src/ata.c

   1 // Low level ATA disk access
   2 //
   3 // Copyright (C) 2008,2009  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" // foreachpci
  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 "ata.h" // ATA_CB_STAT
  20
  21 #define IDE_TIMEOUT 32000 //32 seconds max for IDE ops
  22
  23 struct ata_channel_s ATA_channels[CONFIG_MAX_ATA_INTERFACES] VAR16VISIBLE;
  24
  25
  26 /****************************************************************
  27  * Helper functions
  28  ****************************************************************/
  29
  30 // Wait for the specified ide state
  31 static inline int
  32 await_ide(u8 mask, u8 flags, u16 base, u16 timeout)
  33 {
  34     u64 end = calc_future_tsc(timeout);
  35     for (;;) {
  36         u8 status = inb(base+ATA_CB_STAT);
  37         if ((status & mask) == flags)
  38             return status;
  39         if (check_time(end)) {
  40             warn_timeout();
  41             return -1;
  42         }
  43         yield();
  44     }
  45 }
  46
  47 // Wait for the device to be not-busy.
  48 static int
  49 await_not_bsy(u16 base)
  50 {
  51     return await_ide(ATA_CB_STAT_BSY, 0, base, IDE_TIMEOUT);
  52 }
  53
  54 // Wait for the device to be ready.
  55 static int
  56 await_rdy(u16 base)
  57 {
  58     return await_ide(ATA_CB_STAT_RDY, ATA_CB_STAT_RDY, base, IDE_TIMEOUT);
  59 }
  60
  61 // Wait for ide state - pauses for one ata cycle first.
  62 static inline int
  63 pause_await_not_bsy(u16 iobase1, u16 iobase2)
  64 {
  65     // Wait one PIO transfer cycle.
  66     inb(iobase2 + ATA_CB_ASTAT);
  67
  68     return await_not_bsy(iobase1);
  69 }
  70
  71 // Wait for ide state - pause for 400ns first.
  72 static inline int
  73 ndelay_await_not_bsy(u16 iobase1)
  74 {
  75     ndelay(400);
  76     return await_not_bsy(iobase1);
  77 }
  78
  79 // Reset a drive
  80 static void
  81 ata_reset(struct drive_s *drive_g)
  82 {
  83     u8 ataid = GET_GLOBAL(drive_g->cntl_id);
  84     u8 channel = ataid / 2;
  85     u8 slave = ataid % 2;
  86     u16 iobase1 = GET_GLOBAL(ATA_channels[channel].iobase1);
  87     u16 iobase2 = GET_GLOBAL(ATA_channels[channel].iobase2);
  88
  89     dprintf(6, "ata_reset drive=%p\n", drive_g);
  90     // Pulse SRST
  91     outb(ATA_CB_DC_HD15 | ATA_CB_DC_NIEN | ATA_CB_DC_SRST, iobase2+ATA_CB_DC);
  92     udelay(5);
  93     outb(ATA_CB_DC_HD15 | ATA_CB_DC_NIEN, iobase2+ATA_CB_DC);
  94     msleep(2);
  95
  96     // wait for device to become not busy.
  97     int status = await_not_bsy(iobase1);
  98     if (status < 0)
  99         goto done;
 100     if (slave) {
 101         // Change device.
 102         u64 end = calc_future_tsc(IDE_TIMEOUT);
 103         for (;;) {
 104             outb(ATA_CB_DH_DEV1, iobase1 + ATA_CB_DH);
 105             status = ndelay_await_not_bsy(iobase1);
 106             if (status < 0)
 107                 goto done;
 108             if (inb(iobase1 + ATA_CB_DH) == ATA_CB_DH_DEV1)
 109                 break;
 110             // Change drive request failed to take effect - retry.
 111             if (check_time(end)) {
 112                 warn_timeout();
 113                 goto done;
 114             }
 115         }
 116     } else {
 117         // QEMU doesn't reset dh on reset, so set it explicitly.
 118         outb(ATA_CB_DH_DEV0, iobase1 + ATA_CB_DH);
 119     }
 120
 121     // On a user-reset request, wait for RDY if it is an ATA device.
 122     u8 type=GET_GLOBAL(drive_g->type);
 123     if (type == DTYPE_ATA)
 124         status = await_rdy(iobase1);
 125
 126 done:
 127     // Enable interrupts
 128     outb(ATA_CB_DC_HD15, iobase2+ATA_CB_DC);
 129
 130     dprintf(6, "ata_reset exit status=%x\n", status);
 131 }
 132
 133 // Check for drive RDY for 16bit interface command.
 134 static int
 135 isready(struct drive_s *drive_g)
 136 {
 137     // Read the status from controller
 138     u8 ataid = GET_GLOBAL(drive_g->cntl_id);
 139     u8 channel = ataid / 2;
 140     u16 iobase1 = GET_GLOBAL(ATA_channels[channel].iobase1);
 141     u8 status = inb(iobase1 + ATA_CB_STAT);
 142     if ((status & (ATA_CB_STAT_BSY|ATA_CB_STAT_RDY)) == ATA_CB_STAT_RDY)
 143         return DISK_RET_SUCCESS;
 144     return DISK_RET_ENOTREADY;
 145 }
 146
 147 // Default 16bit command demuxer for ATA and ATAPI devices.
