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 #include "blockcmd.h" // CDB_CMD_READ_10
  21
  22 #define IDE_TIMEOUT 32000 //32 seconds max for IDE ops
  23
  24 struct ata_channel_s ATA_channels[CONFIG_MAX_ATA_INTERFACES] VAR16VISIBLE;
  25
  26
  27 /****************************************************************
  28  * Helper functions
  29  ****************************************************************/
  30
  31 // Wait for the specified ide state
  32 static inline int
  33 await_ide(u8 mask, u8 flags, u16 base, u16 timeout)
  34 {
  35     u64 end = calc_future_tsc(timeout);
  36     for (;;) {
  37         u8 status = inb(base+ATA_CB_STAT);
  38         if ((status & mask) == flags)
  39             return status;
  40         if (check_time(end)) {
  41             warn_timeout();
  42             return -1;
  43         }
  44         yield();
  45     }
  46 }
  47
  48 // Wait for the device to be not-busy.
  49 static int
  50 await_not_bsy(u16 base)
  51 {
  52     return await_ide(ATA_CB_STAT_BSY, 0, base, IDE_TIMEOUT);
  53 }
  54
  55 // Wait for the device to be ready.
  56 static int
  57 await_rdy(u16 base)
  58 {
  59     return await_ide(ATA_CB_STAT_RDY, ATA_CB_STAT_RDY, base, IDE_TIMEOUT);
  60 }
  61
  62 // Wait for ide state - pauses for one ata cycle first.
  63 static inline int
  64 pause_await_not_bsy(u16 iobase1, u16 iobase2)
  65 {
  66     // Wait one PIO transfer cycle.
  67     inb(iobase2 + ATA_CB_ASTAT);
  68
  69     return await_not_bsy(iobase1);
  70 }
  71
  72 // Wait for ide state - pause for 400ns first.
  73 static inline int
  74 ndelay_await_not_bsy(u16 iobase1)
  75 {
  76     ndelay(400);
  77     return await_not_bsy(iobase1);
  78 }
  79
  80 // Reset a drive
  81 static void
  82 ata_reset(struct drive_s *drive_g)
  83 {
  84     u8 ataid = GET_GLOBAL(drive_g->cntl_id);
  85     u8 channel = ataid / 2;
  86     u8 slave = ataid % 2;
  87     u16 iobase1 = GET_GLOBAL(ATA_channels[channel].iobase1);
  88     u16 iobase2 = GET_GLOBAL(ATA_channels[channel].iobase2);
  89
  90     dprintf(6, "ata_reset drive=%p\n", drive_g);
  91     // Pulse SRST
  92     outb(ATA_CB_DC_HD15 | ATA_CB_DC_NIEN | ATA_CB_DC_SRST, iobase2+ATA_CB_DC);
  93     udelay(5);
  94     outb(ATA_CB_DC_HD15 | ATA_CB_DC_NIEN, iobase2+ATA_CB_DC);
  95     msleep(2);
  96
  97     // wait for device to become not busy.
  98     int status = await_not_bsy(iobase1);
  99     if (status < 0)
 100         goto done;
 101     if (slave) {
 102         // Change device.
 103         u64 end = calc_future_tsc(IDE_TIMEOUT);
 104         for (;;) {
 105             outb(ATA_CB_DH_DEV1, iobase1 + ATA_CB_DH);
 106             status = ndelay_await_not_bsy(iobase1);
 107             if (status < 0)
 108                 goto done;
 109             if (inb(iobase1 + ATA_CB_DH) == ATA_CB_DH_DEV1)
 110                 break;
 111             // Change drive request failed to take effect - retry.
 112             if (check_time(end)) {
 113                 warn_timeout();
 114                 goto done;
 115             }
 116         }
 117     } else {
 118         // QEMU doesn't reset dh on reset, so set it explicitly.
 119         outb(ATA_CB_DH_DEV0, iobase1 + ATA_CB_DH);
 120     }
 121
 122     // On a user-reset request, wait for RDY if it is an ATA device.
 123     u8 type=GET_GLOBAL(drive_g->type);
 124     if (type == DTYPE_ATA)
 125         status = await_rdy(iobase1);
 126
 127 done:
 128     // Enable interrupts
 129     outb(ATA_CB_DC_HD15, iobase2+ATA_CB_DC);
 130
 131     dprintf(6, "ata_reset exit status=%x\n", status);
 132 }
 133
 134 // Check for drive RDY for 16bit interface command.
 135 static int
 136 isready(struct drive_s *drive_g)
 137 {
 138     // Read the status from controller
 139     u8 ataid = GET_GLOBAL(drive_g->cntl_id);
 140     u8 channel = ataid / 2;
 141     u16 iobase1 = GET_GLOBAL(ATA_channels[channel].iobase1);
 142     u8 status = inb(iobase1 + ATA_CB_STAT);
 143     if ((status & (ATA_CB_STAT_BSY|ATA_CB_STAT_RDY)) == ATA_CB_STAT_RDY)
 144         return DISK_RET_SUCCESS;
 145     return DISK_RET_ENOTREADY;
 146 }
 147
 148 // Default 16bit command demuxer for ATA and ATAPI devices.
