src/ata.c

   1 // Low level ATA disk access
   2 //
   3 // Copyright (C) 2008  Kevin O'Connor <kevin@koconnor.net>
   4 // Copyright (C) 2002  MandrakeSoft S.A.
   5 //
   6 // This file may be distributed under the terms of the GNU GPLv3 license.
   7
   8 #include "ata.h" // ATA_*
   9 #include "types.h" // u8
  10 #include "ioport.h" // inb
  11 #include "util.h" // dprintf
  12 #include "cmos.h" // inb_cmos
  13
  14 #define TIMEOUT 0
  15 #define BSY 1
  16 #define NOT_BSY 2
  17 #define NOT_BSY_DRQ 3
  18 #define NOT_BSY_NOT_DRQ 4
  19 #define NOT_BSY_RDY 5
  20
  21 #define IDE_SECTOR_SIZE 512
  22 #define CDROM_SECTOR_SIZE 2048
  23
  24 #define IDE_TIMEOUT 32000u //32 seconds max for IDE ops
  25
  26 #define DEBUGF1(fmt, args...) bprintf(0, fmt , ##args)
  27 #define DEBUGF(fmt, args...)
  28
  29
  30 /****************************************************************
  31  * Helper functions
  32  ****************************************************************/
  33
  34 // Wait for the specified ide state
  35 static int
  36 await_ide(u8 when_done, u16 base, u16 timeout)
  37 {
  38     u32 time=0, last=0;
  39     for (;;) {
  40         u8 status = inb(base+ATA_CB_STAT);
  41         time++;
  42         u8 result = 0;
  43         if (when_done == BSY)
  44             result = status & ATA_CB_STAT_BSY;
  45         else if (when_done == NOT_BSY)
  46             result = !(status & ATA_CB_STAT_BSY);
  47         else if (when_done == NOT_BSY_DRQ)
  48             result = !(status & ATA_CB_STAT_BSY) && (status & ATA_CB_STAT_DRQ);
  49         else if (when_done == NOT_BSY_NOT_DRQ)
  50             result = !(status & ATA_CB_STAT_BSY) && !(status & ATA_CB_STAT_DRQ);
  51         else if (when_done == NOT_BSY_RDY)
  52             result = !(status & ATA_CB_STAT_BSY) && (status & ATA_CB_STAT_RDY);
  53
  54         if (result)
  55             return status;
  56         // mod 2048 each 16 ms
  57         if (time>>16 != last) {
  58             last = time >>16;
  59             DEBUGF("await_ide: (TIMEOUT,BSY,!BSY,!BSY_DRQ,!BSY_!DRQ,!BSY_RDY)"
  60                    " %d time= %d timeout= %d\n"
  61                    , when_done, time>>11, timeout);
  62         }
  63         if (status & ATA_CB_STAT_ERR) {
  64             DEBUGF("await_ide: ERROR (TIMEOUT,BSY,!BSY,!BSY_DRQ"
  65                    ",!BSY_!DRQ,!BSY_RDY) %d time= %d timeout= %d\n"
  66                    , when_done, time>>11, timeout);
  67             return -1;
  68         }
  69         if (timeout == 0 || (time>>11) > timeout)
  70             break;
  71     }
  72     dprintf(1, "IDE time out\n");
  73     return -1;
  74 }
  75
  76 // Wait for ide state - pauses for one ata cycle first.
  77 static __always_inline int
  78 pause_await_ide(u8 when_done, u16 iobase1, u16 iobase2, u16 timeout)
  79 {
  80     // Wait one PIO transfer cycle.
  81     inb(iobase2 + ATA_CB_ASTAT);
  82
  83     return await_ide(when_done, iobase1, timeout);
  84 }
  85
  86 // Delay for x nanoseconds
  87 static void
  88 nsleep(u32 delay)
  89 {
  90     // XXX - how to implement ndelay?
  91     while (delay--)
  92         nop();
  93 }
  94
  95 // Wait for ide state - pause for 400ns first.