 148 static int
 149 process_ata_misc_op(struct disk_op_s *op)
 150 {
 151     if (!CONFIG_ATA)
 152         return 0;
 153
 154     switch (op->command) {
 155     case CMD_RESET:
 156         ata_reset(op->drive_g);
 157         return DISK_RET_SUCCESS;
 158     case CMD_ISREADY:
 159         return isready(op->drive_g);
 160     case CMD_FORMAT:
 161     case CMD_VERIFY:
 162     case CMD_SEEK:
 163         return DISK_RET_SUCCESS;
 164     default:
 165         op->count = 0;
 166         return DISK_RET_EPARAM;
 167     }
 168 }
 169
 170
 171 /****************************************************************
 172  * ATA send command
 173  ****************************************************************/
 174
 175 struct ata_pio_command {
 176     u8 feature;
 177     u8 sector_count;
 178     u8 lba_low;
 179     u8 lba_mid;
 180     u8 lba_high;
 181     u8 device;
 182     u8 command;
 183
 184     u8 feature2;
 185     u8 sector_count2;
 186     u8 lba_low2;
 187     u8 lba_mid2;
 188     u8 lba_high2;
 189 };
 190
 191 // Send an ata command to the drive.
 192 static int
 193 send_cmd(struct drive_s *drive_g, struct ata_pio_command *cmd)
 194 {
 195     u8 ataid = GET_GLOBAL(drive_g->cntl_id);
 196     u8 channel = ataid / 2;
 197     u8 slave = ataid % 2;
 198     u16 iobase1 = GET_GLOBAL(ATA_channels[channel].iobase1);
 199
 200     // Select device
 201     int status = await_not_bsy(iobase1);
 202     if (status < 0)
 203         return status;
 204     u8 newdh = ((cmd->device & ~ATA_CB_DH_DEV1)
 205                 | (slave ? ATA_CB_DH_DEV1 : ATA_CB_DH_DEV0));
 206     u8 olddh = inb(iobase1 + ATA_CB_DH);
 207     outb(newdh, iobase1 + ATA_CB_DH);
 208     if ((olddh ^ newdh) & (1<<4)) {
 209         // Was a device change - wait for device to become not busy.
 210         status = ndelay_await_not_bsy(iobase1);
 211         if (status < 0)
 212             return status;
 213     }
 214
 215     // Check for ATA_CMD_(READ|WRITE)_(SECTORS|DMA)_EXT commands.
 216     if ((cmd->command & ~0x11) == ATA_CMD_READ_SECTORS_EXT) {
 217         outb(cmd->feature2, iobase1 + ATA_CB_FR);
 218         outb(cmd->sector_count2, iobase1 + ATA_CB_SC);
 219         outb(cmd->lba_low2, iobase1 + ATA_CB_SN);
 220         outb(cmd->lba_mid2, iobase1 + ATA_CB_CL);
 221         outb(cmd->lba_high2, iobase1 + ATA_CB_CH);
 222     }
 223     outb(cmd->feature, iobase1 + ATA_CB_FR);
 224     outb(cmd->sector_count, iobase1 + ATA_CB_SC);
 225     outb(cmd->lba_low, iobase1 + ATA_CB_SN);
 226     outb(cmd->lba_mid, iobase1 + ATA_CB_CL);
 227     outb(cmd->lba_high, iobase1 + ATA_CB_CH);
 228     outb(cmd->command, iobase1 + ATA_CB_CMD);
 229
 230     return 0;
 231 }
 232
 233 // Wait for data after calling 'send_cmd'.
 234 static int
 235 ata_wait_data(u16 iobase1)
 236 {
 237     int status = ndelay_await_not_bsy(iobase1);
 238     if (status < 0)
 239         return status;
 240
 241     if (status & ATA_CB_STAT_ERR) {
 242         dprintf(6, "send_cmd : read error (status=%02x err=%02x)\n"
 243                 , status, inb(iobase1 + ATA_CB_ERR));
 244         return -4;
 245     }
 246     if (!(status & ATA_CB_STAT_DRQ)) {
 247         dprintf(6, "send_cmd : DRQ not set (status %02x)\n", status);
 248         return -5;
 249     }
 250
 251     return 0;
 252 }
 253
 254 // Send an ata command that does not transfer any further data.
 255 int
 256 ata_cmd_nondata(struct drive_s *drive_g, struct ata_pio_command *cmd)
 257 {
 258     u8 ataid = GET_GLOBAL(drive_g->cntl_id);
 259     u8 channel = ataid / 2;
 260     u16 iobase1 = GET_GLOBAL(ATA_channels[channel].iobase1);
 261     u16 iobase2 = GET_GLOBAL(ATA_channels[channel].iobase2);
 262
 263     // Disable interrupts
 264     outb(ATA_CB_DC_HD15 | ATA_CB_DC_NIEN, iobase2 + ATA_CB_DC);
 265
 266     int ret = send_cmd(drive_g, cmd);
 267     if (ret)
 268         goto fail;
 269     ret = ndelay_await_not_bsy(iobase1);
 270     if (ret < 0)
 271         goto fail;
 272
 273     if (ret & ATA_CB_STAT_ERR) {
 274         dprintf(6, "nondata cmd : read error (status=%02x err=%02x)\n"
 275                 , ret, inb(iobase1 + ATA_CB_ERR));
 276         ret = -4;
 277         goto fail;
 278     }
 279     if (ret & ATA_CB_STAT_DRQ) {
 280         dprintf(6, "nondata cmd : DRQ set (status %02x)\n", ret);
 281         ret = -5;
 282         goto fail;
 283     }
 284
 285 fail:
 286     // Enable interrupts
 287     outb(ATA_CB_DC_HD15, iobase2+ATA_CB_DC);
 288
 289     return ret;
 290 }
 291
 292
 293 /****************************************************************
 294  * ATA PIO transfers
 295  ****************************************************************/
 296
 297 // Transfer 'op->count' blocks (of 'blocksize' bytes) to/from drive
 298 // 'op->drive_g'.
