initial commit
[freebsd-arm:freebsd-arm.git] / arm / xscale / ixp425 / avila_machdep.c
1 /*      $NetBSD: hpc_machdep.c,v 1.70 2003/09/16 08:18:22 agc Exp $     */
2
3 /*-
4  * Copyright (c) 1994-1998 Mark Brinicombe.
5  * Copyright (c) 1994 Brini.
6  * All rights reserved.
7  *
8  * This code is derived from software written for Brini by Mark Brinicombe
9  *
10  * Redistribution and use in source and binary forms, with or without
11  * modification, are permitted provided that the following conditions
12  * are met:
13  * 1. Redistributions of source code must retain the above copyright
14  *    notice, this list of conditions and the following disclaimer.
15  * 2. Redistributions in binary form must reproduce the above copyright
16  *    notice, this list of conditions and the following disclaimer in the
17  *    documentation and/or other materials provided with the distribution.
18  * 3. All advertising materials mentioning features or use of this software
19  *    must display the following acknowledgement:
20  *      This product includes software developed by Brini.
21  * 4. The name of the company nor the name of the author may be used to
22  *    endorse or promote products derived from this software without specific
23  *    prior written permission.
24  *
25  * THIS SOFTWARE IS PROVIDED BY BRINI ``AS IS'' AND ANY EXPRESS OR IMPLIED
26  * WARRANTIES, INCLUDING, BUT NOT LIMITED TO, THE IMPLIED WARRANTIES OF
27  * MERCHANTABILITY AND FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE ARE DISCLAIMED.
28  * IN NO EVENT SHALL BRINI OR CONTRIBUTORS BE LIABLE FOR ANY DIRECT,
29  * INDIRECT, INCIDENTAL, SPECIAL, EXEMPLARY, OR CONSEQUENTIAL DAMAGES
30  * (INCLUDING, BUT NOT LIMITED TO, PROCUREMENT OF SUBSTITUTE GOODS OR
31  * SERVICES; LOSS OF USE, DATA, OR PROFITS; OR BUSINESS INTERRUPTION)
32  * HOWEVER CAUSED AND ON ANY THEORY OF LIABILITY, WHETHER IN CONTRACT, STRICT
33  * LIABILITY, OR TORT (INCLUDING NEGLIGENCE OR OTHERWISE) ARISING IN ANY WAY
34  * OUT OF THE USE OF THIS SOFTWARE, EVEN IF ADVISED OF THE POSSIBILITY OF
35  * SUCH DAMAGE.
36  *
37  * RiscBSD kernel project
38  *
39  * machdep.c
40  *
41  * Machine dependant functions for kernel setup
42  *
43  * This file needs a lot of work. 
44  *
45  * Created      : 17/09/94
46  */
47
48 #include "opt_msgbuf.h"
49
50 #include <sys/cdefs.h>
51 __FBSDID("$FreeBSD$");
52
53 #define _ARM32_BUS_DMA_PRIVATE
54 #include <sys/param.h>
55 #include <sys/systm.h>
56 #include <sys/sysproto.h>
57 #include <sys/signalvar.h>
58 #include <sys/imgact.h>
59 #include <sys/kernel.h>
60 #include <sys/ktr.h>
61 #include <sys/linker.h>
62 #include <sys/lock.h>
63 #include <sys/malloc.h>
64 #include <sys/mutex.h>
65 #include <sys/pcpu.h>
66 #include <sys/proc.h>
67 #include <sys/ptrace.h>
68 #include <sys/cons.h>
69 #include <sys/bio.h>
70 #include <sys/bus.h>
71 #include <sys/buf.h>
72 #include <sys/exec.h>
73 #include <sys/kdb.h>
74 #include <sys/msgbuf.h>
75 #include <machine/reg.h>
76 #include <machine/cpu.h>
77
78 #include <vm/vm.h>
79 #include <vm/pmap.h>
80 #include <vm/vm_object.h>
81 #include <vm/vm_page.h>
82 #include <vm/vm_pager.h>
83 #include <vm/vm_map.h>
84 #include <vm/vnode_pager.h>
85 #include <machine/pmap.h>
86 #include <machine/vmparam.h>