  96 static __always_inline int
  97 ndelay_await_ide(u8 when_done, u16 iobase1, u16 timeout)
  98 {
  99     nsleep(400);
 100     return await_ide(when_done, iobase1, timeout);
 101 }
 102
 103 // Delay for x milliseconds
 104 static void
 105 msleep(u32 delay)
 106 {
 107     usleep(delay * 1000);
 108 }
 109
 110 // Reset a drive
 111 void
 112 ata_reset(int driveid)
 113 {
 114     u8 channel = driveid / 2;
 115     u8 slave = driveid % 2;
 116     u16 iobase1 = GET_EBDA(ata.channels[channel].iobase1);
 117     u16 iobase2 = GET_EBDA(ata.channels[channel].iobase2);
 118
 119     // Reset
 120
 121     // 8.2.1 (a) -- set SRST in DC
 122     outb(ATA_CB_DC_HD15 | ATA_CB_DC_NIEN | ATA_CB_DC_SRST, iobase2+ATA_CB_DC);
 123
 124     // 8.2.1 (b) -- wait for BSY
 125     int status = await_ide(BSY, iobase1, 20);
 126     dprintf(6, "ata_reset(1) status=%x\n", status);
 127
 128     // 8.2.1 (f) -- clear SRST
 129     outb(ATA_CB_DC_HD15 | ATA_CB_DC_NIEN, iobase2+ATA_CB_DC);
 130
 131     // 8.2.1 (g) -- check for sc==sn==0x01
 132     // select device
 133     outb(slave ? ATA_CB_DH_DEV1 : ATA_CB_DH_DEV0, iobase1+ATA_CB_DH);
 134     msleep(50);
 135
 136     // 8.2.1 (h) -- wait for not BSY
 137     status = await_ide(NOT_BSY, iobase1, IDE_TIMEOUT);
 138     dprintf(6, "ata_reset(2) status=%x\n", status);
 139
 140     // Enable interrupts
 141     outb(ATA_CB_DC_HD15, iobase2+ATA_CB_DC);
 142 }
 143
 144
 145 /****************************************************************
 146  * ATA send command
 147  ****************************************************************/
 148
 149 struct ata_op_s {
 150     u64 lba;
 151     void *far_buffer;
 152     u16 driveid;
 153     u16 count;
 154 };
 155
 156 struct ata_pio_command {
 157     u8 feature;
 158     u8 sector_count;
 159     u8 lba_low;
 160     u8 lba_mid;
 161     u8 lba_high;
 162     u8 device;
 163     u8 command;
 164
 165     u8 sector_count2;
 166     u8 lba_low2;
 167     u8 lba_mid2;
 168     u8 lba_high2;
 169 };
 170
 171 // Send an ata command to the drive.
 172 static int
 173 send_cmd(int driveid, struct ata_pio_command *cmd)
 174 {
 175     u8 channel = driveid / 2;
 176     u16 iobase1 = GET_EBDA(ata.channels[channel].iobase1);
 177     u16 iobase2 = GET_EBDA(ata.channels[channel].iobase2);
 178
 179     int status = inb(iobase1 + ATA_CB_STAT);
 180     if (status & ATA_CB_STAT_BSY)
 181         return 1;
 182
 183     // Disable interrupts
 184     outb(ATA_CB_DC_HD15 | ATA_CB_DC_NIEN, iobase2 + ATA_CB_DC);
 185
 186     // Select device
 187     u8 device = inb(iobase1 + ATA_CB_DH);
 188     outb(cmd->device, iobase1 + ATA_CB_DH);
 189     if ((device ^ cmd->device) & (1UL << 4))
 190         // Wait for device to become active.
 191         msleep(50);
 192
 193     if (cmd->command & 0x04) {
 194         outb(0x00, iobase1 + ATA_CB_FR);
 195         outb(cmd->sector_count2, iobase1 + ATA_CB_SC);
 196         outb(cmd->lba_low2, iobase1 + ATA_CB_SN);
 197         outb(cmd->lba_mid2, iobase1 + ATA_CB_CL);
 198         outb(cmd->lba_high2, iobase1 + ATA_CB_CH);
 199     }
 200     outb(cmd->feature, iobase1 + ATA_CB_FR);
 201     outb(cmd->sector_count, iobase1 + ATA_CB_SC);
 202     outb(cmd->lba_low, iobase1 + ATA_CB_SN);
 203     outb(cmd->lba_mid, iobase1 + ATA_CB_CL);
 204     outb(cmd->lba_high, iobase1 + ATA_CB_CH);
 205     outb(cmd->command, iobase1 + ATA_CB_CMD);
 206
 207     status = ndelay_await_ide(NOT_BSY_DRQ, iobase1, IDE_TIMEOUT);
 208     if (status < 0)
 209         return status;
 210
 211     if (status & ATA_CB_STAT_ERR) {
 212         DEBUGF("send_cmd : read error\n");
 213         return 2;
 214     }
 215     if (!(status & ATA_CB_STAT_DRQ)) {
 216         DEBUGF("send_cmd : DRQ not set (status %02x)\n"
 217                , (unsigned) status);
 218         return 3;
 219     }
 220
 221     return 0;
 222 }
 223
 224
 225 /****************************************************************
 226  * ATA transfers
 227  ****************************************************************/
 228
 229 // Read and discard x number of bytes from an io channel.
 230 static void
 231 insx_discard(int mode, int iobase1, int bytes)
 232 {
 233     int count, i;
 234     if (mode == ATA_MODE_PIO32) {
 235         count = bytes / 4;
 236         for (i=0; i<count; i++)
 237             inl(iobase1);
 238     } else {
 239         count = bytes / 2;
 240         for (i=0; i<count; i++)
 241             inw(iobase1);
 242     }
 243 }
 244
 245 // Transfer 'count' blocks (of 'blocksize' bytes) to/from drive
 246 // 'driveid'.  If 'skipfirst' or 'skiplast' is set then the first
 247 // and/or last block may be partially transferred.  This function is
 248 // inlined because all the callers use different forms and because the
 249 // large number of parameters would consume a lot of stack space.