 149 static int
 150 process_ata_misc_op(struct disk_op_s *op)
 151 {
 152     if (!CONFIG_ATA)
 153         return 0;
 154
 155     switch (op->command) {
 156     case CMD_RESET:
 157         ata_reset(op->drive_g);
 158         return DISK_RET_SUCCESS;
 159     case CMD_ISREADY:
 160         return isready(op->drive_g);
 161     case CMD_FORMAT:
 162     case CMD_VERIFY:
 163     case CMD_SEEK:
 164         return DISK_RET_SUCCESS;
 165     default:
 166         op->count = 0;
 167         return DISK_RET_EPARAM;
 168     }
 169 }
 170
 171
 172 /****************************************************************
 173  * ATA send command
 174  ****************************************************************/
 175
 176 struct ata_pio_command {
 177     u8 feature;
 178     u8 sector_count;
 179     u8 lba_low;
 180     u8 lba_mid;
 181     u8 lba_high;
 182     u8 device;
 183     u8 command;
 184
 185     u8 feature2;
 186     u8 sector_count2;
 187     u8 lba_low2;
 188     u8 lba_mid2;
 189     u8 lba_high2;
 190 };
 191
 192 // Send an ata command to the drive.
 193 static int
 194 send_cmd(struct drive_s *drive_g, struct ata_pio_command *cmd)
 195 {
 196     u8 ataid = GET_GLOBAL(drive_g->cntl_id);
 197     u8 channel = ataid / 2;
 198     u8 slave = ataid % 2;
 199     u16 iobase1 = GET_GLOBAL(ATA_channels[channel].iobase1);
 200
 201     // Select device
 202     int status = await_not_bsy(iobase1);
 203     if (status < 0)
 204         return status;
 205     u8 newdh = ((cmd->device & ~ATA_CB_DH_DEV1)
 206                 | (slave ? ATA_CB_DH_DEV1 : ATA_CB_DH_DEV0));
 207     u8 olddh = inb(iobase1 + ATA_CB_DH);
 208     outb(newdh, iobase1 + ATA_CB_DH);
 209     if ((olddh ^ newdh) & (1<<4)) {
 210         // Was a device change - wait for device to become not busy.
 211         status = ndelay_await_not_bsy(iobase1);
 212         if (status < 0)
 213             return status;
 214     }
 215
 216     // Check for ATA_CMD_(READ|WRITE)_(SECTORS|DMA)_EXT commands.
 217     if ((cmd->command & ~0x11) == ATA_CMD_READ_SECTORS_EXT) {
 218         outb(cmd->feature2, iobase1 + ATA_CB_FR);
 219         outb(cmd->sector_count2, iobase1 + ATA_CB_SC);
 220         outb(cmd->lba_low2, iobase1 + ATA_CB_SN);
 221         outb(cmd->lba_mid2, iobase1 + ATA_CB_CL);
 222         outb(cmd->lba_high2, iobase1 + ATA_CB_CH);
 223     }
 224     outb(cmd->feature, iobase1 + ATA_CB_FR);
 225     outb(cmd->sector_count, iobase1 + ATA_CB_SC);
 226     outb(cmd->lba_low, iobase1 + ATA_CB_SN);
 227     outb(cmd->lba_mid, iobase1 + ATA_CB_CL);
 228     outb(cmd->lba_high, iobase1 + ATA_CB_CH);
 229     outb(cmd->command, iobase1 + ATA_CB_CMD);
 230
 231     return 0;
 232 }
 233
 234 // Wait for data after calling 'send_cmd'.
 235 static int
 236 ata_wait_data(u16 iobase1)
 237 {
 238     int status = ndelay_await_not_bsy(iobase1);
 239     if (status < 0)
 240         return status;
 241
 242     if (status & ATA_CB_STAT_ERR) {
 243         dprintf(6, "send_cmd : read error (status=%02x err=%02x)\n"
 244                 , status, inb(iobase1 + ATA_CB_ERR));
 245         return -4;
 246     }
 247     if (!(status & ATA_CB_STAT_DRQ)) {
 248         dprintf(6, "send_cmd : DRQ not set (status %02x)\n", status);
 249         return -5;
 250     }
 251
 252     return 0;
 253 }
 254
 255 // Send an ata command that does not transfer any further data.
 256 int
 257 ata_cmd_nondata(struct drive_s *drive_g, struct ata_pio_command *cmd)
 258 {
 259     u8 ataid = GET_GLOBAL(drive_g->cntl_id);
 260     u8 channel = ataid / 2;
 261     u16 iobase1 = GET_GLOBAL(ATA_channels[channel].iobase1);
 262     u16 iobase2 = GET_GLOBAL(ATA_channels[channel].iobase2);
 263
 264     // Disable interrupts
 265     outb(ATA_CB_DC_HD15 | ATA_CB_DC_NIEN, iobase2 + ATA_CB_DC);
 266
 267     int ret = send_cmd(drive_g, cmd);
 268     if (ret)
 269         goto fail;
 270     ret = ndelay_await_not_bsy(iobase1);
 271     if (ret < 0)
 272         goto fail;
 273
 274     if (ret & ATA_CB_STAT_ERR) {
 275         dprintf(6, "nondata cmd : read error (status=%02x err=%02x)\n"
 276                 , ret, inb(iobase1 + ATA_CB_ERR));
 277         ret = -4;
 278         goto fail;
 279     }
 280     if (ret & ATA_CB_STAT_DRQ) {
 281         dprintf(6, "nondata cmd : DRQ set (status %02x)\n", ret);
 282         ret = -5;
 283         goto fail;
 284     }
 285
 286 fail:
 287     // Enable interrupts
 288     outb(ATA_CB_DC_HD15, iobase2+ATA_CB_DC);
 289
 290     return ret;
 291 }
 292
 293
 294 /****************************************************************
 295  * ATA PIO transfers
 296  ****************************************************************/
 297
 298 // Transfer 'op->count' blocks (of 'blocksize' bytes) to/from drive
 299 // 'op->drive_g'.
