These changes are the raw update to qemu-2.6.
[kvmfornfv.git] / qemu / hw / usb / hcd-ehci.c
1 /*
2  * QEMU USB EHCI Emulation
3  *
4  * Copyright(c) 2008  Emutex Ltd. (address@hidden)
5  * Copyright(c) 2011-2012 Red Hat, Inc.
6  *
7  * Red Hat Authors:
8  * Gerd Hoffmann <kraxel@redhat.com>
9  * Hans de Goede <hdegoede@redhat.com>
10  *
11  * EHCI project was started by Mark Burkley, with contributions by
12  * Niels de Vos.  David S. Ahern continued working on it.  Kevin Wolf,
13  * Jan Kiszka and Vincent Palatin contributed bugfixes.
14  *
15  *
16  * This library is free software; you can redistribute it and/or
17  * modify it under the terms of the GNU Lesser General Public
18  * License as published by the Free Software Foundation; either
19  * version 2 of the License, or(at your option) any later version.
20  *
21  * This library is distributed in the hope that it will be useful,
22  * but WITHOUT ANY WARRANTY; without even the implied warranty of
23  * MERCHANTABILITY or FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE.  See the GNU
24  * Lesser General Public License for more details.
25  *
26  * You should have received a copy of the GNU General Public License
27  * along with this program; if not, see <http://www.gnu.org/licenses/>.
28  */
29
30 #include "qemu/osdep.h"
31 #include "qapi/error.h"
32 #include "hw/usb/ehci-regs.h"
33 #include "hw/usb/hcd-ehci.h"
34 #include "trace.h"
35
36 #define FRAME_TIMER_FREQ 1000
37 #define FRAME_TIMER_NS   (NANOSECONDS_PER_SECOND / FRAME_TIMER_FREQ)
38 #define UFRAME_TIMER_NS  (FRAME_TIMER_NS / 8)
39
40 #define NB_MAXINTRATE    8        // Max rate at which controller issues ints
41 #define BUFF_SIZE        5*4096   // Max bytes to transfer per transaction
42 #define MAX_QH           100      // Max allowable queue heads in a chain
43 #define MIN_UFR_PER_TICK 24       /* Min frames to process when catching up */
44 #define PERIODIC_ACTIVE  512      /* Micro-frames */
45
46 /*  Internal periodic / asynchronous schedule state machine states
47  */
48 typedef enum {
49     EST_INACTIVE = 1000,
50     EST_ACTIVE,
51     EST_EXECUTING,
52     EST_SLEEPING,
53     /*  The following states are internal to the state machine function
54     */
55     EST_WAITLISTHEAD,
56     EST_FETCHENTRY,
57     EST_FETCHQH,
58     EST_FETCHITD,
59     EST_FETCHSITD,
60     EST_ADVANCEQUEUE,
61     EST_FETCHQTD,
62     EST_EXECUTE,
63     EST_WRITEBACK,
64     EST_HORIZONTALQH
65 } EHCI_STATES;
66
67 /* macros for accessing fields within next link pointer entry */
68 #define NLPTR_GET(x)             ((x) & 0xffffffe0)
69 #define NLPTR_TYPE_GET(x)        (((x) >> 1) & 3)
70 #define NLPTR_TBIT(x)            ((x) & 1)  // 1=invalid, 0=valid
71
72 /* link pointer types */
73 #define NLPTR_TYPE_ITD           0     // isoc xfer descriptor
74 #define NLPTR_TYPE_QH            1     // queue head
75 #define NLPTR_TYPE_STITD         2     // split xaction, isoc xfer descriptor
76 #define NLPTR_TYPE_FSTN          3     // frame span traversal node
77
78 #define SET_LAST_RUN_CLOCK(s) \
79     (s)->last_run_ns = qemu_clock_get_ns(QEMU_CLOCK_VIRTUAL);
80
81 /* nifty macros from Arnon's EHCI version  */
82 #define get_field(data, field) \
83     (((data) & field##_MASK) >> field##_SH)