 299 static int
 300 ata_pio_transfer(struct disk_op_s *op, int iswrite, int blocksize)
 301 {
 302     dprintf(16, "ata_pio_transfer id=%p write=%d count=%d bs=%d buf=%p\n"
 303             , op->drive_g, iswrite, op->count, blocksize, op->buf_fl);
 304
 305     u8 ataid = GET_GLOBAL(op->drive_g->cntl_id);
 306     u8 channel = ataid / 2;
 307     u16 iobase1 = GET_GLOBAL(ATA_channels[channel].iobase1);
 308     u16 iobase2 = GET_GLOBAL(ATA_channels[channel].iobase2);
 309     int count = op->count;
 310     void *buf_fl = op->buf_fl;
 311     int status;
 312     for (;;) {
 313         if (iswrite) {
 314             // Write data to controller
 315             dprintf(16, "Write sector id=%p dest=%p\n", op->drive_g, buf_fl);
 316             if (CONFIG_ATA_PIO32)
 317                 outsl_fl(iobase1, buf_fl, blocksize / 4);
 318             else
 319                 outsw_fl(iobase1, buf_fl, blocksize / 2);
 320         } else {
 321             // Read data from controller
 322             dprintf(16, "Read sector id=%p dest=%p\n", op->drive_g, buf_fl);
 323             if (CONFIG_ATA_PIO32)
 324                 insl_fl(iobase1, buf_fl, blocksize / 4);
 325             else
 326                 insw_fl(iobase1, buf_fl, blocksize / 2);
 327         }
 328         buf_fl += blocksize;
 329
 330         status = pause_await_not_bsy(iobase1, iobase2);
 331         if (status < 0) {
 332             // Error
 333             op->count -= count;
 334             return status;
 335         }
 336
 337         count--;
 338         if (!count)
 339             break;
 340         status &= (ATA_CB_STAT_BSY | ATA_CB_STAT_DRQ | ATA_CB_STAT_ERR);
 341         if (status != ATA_CB_STAT_DRQ) {
 342             dprintf(6, "ata_pio_transfer : more sectors left (status %02x)\n"
 343                     , status);
 344             op->count -= count;
 345             return -6;
 346         }
 347     }
 348
 349     status &= (ATA_CB_STAT_BSY | ATA_CB_STAT_DF | ATA_CB_STAT_DRQ
 350                | ATA_CB_STAT_ERR);
 351     if (!iswrite)
 352         status &= ~ATA_CB_STAT_DF;
 353     if (status != 0) {
 354         dprintf(6, "ata_pio_transfer : no sectors left (status %02x)\n", status);
 355         return -7;
 356     }
 357
 358     return 0;
 359 }
 360
 361
 362 /****************************************************************
 363  * ATA DMA transfers
 364  ****************************************************************/
 365
 366 #define BM_CMD    0
 367 #define  BM_CMD_MEMWRITE  0x08
 368 #define  BM_CMD_START     0x01
 369 #define BM_STATUS 2
 370 #define  BM_STATUS_IRQ    0x04
 371 #define  BM_STATUS_ERROR  0x02
 372 #define  BM_STATUS_ACTIVE 0x01
 373 #define BM_TABLE  4
 374
 375 struct sff_dma_prd {
 376     u32 buf_fl;
 377     u32 count;
 378 };
 379
 380 // Check if DMA available and setup transfer if so.
 381 static int
 382 ata_try_dma(struct disk_op_s *op, int iswrite, int blocksize)
 383 {
 384     if (! CONFIG_ATA_DMA)
 385         return -1;
 386     u32 dest = (u32)op->buf_fl;
 387     if (dest & 1)
 388         // Need minimum alignment of 1.
 389         return -1;
 390     u8 ataid = GET_GLOBAL(op->drive_g->cntl_id);
 391     u8 channel = ataid / 2;
 392     u16 iomaster = GET_GLOBAL(ATA_channels[channel].iomaster);
 393     if (! iomaster)
 394         return -1;
 395     u32 bytes = op->count * blocksize;
 396     if (! bytes)
 397         return -1;
 398
 399     // Build PRD dma structure.
 400     struct sff_dma_prd *dma = MAKE_FLATPTR(
 401         get_ebda_seg()
 402         , (void*)offsetof(struct extended_bios_data_area_s, extra_stack));
 403     struct sff_dma_prd *origdma = dma;
 404     while (bytes) {
 405         if (dma >= &origdma[16])
 406             // Too many descriptors..
 407             return -1;
 408         u32 count = bytes;
 409         if (count > 0x10000)
 410             count = 0x10000;
 411         u32 max = 0x10000 - (dest & 0xffff);
 412         if (count > max)
 413             count = max;
 414
 415         SET_FLATPTR(dma->buf_fl, dest);
 416         bytes -= count;
 417         if (!bytes)
 418             // Last descriptor.
 419             count |= 1<<31;
 420         dprintf(16, "dma@%p: %08x %08x\n", dma, dest, count);
 421         dest += count;
 422         SET_FLATPTR(dma->count, count);
 423         dma++;
 424     }
 425
 426     // Program bus-master controller.
