
 888             port2 = 0x370;
 889         }
 890         dprintf(1, "ATA controller %d at %x/%x (dev %x prog_if %x)\n"
 891                 , count, port1, port2, bdf, prog_if);
 892         SET_GLOBAL(ATA.channels[count].iobase1, port1);
 893         SET_GLOBAL(ATA.channels[count].iobase2, port2);
 894         count++;
 895     }
 896 }
 897
 898 void
 899 hard_drive_setup()
 900 {
 901     if (!CONFIG_ATA)
 902         return;
 903
 904     dprintf(3, "init hard drives\n");
 905     ata_init();
 906     ata_detect();
 907
 908     SET_BDA(disk_control_byte, 0xc0);
 909
 910     enable_hwirq(14, entry_76);
 911 }
 912
 913
 914 /****************************************************************
 915  * Drive mapping
 916  ****************************************************************/
 917
 918 // Fill in Fixed Disk Parameter Table (located in ebda).
 919 static void
 920 fill_fdpt(int driveid)
 921 {
 922     if (driveid > 1)
 923         return;
 924
 925     u16 nlc   = GET_GLOBAL(ATA.devices[driveid].lchs.cylinders);
 926     u16 nlh   = GET_GLOBAL(ATA.devices[driveid].lchs.heads);
 927     u16 nlspt = GET_GLOBAL(ATA.devices[driveid].lchs.spt);
 928
 929     u16 npc   = GET_GLOBAL(ATA.devices[driveid].pchs.cylinders);
 930     u16 nph   = GET_GLOBAL(ATA.devices[driveid].pchs.heads);
 931     u16 npspt = GET_GLOBAL(ATA.devices[driveid].pchs.spt);
 932
 933     struct fdpt_s *fdpt = &get_ebda_ptr()->fdpt[driveid];
 934     fdpt->precompensation = 0xffff;
 935     fdpt->drive_control_byte = 0xc0 | ((nph > 8) << 3);
 936     fdpt->landing_zone = npc;
 937     fdpt->cylinders = nlc;
 938     fdpt->heads = nlh;
 939     fdpt->sectors = nlspt;
 940
 941     if (nlc == npc && nlh == nph && nlspt == npspt)
 942         // no logical CHS mapping used, just physical CHS
 943         // use Standard Fixed Disk Parameter Table (FDPT)
 944         return;
 945
 946     // complies with Phoenix style Translated Fixed Disk Parameter
 947     // Table (FDPT)
 948     fdpt->phys_cylinders = npc;
 949     fdpt->phys_heads = nph;
 950     fdpt->phys_sectors = npspt;
 951     fdpt->a0h_signature = 0xa0;
 952
 953     // Checksum structure.
 954     u8 sum = checksum(fdpt, sizeof(*fdpt)-1);
 955     fdpt->checksum = -sum;
 956 }
 957
 958 // Map a drive (that was registered via add_bcv_hd)
 959 void
 960 map_drive(int driveid)
 961 {
 962     // fill hdidmap
 963     u8 hdcount = GET_BDA(hdcount);
 964     dprintf(3, "Mapping driveid %d to %d\n", driveid, hdcount);
 965     SET_GLOBAL(ATA.idmap[0][hdcount], driveid);
 966     SET_BDA(hdcount, hdcount + 1);
 967
 968     // Fill "fdpt" structure.
 969     fill_fdpt(hdcount);
 970 }