arch/arm/kernel/head.S

   1 /*
   2  *  linux/arch/arm/kernel/head.S
   3  *
   4  *  Copyright (C) 1994-2002 Russell King
   5  *  Copyright (c) 2003 ARM Limited
   6  *  All Rights Reserved
   7  *
   8  * This program is free software; you can redistribute it and/or modify
   9  * it under the terms of the GNU General Public License version 2 as
  10  * published by the Free Software Foundation.
  11  *
  12  *  Kernel startup code for all 32-bit CPUs
  13  */
  14 #include <linux/config.h>
  15 #include <linux/linkage.h>
  16 #include <linux/init.h>
  17
  18 #include <asm/assembler.h>
  19 #include <asm/domain.h>
  20 #include <asm/mach-types.h>
  21 #include <asm/procinfo.h>
  22 #include <asm/ptrace.h>
  23 #include <asm/constants.h>
  24 #include <asm/thread_info.h>
  25 #include <asm/system.h>
  26
  27 #define PROCINFO_MMUFLAGS       8
  28 #define PROCINFO_INITFUNC       12
  29
  30 #define MACHINFO_TYPE           0
  31 #define MACHINFO_PHYSRAM        4
  32 #define MACHINFO_PHYSIO         8
  33 #define MACHINFO_PGOFFIO        12
  34 #define MACHINFO_NAME           16
  35
  36 #ifndef CONFIG_XIP_KERNEL
  37 /*
  38  * We place the page tables 16K below TEXTADDR.  Therefore, we must make sure
  39  * that TEXTADDR is correctly set.  Currently, we expect the least significant
  40  * 16 bits to be 0x8000, but we could probably relax this restriction to
  41  * TEXTADDR >= PAGE_OFFSET + 0x4000
  42  *
  43  * Note that swapper_pg_dir is the virtual address of the page tables, and
  44  * pgtbl gives us a position-independent reference to these tables.  We can
  45  * do this because stext == TEXTADDR
  46  */
  47 #if (TEXTADDR & 0xffff) != 0x8000
  48 #error TEXTADDR must start at 0xXXXX8000
  49 #endif
  50
  51         .globl  swapper_pg_dir
  52         .equ    swapper_pg_dir, TEXTADDR - 0x4000
  53
  54         .macro  pgtbl, rd, phys
  55         adr     \rd, stext
  56         sub     \rd, \rd, #0x4000
  57         .endm
  58 #else
  59 /*
  60  * XIP Kernel:
  61  *
  62  * We place the page tables 16K below DATAADDR.  Therefore, we must make sure
  63  * that DATAADDR is correctly set.  Currently, we expect the least significant
  64  * 16 bits to be 0x8000, but we could probably relax this restriction to
  65  * DATAADDR >= PAGE_OFFSET + 0x4000
  66  *
  67  * Note that pgtbl is meant to return the physical address of swapper_pg_dir.
  68  * We can't make it relative to the kernel position in this case since
  69  * the kernel can physically be anywhere.
  70  */
  71 #if (DATAADDR & 0xffff) != 0x8000
  72 #error DATAADDR must start at 0xXXXX8000
  73 #endif
  74
  75         .globl  swapper_pg_dir
  76         .equ    swapper_pg_dir, DATAADDR - 0x4000
  77
  78         .macro  pgtbl, rd, phys
  79         ldr     \rd, =((DATAADDR - 0x4000) - VIRT_OFFSET)
  80         add     \rd, \rd, \phys
  81         .endm
  82 #endif
  83
  84 /*
  85  * Kernel startup entry point.
  86  * ---------------------------
  87  *
  88  * This is normally called from the decompressor code.  The requirements
  89  * are: MMU = off, D-cache = off, I-cache = dont care, r0 = 0,
  90  * r1 = machine nr.
  91  *
  92  * This code is mostly position independent, so if you link the kernel at
  93  * 0xc0008000, you call this at __pa(0xc0008000).