 300 static int
 301 ata_pio_transfer(struct disk_op_s *op, int iswrite, int blocksize)
 302 {
 303     dprintf(16, "ata_pio_transfer id=%p write=%d count=%d bs=%d buf=%p\n"
 304             , op->drive_g, iswrite, op->count, blocksize, op->buf_fl);
 305
 306     u8 ataid = GET_GLOBAL(op->drive_g->cntl_id);
 307     u8 channel = ataid / 2;
 308     u16 iobase1 = GET_GLOBAL(ATA_channels[channel].iobase1);
 309     u16 iobase2 = GET_GLOBAL(ATA_channels[channel].iobase2);
 310     int count = op->count;
 311     void *buf_fl = op->buf_fl;
 312     int status;
 313     for (;;) {
 314         if (iswrite) {
 315             // Write data to controller
 316             dprintf(16, "Write sector id=%p dest=%p\n", op->drive_g, buf_fl);
 317             if (CONFIG_ATA_PIO32)
 318                 outsl_fl(iobase1, buf_fl, blocksize / 4);
 319             else
 320                 outsw_fl(iobase1, buf_fl, blocksize / 2);
 321         } else {
 322             // Read data from controller
 323             dprintf(16, "Read sector id=%p dest=%p\n", op->drive_g, buf_fl);
 324             if (CONFIG_ATA_PIO32)
 325                 insl_fl(iobase1, buf_fl, blocksize / 4);
 326             else
 327                 insw_fl(iobase1, buf_fl, blocksize / 2);
 328         }
 329         buf_fl += blocksize;
 330
 331         status = pause_await_not_bsy(iobase1, iobase2);
 332         if (status < 0) {
 333             // Error
 334             op->count -= count;
 335             return status;
 336         }
 337
 338         count--;
 339         if (!count)
 340             break;
 341         status &= (ATA_CB_STAT_BSY | ATA_CB_STAT_DRQ | ATA_CB_STAT_ERR);
 342         if (status != ATA_CB_STAT_DRQ) {
 343             dprintf(6, "ata_pio_transfer : more sectors left (status %02x)\n"
 344                     , status);
 345             op->count -= count;
 346             return -6;
 347         }
 348     }
 349
 350     status &= (ATA_CB_STAT_BSY | ATA_CB_STAT_DF | ATA_CB_STAT_DRQ
 351                | ATA_CB_STAT_ERR);
 352     if (!iswrite)
 353         status &= ~ATA_CB_STAT_DF;
 354     if (status != 0) {
 355         dprintf(6, "ata_pio_transfer : no sectors left (status %02x)\n", status);
 356         return -7;
 357     }
 358
 359     return 0;
 360 }
 361
 362
 363 /****************************************************************
 364  * ATA DMA transfers
 365  ****************************************************************/
 366
 367 #define BM_CMD    0
 368 #define  BM_CMD_MEMWRITE  0x08
 369 #define  BM_CMD_START     0x01
 370 #define BM_STATUS 2
 371 #define  BM_STATUS_IRQ    0x04
 372 #define  BM_STATUS_ERROR  0x02
 373 #define  BM_STATUS_ACTIVE 0x01
 374 #define BM_TABLE  4
 375
 376 struct sff_dma_prd {
 377     u32 buf_fl;
 378     u32 count;
 379 };
 380
 381 // Check if DMA available and setup transfer if so.
 382 static int
 383 ata_try_dma(struct disk_op_s *op, int iswrite, int blocksize)
 384 {
 385     if (! CONFIG_ATA_DMA)
 386         return -1;
 387     u32 dest = (u32)op->buf_fl;
 388     if (dest & 1)
 389         // Need minimum alignment of 1.
 390         return -1;
 391     u8 ataid = GET_GLOBAL(op->drive_g->cntl_id);
 392     u8 channel = ataid / 2;
 393     u16 iomaster = GET_GLOBAL(ATA_channels[channel].iomaster);
 394     if (! iomaster)
 395         return -1;
 396     u32 bytes = op->count * blocksize;
 397     if (! bytes)
 398         return -1;
 399
 400     // Build PRD dma structure.
 401     struct sff_dma_prd *dma = MAKE_FLATPTR(
 402         get_ebda_seg()
 403         , (void*)offsetof(struct extended_bios_data_area_s, extra_stack));
 404     struct sff_dma_prd *origdma = dma;
 405     while (bytes) {
 406         if (dma >= &origdma[16])
 407             // Too many descriptors..
 408             return -1;
 409         u32 count = bytes;
 410         if (count > 0x10000)
 411             count = 0x10000;
 412         u32 max = 0x10000 - (dest & 0xffff);
 413         if (count > max)
 414             count = max;
 415
 416         SET_FLATPTR(dma->buf_fl, dest);
 417         bytes -= count;
 418         if (!bytes)
 419             // Last descriptor.