87 #include <machine/pcb.h>
88 #include <machine/undefined.h>
89 #include <machine/machdep.h>
90 #include <machine/metadata.h>
91 #include <machine/armreg.h>
92 #include <machine/bus.h>
93 #include <sys/reboot.h>
94
95 #include <arm/xscale/ixp425/ixp425reg.h>
96 #include <arm/xscale/ixp425/ixp425var.h>
97
98 /* kernel text starts where we were loaded at boot */
99 #define KERNEL_TEXT_OFF         (KERNPHYSADDR  - PHYSADDR)
100 #define KERNEL_TEXT_BASE        (KERNBASE + KERNEL_TEXT_OFF)
101 #define KERNEL_TEXT_PHYS        (PHYSADDR + KERNEL_TEXT_OFF)
102
103 #define KERNEL_PT_SYS           0       /* Page table for mapping proc0 zero page */
104 #define KERNEL_PT_IO            1
105 #define KERNEL_PT_IO_NUM        3
106 #define KERNEL_PT_BEFOREKERN    KERNEL_PT_IO + KERNEL_PT_IO_NUM
107 #define KERNEL_PT_AFKERNEL      KERNEL_PT_BEFOREKERN + 1        /* L2 table for mapping after kernel */
108 #define KERNEL_PT_AFKERNEL_NUM  9
109
110 /* this should be evenly divisable by PAGE_SIZE / L2_TABLE_SIZE_REAL (or 4) */
111 #define NUM_KERNEL_PTS          (KERNEL_PT_AFKERNEL + KERNEL_PT_AFKERNEL_NUM)
112
113 /* Define various stack sizes in pages */
114 #define IRQ_STACK_SIZE  1
115 #define ABT_STACK_SIZE  1
116 #define UND_STACK_SIZE  1
117
118 extern u_int data_abort_handler_address;
119 extern u_int prefetch_abort_handler_address;
120 extern u_int undefined_handler_address;
121
122 struct pv_addr kernel_pt_table[NUM_KERNEL_PTS];
123
124 extern void *_end;
125
126 extern int *end;
127
128 struct pcpu __pcpu;
129 struct pcpu *pcpup = &__pcpu;
130
131 /* Physical and virtual addresses for some global pages */
132
133 vm_paddr_t phys_avail[10];
134 vm_paddr_t dump_avail[4];
135 vm_offset_t physical_pages;
136
137 struct pv_addr systempage;
138 struct pv_addr msgbufpv;
139 struct pv_addr irqstack;
140 struct pv_addr undstack;
141 struct pv_addr abtstack;
142 struct pv_addr kernelstack;
143 struct pv_addr minidataclean;
144
145 static struct trapframe proc0_tf;
146
147 /* Static device mappings. */
148 static const struct pmap_devmap ixp425_devmap[] = {
149         /* Physical/Virtual address for I/O space */
150     { IXP425_IO_VBASE, IXP425_IO_HWBASE, IXP425_IO_SIZE,
151       VM_PROT_READ|VM_PROT_WRITE, PTE_NOCACHE, },
152
153         /* Expansion Bus */
154     { IXP425_EXP_VBASE, IXP425_EXP_HWBASE, IXP425_EXP_SIZE,
155       VM_PROT_READ|VM_PROT_WRITE, PTE_NOCACHE, },
156
157         /* CFI Flash on the Expansion Bus */
158     { IXP425_EXP_BUS_CS0_VBASE, IXP425_EXP_BUS_CS0_HWBASE,
159       IXP425_EXP_BUS_CS0_SIZE, VM_PROT_READ|VM_PROT_WRITE, PTE_NOCACHE, },
160
161         /* IXP425 PCI Configuration */
162     { IXP425_PCI_VBASE, IXP425_PCI_HWBASE, IXP425_PCI_SIZE,
163       VM_PROT_READ|VM_PROT_WRITE, PTE_NOCACHE, },
164
165         /* SDRAM Controller */
166     { IXP425_MCU_VBASE, IXP425_MCU_HWBASE, IXP425_MCU_SIZE,
167       VM_PROT_READ|VM_PROT_WRITE, PTE_NOCACHE, },
168
169         /* PCI Memory Space */
170     { IXP425_PCI_MEM_VBASE, IXP425_PCI_MEM_HWBASE, IXP425_PCI_MEM_SIZE,
171       VM_PROT_READ|VM_PROT_WRITE, PTE_NOCACHE, },
172
173         /* Q-Mgr Memory Space */
174     { IXP425_QMGR_VBASE, IXP425_QMGR_HWBASE, IXP425_QMGR_SIZE,
175       VM_PROT_READ|VM_PROT_WRITE, PTE_NOCACHE, },