  94  *
  95  * See linux/arch/arm/tools/mach-types for the complete list of machine
  96  * numbers for r1.
  97  *
  98  * We're trying to keep crap to a minimum; DO NOT add any machine specific
  99  * crap here - that's what the boot loader (or in extreme, well justified
 100  * circumstances, zImage) is for.
 101  */
 102         __INIT
 103         .type   stext, %function
 104 ENTRY(stext)
 105         msr     cpsr_c, #PSR_F_BIT | PSR_I_BIT | MODE_SVC @ ensure svc mode
 106                                                 @ and irqs disabled
 107         bl      __lookup_processor_type         @ r5=procinfo r9=cpuid
 108         movs    r10, r5                         @ invalid processor (r5=0)?
 109         beq     __error_p                               @ yes, error 'p'
 110         bl      __lookup_machine_type           @ r5=machinfo
 111         movs    r8, r5                          @ invalid machine (r5=0)?
 112         beq     __error_a                       @ yes, error 'a'
 113         bl      __create_page_tables
 114
 115         /*
 116          * The following calls CPU specific code in a position independent
 117          * manner.  See arch/arm/mm/proc-*.S for details.  r10 = base of
 118          * xxx_proc_info structure selected by __lookup_machine_type
 119          * above.  On return, the CPU will be ready for the MMU to be
 120          * turned on, and r0 will hold the CPU control register value.
 121          */
 122         ldr     r13, __switch_data              @ address to jump to after
 123                                                 @ mmu has been enabled
 124         adr     lr, __enable_mmu                @ return (PIC) address
 125         add     pc, r10, #PROCINFO_INITFUNC
 126
 127         .type   __switch_data, %object
 128 __switch_data:
 129         .long   __mmap_switched
 130         .long   __data_loc                      @ r4
 131         .long   __data_start                    @ r5
 132         .long   __bss_start                     @ r6
 133         .long   _end                            @ r7
 134         .long   processor_id                    @ r4
 135         .long   __machine_arch_type             @ r5
 136         .long   cr_alignment                    @ r6
 137         .long   init_thread_union + THREAD_START_SP @ sp
 138
 139 /*
 140  * The following fragment of code is executed with the MMU on, and uses
 141  * absolute addresses; this is not position independent.
 142  *
 143  *  r0  = cp#15 control register
 144  *  r1  = machine ID
 145  *  r9  = processor ID
 146  */
 147         .type   __mmap_switched, %function
 148 __mmap_switched:
 149         adr     r3, __switch_data + 4
 150
 151         ldmia   r3!, {r4, r5, r6, r7}
 152         cmp     r4, r5                          @ Copy data segment if needed
 153 1:      cmpne   r5, r6
 154         ldrne   fp, [r4], #4
 155         strne   fp, [r5], #4
 156         bne     1b
 157
 158         mov     fp, #0                          @ Clear BSS (and zero fp)
 159 1:      cmp     r6, r7
 160         strcc   fp, [r6],#4
 161         bcc     1b
 162
 163         ldmia   r3, {r4, r5, r6, sp}
 164         str     r9, [r4]                        @ Save processor ID
 165         str     r1, [r5]                        @ Save machine type
 166         bic     r4, r0, #CR_A                   @ Clear 'A' bit
 167         stmia   r6, {r0, r4}                    @ Save control register values
 168         b       start_kernel
 169
 170 #if defined(CONFIG_SMP)
 171         .type   secondary_startup, #function
 172 ENTRY(secondary_startup)
 173         /*
 174          * Common entry point for secondary CPUs.
 175          *
 176          * Ensure that we're in SVC mode, and IRQs are disabled.  Lookup
 177          * the processor type - there is no need to check the machine type
 178          * as it has already been validated by the primary processor.
 179          */
 180         msr     cpsr_c, #PSR_F_BIT | PSR_I_BIT | MODE_SVC
 181         bl      __lookup_processor_type
 182         movs    r10, r5                         @ invalid processor?