 420             count |= 1<<31;
 421         dprintf(16, "dma@%p: %08x %08x\n", dma, dest, count);
 422         dest += count;
 423         SET_FLATPTR(dma->count, count);
 424         dma++;
 425     }
 426
 427     // Program bus-master controller.
 428     outl((u32)origdma, iomaster + BM_TABLE);
 429     u8 oldcmd = inb(iomaster + BM_CMD) & ~(BM_CMD_MEMWRITE|BM_CMD_START);
 430     outb(oldcmd | (iswrite ? 0x00 : BM_CMD_MEMWRITE), iomaster + BM_CMD);
 431     outb(BM_STATUS_ERROR|BM_STATUS_IRQ, iomaster + BM_STATUS);
 432
 433     return 0;
 434 }
 435
 436 // Transfer data using DMA.
 437 static int
 438 ata_dma_transfer(struct disk_op_s *op)
 439 {
 440     if (! CONFIG_ATA_DMA)
 441         return -1;
 442     dprintf(16, "ata_dma_transfer id=%p buf=%p\n"
 443             , op->drive_g, op->buf_fl);
 444
 445     u8 ataid = GET_GLOBAL(op->drive_g->cntl_id);
 446     u8 channel = ataid / 2;
 447     u16 iomaster = GET_GLOBAL(ATA_channels[channel].iomaster);
 448
 449     // Start bus-master controller.
 450     u8 oldcmd = inb(iomaster + BM_CMD);
 451     outb(oldcmd | BM_CMD_START, iomaster + BM_CMD);
 452
 453     u64 end = calc_future_tsc(IDE_TIMEOUT);
 454     u8 status;
 455     for (;;) {
 456         status = inb(iomaster + BM_STATUS);
 457         if (status & BM_STATUS_IRQ)
 458             break;
 459         // Transfer in progress
 460         if (check_time(end)) {
 461             // Timeout.
 462             warn_timeout();
 463             break;
 464         }
 465         yield();
 466     }
 467     outb(oldcmd & ~BM_CMD_START, iomaster + BM_CMD);
 468
 469     u16 iobase1 = GET_GLOBAL(ATA_channels[channel].iobase1);
 470     u16 iobase2 = GET_GLOBAL(ATA_channels[channel].iobase2);
 471     int idestatus = pause_await_not_bsy(iobase1, iobase2);
 472
 473     if ((status & (BM_STATUS_IRQ|BM_STATUS_ACTIVE)) == BM_STATUS_IRQ
 474         && idestatus >= 0x00
 475         && (idestatus & (ATA_CB_STAT_BSY | ATA_CB_STAT_DF | ATA_CB_STAT_DRQ
 476                          | ATA_CB_STAT_ERR)) == 0x00)
 477         // Success.
 478         return 0;
 479
 480     dprintf(6, "IDE DMA error (dma=%x ide=%x/%x/%x)\n", status, idestatus
 481             , inb(iobase2 + ATA_CB_ASTAT), inb(iobase1 + ATA_CB_ERR));
 482     op->count = 0;
 483     return -1;
 484 }
 485
 486
 487 /****************************************************************
 488  * ATA hard drive functions
 489  ****************************************************************/
 490
 491 // Transfer data to harddrive using PIO protocol.
 492 static int
 493 ata_pio_cmd_data(struct disk_op_s *op, int iswrite, struct ata_pio_command *cmd)
 494 {
 495     u8 ataid = GET_GLOBAL(op->drive_g->cntl_id);
 496     u8 channel = ataid / 2;
 497     u16 iobase1 = GET_GLOBAL(ATA_channels[channel].iobase1);
 498     u16 iobase2 = GET_GLOBAL(ATA_channels[channel].iobase2);
 499
 500     // Disable interrupts
 501     outb(ATA_CB_DC_HD15 | ATA_CB_DC_NIEN, iobase2 + ATA_CB_DC);
 502
 503     int ret = send_cmd(op->drive_g, cmd);
 504     if (ret)
 505         goto fail;
 506     ret = ata_wait_data(iobase1);
 507     if (ret)
 508         goto fail;
 509     ret = ata_pio_transfer(op, iswrite, DISK_SECTOR_SIZE);
 510
 511 fail:
 512     // Enable interrupts
 513     outb(ATA_CB_DC_HD15, iobase2+ATA_CB_DC);
 514     return ret;
 515 }
 516
 517 // Transfer data to harddrive using DMA protocol.
 518 static int
 519 ata_dma_cmd_data(struct disk_op_s *op, struct ata_pio_command *cmd)
 520 {
 521     if (! CONFIG_ATA_DMA)
 522         return -1;
 523     int ret = send_cmd(op->drive_g, cmd);
 524     if (ret)
 525         return ret;
 526     return ata_dma_transfer(op);
 527 }
 528
 529 // Read/write count blocks from a harddrive.