 250 static __always_inline int
 251 ata_transfer(int driveid, int iswrite, int count, int blocksize
 252              , int skipfirst, int skiplast, void *far_buffer)
 253 {
 254     DEBUGF("ata_transfer id=%d write=%d count=%d bs=%d"
 255            " skipf=%d skipl=%d buf=%p\n"
 256            , driveid, iswrite, count, blocksize
 257            , skipfirst, skiplast, far_buffer);
 258
 259     // Reset count of transferred data
 260     SET_EBDA(ata.trsfsectors, 0);
 261
 262     u8 channel  = driveid / 2;
 263     u16 iobase1 = GET_EBDA(ata.channels[channel].iobase1);
 264     u16 iobase2 = GET_EBDA(ata.channels[channel].iobase2);
 265     u8 mode     = GET_EBDA(ata.devices[driveid].mode);
 266     int current = 0;
 267     int status;
 268     for (;;) {
 269         int bsize = blocksize;
 270         if (skipfirst && current == 0) {
 271             insx_discard(mode, iobase1, skipfirst);
 272             bsize -= skipfirst;
 273         }
 274         if (skiplast && current == count-1)
 275             bsize -= skiplast;
 276
 277         if (iswrite) {
 278             // Write data to controller
 279             DEBUGF("Write sector id=%d dest=%p\n", driveid, far_buffer);
 280             if (mode == ATA_MODE_PIO32)
 281                 outsl_far(iobase1, far_buffer, bsize / 4);
 282             else
 283                 outsw_far(iobase1, far_buffer, bsize / 2);
 284         } else {
 285             // Read data from controller
 286             DEBUGF("Read sector id=%d dest=%p\n", driveid, far_buffer);
 287             if (mode == ATA_MODE_PIO32)
 288                 insl_far(iobase1, far_buffer, bsize / 4);
 289             else
 290                 insw_far(iobase1, far_buffer, bsize / 2);
 291         }
 292         far_buffer += bsize;
 293
 294         if (skiplast && current == count-1)
 295             insx_discard(mode, iobase1, skiplast);
 296
 297         status = pause_await_ide(NOT_BSY, iobase1, iobase2, IDE_TIMEOUT);
 298         if (status < 0)
 299             // Error
 300             return status;
 301
 302         current++;
 303         SET_EBDA(ata.trsfsectors, current);
 304         if (current == count)
 305             break;
 306         status &= (ATA_CB_STAT_BSY | ATA_CB_STAT_RDY | ATA_CB_STAT_DRQ
 307                    | ATA_CB_STAT_ERR);
 308         if (status != (ATA_CB_STAT_RDY | ATA_CB_STAT_DRQ)) {
 309             DEBUGF("ata_transfer : more sectors left (status %02x)\n"
 310                    , (unsigned) status);
 311             return 5;
 312         }
 313     }
 314
 315     status &= (ATA_CB_STAT_BSY | ATA_CB_STAT_RDY | ATA_CB_STAT_DF
 316                | ATA_CB_STAT_DRQ | ATA_CB_STAT_ERR);
 317     if (!iswrite)
 318         status &= ~ATA_CB_STAT_DF;
 319     if (status != ATA_CB_STAT_RDY ) {
 320         DEBUGF("ata_transfer : no sectors left (status %02x)\n"
 321                , (unsigned) status);
 322         return 4;
 323     }
 324
 325     // Enable interrupts
 326     outb(ATA_CB_DC_HD15, iobase2+ATA_CB_DC);
 327     return 0;
 328 }
 329
 330 static noinline int
 331 ata_transfer_disk(const struct ata_op_s *op, int iswrite)
 332 {
 333     return ata_transfer(op->driveid, iswrite, op->count, IDE_SECTOR_SIZE
 334                         , 0, 0, op->far_buffer);
 335 }
 336
 337 static noinline int
 338 ata_transfer_cdrom(const struct ata_op_s *op)
 339 {
 340     return ata_transfer(op->driveid, 0, op->count, CDROM_SECTOR_SIZE
 341                         , 0, 0, op->far_buffer);
 342 }
 343
 344 static noinline int
 345 ata_transfer_emu(const struct ata_op_s *op, int before, int after)
 346 {
 347     int vcount = op->count * 4 - before - after;
 348     int ret = ata_transfer(op->driveid, 0, op->count, CDROM_SECTOR_SIZE
 349                            , before*512, after*512, op->far_buffer);
 350     if (ret) {
 351         SET_EBDA(ata.trsfsectors, 0);
 352         return ret;
 353     }
 354     SET_EBDA(ata.trsfsectors, vcount);
 355     return 0;
 356 }
 357
 358
 359 /****************************************************************
 360  * ATA hard drive functions
 361  ****************************************************************/
 362
 363 static noinline int
 364 send_cmd_disk(const struct ata_op_s *op, u16 command)
 365 {
 366     u8 slave = op->driveid % 2;
 367     u64 lba = op->lba;
 368
 369     struct ata_pio_command cmd;
 370     memset(&cmd, 0, sizeof(cmd));
 371
 372     cmd.command = command;
 373     if (op->count >= (1<<8) || lba + op->count >= (1<<28)) {
 374         cmd.sector_count2 = op->count >> 8;
 375         cmd.lba_low2 = lba >> 24;
 376         cmd.lba_mid2 = lba >> 32;
 377         cmd.lba_high2 = lba >> 40;
 378
 379         cmd.command |= 0x04;
 380         lba &= 0xffffff;
 381     }
 382
 383     cmd.feature = 0;
 384     cmd.sector_count = op->count;
 385     cmd.lba_low = lba;
 386     cmd.lba_mid = lba >> 8;
 387     cmd.lba_high = lba >> 16;
 388     cmd.device = ((slave ? ATA_CB_DH_DEV1 : ATA_CB_DH_DEV0)
 389                   | ((lba >> 24) & 0xf) | ATA_CB_DH_LBA);
 390
 391     return send_cmd(op->driveid, &cmd);
 392 }
 393
 394 // Read/write count blocks from a harddrive.