176
177     { 0 },
178 };
179
180 /* Static device mappings. */
181 static const struct pmap_devmap ixp435_devmap[] = {
182         /* Physical/Virtual address for I/O space */
183     { IXP425_IO_VBASE, IXP425_IO_HWBASE, IXP425_IO_SIZE,
184       VM_PROT_READ|VM_PROT_WRITE, PTE_NOCACHE, },
185
186     { IXP425_EXP_VBASE, IXP425_EXP_HWBASE, IXP425_EXP_SIZE,
187       VM_PROT_READ|VM_PROT_WRITE, PTE_NOCACHE, },
188
189         /* IXP425 PCI Configuration */
190     { IXP425_PCI_VBASE, IXP425_PCI_HWBASE, IXP425_PCI_SIZE,
191       VM_PROT_READ|VM_PROT_WRITE, PTE_NOCACHE, },
192
193         /* DDRII Controller NB: mapped same place as IXP425 */
194     { IXP425_MCU_VBASE, IXP435_MCU_HWBASE, IXP425_MCU_SIZE,
195       VM_PROT_READ|VM_PROT_WRITE, PTE_NOCACHE, },
196
197         /* PCI Memory Space */
198     { IXP425_PCI_MEM_VBASE, IXP425_PCI_MEM_HWBASE, IXP425_PCI_MEM_SIZE,
199       VM_PROT_READ|VM_PROT_WRITE, PTE_NOCACHE, },
200
201         /* Q-Mgr Memory Space */
202     { IXP425_QMGR_VBASE, IXP425_QMGR_HWBASE, IXP425_QMGR_SIZE,
203       VM_PROT_READ|VM_PROT_WRITE, PTE_NOCACHE, },
204
205         /* CFI Flash on the Expansion Bus */
206     { IXP425_EXP_BUS_CS0_VBASE, IXP425_EXP_BUS_CS0_HWBASE,
207       IXP425_EXP_BUS_CS0_SIZE, VM_PROT_READ|VM_PROT_WRITE, PTE_NOCACHE, },
208
209         /* USB1 Memory Space */
210     { IXP435_USB1_VBASE, IXP435_USB1_HWBASE, IXP435_USB1_SIZE,
211       VM_PROT_READ|VM_PROT_WRITE, PTE_NOCACHE, },
212         /* USB2 Memory Space */
213     { IXP435_USB2_VBASE, IXP435_USB2_HWBASE, IXP435_USB2_SIZE,
214       VM_PROT_READ|VM_PROT_WRITE, PTE_NOCACHE, },
215
216         /* GPS Memory Space */
217     { CAMBRIA_GPS_VBASE, CAMBRIA_GPS_HWBASE, CAMBRIA_GPS_SIZE,
218       VM_PROT_READ|VM_PROT_WRITE, PTE_NOCACHE, },
219
220         /* RS485 Memory Space */
221     { CAMBRIA_RS485_VBASE, CAMBRIA_RS485_HWBASE, CAMBRIA_RS485_SIZE,
222       VM_PROT_READ|VM_PROT_WRITE, PTE_NOCACHE, },
223
224     { 0 }
225 };
226
227 extern vm_offset_t xscale_cache_clean_addr;
228
229 void *
230 initarm(void *arg, void *arg2)
231 {
232 #define next_chunk2(a,b)        (((a) + (b)) &~ ((b)-1))
233 #define next_page(a)            next_chunk2(a,PAGE_SIZE)
234         struct pv_addr  kernel_l1pt;
235         struct pv_addr  dpcpu;
236         int loop, i;
237         u_int l1pagetable;
238         vm_offset_t freemempos;
239         vm_offset_t freemem_pt;
240         vm_offset_t afterkern;
241         vm_offset_t freemem_after;
242         vm_offset_t lastaddr;
243         uint32_t memsize;
244
245         set_cpufuncs();         /* NB: sets cputype */
246         lastaddr = fake_preload_metadata();
247         pcpu_init(pcpup, 0, sizeof(struct pcpu));
248         PCPU_SET(curthread, &thread0);
249
250         /*
251          * We allocate memory downwards from where we were loaded
252          * by RedBoot; first the L1 page table, then NUM_KERNEL_PTS
253          * entries in the L2 page table.  Past that we re-align the
254          * allocation boundary so later data structures (stacks, etc)
255          * can be mapped with different attributes (write-back vs
256          * write-through).  Note this leaves a gap for expansion
257          * (or might be repurposed).