 530 static int
 531 ata_readwrite(struct disk_op_s *op, int iswrite)
 532 {
 533     u64 lba = op->lba;
 534
 535     int usepio = ata_try_dma(op, iswrite, DISK_SECTOR_SIZE);
 536
 537     struct ata_pio_command cmd;
 538     memset(&cmd, 0, sizeof(cmd));
 539
 540     if (op->count >= (1<<8) || lba + op->count >= (1<<28)) {
 541         cmd.sector_count2 = op->count >> 8;
 542         cmd.lba_low2 = lba >> 24;
 543         cmd.lba_mid2 = lba >> 32;
 544         cmd.lba_high2 = lba >> 40;
 545         lba &= 0xffffff;
 546
 547         if (usepio)
 548             cmd.command = (iswrite ? ATA_CMD_WRITE_SECTORS_EXT
 549                            : ATA_CMD_READ_SECTORS_EXT);
 550         else
 551             cmd.command = (iswrite ? ATA_CMD_WRITE_DMA_EXT
 552                            : ATA_CMD_READ_DMA_EXT);
 553     } else {
 554         if (usepio)
 555             cmd.command = (iswrite ? ATA_CMD_WRITE_SECTORS
 556                            : ATA_CMD_READ_SECTORS);
 557         else
 558             cmd.command = (iswrite ? ATA_CMD_WRITE_DMA
 559                            : ATA_CMD_READ_DMA);
 560     }
 561
 562     cmd.sector_count = op->count;
 563     cmd.lba_low = lba;
 564     cmd.lba_mid = lba >> 8;
 565     cmd.lba_high = lba >> 16;
 566     cmd.device = ((lba >> 24) & 0xf) | ATA_CB_DH_LBA;
 567
 568     int ret;
 569     if (usepio)
 570         ret = ata_pio_cmd_data(op, iswrite, &cmd);
 571     else
 572         ret = ata_dma_cmd_data(op, &cmd);
 573     if (ret)
 574         return DISK_RET_EBADTRACK;
 575     return DISK_RET_SUCCESS;
 576 }
 577
 578 // 16bit command demuxer for ATA harddrives.
 579 int
 580 process_ata_op(struct disk_op_s *op)
 581 {
 582     if (!CONFIG_ATA)
 583         return 0;
 584
 585     switch (op->command) {
 586     case CMD_READ:
 587         return ata_readwrite(op, 0);
 588     case CMD_WRITE:
 589         return ata_readwrite(op, 1);
 590     default:
 591         return process_ata_misc_op(op);
 592     }
 593 }
 594
 595
 596 /****************************************************************
 597  * ATAPI functions
 598  ****************************************************************/
 599
 600 #define CDROM_CDB_SIZE 12
 601
 602 // Low-level atapi command transmit function.
 603 int
 604 atapi_cmd_data(struct disk_op_s *op, void *cdbcmd, u16 blocksize)
 605 {
 606     u8 ataid = GET_GLOBAL(op->drive_g->cntl_id);
 607     u8 channel = ataid / 2;
 608     u16 iobase1 = GET_GLOBAL(ATA_channels[channel].iobase1);
 609     u16 iobase2 = GET_GLOBAL(ATA_channels[channel].iobase2);
 610
 611     struct ata_pio_command cmd;
 612     memset(&cmd, 0, sizeof(cmd));
 613     cmd.lba_mid = blocksize;
 614     cmd.lba_high = blocksize >> 8;
 615     cmd.command = ATA_CMD_PACKET;
 616
 617     // Disable interrupts
 618     outb(ATA_CB_DC_HD15 | ATA_CB_DC_NIEN, iobase2 + ATA_CB_DC);
 619
 620     int ret = send_cmd(op->drive_g, &cmd);
 621     if (ret)
 622         goto fail;
 623     ret = ata_wait_data(iobase1);
 624     if (ret)
 625         goto fail;
 626
 627     // Send command to device
 628     outsw_fl(iobase1, MAKE_FLATPTR(GET_SEG(SS), cdbcmd), CDROM_CDB_SIZE / 2);
 629
 630     int status = pause_await_not_bsy(iobase1, iobase2);
 631     if (status < 0) {
 632         ret = status;
 633         goto fail;
 634     }
 635
 636     if (status & ATA_CB_STAT_ERR) {
 637         u8 err = inb(iobase1 + ATA_CB_ERR);
 638         // skip "Not Ready"
 639         if (err != 0x20)
 640             dprintf(6, "send_atapi_cmd : read error (status=%02x err=%02x)\n"
 641                     , status, err);
 642         ret = -2;
 643         goto fail;
 644     }
 645     if (!(status & ATA_CB_STAT_DRQ)) {
 646         dprintf(6, "send_atapi_cmd : DRQ not set (status %02x)\n", status);
 647         ret = -3;
 648         goto fail;
 649     }
 650
 651     ret = ata_pio_transfer(op, 0, blocksize);
 652
 653 fail:
 654     // Enable interrupts
 655     outb(ATA_CB_DC_HD15, iobase2+ATA_CB_DC);
 656     return ret;
 657 }
 658
 659 // Read sectors from the cdrom.
 660 int
 661 cdrom_read(struct disk_op_s *op)
 662 {
 663     struct cdb_rwdata_10 cmd;
 664     memset(&cmd, 0, sizeof(cmd));
 665     cmd.command = CDB_CMD_READ_10;
 666     cmd.lba = htonl(op->lba);
 667     cmd.count = htons(op->count);
 668     return atapi_cmd_data(op, &cmd, CDROM_SECTOR_SIZE);
 669 }
 670
 671 // 16bit command demuxer for ATAPI cdroms.