 395 __always_inline int
 396 ata_cmd_data(int driveid, u16 command, u64 lba, u16 count, void *far_buffer)
 397 {
 398     struct ata_op_s op;
 399     op.driveid = driveid;
 400     op.lba = lba;
 401     op.count = count;
 402     op.far_buffer = far_buffer;
 403
 404     int ret = send_cmd_disk(&op, command);
 405     if (ret)
 406         return ret;
 407
 408     int iswrite = command == ATA_CMD_WRITE_SECTORS;
 409     return ata_transfer_disk(&op, iswrite);
 410 }
 411
 412
 413 /****************************************************************
 414  * ATAPI functions
 415  ****************************************************************/
 416
 417 // Low-level atapi command transmit function.
 418 static __always_inline int
 419 send_atapi_cmd(int driveid, u8 *cmdbuf, u8 cmdlen, u16 blocksize)
 420 {
 421     u8 channel = driveid / 2;
 422     u8 slave = driveid % 2;
 423     u16 iobase1 = GET_EBDA(ata.channels[channel].iobase1);
 424     u16 iobase2 = GET_EBDA(ata.channels[channel].iobase2);
 425
 426     struct ata_pio_command cmd;
 427     cmd.sector_count = 0;
 428     cmd.feature = 0;
 429     cmd.lba_low = 0;
 430     cmd.lba_mid = blocksize;
 431     cmd.lba_high = blocksize >> 8;
 432     cmd.device = slave ? ATA_CB_DH_DEV1 : ATA_CB_DH_DEV0;
 433     cmd.command = ATA_CMD_PACKET;
 434
 435     int ret = send_cmd(driveid, &cmd);
 436     if (ret)
 437         return ret;
 438
 439     // Send command to device
 440     outsw_far(iobase1, MAKE_FARPTR(GET_SEG(SS), (u32)cmdbuf), cmdlen / 2);
 441
 442     int status = pause_await_ide(NOT_BSY_DRQ, iobase1, iobase2, IDE_TIMEOUT);
 443     if (status < 0)
 444         return status;
 445
 446     return 0;
 447 }
 448
 449 // Low-level cdrom read atapi command transmit function.
 450 static int
 451 send_cmd_cdrom(const struct ata_op_s *op)
 452 {
 453     u8 atacmd[12];
 454     memset(atacmd, 0, sizeof(atacmd));
 455
 456     atacmd[0]=0x28;                         // READ command
 457     atacmd[7]=(op->count & 0xff00) >> 8;    // Sectors
 458     atacmd[8]=(op->count & 0x00ff);
 459     atacmd[2]=(op->lba & 0xff000000) >> 24; // LBA
 460     atacmd[3]=(op->lba & 0x00ff0000) >> 16;
 461     atacmd[4]=(op->lba & 0x0000ff00) >> 8;
 462     atacmd[5]=(op->lba & 0x000000ff);
 463
 464     return send_atapi_cmd(op->driveid, atacmd, sizeof(atacmd)
 465                           , CDROM_SECTOR_SIZE);
 466 }
 467
 468 // Read sectors from the cdrom.
 469 __always_inline int
 470 cdrom_read(int driveid, u32 lba, u32 count, void *far_buffer)
 471 {
 472     struct ata_op_s op;
 473     op.driveid = driveid;
 474     op.lba = lba;
 475     op.count = count;
 476     op.far_buffer = far_buffer;
 477
 478     int ret = send_cmd_cdrom(&op);
 479     if (ret)
 480         return ret;
 481
 482     return ata_transfer_cdrom(&op);
 483 }
 484
 485 // Pretend the cdrom has 512 byte sectors (instead of 2048) and read
 486 // sectors.