258          */
259         freemempos = KERNPHYSADDR;
260
261         /* macros to simplify initial memory allocation */
262 #define alloc_pages(var, np) do {                                       \
263         freemempos -= (np * PAGE_SIZE);                                 \
264         (var) = freemempos;                                             \
265         /* NB: this works because locore maps PA=VA */                  \
266         memset((char *)(var), 0, ((np) * PAGE_SIZE));                   \
267 } while (0)
268 #define valloc_pages(var, np) do {                                      \
269         alloc_pages((var).pv_pa, (np));                                 \
270         (var).pv_va = (var).pv_pa + (KERNVIRTADDR - KERNPHYSADDR);      \
271 } while (0)
272
273         /* force L1 page table alignment */
274         while (((freemempos - L1_TABLE_SIZE) & (L1_TABLE_SIZE - 1)) != 0)
275                 freemempos -= PAGE_SIZE;
276         /* allocate contiguous L1 page table */
277         valloc_pages(kernel_l1pt, L1_TABLE_SIZE / PAGE_SIZE);
278         /* now allocate L2 page tables; they are linked to L1 below */
279         for (loop = 0; loop < NUM_KERNEL_PTS; ++loop) {
280                 if (!(loop % (PAGE_SIZE / L2_TABLE_SIZE_REAL))) {
281                         valloc_pages(kernel_pt_table[loop],
282                             L2_TABLE_SIZE / PAGE_SIZE);
283                 } else {
284                         kernel_pt_table[loop].pv_pa = freemempos +
285                             (loop % (PAGE_SIZE / L2_TABLE_SIZE_REAL)) *
286                             L2_TABLE_SIZE_REAL;
287                         kernel_pt_table[loop].pv_va = 
288                             kernel_pt_table[loop].pv_pa +
289                                 (KERNVIRTADDR - KERNPHYSADDR);
290                 }
291         }
292         freemem_pt = freemempos;                /* base of allocated pt's */
293
294         /*
295          * Re-align allocation boundary so we can map the area
296          * write-back instead of write-through for the stacks and
297          * related structures allocated below.
298          */
299         freemempos = PHYSADDR + 0x100000;
300         /*
301          * Allocate a page for the system page mapped to V0x00000000
302          * This page will just contain the system vectors and can be
303          * shared by all processes.
304          */
305         valloc_pages(systempage, 1);
306
307         /* Allocate dynamic per-cpu area. */
308         valloc_pages(dpcpu, DPCPU_SIZE / PAGE_SIZE);
309         dpcpu_init((void *)dpcpu.pv_va, 0);
310
311         /* Allocate stacks for all modes */
312         valloc_pages(irqstack, IRQ_STACK_SIZE);
313         valloc_pages(abtstack, ABT_STACK_SIZE);
314         valloc_pages(undstack, UND_STACK_SIZE);
315         valloc_pages(kernelstack, KSTACK_PAGES);
316         alloc_pages(minidataclean.pv_pa, 1);
317         valloc_pages(msgbufpv, round_page(MSGBUF_SIZE) / PAGE_SIZE);
318 #ifdef ARM_USE_SMALL_ALLOC
319         freemempos -= PAGE_SIZE;
320         freemem_pt = trunc_page(freemem_pt);
321         freemem_after = freemempos - ((freemem_pt - (PHYSADDR + 0x100000)) /
322             PAGE_SIZE) * sizeof(struct arm_small_page);
323         arm_add_smallalloc_pages(
324             (void *)(freemem_after + (KERNVIRTADDR - KERNPHYSADDR)),
325             (void *)0xc0100000,