 427     outl((u32)origdma, iomaster + BM_TABLE);
 428     u8 oldcmd = inb(iomaster + BM_CMD) & ~(BM_CMD_MEMWRITE|BM_CMD_START);
 429     outb(oldcmd | (iswrite ? 0x00 : BM_CMD_MEMWRITE), iomaster + BM_CMD);
 430     outb(BM_STATUS_ERROR|BM_STATUS_IRQ, iomaster + BM_STATUS);
 431
 432     return 0;
 433 }
 434
 435 // Transfer data using DMA.
 436 static int
 437 ata_dma_transfer(struct disk_op_s *op)
 438 {
 439     if (! CONFIG_ATA_DMA)
 440         return -1;
 441     dprintf(16, "ata_dma_transfer id=%p buf=%p\n"
 442             , op->drive_g, op->buf_fl);
 443
 444     u8 ataid = GET_GLOBAL(op->drive_g->cntl_id);
 445     u8 channel = ataid / 2;
 446     u16 iomaster = GET_GLOBAL(ATA_channels[channel].iomaster);
 447
 448     // Start bus-master controller.
 449     u8 oldcmd = inb(iomaster + BM_CMD);
 450     outb(oldcmd | BM_CMD_START, iomaster + BM_CMD);
 451
 452     u64 end = calc_future_tsc(IDE_TIMEOUT);
 453     u8 status;
 454     for (;;) {
 455         status = inb(iomaster + BM_STATUS);
 456         if (status & BM_STATUS_IRQ)
 457             break;
 458         // Transfer in progress
 459         if (check_time(end)) {
 460             // Timeout.
 461             warn_timeout();
 462             break;
 463         }
 464         yield();
 465     }
 466     outb(oldcmd & ~BM_CMD_START, iomaster + BM_CMD);
 467
 468     u16 iobase1 = GET_GLOBAL(ATA_channels[channel].iobase1);
 469     u16 iobase2 = GET_GLOBAL(ATA_channels[channel].iobase2);
 470     int idestatus = pause_await_not_bsy(iobase1, iobase2);
 471
 472     if ((status & (BM_STATUS_IRQ|BM_STATUS_ACTIVE)) == BM_STATUS_IRQ
 473         && idestatus >= 0x00
 474         && (idestatus & (ATA_CB_STAT_BSY | ATA_CB_STAT_DF | ATA_CB_STAT_DRQ
 475                          | ATA_CB_STAT_ERR)) == 0x00)
 476         // Success.
 477         return 0;
 478
 479     dprintf(6, "IDE DMA error (dma=%x ide=%x/%x/%x)\n", status, idestatus
 480             , inb(iobase2 + ATA_CB_ASTAT), inb(iobase1 + ATA_CB_ERR));
 481     op->count = 0;
 482     return -1;
 483 }
 484
 485
 486 /****************************************************************
 487  * ATA hard drive functions
 488  ****************************************************************/
 489
 490 // Transfer data to harddrive using PIO protocol.
 491 static int
 492 ata_pio_cmd_data(struct disk_op_s *op, int iswrite, struct ata_pio_command *cmd)
 493 {
 494     u8 ataid = GET_GLOBAL(op->drive_g->cntl_id);
 495     u8 channel = ataid / 2;
 496     u16 iobase1 = GET_GLOBAL(ATA_channels[channel].iobase1);
 497     u16 iobase2 = GET_GLOBAL(ATA_channels[channel].iobase2);
 498
 499     // Disable interrupts
 500     outb(ATA_CB_DC_HD15 | ATA_CB_DC_NIEN, iobase2 + ATA_CB_DC);
 501
 502     int ret = send_cmd(op->drive_g, cmd);
 503     if (ret)
 504         goto fail;
 505     ret = ata_wait_data(iobase1);
 506     if (ret)
 507         goto fail;
 508     ret = ata_pio_transfer(op, iswrite, DISK_SECTOR_SIZE);
 509
 510 fail:
 511     // Enable interrupts
 512     outb(ATA_CB_DC_HD15, iobase2+ATA_CB_DC);
 513     return ret;
 514 }
 515
 516 // Transfer data to harddrive using DMA protocol.
 517 static int
 518 ata_dma_cmd_data(struct disk_op_s *op, struct ata_pio_command *cmd)
 519 {
 520     if (! CONFIG_ATA_DMA)
 521         return -1;
 522     int ret = send_cmd(op->drive_g, cmd);
 523     if (ret)
 524         return ret;
 525     return ata_dma_transfer(op);
 526 }
 527
 528 // Read/write count blocks from a harddrive.