 487 __always_inline int
 488 cdrom_read_512(int driveid, u32 vlba, u32 vcount, void *far_buffer)
 489 {
 490     u32 velba = vlba + vcount - 1;
 491     u32 lba = vlba / 4;
 492     u32 elba = velba / 4;
 493     int count = elba - lba + 1;
 494     int before = vlba % 4;
 495     int after = 3 - (velba % 4);
 496
 497     struct ata_op_s op;
 498     op.driveid = driveid;
 499     op.lba = lba;
 500     op.count = count;
 501     op.far_buffer = far_buffer;
 502
 503     DEBUGF("cdrom_read_512: id=%d vlba=%d vcount=%d buf=%p lba=%d elba=%d"
 504            " count=%d before=%d after=%d\n"
 505            , driveid, vlba, vcount, far_buffer, lba, elba
 506            , count, before, after);
 507
 508     int ret = send_cmd_cdrom(&op);
 509     if (ret)
 510         return ret;
 511
 512     return ata_transfer_emu(&op, before, after);
 513 }
 514
 515 // Send a simple atapi command to a drive.
 516 int
 517 ata_cmd_packet(int driveid, u8 *cmdbuf, u8 cmdlen
 518                , u32 length, void *far_buffer)
 519 {
 520     int ret = send_atapi_cmd(driveid, cmdbuf, cmdlen, length);
 521     if (ret)
 522         return ret;
 523
 524     return ata_transfer(driveid, 0, 1, length, 0, 0, far_buffer);
 525 }
 526
 527
 528 /****************************************************************
 529  * ATA detect and init
 530  ****************************************************************/
 531
 532 static void
 533 report_model(int driveid, u8 *buffer)
 534 {
 535     u8 model[41];
 536
 537     // Read model name
 538     int i;
 539     for (i=0; i<40; i+=2) {
 540         model[i] = buffer[i+54+1];
 541         model[i+1] = buffer[i+54];
 542     }
 543
 544     // Reformat
 545     model[40] = 0x00;
 546     for (i=39; i>0; i--) {
 547         if (model[i] != 0x20)
 548             break;
 549         model[i] = 0x00;
 550     }
 551
 552     u8 channel = driveid / 2;
 553     u8 slave = driveid % 2;
 554     // XXX - model on stack not %cs
 555     printf("ata%d %s: %s", channel, slave ? " slave" : "master", model);
 556 }
 557
 558 static u8
 559 get_ata_version(u8 *buffer)
 560 {
 561     u16 ataversion = *(u16*)&buffer[160];
 562     u8 version;
 563     for (version=15; version>0; version--)
 564         if (ataversion & (1<<version))
 565             break;
 566     return version;
 567 }
 568
 569 static void
 570 init_drive_atapi(int driveid)
 571 {
 572     SET_EBDA(ata.devices[driveid].type,ATA_TYPE_ATAPI);
 573
 574     // Temporary values to do the transfer
 575     SET_EBDA(ata.devices[driveid].device,ATA_DEVICE_CDROM);
 576     SET_EBDA(ata.devices[driveid].mode, ATA_MODE_PIO16);
 577
 578     // Now we send a IDENTIFY command to ATAPI device
 579     u8 buffer[0x0200];
 580     memset(buffer, 0, sizeof(buffer));
 581     u16 ret = ata_cmd_data(driveid, ATA_CMD_IDENTIFY_DEVICE_PACKET
 582                            , 1, 1
 583                            , MAKE_FARPTR(GET_SEG(SS), (u32)buffer));
 584     if (ret != 0)
 585         BX_PANIC("ata-detect: Failed to detect ATAPI device\n");
 586
 587     u8 type      = buffer[1] & 0x1f;
 588     u8 removable = (buffer[0] & 0x80) ? 1 : 0;
 589     u8 mode      = buffer[96] ? ATA_MODE_PIO32 : ATA_MODE_PIO16;
 590     u16 blksize  = CDROM_SECTOR_SIZE;
 591
 592     SET_EBDA(ata.devices[driveid].device, type);
 593     SET_EBDA(ata.devices[driveid].removable, removable);
 594     SET_EBDA(ata.devices[driveid].mode, mode);
 595     SET_EBDA(ata.devices[driveid].blksize, blksize);
 596
 597     // fill cdidmap
 598     u8 cdcount = GET_EBDA(ata.cdcount);
 599     SET_EBDA(ata.idmap[1][cdcount], driveid);
 600     SET_EBDA(ata.cdcount, ++cdcount);
 601
 602     report_model(driveid, buffer);
 603     u8 version = get_ata_version(buffer);
 604     if (GET_EBDA(ata.devices[driveid].device)==ATA_DEVICE_CDROM)
 605         printf(" ATAPI-%d CD-Rom/DVD-Rom\n", version);
 606     else
 607         printf(" ATAPI-%d Device\n", version);
 608 }
 609
 610 static void
 611 fill_fdpt(int driveid)
 612 {
 613     if (driveid > 1)
 614         return;
 615
 616     u16 nlc   = GET_EBDA(ata.devices[driveid].lchs.cylinders);
 617     u16 nlh   = GET_EBDA(ata.devices[driveid].lchs.heads);
 618     u16 nlspt = GET_EBDA(ata.devices[driveid].lchs.spt);
 619
 620     u16 npc   = GET_EBDA(ata.devices[driveid].pchs.cylinders);
 621     u16 nph   = GET_EBDA(ata.devices[driveid].pchs.heads);
 622     u16 npspt = GET_EBDA(ata.devices[driveid].pchs.spt);
 623
 624     SET_EBDA(fdpt[driveid].precompensation, 0xffff);
 625     SET_EBDA(fdpt[driveid].drive_control_byte, 0xc0 | ((nph > 8) << 3));
 626     SET_EBDA(fdpt[driveid].landing_zone, npc);
 627     SET_EBDA(fdpt[driveid].cylinders, nlc);
 628     SET_EBDA(fdpt[driveid].heads, nlh);
 629     SET_EBDA(fdpt[driveid].sectors, nlspt);
 630
 631     if (nlc == npc && nlh == nph && nlspt == npspt)
 632         // no logical CHS mapping used, just physical CHS
 633         // use Standard Fixed Disk Parameter Table (FDPT)
 634         return;
 635
 636     // complies with Phoenix style Translated Fixed Disk Parameter
 637     // Table (FDPT)
 638     SET_EBDA(fdpt[driveid].phys_cylinders, npc);
 639     SET_EBDA(fdpt[driveid].phys_heads, nph);
 640     SET_EBDA(fdpt[driveid].phys_sectors, npspt);
 641     SET_EBDA(fdpt[driveid].a0h_signature, 0xa0);
 642
 643     // Checksum structure.