84
85 #define set_field(data, newval, field) do { \
86     uint32_t val = *data; \
87     val &= ~ field##_MASK; \
88     val |= ((newval) << field##_SH) & field##_MASK; \
89     *data = val; \
90     } while(0)
91
92 static const char *ehci_state_names[] = {
93     [EST_INACTIVE]     = "INACTIVE",
94     [EST_ACTIVE]       = "ACTIVE",
95     [EST_EXECUTING]    = "EXECUTING",
96     [EST_SLEEPING]     = "SLEEPING",
97     [EST_WAITLISTHEAD] = "WAITLISTHEAD",
98     [EST_FETCHENTRY]   = "FETCH ENTRY",
99     [EST_FETCHQH]      = "FETCH QH",
100     [EST_FETCHITD]     = "FETCH ITD",
101     [EST_ADVANCEQUEUE] = "ADVANCEQUEUE",
102     [EST_FETCHQTD]     = "FETCH QTD",
103     [EST_EXECUTE]      = "EXECUTE",
104     [EST_WRITEBACK]    = "WRITEBACK",
105     [EST_HORIZONTALQH] = "HORIZONTALQH",
106 };
107
108 static const char *ehci_mmio_names[] = {
109     [USBCMD]            = "USBCMD",
110     [USBSTS]            = "USBSTS",
111     [USBINTR]           = "USBINTR",
112     [FRINDEX]           = "FRINDEX",
113     [PERIODICLISTBASE]  = "P-LIST BASE",
114     [ASYNCLISTADDR]     = "A-LIST ADDR",
115     [CONFIGFLAG]        = "CONFIGFLAG",
116 };
117
118 static int ehci_state_executing(EHCIQueue *q);
119 static int ehci_state_writeback(EHCIQueue *q);
120 static int ehci_state_advqueue(EHCIQueue *q);
121 static int ehci_fill_queue(EHCIPacket *p);
122 static void ehci_free_packet(EHCIPacket *p);
123
124 static const char *nr2str(const char **n, size_t len, uint32_t nr)
125 {
126     if (nr < len && n[nr] != NULL) {
127         return n[nr];
128     } else {
129         return "unknown";
130     }
131 }
132
133 static const char *state2str(uint32_t state)
134 {
135     return nr2str(ehci_state_names, ARRAY_SIZE(ehci_state_names), state);
136 }
137
138 static const char *addr2str(hwaddr addr)
139 {
140     return nr2str(ehci_mmio_names, ARRAY_SIZE(ehci_mmio_names), addr);
141 }
142
143 static void ehci_trace_usbsts(uint32_t mask, int state)
144 {
145     /* interrupts */
146     if (mask & USBSTS_INT) {
147         trace_usb_ehci_usbsts("INT", state);
148     }
149     if (mask & USBSTS_ERRINT) {
150         trace_usb_ehci_usbsts("ERRINT", state);
151     }
152     if (mask & USBSTS_PCD) {
153         trace_usb_ehci_usbsts("PCD", state);
154     }
155     if (mask & USBSTS_FLR) {
156         trace_usb_ehci_usbsts("FLR", state);
157     }
158     if (mask & USBSTS_HSE) {
159         trace_usb_ehci_usbsts("HSE", state);
160     }
161     if (mask & USBSTS_IAA) {
162         trace_usb_ehci_usbsts("IAA", state);
163     }
164
165     /* status */
166     if (mask & USBSTS_HALT) {
167         trace_usb_ehci_usbsts("HALT", state);
168     }
169     if (mask & USBSTS_REC) {
170         trace_usb_ehci_usbsts("REC", state);
171     }
172     if (mask & USBSTS_PSS) {
173         trace_usb_ehci_usbsts("PSS", state);
174     }
175     if (mask & USBSTS_ASS) {
176         trace_usb_ehci_usbsts("ASS", state);
177     }
178 }
179
180 static inline void ehci_set_usbsts(EHCIState *s, int mask)
181 {
182     if ((s->usbsts & mask) == mask) {
183         return;
184     }
185     ehci_trace_usbsts(mask, 1);
186     s->usbsts |= mask;
187 }
188
189 static inline void ehci_clear_usbsts(EHCIState *s, int mask)
