arch/x86/pci/i386.c

   1 /*
   2  *      Low-Level PCI Access for i386 machines
   3  *
   4  * Copyright 1993, 1994 Drew Eckhardt
   5  *      Visionary Computing
   6  *      (Unix and Linux consulting and custom programming)
   7  *      Drew@Colorado.EDU
   8  *      +1 (303) 786-7975
   9  *
  10  * Drew's work was sponsored by:
  11  *      iX Multiuser Multitasking Magazine
  12  *      Hannover, Germany
  13  *      hm@ix.de
  14  *
  15  * Copyright 1997--2000 Martin Mares <mj@ucw.cz>
  16  *
  17  * For more information, please consult the following manuals (look at
  18  * http://www.pcisig.com/ for how to get them):
  19  *
  20  * PCI BIOS Specification
  21  * PCI Local Bus Specification
  22  * PCI to PCI Bridge Specification
  23  * PCI System Design Guide
  24  *
  25  */
  26
  27 #include <linux/types.h>
  28 #include <linux/kernel.h>
  29 #include <linux/export.h>
  30 #include <linux/pci.h>
  31 #include <linux/init.h>
  32 #include <linux/ioport.h>
  33 #include <linux/errno.h>
  34 #include <linux/bootmem.h>
  35
  36 #include <asm/pat.h>
  37 #include <asm/e820.h>
  38 #include <asm/pci_x86.h>
  39 #include <asm/io_apic.h>
  40
  41
  42 /*
  43  * This list of dynamic mappings is for temporarily maintaining
  44  * original BIOS BAR addresses for possible reinstatement.
  45  */
  46 struct pcibios_fwaddrmap {
  47         struct list_head list;
  48         struct pci_dev *dev;
  49         resource_size_t fw_addr[DEVICE_COUNT_RESOURCE];
  50 };
  51
  52 static LIST_HEAD(pcibios_fwaddrmappings);
  53 static DEFINE_SPINLOCK(pcibios_fwaddrmap_lock);
  54 static bool pcibios_fw_addr_done;
  55
  56 /* Must be called with 'pcibios_fwaddrmap_lock' lock held. */
  57 static struct pcibios_fwaddrmap *pcibios_fwaddrmap_lookup(struct pci_dev *dev)
  58 {
  59         struct pcibios_fwaddrmap *map;
  60
  61         WARN_ON_SMP(!spin_is_locked(&pcibios_fwaddrmap_lock));
  62
  63         list_for_each_entry(map, &pcibios_fwaddrmappings, list)
  64                 if (map->dev == dev)
  65                         return map;
  66
  67         return NULL;
  68 }
  69
  70 static void
  71 pcibios_save_fw_addr(struct pci_dev *dev, int idx, resource_size_t fw_addr)
  72 {
  73         unsigned long flags;
  74         struct pcibios_fwaddrmap *map;
  75
  76         if (pcibios_fw_addr_done)
  77                 return;
  78
  79         spin_lock_irqsave(&pcibios_fwaddrmap_lock, flags);
  80         map = pcibios_fwaddrmap_lookup(dev);
  81         if (!map) {
  82                 spin_unlock_irqrestore(&pcibios_fwaddrmap_lock, flags);
  83                 map = kzalloc(sizeof(*map), GFP_KERNEL);
  84                 if (!map)
  85                         return;
  86
  87                 map->dev = pci_dev_get(dev);
  88                 map->fw_addr[idx] = fw_addr;
  89                 INIT_LIST_HEAD(&map->list);
  90
  91                 spin_lock_irqsave(&pcibios_fwaddrmap_lock, flags);
  92                 list_add_tail(&map->list, &pcibios_fwaddrmappings);
  93         } else
  94                 map->fw_addr[idx] = fw_addr;
  95         spin_unlock_irqrestore(&pcibios_fwaddrmap_lock, flags);
  96 }
  97
  98 resource_size_t pcibios_retrieve_fw_addr(struct pci_dev *dev, int idx)
  99 {
 100         unsigned long flags;
 101         struct pcibios_fwaddrmap *map;
 102         resource_size_t fw_addr = 0;
 103
 104         if (pcibios_fw_addr_done)
 105                 return 0;
 106
 107         spin_lock_irqsave(&pcibios_fwaddrmap_lock, flags);
 108         map = pcibios_fwaddrmap_lookup(dev);
 109         if (map)
 110                 fw_addr = map->fw_addr[idx];
 111         spin_unlock_irqrestore(&pcibios_fwaddrmap_lock, flags);
 112
 113         return fw_addr;
 114 }
 115
 116 static void __init pcibios_fw_addr_list_del(void)
 117 {
 118         unsigned long flags;
 119         struct pcibios_fwaddrmap *entry, *next;
 120
 121         spin_lock_irqsave(&pcibios_fwaddrmap_lock, flags);
 122         list_for_each_entry_safe(entry, next, &pcibios_fwaddrmappings, list) {
 123                 list_del(&entry->list);
 124                 pci_dev_put(entry->dev);
 125                 kfree(entry);
 126         }
 127         spin_unlock_irqrestore(&pcibios_fwaddrmap_lock, flags);
 128         pcibios_fw_addr_done = true;
 129 }
 130
 131 static int
 132 skip_isa_ioresource_align(struct pci_dev *dev) {
 133
 134         if ((pci_probe & PCI_CAN_SKIP_ISA_ALIGN) &&
 135             !(dev->bus->bridge_ctl & PCI_BRIDGE_CTL_ISA))
 136                 return 1;
 137         return 0;
 138 }
 139
 140 /*
 141  * We need to avoid collisions with `mirrored' VGA ports
 142  * and other strange ISA hardware, so we always want the
 143  * addresses to be allocated in the 0x000-0x0ff region
 144  * modulo 0x400.