 644     u8 *p = MAKE_FARPTR(SEG_EBDA, offsetof(struct extended_bios_data_area_s
 645                                            , fdpt[driveid]));
 646     u8 sum = checksum(p, FIELD_SIZEOF(struct extended_bios_data_area_s
 647                                       , fdpt[driveid]) - 1);
 648     SET_EBDA(fdpt[driveid].checksum, -sum);
 649 }
 650
 651 static u8
 652 get_translation(int driveid)
 653 {
 654     if (! CONFIG_COREBOOT) {
 655         // Emulators pass in the translation info via nvram.
 656         u8 channel = driveid / 2;
 657         u8 translation = inb_cmos(CMOS_BIOS_DISKTRANSFLAG + channel/2);
 658         translation >>= 2 * (driveid % 4);
 659         translation &= 0x03;
 660         return translation;
 661     }
 662
 663     // On COREBOOT, use a heuristic to determine translation type.
 664     u16 heads = GET_EBDA(ata.devices[driveid].pchs.heads);
 665     u16 cylinders = GET_EBDA(ata.devices[driveid].pchs.cylinders);
 666     u16 spt = GET_EBDA(ata.devices[driveid].pchs.spt);
 667
 668     if (cylinders <= 1024 && heads <= 16 && spt <= 63)
 669         return ATA_TRANSLATION_NONE;
 670     if (cylinders * heads <= 131072)
 671         return ATA_TRANSLATION_LARGE;
 672     return ATA_TRANSLATION_LBA;
 673 }
 674
 675 static void
 676 setup_translation(int driveid)
 677 {
 678     u8 translation = get_translation(driveid);
 679     SET_EBDA(ata.devices[driveid].translation, translation);
 680
 681     u8 channel = driveid / 2;
 682     u8 slave = driveid % 2;
 683     u16 heads = GET_EBDA(ata.devices[driveid].pchs.heads);
 684     u16 cylinders = GET_EBDA(ata.devices[driveid].pchs.cylinders);
 685     u16 spt = GET_EBDA(ata.devices[driveid].pchs.spt);
 686     u64 sectors = GET_EBDA(ata.devices[driveid].sectors);
 687
 688     dprintf(1, "ata%d-%d: PCHS=%u/%d/%d translation="
 689             , channel, slave, cylinders, heads, spt);
 690     switch (translation) {
 691     case ATA_TRANSLATION_NONE:
 692         dprintf(1, "none");
 693         break;
 694     case ATA_TRANSLATION_LBA:
 695         dprintf(1, "lba");
 696         spt = 63;
 697         if (sectors > 63*255*1024) {
 698             heads = 255;
 699             cylinders = 1024;
 700             break;
 701         }
 702         u32 sect = (u32)sectors / 63;
 703         heads = sect / 1024;
 704         if (heads>128)
 705             heads = 255;
 706         else if (heads>64)
 707             heads = 128;
 708         else if (heads>32)
 709             heads = 64;
 710         else if (heads>16)
 711             heads = 32;
 712         else
 713             heads = 16;
 714         cylinders = sect / heads;
 715         break;
 716     case ATA_TRANSLATION_RECHS:
 717         dprintf(1, "r-echs");
 718         // Take care not to overflow
 719         if (heads==16) {
 720             if (cylinders>61439)
 721                 cylinders=61439;
 722             heads=15;
 723             cylinders = (u16)((u32)(cylinders)*16/15);
 724         }
 725         // then go through the large bitshift process
 726     case ATA_TRANSLATION_LARGE:
 727         if (translation == ATA_TRANSLATION_LARGE)
 728             dprintf(1, "large");
 729         while (cylinders > 1024) {
 730             cylinders >>= 1;
 731             heads <<= 1;
 732
 733             // If we max out the head count
 734             if (heads > 127)
 735                 break;
 736         }
 737         break;
 738     }
 739     // clip to 1024 cylinders in lchs
 740     if (cylinders > 1024)
 741         cylinders = 1024;