 672 int
 673 process_atapi_op(struct disk_op_s *op)
 674 {
 675     int ret;
 676     switch (op->command) {
 677     case CMD_READ:
 678         ret = cdrom_read(op);
 679         if (ret)
 680             return DISK_RET_EBADTRACK;
 681         return DISK_RET_SUCCESS;
 682     case CMD_FORMAT:
 683     case CMD_WRITE:
 684         return DISK_RET_EWRITEPROTECT;
 685     default:
 686         return process_ata_misc_op(op);
 687     }
 688 }
 689
 690
 691 /****************************************************************
 692  * ATA detect and init
 693  ****************************************************************/
 694
 695 // Send an identify device or identify device packet command.
 696 static int
 697 send_ata_identity(struct drive_s *drive_g, u16 *buffer, int command)
 698 {
 699     memset(buffer, 0, DISK_SECTOR_SIZE);
 700
 701     struct disk_op_s dop;
 702     memset(&dop, 0, sizeof(dop));
 703     dop.drive_g = drive_g;
 704     dop.count = 1;
 705     dop.lba = 1;
 706     dop.buf_fl = MAKE_FLATPTR(GET_SEG(SS), buffer);
 707
 708     struct ata_pio_command cmd;
 709     memset(&cmd, 0, sizeof(cmd));
 710     cmd.command = command;
 711
 712     return ata_pio_cmd_data(&dop, 0, &cmd);
 713 }
 714
 715 // Extract the ATA/ATAPI version info.
 716 static int
 717 extract_version(u16 *buffer)
 718 {
 719     // Extract ATA/ATAPI version.
 720     u16 ataversion = buffer[80];
 721     u8 version;
 722     for (version=15; version>0; version--)
 723         if (ataversion & (1<<version))
 724             break;
 725     return version;
 726 }
 727
 728 // Extract common information from IDENTIFY commands.
 729 static void
 730 extract_identify(struct drive_s *drive_g, u16 *buffer)
 731 {
 732     dprintf(3, "Identify w0=%x w2=%x\n", buffer[0], buffer[2]);
 733
 734     // Read model name
 735     char *model = drive_g->model;
 736     int maxsize = ARRAY_SIZE(drive_g->model);
 737     int i;
 738     for (i=0; i<maxsize/2; i++) {
 739         u16 v = buffer[27+i];
 740         model[i*2] = v >> 8;
 741         model[i*2+1] = v & 0xff;
 742     }
 743     model[maxsize-1] = 0x00;
 744
 745     // Trim trailing spaces from model name.
 746     for (i=maxsize-2; i>0 && model[i] == 0x20; i--)
 747         model[i] = 0x00;
 748
 749     // Common flags.
 750     SET_GLOBAL(drive_g->removable, (buffer[0] & 0x80) ? 1 : 0);
 751     SET_GLOBAL(drive_g->cntl_info, extract_version(buffer));
 752 }
 753
 754 // Print out a description of the given atapi drive.
 755 void
 756 describe_atapi(struct drive_s *drive_g)
 757 {
 758     u8 ataid = drive_g->cntl_id;
 759     u8 channel = ataid / 2;
 760     u8 slave = ataid % 2;
 761     u8 version = drive_g->cntl_info;
 762     int iscd = drive_g->floppy_type;
 763     printf("ata%d-%d: %s ATAPI-%d %s", channel, slave
 764            , drive_g->model, version
 765            , (iscd ? "CD-Rom/DVD-Rom" : "Device"));
 766 }
 767
 768 // Detect if the given drive is an atapi - initialize it if so.
 769 static struct drive_s *
 770 init_drive_atapi(struct drive_s *dummy, u16 *buffer)
 771 {
 772     // Send an IDENTIFY_DEVICE_PACKET command to device
 773     int ret = send_ata_identity(dummy, buffer, ATA_CMD_IDENTIFY_PACKET_DEVICE);
 774     if (ret)
 775         return NULL;
 776
 777     // Success - setup as ATAPI.
 778     struct drive_s *drive_g = malloc_fseg(sizeof(*drive_g));
 779     if (! drive_g) {
 780         warn_noalloc();
 781         return NULL;
 782     }
 783     memset(drive_g, 0, sizeof(*drive_g));
 784     SET_GLOBAL(drive_g->cntl_id, dummy->cntl_id);
 785     extract_identify(drive_g, buffer);
 786     SET_GLOBAL(drive_g->type, DTYPE_ATAPI);
 787     SET_GLOBAL(drive_g->blksize, CDROM_SECTOR_SIZE);
 788     SET_GLOBAL(drive_g->sectors, (u64)-1);
 789     u8 iscd = ((buffer[0] >> 8) & 0x1f) == 0x05;
 790     SET_GLOBAL(drive_g->floppy_type, iscd);
 791
 792     // fill cdidmap
 793     if (iscd)
 794         map_cd_drive(drive_g);
 795
 796     return drive_g;
 797 }
 798
 799 // Print out a description of the given ata drive.
 800 void
 801 describe_ata(struct drive_s *drive_g)
 802 {
 803     u8 ataid = drive_g->cntl_id;
 804     u8 channel = ataid / 2;
 805     u8 slave = ataid % 2;
 806     u64 sectors = drive_g->sectors;
 807     u8 version = drive_g->cntl_info;
 808     char *model = drive_g->model;
 809     printf("ata%d-%d: %s ATA-%d Hard-Disk", channel, slave, model, version);
 810     u64 sizeinmb = sectors >> 11;
 811     if (sizeinmb < (1 << 16))
 812         printf(" (%u MiBytes)", (u32)sizeinmb);
 813     else
 814         printf(" (%u GiBytes)", (u32)(sizeinmb >> 10));
 815 }
 816
 817 // Detect if the given drive is a regular ata drive - initialize it if so.