 145  *
 146  * Why? Because some silly external IO cards only decode
 147  * the low 10 bits of the IO address. The 0x00-0xff region
 148  * is reserved for motherboard devices that decode all 16
 149  * bits, so it's ok to allocate at, say, 0x2800-0x28ff,
 150  * but we want to try to avoid allocating at 0x2900-0x2bff
 151  * which might have be mirrored at 0x0100-0x03ff..
 152  */
 153 resource_size_t
 154 pcibios_align_resource(void *data, const struct resource *res,
 155                         resource_size_t size, resource_size_t align)
 156 {
 157         struct pci_dev *dev = data;
 158         resource_size_t start = res->start;
 159
 160         if (res->flags & IORESOURCE_IO) {
 161                 if (skip_isa_ioresource_align(dev))
 162                         return start;
 163                 if (start & 0x300)
 164                         start = (start + 0x3ff) & ~0x3ff;
 165         }
 166         return start;
 167 }
 168 EXPORT_SYMBOL(pcibios_align_resource);
 169
 170 /*
 171  *  Handle resources of PCI devices.  If the world were perfect, we could
 172  *  just allocate all the resource regions and do nothing more.  It isn't.
 173  *  On the other hand, we cannot just re-allocate all devices, as it would
 174  *  require us to know lots of host bridge internals.  So we attempt to
 175  *  keep as much of the original configuration as possible, but tweak it
 176  *  when it's found to be wrong.
 177  *
 178  *  Known BIOS problems we have to work around:
 179  *      - I/O or memory regions not configured
 180  *      - regions configured, but not enabled in the command register
 181  *      - bogus I/O addresses above 64K used
 182  *      - expansion ROMs left enabled (this may sound harmless, but given
 183  *        the fact the PCI specs explicitly allow address decoders to be
 184  *        shared between expansion ROMs and other resource regions, it's
 185  *        at least dangerous)
 186  *      - bad resource sizes or overlaps with other regions
 187  *
 188  *  Our solution:
 189  *      (1) Allocate resources for all buses behind PCI-to-PCI bridges.
 190  *          This gives us fixed barriers on where we can allocate.
 191  *      (2) Allocate resources for all enabled devices.  If there is
 192  *          a collision, just mark the resource as unallocated. Also
 193  *          disable expansion ROMs during this step.
 194  *      (3) Try to allocate resources for disabled devices.  If the
 195  *          resources were assigned correctly, everything goes well,
 196  *          if they weren't, they won't disturb allocation of other
 197  *          resources.
 198  *      (4) Assign new addresses to resources which were either
 199  *          not configured at all or misconfigured.  If explicitly
 200  *          requested by the user, configure expansion ROM address
 201  *          as well.
 202  */
 203
 204 static void pcibios_allocate_bridge_resources(struct pci_dev *dev)
 205 {
 206         int idx;
 207         struct resource *r;
 208
 209         for (idx = PCI_BRIDGE_RESOURCES; idx < PCI_NUM_RESOURCES; idx++) {
 210                 r = &dev->resource[idx];
 211                 if (!r->flags)
 212                         continue;
 213                 if (r->parent)  /* Already allocated */
 214                         continue;
 215                 if (!r->start || pci_claim_resource(dev, idx) < 0) {
 216                         /*
 217                          * Something is wrong with the region.