190 {
191     if ((s->usbsts & mask) == 0) {
192         return;
193     }
194     ehci_trace_usbsts(mask, 0);
195     s->usbsts &= ~mask;
196 }
197
198 /* update irq line */
199 static inline void ehci_update_irq(EHCIState *s)
200 {
201     int level = 0;
202
203     if ((s->usbsts & USBINTR_MASK) & s->usbintr) {
204         level = 1;
205     }
206
207     trace_usb_ehci_irq(level, s->frindex, s->usbsts, s->usbintr);
208     qemu_set_irq(s->irq, level);
209 }
210
211 /* flag interrupt condition */
212 static inline void ehci_raise_irq(EHCIState *s, int intr)
213 {
214     if (intr & (USBSTS_PCD | USBSTS_FLR | USBSTS_HSE)) {
215         s->usbsts |= intr;
216         ehci_update_irq(s);
217     } else {
218         s->usbsts_pending |= intr;
219     }
220 }
221
222 /*
223  * Commit pending interrupts (added via ehci_raise_irq),
224  * at the rate allowed by "Interrupt Threshold Control".
225  */
226 static inline void ehci_commit_irq(EHCIState *s)
227 {
228     uint32_t itc;
229
230     if (!s->usbsts_pending) {
231         return;
232     }
233     if (s->usbsts_frindex > s->frindex) {
234         return;
235     }
236
237     itc = (s->usbcmd >> 16) & 0xff;
238     s->usbsts |= s->usbsts_pending;
239     s->usbsts_pending = 0;
240     s->usbsts_frindex = s->frindex + itc;
241     ehci_update_irq(s);
242 }
243
244 static void ehci_update_halt(EHCIState *s)
245 {
246     if (s->usbcmd & USBCMD_RUNSTOP) {
247         ehci_clear_usbsts(s, USBSTS_HALT);
248     } else {
249         if (s->astate == EST_INACTIVE && s->pstate == EST_INACTIVE) {
250             ehci_set_usbsts(s, USBSTS_HALT);
251         }
252     }
253 }
254
255 static void ehci_set_state(EHCIState *s, int async, int state)
256 {
257     if (async) {
258         trace_usb_ehci_state("async", state2str(state));
259         s->astate = state;
260         if (s->astate == EST_INACTIVE) {
261             ehci_clear_usbsts(s, USBSTS_ASS);
262             ehci_update_halt(s);
263         } else {
264             ehci_set_usbsts(s, USBSTS_ASS);
265         }
266     } else {
267         trace_usb_ehci_state("periodic", state2str(state));
268         s->pstate = state;
269         if (s->pstate == EST_INACTIVE) {
270             ehci_clear_usbsts(s, USBSTS_PSS);
271             ehci_update_halt(s);
272         } else {
273             ehci_set_usbsts(s, USBSTS_PSS);
274         }
275     }
276 }
277
278 static int ehci_get_state(EHCIState *s, int async)
279 {
280     return async ? s->astate : s->pstate;
281 }
282
283 static void ehci_set_fetch_addr(EHCIState *s, int async, uint32_t addr)
284 {
285     if (async) {
286         s->a_fetch_addr = addr;
287     } else {
288         s->p_fetch_addr = addr;
289     }
290 }
291
292 static int ehci_get_fetch_addr(EHCIState *s, int async)
293 {
294     return async ? s->a_fetch_addr : s->p_fetch_addr;
295 }
296
297 static void ehci_trace_qh(EHCIQueue *q, hwaddr addr, EHCIqh *qh)
298 {
299     /* need three here due to argument count limits */
300     trace_usb_ehci_qh_ptrs(q, addr, qh->next,
301                            qh->current_qtd, qh->next_qtd, qh->altnext_qtd);
302     trace_usb_ehci_qh_fields(addr,
303                              get_field(qh->epchar, QH_EPCHAR_RL),