 818 static struct drive_s *
 819 init_drive_ata(struct drive_s *dummy, u16 *buffer)
 820 {
 821     // Send an IDENTIFY_DEVICE command to device
 822     int ret = send_ata_identity(dummy, buffer, ATA_CMD_IDENTIFY_DEVICE);
 823     if (ret)
 824         return NULL;
 825
 826     // Success - setup as ATA.
 827     struct drive_s *drive_g = malloc_fseg(sizeof(*drive_g));
 828     if (! drive_g) {
 829         warn_noalloc();
 830         return NULL;
 831     }
 832     memset(drive_g, 0, sizeof(*drive_g));
 833     SET_GLOBAL(drive_g->cntl_id, dummy->cntl_id);
 834     extract_identify(drive_g, buffer);
 835     SET_GLOBAL(drive_g->type, DTYPE_ATA);
 836     SET_GLOBAL(drive_g->blksize, DISK_SECTOR_SIZE);
 837
 838     SET_GLOBAL(drive_g->pchs.cylinders, buffer[1]);
 839     SET_GLOBAL(drive_g->pchs.heads, buffer[3]);
 840     SET_GLOBAL(drive_g->pchs.spt, buffer[6]);
 841
 842     u64 sectors;
 843     if (buffer[83] & (1 << 10)) // word 83 - lba48 support
 844         sectors = *(u64*)&buffer[100]; // word 100-103
 845     else
 846         sectors = *(u32*)&buffer[60]; // word 60 and word 61
 847     SET_GLOBAL(drive_g->sectors, sectors);
 848
 849     // Setup disk geometry translation.
 850     setup_translation(drive_g);
 851
 852     // Register with bcv system.
 853     add_bcv_internal(drive_g);
 854
 855     return drive_g;
 856 }
 857
 858 static u64 SpinupEnd;
 859
 860 // Wait for non-busy status and check for "floating bus" condition.
 861 static int
 862 powerup_await_non_bsy(u16 base)
 863 {
 864     u8 orstatus = 0;
 865     u8 status;
 866     for (;;) {
 867         status = inb(base+ATA_CB_STAT);
 868         if (!(status & ATA_CB_STAT_BSY))
 869             break;
 870         orstatus |= status;
 871         if (orstatus == 0xff) {
 872             dprintf(1, "powerup IDE floating\n");
 873             return orstatus;
 874         }
 875         if (check_time(SpinupEnd)) {
 876             warn_timeout();
 877             return -1;
 878         }
 879         yield();
 880     }
 881     dprintf(6, "powerup iobase=%x st=%x\n", base, status);
 882     return status;
 883 }
 884
 885 // Detect any drives attached to a given controller.
 886 static void
 887 ata_detect(void *data)
 888 {
 889     struct ata_channel_s *atachannel = data;
 890     int startid = (atachannel - ATA_channels) * 2;
 891     struct drive_s dummy;
 892     memset(&dummy, 0, sizeof(dummy));
 893     // Device detection
 894     int ataid, last_reset_ataid=-1;
 895     for (ataid=startid; ataid<startid+2; ataid++) {
 896         u8 channel = ataid / 2;
 897         u8 slave = ataid % 2;
 898
 899         u16 iobase1 = GET_GLOBAL(ATA_channels[channel].iobase1);
 900         if (!iobase1)
 901             break;
 902
 903         // Wait for not-bsy.
 904         int status = powerup_await_non_bsy(iobase1);
 905         if (status < 0)
 906             continue;
 907         u8 newdh = slave ? ATA_CB_DH_DEV1 : ATA_CB_DH_DEV0;
 908         outb(newdh, iobase1+ATA_CB_DH);
 909         ndelay(400);
 910         status = powerup_await_non_bsy(iobase1);
 911         if (status < 0)
 912             continue;
 913
 914         // Check if ioport registers look valid.
 915         outb(newdh, iobase1+ATA_CB_DH);
 916         u8 dh = inb(iobase1+ATA_CB_DH);
 917         outb(0x55, iobase1+ATA_CB_SC);
 918         outb(0xaa, iobase1+ATA_CB_SN);
 919         u8 sc = inb(iobase1+ATA_CB_SC);
 920         u8 sn = inb(iobase1+ATA_CB_SN);
 921         dprintf(6, "ata_detect ataid=%d sc=%x sn=%x dh=%x\n"
 922                 , ataid, sc, sn, dh);
 923         if (sc != 0x55 || sn != 0xaa || dh != newdh)
 924             continue;
 925
 926         // Prepare new drive.
 927         dummy.cntl_id = ataid;
 928
 929         // reset the channel
 930         if (slave && ataid == last_reset_ataid + 1) {
 931             // The drive was just reset - no need to reset it again.
 932         } else {
 933             ata_reset(&dummy);
 934             last_reset_ataid = ataid;
 935         }
 936
 937         // check for ATAPI
 938         u16 buffer[256];
 939         struct drive_s *drive_g = init_drive_atapi(&dummy, buffer);
 940         if (!drive_g) {
 941             // Didn't find an ATAPI drive - look for ATA drive.
 942             u8 st = inb(iobase1+ATA_CB_STAT);
 943             if (!st)
 944                 // Status not set - can't be a valid drive.