 742     dprintf(1, " LCHS=%d/%d/%d\n", cylinders, heads, spt);
 743
 744     SET_EBDA(ata.devices[driveid].lchs.heads, heads);
 745     SET_EBDA(ata.devices[driveid].lchs.cylinders, cylinders);
 746     SET_EBDA(ata.devices[driveid].lchs.spt, spt);
 747 }
 748
 749 static void
 750 init_drive_ata(int driveid)
 751 {
 752     SET_EBDA(ata.devices[driveid].type, ATA_TYPE_ATA);
 753
 754     // Temporary values to do the transfer
 755     SET_EBDA(ata.devices[driveid].device, ATA_DEVICE_HD);
 756     SET_EBDA(ata.devices[driveid].mode, ATA_MODE_PIO16);
 757
 758     // Now we send a IDENTIFY command to ATA device
 759     u8 buffer[0x0200];
 760     memset(buffer, 0, sizeof(buffer));
 761     u16 ret = ata_cmd_data(driveid, ATA_CMD_IDENTIFY_DEVICE
 762                            , 1, 1
 763                            , MAKE_FARPTR(GET_SEG(SS), (u32)buffer));
 764     if (ret)
 765         BX_PANIC("ata-detect: Failed to detect ATA device\n");
 766
 767     u8 removable  = (buffer[0] & 0x80) ? 1 : 0;
 768     u8 mode       = buffer[96] ? ATA_MODE_PIO32 : ATA_MODE_PIO16;
 769     u16 blksize   = *(u16*)&buffer[10];
 770
 771     u16 cylinders = *(u16*)&buffer[1*2]; // word 1
 772     u16 heads     = *(u16*)&buffer[3*2]; // word 3
 773     u16 spt       = *(u16*)&buffer[6*2]; // word 6
 774
 775     u64 sectors;
 776     if (*(u16*)&buffer[83*2] & (1 << 10)) // word 83 - lba48 support
 777         sectors = *(u64*)&buffer[100*2]; // word 100-103
 778     else
 779         sectors = *(u32*)&buffer[60*2]; // word 60 and word 61
 780
 781     SET_EBDA(ata.devices[driveid].device, ATA_DEVICE_HD);
 782     SET_EBDA(ata.devices[driveid].removable, removable);
 783     SET_EBDA(ata.devices[driveid].mode, mode);
 784     SET_EBDA(ata.devices[driveid].blksize, blksize);
 785     SET_EBDA(ata.devices[driveid].pchs.heads, heads);
 786     SET_EBDA(ata.devices[driveid].pchs.cylinders, cylinders);
 787     SET_EBDA(ata.devices[driveid].pchs.spt, spt);
 788     SET_EBDA(ata.devices[driveid].sectors, sectors);
 789
 790     // Setup disk geometry translation.
 791     setup_translation(driveid);
 792
 793     // fill hdidmap
 794     u8 hdcount = GET_EBDA(ata.hdcount);
 795     SET_EBDA(ata.idmap[0][hdcount], driveid);
 796     SET_EBDA(ata.hdcount, ++hdcount);
 797
 798     // Fill "fdpt" structure.
 799     fill_fdpt(driveid);
 800
 801     // Report drive info to user.
 802     u64 sizeinmb = GET_EBDA(ata.devices[driveid].sectors) >> 11;
 803     report_model(driveid, buffer);
 804     u8 version = get_ata_version(buffer);
 805     if (sizeinmb < (1 << 16))
 806         printf(" ATA-%d Hard-Disk (%u MBytes)\n", version, (u32)sizeinmb);
 807     else
 808         printf(" ATA-%d Hard-Disk (%u GBytes)\n", version
 809                , (u32)(sizeinmb >> 10));
 810 }
 811
 812 static void
 813 init_drive_unknown(int driveid)
 814 {
 815     SET_EBDA(ata.devices[driveid].type,ATA_TYPE_UNKNOWN);
 816
 817     u8 channel = driveid / 2;
 818     u8 slave = driveid % 2;
 819     printf("ata%d %s: Unknown device\n", channel, slave ? " slave" : "master");
 820 }
 821
 822 static void
 823 ata_detect()
 824 {
 825     // Device detection
 826     int driveid;
 827     for(driveid=0; driveid<CONFIG_MAX_ATA_DEVICES; driveid++) {
 828         u8 channel = driveid / 2;
 829         u8 slave = driveid % 2;
 830
 831         u16 iobase1 = GET_EBDA(ata.channels[channel].iobase1);
 832         u16 iobase2 = GET_EBDA(ata.channels[channel].iobase2);
 833
 834         // Disable interrupts
 835         outb(ATA_CB_DC_HD15 | ATA_CB_DC_NIEN, iobase2+ATA_CB_DC);
 836
 837         // Look for device