 183         moveq   r0, #'p'                        @ yes, error 'p'
 184         beq     __error
 185
 186         /*
 187          * Use the page tables supplied from  __cpu_up.
 188          */
 189         adr     r4, __secondary_data
 190         ldmia   r4, {r5, r6, r13}               @ address to jump to after
 191         sub     r4, r4, r5                      @ mmu has been enabled
 192         ldr     r4, [r6, r4]                    @ get secondary_data.pgdir
 193         adr     lr, __enable_mmu                @ return address
 194         add     pc, r10, #12                    @ initialise processor
 195                                                 @ (return control reg)
 196
 197         /*
 198          * r6  = &secondary_data
 199          */
 200 ENTRY(__secondary_switched)
 201         ldr     sp, [r6, #4]                    @ get secondary_data.stack
 202         mov     fp, #0
 203         b       secondary_start_kernel
 204
 205         .type   __secondary_data, %object
 206 __secondary_data:
 207         .long   .
 208         .long   secondary_data
 209         .long   __secondary_switched
 210 #endif /* defined(CONFIG_SMP) */
 211
 212
 213
 214 /*
 215  * Setup common bits before finally enabling the MMU.  Essentially
 216  * this is just loading the page table pointer and domain access
 217  * registers.
 218  */
 219         .type   __enable_mmu, %function
 220 __enable_mmu:
 221 #ifdef CONFIG_ALIGNMENT_TRAP
 222         orr     r0, r0, #CR_A
 223 #else
 224         bic     r0, r0, #CR_A
 225 #endif
 226 #ifdef CONFIG_CPU_DCACHE_DISABLE
 227         bic     r0, r0, #CR_C
 228 #endif
 229 #ifdef CONFIG_CPU_BPREDICT_DISABLE
 230         bic     r0, r0, #CR_Z
 231 #endif
 232 #ifdef CONFIG_CPU_ICACHE_DISABLE
 233         bic     r0, r0, #CR_I
 234 #endif
 235         mov     r5, #(domain_val(DOMAIN_USER, DOMAIN_MANAGER) | \
 236                       domain_val(DOMAIN_KERNEL, DOMAIN_MANAGER) | \
 237                       domain_val(DOMAIN_TABLE, DOMAIN_MANAGER) | \
 238                       domain_val(DOMAIN_IO, DOMAIN_CLIENT))
 239         mcr     p15, 0, r5, c3, c0, 0           @ load domain access register
 240         mcr     p15, 0, r4, c2, c0, 0           @ load page table pointer
 241         b       __turn_mmu_on
 242
 243 /*
 244  * Enable the MMU.  This completely changes the structure of the visible
 245  * memory space.  You will not be able to trace execution through this.
 246  * If you have an enquiry about this, *please* check the linux-arm-kernel
 247  * mailing list archives BEFORE sending another post to the list.
 248  *
 249  *  r0  = cp#15 control register
 250  *  r13 = *virtual* address to jump to upon completion
 251  *
 252  * other registers depend on the function called upon completion
 253  */
 254         .align  5
 255         .type   __turn_mmu_on, %function
 256 __turn_mmu_on:
 257         mov     r0, r0
 258         mcr     p15, 0, r0, c1, c0, 0           @ write control reg
 259         mrc     p15, 0, r3, c0, c0, 0           @ read id reg
 260         mov     r3, r3
 261         mov     r3, r3
 262         mov     pc, r13
 263
 264
 265
 266 /*
 267  * Setup the initial page tables.  We only setup the barest
 268  * amount which are required to get the kernel running, which
 269  * generally means mapping in the kernel code.