 529 static int
 530 ata_readwrite(struct disk_op_s *op, int iswrite)
 531 {
 532     u64 lba = op->lba;
 533
 534     int usepio = ata_try_dma(op, iswrite, DISK_SECTOR_SIZE);
 535
 536     struct ata_pio_command cmd;
 537     memset(&cmd, 0, sizeof(cmd));
 538
 539     if (op->count >= (1<<8) || lba + op->count >= (1<<28)) {
 540         cmd.sector_count2 = op->count >> 8;
 541         cmd.lba_low2 = lba >> 24;
 542         cmd.lba_mid2 = lba >> 32;
 543         cmd.lba_high2 = lba >> 40;
 544         lba &= 0xffffff;
 545
 546         if (usepio)
 547             cmd.command = (iswrite ? ATA_CMD_WRITE_SECTORS_EXT
 548                            : ATA_CMD_READ_SECTORS_EXT);
 549         else
 550             cmd.command = (iswrite ? ATA_CMD_WRITE_DMA_EXT
 551                            : ATA_CMD_READ_DMA_EXT);
 552     } else {
 553         if (usepio)
 554             cmd.command = (iswrite ? ATA_CMD_WRITE_SECTORS
 555                            : ATA_CMD_READ_SECTORS);
 556         else
 557             cmd.command = (iswrite ? ATA_CMD_WRITE_DMA
 558                            : ATA_CMD_READ_DMA);
 559     }
 560
 561     cmd.sector_count = op->count;
 562     cmd.lba_low = lba;
 563     cmd.lba_mid = lba >> 8;
 564     cmd.lba_high = lba >> 16;
 565     cmd.device = ((lba >> 24) & 0xf) | ATA_CB_DH_LBA;
 566
 567     int ret;
 568     if (usepio)
 569         ret = ata_pio_cmd_data(op, iswrite, &cmd);
 570     else
 571         ret = ata_dma_cmd_data(op, &cmd);
 572     if (ret)
 573         return DISK_RET_EBADTRACK;
 574     return DISK_RET_SUCCESS;
 575 }
 576
 577 // 16bit command demuxer for ATA harddrives.
 578 int
 579 process_ata_op(struct disk_op_s *op)
 580 {
 581     if (!CONFIG_ATA)
 582         return 0;
 583
 584     switch (op->command) {
 585     case CMD_READ:
 586         return ata_readwrite(op, 0);
 587     case CMD_WRITE:
 588         return ata_readwrite(op, 1);
 589     default:
 590         return process_ata_misc_op(op);
 591     }
 592 }
 593
 594
 595 /****************************************************************
 596  * ATAPI functions
 597  ****************************************************************/
 598
 599 // Low-level atapi command transmit function.
 600 static int
 601 atapi_cmd_data(struct disk_op_s *op, u8 *cmdbuf, u8 cmdlen, u16 blocksize)
 602 {
 603     u8 ataid = GET_GLOBAL(op->drive_g->cntl_id);
 604     u8 channel = ataid / 2;
 605     u16 iobase1 = GET_GLOBAL(ATA_channels[channel].iobase1);
 606     u16 iobase2 = GET_GLOBAL(ATA_channels[channel].iobase2);
 607
 608     struct ata_pio_command cmd;
 609     memset(&cmd, 0, sizeof(cmd));
 610     cmd.lba_mid = blocksize;
 611     cmd.lba_high = blocksize >> 8;
 612     cmd.command = ATA_CMD_PACKET;
 613
 614     // Disable interrupts
 615     outb(ATA_CB_DC_HD15 | ATA_CB_DC_NIEN, iobase2 + ATA_CB_DC);
 616
 617     int ret = send_cmd(op->drive_g, &cmd);
 618     if (ret)
 619         goto fail;
 620     ret = ata_wait_data(iobase1);
 621     if (ret)
 622         goto fail;
 623
 624     // Send command to device
 625     outsw_fl(iobase1, MAKE_FLATPTR(GET_SEG(SS), cmdbuf), cmdlen / 2);
 626
 627     int status = pause_await_not_bsy(iobase1, iobase2);
 628     if (status < 0) {
 629         ret = status;
 630         goto fail;
 631     }
 632
 633     if (status & ATA_CB_STAT_ERR) {
 634         u8 err = inb(iobase1 + ATA_CB_ERR);
 635         // skip "Not Ready"
 636         if (err != 0x20)
 637             dprintf(6, "send_atapi_cmd : read error (status=%02x err=%02x)\n"
 638                     , status, err);
 639         ret = -2;
 640         goto fail;
 641     }
 642     if (!(status & ATA_CB_STAT_DRQ)) {
 643         dprintf(6, "send_atapi_cmd : DRQ not set (status %02x)\n", status);
 644         ret = -3;
 645         goto fail;
 646     }
 647
 648     ret = ata_pio_transfer(op, 0, blocksize);
 649
 650 fail:
 651     // Enable interrupts
 652     outb(ATA_CB_DC_HD15, iobase2+ATA_CB_DC);
 653     return ret;
 654 }
 655
 656 // Read sectors from the cdrom.
 657 int
 658 cdrom_read(struct disk_op_s *op)
 659 {
 660     u8 atacmd[12];
 661     memset(atacmd, 0, sizeof(atacmd));
 662     atacmd[0]=0x28;                         // READ command
 663     atacmd[7]=(op->count & 0xff00) >> 8;    // Sectors
 664     atacmd[8]=(op->count & 0x00ff);
 665     atacmd[2]=(op->lba & 0xff000000) >> 24; // LBA
 666     atacmd[3]=(op->lba & 0x00ff0000) >> 16;
 667     atacmd[4]=(op->lba & 0x0000ff00) >> 8;
 668     atacmd[5]=(op->lba & 0x000000ff);
 669
 670     return atapi_cmd_data(op, atacmd, sizeof(atacmd), CDROM_SECTOR_SIZE);
 671 }
 672
 673 // 16bit command demuxer for ATAPI cdroms.