304                              get_field(qh->epchar, QH_EPCHAR_MPLEN),
305                              get_field(qh->epchar, QH_EPCHAR_EPS),
306                              get_field(qh->epchar, QH_EPCHAR_EP),
307                              get_field(qh->epchar, QH_EPCHAR_DEVADDR));
308     trace_usb_ehci_qh_bits(addr,
309                            (bool)(qh->epchar & QH_EPCHAR_C),
310                            (bool)(qh->epchar & QH_EPCHAR_H),
311                            (bool)(qh->epchar & QH_EPCHAR_DTC),
312                            (bool)(qh->epchar & QH_EPCHAR_I));
313 }
314
315 static void ehci_trace_qtd(EHCIQueue *q, hwaddr addr, EHCIqtd *qtd)
316 {
317     /* need three here due to argument count limits */
318     trace_usb_ehci_qtd_ptrs(q, addr, qtd->next, qtd->altnext);
319     trace_usb_ehci_qtd_fields(addr,
320                               get_field(qtd->token, QTD_TOKEN_TBYTES),
321                               get_field(qtd->token, QTD_TOKEN_CPAGE),
322                               get_field(qtd->token, QTD_TOKEN_CERR),
323                               get_field(qtd->token, QTD_TOKEN_PID));
324     trace_usb_ehci_qtd_bits(addr,
325                             (bool)(qtd->token & QTD_TOKEN_IOC),
326                             (bool)(qtd->token & QTD_TOKEN_ACTIVE),
327                             (bool)(qtd->token & QTD_TOKEN_HALT),
328                             (bool)(qtd->token & QTD_TOKEN_BABBLE),
329                             (bool)(qtd->token & QTD_TOKEN_XACTERR));
330 }
331
332 static void ehci_trace_itd(EHCIState *s, hwaddr addr, EHCIitd *itd)
333 {
334     trace_usb_ehci_itd(addr, itd->next,
335                        get_field(itd->bufptr[1], ITD_BUFPTR_MAXPKT),
336                        get_field(itd->bufptr[2], ITD_BUFPTR_MULT),
337                        get_field(itd->bufptr[0], ITD_BUFPTR_EP),
338                        get_field(itd->bufptr[0], ITD_BUFPTR_DEVADDR));
339 }
340
341 static void ehci_trace_sitd(EHCIState *s, hwaddr addr,
342                             EHCIsitd *sitd)
343 {
344     trace_usb_ehci_sitd(addr, sitd->next,
345                         (bool)(sitd->results & SITD_RESULTS_ACTIVE));
346 }
347
348 static void ehci_trace_guest_bug(EHCIState *s, const char *message)
349 {
350     trace_usb_ehci_guest_bug(message);
351     fprintf(stderr, "ehci warning: %s\n", message);
352 }
353
354 static inline bool ehci_enabled(EHCIState *s)
355 {
356     return s->usbcmd & USBCMD_RUNSTOP;
357 }
358
359 static inline bool ehci_async_enabled(EHCIState *s)
360 {
361     return ehci_enabled(s) && (s->usbcmd & USBCMD_ASE);
362 }
363
364 static inline bool ehci_periodic_enabled(EHCIState *s)
365 {
366     return ehci_enabled(s) && (s->usbcmd & USBCMD_PSE);
367 }
368
369 /* Get an array of dwords from main memory */
370 static inline int get_dwords(EHCIState *ehci, uint32_t addr,
371                              uint32_t *buf, int num)
372 {
373     int i;
374
375     if (!ehci->as) {
376         ehci_raise_irq(ehci, USBSTS_HSE);
377         ehci->usbcmd &= ~USBCMD_RUNSTOP;
378         trace_usb_ehci_dma_error();
379         return -1;
380     }
381
382     for (i = 0; i < num; i++, buf++, addr += sizeof(*buf)) {