 270  *
 271  * r8  = machinfo
 272  * r9  = cpuid
 273  * r10 = procinfo
 274  *
 275  * Returns:
 276  *  r0, r3, r5, r6, r7 corrupted
 277  *  r4 = physical page table address
 278  */
 279         .type   __create_page_tables, %function
 280 __create_page_tables:
 281         ldr     r5, [r8, #MACHINFO_PHYSRAM]     @ physram
 282         pgtbl   r4, r5                          @ page table address
 283
 284         /*
 285          * Clear the 16K level 1 swapper page table
 286          */
 287         mov     r0, r4
 288         mov     r3, #0
 289         add     r6, r0, #0x4000
 290 1:      str     r3, [r0], #4
 291         str     r3, [r0], #4
 292         str     r3, [r0], #4
 293         str     r3, [r0], #4
 294         teq     r0, r6
 295         bne     1b
 296
 297         ldr     r7, [r10, #PROCINFO_MMUFLAGS]   @ mmuflags
 298
 299         /*
 300          * Create identity mapping for first MB of kernel to
 301          * cater for the MMU enable.  This identity mapping
 302          * will be removed by paging_init().  We use our current program
 303          * counter to determine corresponding section base address.
 304          */
 305         mov     r6, pc, lsr #20                 @ start of kernel section
 306         orr     r3, r7, r6, lsl #20             @ flags + kernel base
 307         str     r3, [r4, r6, lsl #2]            @ identity mapping
 308
 309         /*
 310          * Now setup the pagetables for our kernel direct
 311          * mapped region.  We round TEXTADDR down to the
 312          * nearest megabyte boundary.  It is assumed that
 313          * the kernel fits within 4 contigous 1MB sections.
 314          */
 315         add     r0, r4,  #(TEXTADDR & 0xff000000) >> 18 @ start of kernel
 316         str     r3, [r0, #(TEXTADDR & 0x00f00000) >> 18]!
 317         add     r3, r3, #1 << 20
 318         str     r3, [r0, #4]!                   @ KERNEL + 1MB
 319         add     r3, r3, #1 << 20
 320         str     r3, [r0, #4]!                   @ KERNEL + 2MB
 321         add     r3, r3, #1 << 20
 322         str     r3, [r0, #4]                    @ KERNEL + 3MB
 323
 324         /*
 325          * Then map first 1MB of ram in case it contains our boot params.
 326          */
 327         add     r0, r4, #VIRT_OFFSET >> 18
 328         orr     r6, r5, r7
 329         str     r6, [r0]
 330
 331 #ifdef CONFIG_XIP_KERNEL
 332         /*
 333          * Map some ram to cover our .data and .bss areas.
 334          * Mapping 3MB should be plenty.
 335          */
 336         sub     r3, r4, r5
 337         mov     r3, r3, lsr #20
 338         add     r0, r0, r3, lsl #2
 339         add     r6, r6, r3, lsl #20
 340         str     r6, [r0], #4
 341         add     r6, r6, #(1 << 20)
 342         str     r6, [r0], #4
 343         add     r6, r6, #(1 << 20)
 344         str     r6, [r0]
 345 #endif
 346
 347         bic     r7, r7, #0x0c                   @ turn off cacheable
 348                                                 @ and bufferable bits
 349 #ifdef CONFIG_DEBUG_LL
 350         /*
 351          * Map in IO space for serial debugging.
 352          * This allows debug messages to be output
 353          * via a serial console before paging_init.