326             freemem_pt - (PHYSADDR + 0x100000), 1);
327         freemem_after -= ((freemem_after - (PHYSADDR + 0x1000)) / PAGE_SIZE) *
328             sizeof(struct arm_small_page);
329         arm_add_smallalloc_pages(
330             (void *)(freemem_after + (KERNVIRTADDR - KERNPHYSADDR)),
331             (void *)0xc0001000,
332             trunc_page(freemem_after) - (PHYSADDR + 0x1000), 0);
333         freemempos = trunc_page(freemem_after);
334         freemempos -= PAGE_SIZE;
335 #endif
336
337         /*
338          * Now construct the L1 page table.  First map the L2
339          * page tables into the L1 so we can replace L1 mappings
340          * later on if necessary
341          */
342         l1pagetable = kernel_l1pt.pv_va;
343
344         /* Map the L2 pages tables in the L1 page table */
345         pmap_link_l2pt(l1pagetable, ARM_VECTORS_HIGH & ~(0x00100000 - 1),
346             &kernel_pt_table[KERNEL_PT_SYS]);
347         pmap_link_l2pt(l1pagetable, IXP425_IO_VBASE,
348             &kernel_pt_table[KERNEL_PT_IO]);
349         pmap_link_l2pt(l1pagetable, IXP425_MCU_VBASE,
350             &kernel_pt_table[KERNEL_PT_IO + 1]);
351         pmap_link_l2pt(l1pagetable, IXP425_PCI_MEM_VBASE,
352             &kernel_pt_table[KERNEL_PT_IO + 2]);
353         pmap_link_l2pt(l1pagetable, KERNBASE,
354             &kernel_pt_table[KERNEL_PT_BEFOREKERN]);
355         pmap_map_chunk(l1pagetable, KERNBASE, PHYSADDR, 0x100000,
356             VM_PROT_READ|VM_PROT_WRITE, PTE_CACHE);
357         pmap_map_chunk(l1pagetable, KERNBASE + 0x100000, PHYSADDR + 0x100000,
358             0x100000, VM_PROT_READ|VM_PROT_WRITE, PTE_PAGETABLE);
359         pmap_map_chunk(l1pagetable, KERNEL_TEXT_BASE, KERNEL_TEXT_PHYS,
360             next_chunk2(((uint32_t)lastaddr) - KERNEL_TEXT_BASE, L1_S_SIZE),
361             VM_PROT_READ|VM_PROT_WRITE, PTE_CACHE);
362         freemem_after = next_page((int)lastaddr);
363         afterkern = round_page(next_chunk2((vm_offset_t)lastaddr, L1_S_SIZE));
364         for (i = 0; i < KERNEL_PT_AFKERNEL_NUM; i++) {
365                 pmap_link_l2pt(l1pagetable, afterkern + i * 0x00100000,
366                     &kernel_pt_table[KERNEL_PT_AFKERNEL + i]);
367         }
368         pmap_map_entry(l1pagetable, afterkern, minidataclean.pv_pa, 
369             VM_PROT_READ|VM_PROT_WRITE, PTE_CACHE);
370
371 #ifdef ARM_USE_SMALL_ALLOC
372         if ((freemem_after + 2 * PAGE_SIZE) <= afterkern) {
373                 arm_add_smallalloc_pages((void *)(freemem_after),
374                     (void*)(freemem_after + PAGE_SIZE),
375                     afterkern - (freemem_after + PAGE_SIZE), 0);
376                     
377         }
378 #endif
379
380         /* Map the Mini-Data cache clean area. */
381         xscale_setup_minidata(l1pagetable, afterkern,
382             minidataclean.pv_pa);
383
384         /* Map the vector page. */
385         pmap_map_entry(l1pagetable, ARM_VECTORS_HIGH, systempage.pv_pa,
386             VM_PROT_READ|VM_PROT_WRITE, PTE_CACHE);
387         if (cpu_is_ixp43x())
388                 pmap_devmap_bootstrap(l1pagetable, ixp435_devmap);
389         else
390                 pmap_devmap_bootstrap(l1pagetable, ixp425_devmap);
391         /*
392          * Give the XScale global cache clean code an appropriately
393          * sized chunk of unmapped VA space starting at 0xff000000
394          * (our device mappings end before this address).