 218                          * Invalidate the resource to prevent
 219                          * child resource allocations in this
 220                          * range.
 221                          */
 222                         r->start = r->end = 0;
 223                         r->flags = 0;
 224                 }
 225         }
 226 }
 227
 228 static void pcibios_allocate_bus_resources(struct pci_bus *bus)
 229 {
 230         struct pci_bus *child;
 231
 232         /* Depth-First Search on bus tree */
 233         if (bus->self)
 234                 pcibios_allocate_bridge_resources(bus->self);
 235         list_for_each_entry(child, &bus->children, node)
 236                 pcibios_allocate_bus_resources(child);
 237 }
 238
 239 struct pci_check_idx_range {
 240         int start;
 241         int end;
 242 };
 243
 244 static void pcibios_allocate_dev_resources(struct pci_dev *dev, int pass)
 245 {
 246         int idx, disabled, i;
 247         u16 command;
 248         struct resource *r;
 249
 250         struct pci_check_idx_range idx_range[] = {
 251                 { PCI_STD_RESOURCES, PCI_STD_RESOURCE_END },
 252 #ifdef CONFIG_PCI_IOV
 253                 { PCI_IOV_RESOURCES, PCI_IOV_RESOURCE_END },
 254 #endif
 255         };
 256
 257         pci_read_config_word(dev, PCI_COMMAND, &command);
 258         for (i = 0; i < ARRAY_SIZE(idx_range); i++)
 259                 for (idx = idx_range[i].start; idx <= idx_range[i].end; idx++) {
 260                         r = &dev->resource[idx];
 261                         if (r->parent)  /* Already allocated */
 262                                 continue;
 263                         if (!r->start)  /* Address not assigned at all */
 264                                 continue;
 265                         if (r->flags & IORESOURCE_IO)
 266                                 disabled = !(command & PCI_COMMAND_IO);
 267                         else
 268                                 disabled = !(command & PCI_COMMAND_MEMORY);
 269                         if (pass == disabled) {
 270                                 dev_dbg(&dev->dev,
 271                                         "BAR %d: reserving %pr (d=%d, p=%d)\n",
 272                                         idx, r, disabled, pass);
 273                                 if (pci_claim_resource(dev, idx) < 0) {
 274                                         /* We'll assign a new address later */
 275                                         pcibios_save_fw_addr(dev,
 276                                                         idx, r->start);
 277                                         r->end -= r->start;
 278                                         r->start = 0;
 279                                 }
 280                         }
 281                 }
 282         if (!pass) {
 283                 r = &dev->resource[PCI_ROM_RESOURCE];
 284                 if (r->flags & IORESOURCE_ROM_ENABLE) {
 285                         /* Turn the ROM off, leave the resource region,
 286                          * but keep it unregistered. */
 287                         u32 reg;
 288                         dev_dbg(&dev->dev, "disabling ROM %pR\n", r);
 289                         r->flags &= ~IORESOURCE_ROM_ENABLE;
 290                         pci_read_config_dword(dev, dev->rom_base_reg, &reg);
 291                         pci_write_config_dword(dev, dev->rom_base_reg,
 292                                                 reg & ~PCI_ROM_ADDRESS_ENABLE);
 293                 }
 294         }
 295 }
 296
 297 static void pcibios_allocate_resources(struct pci_bus *bus, int pass)
 298 {
 299         struct pci_dev *dev;
 300         struct pci_bus *child;
 301
 302         list_for_each_entry(dev, &bus->devices, bus_list) {
 303                 pcibios_allocate_dev_resources(dev, pass);
 304
 305                 child = dev->subordinate;
 306                 if (child)
 307                         pcibios_allocate_resources(child, pass);
 308         }
 309 }
 310
 311 static void pcibios_allocate_dev_rom_resource(struct pci_dev *dev)
 312 {
 313         struct resource *r;
 314
 315         /*
 316          * Try to use BIOS settings for ROMs, otherwise let
 317          * pci_assign_unassigned_resources() allocate the new
 318          * addresses.