 354          */
 355         ldr     r3, [r8, #MACHINFO_PGOFFIO]
 356         add     r0, r4, r3
 357         rsb     r3, r3, #0x4000                 @ PTRS_PER_PGD*sizeof(long)
 358         cmp     r3, #0x0800                     @ limit to 512MB
 359         movhi   r3, #0x0800
 360         add     r6, r0, r3
 361         ldr     r3, [r8, #MACHINFO_PHYSIO]
 362         orr     r3, r3, r7
 363 1:      str     r3, [r0], #4
 364         add     r3, r3, #1 << 20
 365         teq     r0, r6
 366         bne     1b
 367 #if defined(CONFIG_ARCH_NETWINDER) || defined(CONFIG_ARCH_CATS)
 368         /*
 369          * If we're using the NetWinder, we need to map in
 370          * the 16550-type serial port for the debug messages
 371          */
 372         teq     r1, #MACH_TYPE_NETWINDER
 373         teqne   r1, #MACH_TYPE_CATS
 374         bne     1f
 375         add     r0, r4, #0x3fc0                 @ ff000000
 376         mov     r3, #0x7c000000
 377         orr     r3, r3, r7
 378         str     r3, [r0], #4
 379         add     r3, r3, #1 << 20
 380         str     r3, [r0], #4
 381 1:
 382 #endif
 383 #endif
 384 #ifdef CONFIG_ARCH_RPC
 385         /*
 386          * Map in screen at 0x02000000 & SCREEN2_BASE
 387          * Similar reasons here - for debug.  This is
 388          * only for Acorn RiscPC architectures.
 389          */
 390         add     r0, r4, #0x80                   @ 02000000
 391         mov     r3, #0x02000000
 392         orr     r3, r3, r7
 393         str     r3, [r0]
 394         add     r0, r4, #0x3600                 @ d8000000
 395         str     r3, [r0]
 396 #endif
 397         mov     pc, lr
 398         .ltorg
 399
 400
 401
 402 /*
 403  * Exception handling.  Something went wrong and we can't proceed.  We
 404  * ought to tell the user, but since we don't have any guarantee that
 405  * we're even running on the right architecture, we do virtually nothing.
 406  *
 407  * If CONFIG_DEBUG_LL is set we try to print out something about the error
 408  * and hope for the best (useful if bootloader fails to pass a proper
 409  * machine ID for example).
 410  */
 411
 412         .type   __error_p, %function
 413 __error_p:
 414 #ifdef CONFIG_DEBUG_LL
 415         adr     r0, str_p1
 416         bl      printascii
 417         b       __error
 418 str_p1: .asciz  "\nError: unrecognized/unsupported processor variant.\n"
 419         .align
 420 #endif
 421
 422         .type   __error_a, %function
 423 __error_a:
 424 #ifdef CONFIG_DEBUG_LL
 425         mov     r4, r1                          @ preserve machine ID
 426         adr     r0, str_a1
 427         bl      printascii
 428         mov     r0, r4
 429         bl      printhex8
 430         adr     r0, str_a2
 431         bl      printascii
 432         adr     r3, 3f
 433         ldmia   r3, {r4, r5, r6}                @ get machine desc list
 434         sub     r4, r3, r4                      @ get offset between virt&phys
 435         add     r5, r5, r4                      @ convert virt addresses to
 436         add     r6, r6, r4                      @ physical address space
 437 1:      ldr     r0, [r5, #MACHINFO_TYPE]        @ get machine type
 438         bl      printhex8
 439         mov     r0, #'\t'
 440         bl      printch
 441         ldr     r0, [r5, #MACHINFO_NAME]        @ get machine name
 442         add     r0, r0, r4
 443         bl      printascii
 444         mov     r0, #'\n'
 445         bl      printch
 446         add     r5, r5, #SIZEOF_MACHINE_DESC    @ next machine_desc
 447         cmp     r5, r6
 448         blo     1b
 449         adr     r0, str_a3
 450         bl      printascii
 451         b       __error
 452 str_a1: .asciz  "\nError: unrecognized/unsupported machine ID (r1 = 0x"
 453 str_a2: .asciz  ").\n\nAvailable machine support:\n\nID (hex)\tNAME\n"
 454 str_a3: .asciz  "\nPlease check your kernel config and/or bootloader.\n"
 455         .align
 456 #endif
 457
 458         .type   __error, %function
 459 __error:
 460 #ifdef CONFIG_ARCH_RPC
 461 /*
 462  * Turn the screen red on a error - RiscPC only.