 674 int
 675 process_atapi_op(struct disk_op_s *op)
 676 {
 677     int ret;
 678     switch (op->command) {
 679     case CMD_READ:
 680         ret = cdrom_read(op);
 681         if (ret)
 682             return DISK_RET_EBADTRACK;
 683         return DISK_RET_SUCCESS;
 684     case CMD_FORMAT:
 685     case CMD_WRITE:
 686         return DISK_RET_EWRITEPROTECT;
 687     default:
 688         return process_ata_misc_op(op);
 689     }
 690 }
 691
 692 // Send a simple atapi command to a drive.
 693 int
 694 ata_cmd_packet(struct drive_s *drive_g, u8 *cmdbuf, u8 cmdlen
 695                , u32 length, void *buf_fl)
 696 {
 697     struct disk_op_s dop;
 698     memset(&dop, 0, sizeof(dop));
 699     dop.drive_g = drive_g;
 700     dop.count = 1;
 701     dop.buf_fl = buf_fl;
 702
 703     return atapi_cmd_data(&dop, cmdbuf, cmdlen, length);
 704 }
 705
 706
 707 /****************************************************************
 708  * ATA detect and init
 709  ****************************************************************/
 710
 711 // Send an identify device or identify device packet command.
 712 static int
 713 send_ata_identity(struct drive_s *drive_g, u16 *buffer, int command)
 714 {
 715     memset(buffer, 0, DISK_SECTOR_SIZE);
 716
 717     struct disk_op_s dop;
 718     memset(&dop, 0, sizeof(dop));
 719     dop.drive_g = drive_g;
 720     dop.count = 1;
 721     dop.lba = 1;
 722     dop.buf_fl = MAKE_FLATPTR(GET_SEG(SS), buffer);
 723
 724     struct ata_pio_command cmd;
 725     memset(&cmd, 0, sizeof(cmd));
 726     cmd.command = command;
 727
 728     return ata_pio_cmd_data(&dop, 0, &cmd);
 729 }
 730
 731 // Extract the ATA/ATAPI version info.
 732 static int
 733 extract_version(u16 *buffer)
 734 {
 735     // Extract ATA/ATAPI version.
 736     u16 ataversion = buffer[80];
 737     u8 version;
 738     for (version=15; version>0; version--)
 739         if (ataversion & (1<<version))
 740             break;
 741     return version;
 742 }
 743
 744 // Extract common information from IDENTIFY commands.
 745 static void
 746 extract_identify(struct drive_s *drive_g, u16 *buffer)
 747 {
 748     dprintf(3, "Identify w0=%x w2=%x\n", buffer[0], buffer[2]);
 749
 750     // Read model name
 751     char *model = drive_g->model;
 752     int maxsize = ARRAY_SIZE(drive_g->model);
 753     int i;
 754     for (i=0; i<maxsize/2; i++) {
 755         u16 v = buffer[27+i];
 756         model[i*2] = v >> 8;
 757         model[i*2+1] = v & 0xff;
 758     }
 759     model[maxsize-1] = 0x00;
 760
 761     // Trim trailing spaces from model name.
 762     for (i=maxsize-2; i>0 && model[i] == 0x20; i--)
 763         model[i] = 0x00;
 764
 765     // Common flags.
 766     SET_GLOBAL(drive_g->removable, (buffer[0] & 0x80) ? 1 : 0);
 767     SET_GLOBAL(drive_g->cntl_info, extract_version(buffer));
 768 }
 769
 770 // Print out a description of the given atapi drive.
 771 void
 772 describe_atapi(struct drive_s *drive_g)
 773 {
 774     u8 ataid = drive_g->cntl_id;
 775     u8 channel = ataid / 2;
 776     u8 slave = ataid % 2;
 777     u8 version = drive_g->cntl_info;
 778     int iscd = drive_g->floppy_type;
 779     printf("ata%d-%d: %s ATAPI-%d %s", channel, slave
 780            , drive_g->model, version
 781            , (iscd ? "CD-Rom/DVD-Rom" : "Device"));
 782 }
 783
 784 // Detect if the given drive is an atapi - initialize it if so.
 785 static struct drive_s *
 786 init_drive_atapi(struct drive_s *dummy, u16 *buffer)
 787 {
 788     // Send an IDENTIFY_DEVICE_PACKET command to device
 789     int ret = send_ata_identity(dummy, buffer, ATA_CMD_IDENTIFY_PACKET_DEVICE);
 790     if (ret)
 791         return NULL;
 792
 793     // Success - setup as ATAPI.
 794     struct drive_s *drive_g = allocDrive();
 795     if (! drive_g)
 796         return NULL;
 797     SET_GLOBAL(drive_g->cntl_id, dummy->cntl_id);
 798     extract_identify(drive_g, buffer);
 799     SET_GLOBAL(drive_g->type, DTYPE_ATAPI);
 800     SET_GLOBAL(drive_g->blksize, CDROM_SECTOR_SIZE);
 801     SET_GLOBAL(drive_g->sectors, (u64)-1);
 802     u8 iscd = ((buffer[0] >> 8) & 0x1f) == 0x05;
 803     SET_GLOBAL(drive_g->floppy_type, iscd);
 804
 805     // fill cdidmap
 806     if (iscd)
 807         map_cd_drive(drive_g);
 808
 809     return drive_g;
 810 }
 811
 812 // Print out a description of the given ata drive.