 945                 continue;
 946
 947             // Wait for RDY.
 948             int ret = await_rdy(iobase1);
 949             if (ret < 0)
 950                 continue;
 951
 952             // check for ATA.
 953             drive_g = init_drive_ata(&dummy, buffer);
 954             if (!drive_g)
 955                 // No ATA drive found
 956                 continue;
 957         }
 958
 959         u16 resetresult = buffer[93];
 960         dprintf(6, "ata_detect resetresult=%04x\n", resetresult);
 961         if (!slave && (resetresult & 0xdf61) == 0x4041)
 962             // resetresult looks valid and device 0 is responding to
 963             // device 1 requests - device 1 must not be present - skip
 964             // detection.
 965             ataid++;
 966     }
 967 }
 968
 969 // Initialize an ata controller and detect its drives.
 970 static void
 971 init_controller(struct ata_channel_s *atachannel
 972                 , int bdf, int irq, u32 port1, u32 port2, u32 master)
 973 {
 974     SET_GLOBAL(atachannel->irq, irq);
 975     SET_GLOBAL(atachannel->pci_bdf, bdf);
 976     SET_GLOBAL(atachannel->iobase1, port1);
 977     SET_GLOBAL(atachannel->iobase2, port2);
 978     SET_GLOBAL(atachannel->iomaster, master);
 979     dprintf(1, "ATA controller %d at %x/%x/%x (irq %d dev %x)\n"
 980             , atachannel - ATA_channels, port1, port2, master, irq, bdf);
 981     run_thread(ata_detect, atachannel);
 982 }
 983
 984 #define IRQ_ATA1 14
 985 #define IRQ_ATA2 15
 986
 987 // Locate and init ata controllers.
 988 static void
 989 ata_init(void)
 990 {
 991     // Scan PCI bus for ATA adapters
 992     int count=0, pcicount=0;
 993     int bdf, max;
 994     foreachpci(bdf, max) {
 995         pcicount++;
 996         if (pci_config_readw(bdf, PCI_CLASS_DEVICE) != PCI_CLASS_STORAGE_IDE)
 997             continue;
 998         if (count >= ARRAY_SIZE(ATA_channels))
 999             break;
1000
1001         u8 pciirq = pci_config_readb(bdf, PCI_INTERRUPT_LINE);
1002         u8 prog_if = pci_config_readb(bdf, PCI_CLASS_PROG);
1003         int master = 0;
1004         if (CONFIG_ATA_DMA && prog_if & 0x80) {
1005             // Check for bus-mastering.
1006             u32 bar = pci_config_readl(bdf, PCI_BASE_ADDRESS_4);
1007             if (bar & PCI_BASE_ADDRESS_SPACE_IO) {
1008                 master = bar & PCI_BASE_ADDRESS_IO_MASK;
1009                 pci_config_maskw(bdf, PCI_COMMAND, 0, PCI_COMMAND_MASTER);
1010             }
1011         }
1012
1013         u32 port1, port2, irq;
1014         if (prog_if & 1) {
1015             port1 = pci_config_readl(bdf, PCI_BASE_ADDRESS_0) & ~3;
1016             port2 = pci_config_readl(bdf, PCI_BASE_ADDRESS_1) & ~3;
1017             irq = pciirq;
1018         } else {
1019             port1 = PORT_ATA1_CMD_BASE;
1020             port2 = PORT_ATA1_CTRL_BASE;
1021             irq = IRQ_ATA1;
1022         }
1023         init_controller(&ATA_channels[count], bdf, irq, port1, port2, master);
1024         count++;
1025
1026         if (prog_if & 4) {
1027             port1 = pci_config_readl(bdf, PCI_BASE_ADDRESS_2) & ~3;
1028             port2 = pci_config_readl(bdf, PCI_BASE_ADDRESS_3) & ~3;
1029             irq = pciirq;
1030         } else {
1031             port1 = PORT_ATA2_CMD_BASE;
1032             port2 = PORT_ATA2_CTRL_BASE;
1033             irq = IRQ_ATA2;
1034         }
1035         init_controller(&ATA_channels[count], bdf, irq, port1, port2
1036                         , master ? master + 8 : 0);
1037         count++;
1038     }
1039
1040     if (!CONFIG_COREBOOT && !pcicount && ARRAY_SIZE(ATA_channels) >= 2) {
1041         // No PCI devices found - probably a QEMU "-M isapc" machine.
1042         // Try using ISA ports for ATA controllers.
1043         init_controller(&ATA_channels[0], -1, IRQ_ATA1
1044                         , PORT_ATA1_CMD_BASE, PORT_ATA1_CTRL_BASE, 0);
1045         init_controller(&ATA_channels[1], -1, IRQ_ATA2
1046                         , PORT_ATA2_CMD_BASE, PORT_ATA2_CTRL_BASE, 0);
1047     }
1048 }
1049
1050 void
1051 ata_setup(void)
1052 {
1053     ASSERT32FLAT();
1054     if (!CONFIG_ATA)
1055         return;
1056
1057     dprintf(3, "init hard drives\n");
1058
1059     SpinupEnd = calc_future_tsc(IDE_TIMEOUT);
1060     ata_init();
1061
1062     SET_BDA(disk_control_byte, 0xc0);
1063
1064     enable_hwirq(14, entry_76);
1065 }