 463  */
 464         mov     r0, #0x02000000
 465         mov     r3, #0x11
 466         orr     r3, r3, r3, lsl #8
 467         orr     r3, r3, r3, lsl #16
 468         str     r3, [r0], #4
 469         str     r3, [r0], #4
 470         str     r3, [r0], #4
 471         str     r3, [r0], #4
 472 #endif
 473 1:      mov     r0, r0
 474         b       1b
 475
 476
 477 /*
 478  * Read processor ID register (CP#15, CR0), and look up in the linker-built
 479  * supported processor list.  Note that we can't use the absolute addresses
 480  * for the __proc_info lists since we aren't running with the MMU on
 481  * (and therefore, we are not in the correct address space).  We have to
 482  * calculate the offset.
 483  *
 484  * Returns:
 485  *      r3, r4, r6 corrupted
 486  *      r5 = proc_info pointer in physical address space
 487  *      r9 = cpuid
 488  */
 489         .type   __lookup_processor_type, %function
 490 __lookup_processor_type:
 491         adr     r3, 3f
 492         ldmda   r3, {r5, r6, r9}
 493         sub     r3, r3, r9                      @ get offset between virt&phys
 494         add     r5, r5, r3                      @ convert virt addresses to
 495         add     r6, r6, r3                      @ physical address space
 496         mrc     p15, 0, r9, c0, c0              @ get processor id
 497 1:      ldmia   r5, {r3, r4}                    @ value, mask
 498         and     r4, r4, r9                      @ mask wanted bits
 499         teq     r3, r4
 500         beq     2f
 501         add     r5, r5, #PROC_INFO_SZ           @ sizeof(proc_info_list)
 502         cmp     r5, r6
 503         blo     1b
 504         mov     r5, #0                          @ unknown processor
 505 2:      mov     pc, lr
 506
 507 /*
 508  * This provides a C-API version of the above function.
 509  */
 510 ENTRY(lookup_processor_type)
 511         stmfd   sp!, {r4 - r6, r9, lr}
 512         bl      __lookup_processor_type
 513         mov     r0, r5
 514         ldmfd   sp!, {r4 - r6, r9, pc}
 515
 516 /*
 517  * Look in include/asm-arm/procinfo.h and arch/arm/kernel/arch.[ch] for
 518  * more information about the __proc_info and __arch_info structures.
 519  */
 520         .long   __proc_info_begin
 521         .long   __proc_info_end
 522 3:      .long   .
 523         .long   __arch_info_begin
 524         .long   __arch_info_end
 525
 526 /*
 527  * Lookup machine architecture in the linker-build list of architectures.
 528  * Note that we can't use the absolute addresses for the __arch_info
 529  * lists since we aren't running with the MMU on (and therefore, we are
 530  * not in the correct address space).  We have to calculate the offset.
 531  *
 532  *  r1 = machine architecture number
 533  * Returns:
 534  *  r3, r4, r6 corrupted
 535  *  r5 = mach_info pointer in physical address space
 536  */
 537         .type   __lookup_machine_type, %function
 538 __lookup_machine_type:
 539         adr     r3, 3b
 540         ldmia   r3, {r4, r5, r6}
 541         sub     r3, r3, r4                      @ get offset between virt&phys
 542         add     r5, r5, r3                      @ convert virt addresses to
 543         add     r6, r6, r3                      @ physical address space
 544 1:      ldr     r3, [r5, #MACHINFO_TYPE]        @ get machine type
 545         teq     r3, r1                          @ matches loader number?
 546         beq     2f                              @ found
 547         add     r5, r5, #SIZEOF_MACHINE_DESC    @ next machine_desc
 548         cmp     r5, r6
 549         blo     1b
 550         mov     r5, #0                          @ unknown machine
 551 2:      mov     pc, lr
 552
 553 /*
 554  * This provides a C-API version of the above function.
 555  */
 556 ENTRY(lookup_machine_type)
 557         stmfd   sp!, {r4 - r6, lr}
 558         mov     r1, r0
 559         bl      __lookup_machine_type
 560         mov     r0, r5
 561         ldmfd   sp!, {r4 - r6, pc}