 813 void
 814 describe_ata(struct drive_s *drive_g)
 815 {
 816     u8 ataid = drive_g->cntl_id;
 817     u8 channel = ataid / 2;
 818     u8 slave = ataid % 2;
 819     u64 sectors = drive_g->sectors;
 820     u8 version = drive_g->cntl_info;
 821     char *model = drive_g->model;
 822     printf("ata%d-%d: %s ATA-%d Hard-Disk", channel, slave, model, version);
 823     u64 sizeinmb = sectors >> 11;
 824     if (sizeinmb < (1 << 16))
 825         printf(" (%u MiBytes)", (u32)sizeinmb);
 826     else
 827         printf(" (%u GiBytes)", (u32)(sizeinmb >> 10));
 828 }
 829
 830 // Detect if the given drive is a regular ata drive - initialize it if so.
 831 static struct drive_s *
 832 init_drive_ata(struct drive_s *dummy, u16 *buffer)
 833 {
 834     // Send an IDENTIFY_DEVICE command to device
 835     int ret = send_ata_identity(dummy, buffer, ATA_CMD_IDENTIFY_DEVICE);
 836     if (ret)
 837         return NULL;
 838
 839     // Success - setup as ATA.
 840     struct drive_s *drive_g = allocDrive();
 841     if (! drive_g)
 842         return NULL;
 843     SET_GLOBAL(drive_g->cntl_id, dummy->cntl_id);
 844     extract_identify(drive_g, buffer);
 845     SET_GLOBAL(drive_g->type, DTYPE_ATA);
 846     SET_GLOBAL(drive_g->blksize, DISK_SECTOR_SIZE);
 847
 848     SET_GLOBAL(drive_g->pchs.cylinders, buffer[1]);
 849     SET_GLOBAL(drive_g->pchs.heads, buffer[3]);
 850     SET_GLOBAL(drive_g->pchs.spt, buffer[6]);
 851
 852     u64 sectors;
 853     if (buffer[83] & (1 << 10)) // word 83 - lba48 support
 854         sectors = *(u64*)&buffer[100]; // word 100-103
 855     else
 856         sectors = *(u32*)&buffer[60]; // word 60 and word 61
 857     SET_GLOBAL(drive_g->sectors, sectors);
 858
 859     // Setup disk geometry translation.
 860     setup_translation(drive_g);
 861
 862     // Register with bcv system.
 863     add_bcv_internal(drive_g);
 864
 865     return drive_g;
 866 }
 867
 868 static u64 SpinupEnd;
 869
 870 // Wait for non-busy status and check for "floating bus" condition.
 871 static int
 872 powerup_await_non_bsy(u16 base)
 873 {
 874     u8 orstatus = 0;
 875     u8 status;
 876     for (;;) {
 877         status = inb(base+ATA_CB_STAT);
 878         if (!(status & ATA_CB_STAT_BSY))
 879             break;
 880         orstatus |= status;
 881         if (orstatus == 0xff) {
 882             dprintf(1, "powerup IDE floating\n");
 883             return orstatus;
 884         }
 885         if (check_time(SpinupEnd)) {
 886             warn_timeout();
 887             return -1;
 888         }
 889         yield();
 890     }
 891     dprintf(6, "powerup iobase=%x st=%x\n", base, status);
 892     return status;
 893 }
 894
 895 // Detect any drives attached to a given controller.
 896 static void
 897 ata_detect(void *data)
 898 {
 899     struct ata_channel_s *atachannel = data;
 900     int startid = (atachannel - ATA_channels) * 2;
 901     struct drive_s dummy;
 902     memset(&dummy, 0, sizeof(dummy));
 903     // Device detection
 904     int ataid, last_reset_ataid=-1;
 905     for (ataid=startid; ataid<startid+2; ataid++) {
 906         u8 channel = ataid / 2;
 907         u8 slave = ataid % 2;
 908
 909         u16 iobase1 = GET_GLOBAL(ATA_channels[channel].iobase1);
 910         if (!iobase1)
 911             break;
 912
 913         // Wait for not-bsy.
 914         int status = powerup_await_non_bsy(iobase1);
 915         if (status < 0)
 916             continue;
 917         u8 newdh = slave ? ATA_CB_DH_DEV1 : ATA_CB_DH_DEV0;
 918         outb(newdh, iobase1+ATA_CB_DH);
 919         ndelay(400);
 920         status = powerup_await_non_bsy(iobase1);
 921         if (status < 0)
 922             continue;
 923
 924         // Check if ioport registers look valid.
 925         outb(newdh, iobase1+ATA_CB_DH);
 926         u8 dh = inb(iobase1+ATA_CB_DH);
 927         outb(0x55, iobase1+ATA_CB_SC);
 928         outb(0xaa, iobase1+ATA_CB_SN);
 929         u8 sc = inb(iobase1+ATA_CB_SC);
 930         u8 sn = inb(iobase1+ATA_CB_SN);
 931         dprintf(6, "ata_detect ataid=%d sc=%x sn=%x dh=%x\n"
 932                 , ataid, sc, sn, dh);
 933         if (sc != 0x55 || sn != 0xaa || dh != newdh)
 934             continue;
 935
 936         // Prepare new drive.
 937         dummy.cntl_id = ataid;
 938
 939         // reset the channel
 940         if (slave && ataid == last_reset_ataid + 1) {
 941             // The drive was just reset - no need to reset it again.
 942         } else {
 943             ata_reset(&dummy);
 944             last_reset_ataid = ataid;
 945         }
 946
 947         // check for ATAPI
 948         u16 buffer[256];
 949         struct drive_s *drive_g = init_drive_atapi(&dummy, buffer);
 950         if (!drive_g) {
 951             // Didn't find an ATAPI drive - look for ATA drive.