395          */
396         xscale_cache_clean_addr = 0xff000000U;
397
398         cpu_domains((DOMAIN_CLIENT << (PMAP_DOMAIN_KERNEL*2)) | DOMAIN_CLIENT);
399         setttb(kernel_l1pt.pv_pa);
400         cpu_tlb_flushID();
401         cpu_domains(DOMAIN_CLIENT << (PMAP_DOMAIN_KERNEL*2));
402
403         /*
404          * Pages were allocated during the secondary bootstrap for the
405          * stacks for different CPU modes.
406          * We must now set the r13 registers in the different CPU modes to
407          * point to these stacks.
408          * Since the ARM stacks use STMFD etc. we must set r13 to the top end
409          * of the stack memory.
410          */
411         set_stackptr(PSR_IRQ32_MODE, irqstack.pv_va + IRQ_STACK_SIZE*PAGE_SIZE);
412         set_stackptr(PSR_ABT32_MODE, abtstack.pv_va + ABT_STACK_SIZE*PAGE_SIZE);
413         set_stackptr(PSR_UND32_MODE, undstack.pv_va + UND_STACK_SIZE*PAGE_SIZE);
414
415         /*
416          * We must now clean the cache again....
417          * Cleaning may be done by reading new data to displace any
418          * dirty data in the cache. This will have happened in setttb()
419          * but since we are boot strapping the addresses used for the read
420          * may have just been remapped and thus the cache could be out
421          * of sync. A re-clean after the switch will cure this.
422          * After booting there are no gross relocations of the kernel thus
423          * this problem will not occur after initarm().
424          */
425         cpu_idcache_wbinv_all();
426         /* ready to setup the console (XXX move earlier if possible) */
427         cninit();
428         /*
429          * Fetch the RAM size from the MCU registers.  The
430          * expansion bus was mapped above so we can now read 'em.
431          */
432         if (cpu_is_ixp43x())
433                 memsize = ixp435_ddram_size();
434         else
435                 memsize = ixp425_sdram_size();
436         physmem = memsize / PAGE_SIZE;
437
438         /* Set stack for exception handlers */
439
440         data_abort_handler_address = (u_int)data_abort_handler;
441         prefetch_abort_handler_address = (u_int)prefetch_abort_handler;
442         undefined_handler_address = (u_int)undefinedinstruction_bounce;
443         undefined_init();
444
445         proc_linkup0(&proc0, &thread0);
446         thread0.td_kstack = kernelstack.pv_va;
447         thread0.td_pcb = (struct pcb *)
448                 (thread0.td_kstack + KSTACK_PAGES * PAGE_SIZE) - 1;
449         thread0.td_pcb->pcb_flags = 0;
450         thread0.td_frame = &proc0_tf;
451         pcpup->pc_curpcb = thread0.td_pcb;
452
453         arm_vector_init(ARM_VECTORS_HIGH, ARM_VEC_ALL);
454
455         pmap_curmaxkvaddr = afterkern + PAGE_SIZE;
456         dump_avail[0] = PHYSADDR;
457         dump_avail[1] = PHYSADDR + memsize;
458         dump_avail[2] = 0;
459         dump_avail[3] = 0;
460
461         pmap_bootstrap(pmap_curmaxkvaddr, 0xd0000000, &kernel_l1pt);
462         msgbufp = (void*)msgbufpv.pv_va;
463         msgbufinit(msgbufp, MSGBUF_SIZE);
464         mutex_init();
465
466         i = 0;
467 #ifdef ARM_USE_SMALL_ALLOC
468         phys_avail[i++] = PHYSADDR;
469         phys_avail[i++] = PHYSADDR + PAGE_SIZE;         /*
470                                          *XXX: Gross hack to get our
471                                          * pages in the vm_page_array.
472                                          */
473 #endif
474         phys_avail[i++] = round_page(virtual_avail - KERNBASE + PHYSADDR);
475         phys_avail[i++] = trunc_page(PHYSADDR + memsize - 1);
476         phys_avail[i++] = 0;
477         phys_avail[i] = 0;
478
479         /* Do basic tuning, hz etc */
480         init_param1();
481         init_param2(physmem);
482         kdb_init();
483
484         /* use static kernel environment if so configured */
485         if (envmode == 1)
486                 kern_envp = static_env;
487
488         return ((void *)(kernelstack.pv_va + USPACE_SVC_STACK_TOP -
489             sizeof(struct pcb)));
490 #undef next_page
491 #undef next_chunk2
492 }