 319          */
 320         r = &dev->resource[PCI_ROM_RESOURCE];
 321         if (!r->flags || !r->start)
 322                 return;
 323         if (r->parent) /* Already allocated */
 324                 return;
 325
 326         if (pci_claim_resource(dev, PCI_ROM_RESOURCE) < 0) {
 327                 r->end -= r->start;
 328                 r->start = 0;
 329         }
 330 }
 331 static void pcibios_allocate_rom_resources(struct pci_bus *bus)
 332 {
 333         struct pci_dev *dev;
 334         struct pci_bus *child;
 335
 336         list_for_each_entry(dev, &bus->devices, bus_list) {
 337                 pcibios_allocate_dev_rom_resource(dev);
 338
 339                 child = dev->subordinate;
 340                 if (child)
 341                         pcibios_allocate_rom_resources(child);
 342         }
 343 }
 344
 345 static int __init pcibios_assign_resources(void)
 346 {
 347         struct pci_bus *bus;
 348
 349         if (!(pci_probe & PCI_ASSIGN_ROMS))
 350                 list_for_each_entry(bus, &pci_root_buses, node)
 351                         pcibios_allocate_rom_resources(bus);
 352
 353         pci_assign_unassigned_resources();
 354         pcibios_fw_addr_list_del();
 355
 356         return 0;
 357 }
 358
 359 void pcibios_resource_survey_bus(struct pci_bus *bus)
 360 {
 361         dev_printk(KERN_DEBUG, &bus->dev, "Allocating resources\n");
 362
 363         pcibios_allocate_bus_resources(bus);
 364
 365         pcibios_allocate_resources(bus, 0);
 366         pcibios_allocate_resources(bus, 1);
 367
 368         if (!(pci_probe & PCI_ASSIGN_ROMS))
 369                 pcibios_allocate_rom_resources(bus);
 370 }
 371
 372 void __init pcibios_resource_survey(void)
 373 {
 374         struct pci_bus *bus;
 375
 376         DBG("PCI: Allocating resources\n");
 377
 378         list_for_each_entry(bus, &pci_root_buses, node)
 379                 pcibios_allocate_bus_resources(bus);
 380
 381         list_for_each_entry(bus, &pci_root_buses, node)
 382                 pcibios_allocate_resources(bus, 0);
 383         list_for_each_entry(bus, &pci_root_buses, node)
 384                 pcibios_allocate_resources(bus, 1);
 385
 386         e820_reserve_resources_late();
 387         /*
 388          * Insert the IO APIC resources after PCI initialization has
 389          * occurred to handle IO APICS that are mapped in on a BAR in
 390          * PCI space, but before trying to assign unassigned pci res.
 391          */
 392         ioapic_insert_resources();
 393 }
 394
 395 /**
 396  * called in fs_initcall (one below subsys_initcall),
 397  * give a chance for motherboard reserve resources
 398  */
 399 fs_initcall(pcibios_assign_resources);
 400
 401 static const struct vm_operations_struct pci_mmap_ops = {
 402         .access = generic_access_phys,
 403 };
 404
 405 int pci_mmap_page_range(struct pci_dev *dev, struct vm_area_struct *vma,
 406                         enum pci_mmap_state mmap_state, int write_combine)
 407 {
 408         unsigned long prot;
 409
 410         /* I/O space cannot be accessed via normal processor loads and
 411          * stores on this platform.
 412          */
 413         if (mmap_state == pci_mmap_io)
 414                 return -EINVAL;
 415
 416         prot = pgprot_val(vma->vm_page_prot);
 417
 418         /*
 419          * Return error if pat is not enabled and write_combine is requested.
 420          * Caller can followup with UC MINUS request and add a WC mtrr if there
 421          * is a free mtrr slot.
 422          */
 423         if (!pat_enabled && write_combine)
 424                 return -EINVAL;
 425
 426         if (pat_enabled && write_combine)
 427                 prot |= _PAGE_CACHE_WC;
 428         else if (pat_enabled || boot_cpu_data.x86 > 3)
 429                 /*
 430                  * ioremap() and ioremap_nocache() defaults to UC MINUS for now.
 431                  * To avoid attribute conflicts, request UC MINUS here
 432                  * as well.
 433                  */
 434                 prot |= _PAGE_CACHE_UC_MINUS;
 435
 436         prot |= _PAGE_IOMAP;    /* creating a mapping for IO */
 437
 438         vma->vm_page_prot = __pgprot(prot);
 439
 440         if (io_remap_pfn_range(vma, vma->vm_start, vma->vm_pgoff,
 441                                vma->vm_end - vma->vm_start,
 442                                vma->vm_page_prot))
 443                 return -EAGAIN;
 444
 445         vma->vm_ops = &pci_mmap_ops;
 446
 447         return 0;
 448 }