 952             u8 st = inb(iobase1+ATA_CB_STAT);
 953             if (!st)
 954                 // Status not set - can't be a valid drive.
 955                 continue;
 956
 957             // Wait for RDY.
 958             int ret = await_rdy(iobase1);
 959             if (ret < 0)
 960                 continue;
 961
 962             // check for ATA.
 963             drive_g = init_drive_ata(&dummy, buffer);
 964             if (!drive_g)
 965                 // No ATA drive found
 966                 continue;
 967         }
 968
 969         u16 resetresult = buffer[93];
 970         dprintf(6, "ata_detect resetresult=%04x\n", resetresult);
 971         if (!slave && (resetresult & 0xdf61) == 0x4041)
 972             // resetresult looks valid and device 0 is responding to
 973             // device 1 requests - device 1 must not be present - skip
 974             // detection.
 975             ataid++;
 976     }
 977 }
 978
 979 // Initialize an ata controller and detect its drives.
 980 static void
 981 init_controller(struct ata_channel_s *atachannel
 982                 , int bdf, int irq, u32 port1, u32 port2, u32 master)
 983 {
 984     SET_GLOBAL(atachannel->irq, irq);
 985     SET_GLOBAL(atachannel->pci_bdf, bdf);
 986     SET_GLOBAL(atachannel->iobase1, port1);
 987     SET_GLOBAL(atachannel->iobase2, port2);
 988     SET_GLOBAL(atachannel->iomaster, master);
 989     dprintf(1, "ATA controller %d at %x/%x/%x (irq %d dev %x)\n"
 990             , atachannel - ATA_channels, port1, port2, master, irq, bdf);
 991     run_thread(ata_detect, atachannel);
 992 }
 993
 994 #define IRQ_ATA1 14
 995 #define IRQ_ATA2 15
 996
 997 // Locate and init ata controllers.
 998 static void
 999 ata_init(void)
1000 {
1001     // Scan PCI bus for ATA adapters
1002     int count=0, pcicount=0;
1003     int bdf, max;
1004     foreachpci(bdf, max) {
1005         pcicount++;
1006         if (pci_config_readw(bdf, PCI_CLASS_DEVICE) != PCI_CLASS_STORAGE_IDE)
1007             continue;
1008         if (count >= ARRAY_SIZE(ATA_channels))
1009             break;
1010
1011         u8 pciirq = pci_config_readb(bdf, PCI_INTERRUPT_LINE);
1012         u8 prog_if = pci_config_readb(bdf, PCI_CLASS_PROG);
1013         int master = 0;
1014         if (CONFIG_ATA_DMA && prog_if & 0x80) {
1015             // Check for bus-mastering.
1016             u32 bar = pci_config_readl(bdf, PCI_BASE_ADDRESS_4);
1017             if (bar & PCI_BASE_ADDRESS_SPACE_IO) {
1018                 master = bar & PCI_BASE_ADDRESS_IO_MASK;
1019                 pci_config_maskw(bdf, PCI_COMMAND, 0, PCI_COMMAND_MASTER);
1020             }
1021         }
1022
1023         u32 port1, port2, irq;
1024         if (prog_if & 1) {
1025             port1 = pci_config_readl(bdf, PCI_BASE_ADDRESS_0) & ~3;
1026             port2 = pci_config_readl(bdf, PCI_BASE_ADDRESS_1) & ~3;
1027             irq = pciirq;
1028         } else {
1029             port1 = PORT_ATA1_CMD_BASE;
1030             port2 = PORT_ATA1_CTRL_BASE;
1031             irq = IRQ_ATA1;
1032         }
1033         init_controller(&ATA_channels[count], bdf, irq, port1, port2, master);
1034         count++;
1035
1036         if (prog_if & 4) {
1037             port1 = pci_config_readl(bdf, PCI_BASE_ADDRESS_2) & ~3;
1038             port2 = pci_config_readl(bdf, PCI_BASE_ADDRESS_3) & ~3;
1039             irq = pciirq;
1040         } else {
1041             port1 = PORT_ATA2_CMD_BASE;
1042             port2 = PORT_ATA2_CTRL_BASE;
1043             irq = IRQ_ATA2;
1044         }
1045         init_controller(&ATA_channels[count], bdf, irq, port1, port2
1046                         , master ? master + 8 : 0);
1047         count++;
1048     }
1049
1050     if (!CONFIG_COREBOOT && !pcicount && ARRAY_SIZE(ATA_channels) >= 2) {
1051         // No PCI devices found - probably a QEMU "-M isapc" machine.
1052         // Try using ISA ports for ATA controllers.
1053         init_controller(&ATA_channels[0], -1, IRQ_ATA1
1054                         , PORT_ATA1_CMD_BASE, PORT_ATA1_CTRL_BASE, 0);
1055         init_controller(&ATA_channels[1], -1, IRQ_ATA2
1056                         , PORT_ATA2_CMD_BASE, PORT_ATA2_CTRL_BASE, 0);
1057     }
1058 }
1059
1060 void
1061 ata_setup(void)
1062 {
1063     ASSERT32FLAT();
1064     if (!CONFIG_ATA)
1065         return;
1066
1067     dprintf(3, "init hard drives\n");
1068
1069     SpinupEnd = calc_future_tsc(IDE_TIMEOUT);
1070     ata_init();
1071
1072     SET_BDA(disk_control_byte, 0xc0);
1073
1074     enable_hwirq(14, entry_76);
1075 }