 838         outb(slave ? ATA_CB_DH_DEV1 : ATA_CB_DH_DEV0, iobase1+ATA_CB_DH);
 839         msleep(50);
 840         outb(0x55, iobase1+ATA_CB_SC);
 841         outb(0xaa, iobase1+ATA_CB_SN);
 842         outb(0xaa, iobase1+ATA_CB_SC);
 843         outb(0x55, iobase1+ATA_CB_SN);
 844         outb(0x55, iobase1+ATA_CB_SC);
 845         outb(0xaa, iobase1+ATA_CB_SN);
 846
 847         // If we found something
 848         u8 sc = inb(iobase1+ATA_CB_SC);
 849         u8 sn = inb(iobase1+ATA_CB_SN);
 850         dprintf(6, "ata_detect(1) drive=%d sc=%x sn=%x\n", driveid, sc, sn);
 851
 852         if (sc != 0x55 || sn != 0xaa)
 853             continue;
 854
 855         // reset the channel
 856         ata_reset(driveid);
 857
 858         // check for ATA or ATAPI
 859         outb(slave ? ATA_CB_DH_DEV1 : ATA_CB_DH_DEV0, iobase1+ATA_CB_DH);
 860         msleep(50);
 861         sc = inb(iobase1+ATA_CB_SC);
 862         sn = inb(iobase1+ATA_CB_SN);
 863         dprintf(6, "ata_detect(2) drive=%d sc=%x sn=%x\n", driveid, sc, sn);
 864         if (sc!=0x01 || sn!=0x01) {
 865             init_drive_unknown(driveid);
 866             continue;
 867         }
 868         u8 cl = inb(iobase1+ATA_CB_CL);
 869         u8 ch = inb(iobase1+ATA_CB_CH);
 870         u8 st = inb(iobase1+ATA_CB_STAT);
 871         dprintf(6, "ata_detect(3) drive=%d sc=%x sn=%x cl=%x ch=%x st=%x\n"
 872                 , driveid, sc, sn, cl, ch, st);
 873
 874         if (cl==0x14 && ch==0xeb)
 875             init_drive_atapi(driveid);
 876         else if (cl==0x00 && ch==0x00 && st!=0x00)
 877             init_drive_ata(driveid);
 878         else if (cl==0xff && ch==0xff)
 879             // None
 880             continue;
 881         else
 882             init_drive_unknown(driveid);
 883     }
 884
 885     printf("\n");
 886 }
 887
 888 static void
 889 ata_init()
 890 {
 891     // hdidmap and cdidmap init.
 892     u8 device;
 893     for (device=0; device < CONFIG_MAX_ATA_DEVICES; device++) {
 894         SET_EBDA(ata.idmap[0][device], CONFIG_MAX_ATA_DEVICES);
 895         SET_EBDA(ata.idmap[1][device], CONFIG_MAX_ATA_DEVICES);
 896     }
 897
 898 #if CONFIG_MAX_ATA_INTERFACES > 0
 899     SET_EBDA(ata.channels[0].iface, ATA_IFACE_ISA);
 900     SET_EBDA(ata.channels[0].iobase1, 0x1f0);
 901     SET_EBDA(ata.channels[0].iobase2, 0x3f0);
 902     SET_EBDA(ata.channels[0].irq, 14);
 903 #endif
 904 #if CONFIG_MAX_ATA_INTERFACES > 1
 905     SET_EBDA(ata.channels[1].iface, ATA_IFACE_ISA);
 906     SET_EBDA(ata.channels[1].iobase1, 0x170);
 907     SET_EBDA(ata.channels[1].iobase2, 0x370);
 908     SET_EBDA(ata.channels[1].irq, 15);
 909 #endif
 910 #if CONFIG_MAX_ATA_INTERFACES > 2
 911     SET_EBDA(ata.channels[2].iface, ATA_IFACE_ISA);
 912     SET_EBDA(ata.channels[2].iobase1, 0x1e8);
 913     SET_EBDA(ata.channels[2].iobase2, 0x3e0);
 914     SET_EBDA(ata.channels[2].irq, 12);
 915 #endif
 916 #if CONFIG_MAX_ATA_INTERFACES > 3
 917     SET_EBDA(ata.channels[3].iface, ATA_IFACE_ISA);
 918     SET_EBDA(ata.channels[3].iobase1, 0x168);
 919     SET_EBDA(ata.channels[3].iobase2, 0x360);
 920     SET_EBDA(ata.channels[3].irq, 11);
 921 #endif
 922 #if CONFIG_MAX_ATA_INTERFACES > 4
 923 #error Please fill the ATA interface informations
 924 #endif
 925 }
 926
 927 void
 928 hard_drive_setup()
 929 {
 930     if (!CONFIG_ATA)
 931         return;
 932
 933     ata_init();
 934     ata_detect();
 935
 936     // Store the device count
 937     SET_BDA(disk_count, GET_EBDA(ata.hdcount));
 938
 939     SET_BDA(disk_control_byte, 0xc0);
 940 }