383         dma_memory_read(ehci->as, addr, buf, sizeof(*buf));
384         *buf = le32_to_cpu(*buf);
385     }
386
387     return num;
388 }
389
390 /* Put an array of dwords in to main memory */
391 static inline int put_dwords(EHCIState *ehci, uint32_t addr,
392                              uint32_t *buf, int num)
393 {
394     int i;
395
396     if (!ehci->as) {
397         ehci_raise_irq(ehci, USBSTS_HSE);
398         ehci->usbcmd &= ~USBCMD_RUNSTOP;
399         trace_usb_ehci_dma_error();
400         return -1;
401     }
402
403     for (i = 0; i < num; i++, buf++, addr += sizeof(*buf)) {
404         uint32_t tmp = cpu_to_le32(*buf);
405         dma_memory_write(ehci->as, addr, &tmp, sizeof(tmp));
406     }
407
408     return num;
409 }
410
411 static int ehci_get_pid(EHCIqtd *qtd)
412 {
413     switch (get_field(qtd->token, QTD_TOKEN_PID)) {
414     case 0:
415         return USB_TOKEN_OUT;
416     case 1:
417         return USB_TOKEN_IN;
418     case 2:
419         return USB_TOKEN_SETUP;
420     default:
421         fprintf(stderr, "bad token\n");
422         return 0;
423     }
424 }
425
426 static bool ehci_verify_qh(EHCIQueue *q, EHCIqh *qh)
427 {
428     uint32_t devaddr = get_field(qh->epchar, QH_EPCHAR_DEVADDR);
429     uint32_t endp    = get_field(qh->epchar, QH_EPCHAR_EP);
430     if ((devaddr != get_field(q->qh.epchar, QH_EPCHAR_DEVADDR)) ||
431         (endp    != get_field(q->qh.epchar, QH_EPCHAR_EP)) ||
432         (qh->current_qtd != q->qh.current_qtd) ||
433         (q->async && qh->next_qtd != q->qh.next_qtd) ||
434         (memcmp(&qh->altnext_qtd, &q->qh.altnext_qtd,
435                                  7 * sizeof(uint32_t)) != 0) ||
436         (q->dev != NULL && q->dev->addr != devaddr)) {
437         return false;
438     } else {
439         return true;
440     }
441 }
442
443 static bool ehci_verify_qtd(EHCIPacket *p, EHCIqtd *qtd)
444 {
445     if (p->qtdaddr != p->queue->qtdaddr ||
446         (p->queue->async && !NLPTR_TBIT(p->qtd.next) &&
447             (p->qtd.next != qtd->next)) ||
448         (!NLPTR_TBIT(p->qtd.altnext) && (p->qtd.altnext != qtd->altnext)) ||
449         p->qtd.token != qtd->token ||
450         p->qtd.bufptr[0] != qtd->bufptr[0]) {
451         return false;
452     } else {
453         return true;
454     }
455 }
456
457 static bool ehci_verify_pid(EHCIQueue *q, EHCIqtd *qtd)
458 {
459     int ep  = get_field(q->qh.epchar, QH_EPCHAR_EP);
460     int pid = ehci_get_pid(qtd);
461
462     /* Note the pid changing is normal for ep 0 (the control ep) */
463     if (q->last_pid && ep != 0 && pid != q->last_pid) {
464         return false;
465     } else {
466         return true;
467     }
468 }
469
470 /* Finish executing and writeback a packet outside of the regular
471    fetchqh -> fetchqtd -> execute -> writeback cycle */
472 static void ehci_writeback_async_complete_packet(EHCIPacket *p)
473 {
474     EHCIQueue *q = p->queue;
475     EHCIqtd qtd;
476     EHCIqh qh;
477     int state;
478
479     /* Verify the qh + qtd, like we do when going through fetchqh & fetchqtd */
480     get_dwords(q->ehci, NLPTR_GET(q->qhaddr),
481                (uint32_t *) &qh, sizeof(EHCIqh) >> 2);
482     get_dwords(q->ehci, NLPTR_GET(q->qtdaddr),
483                (uint32_t *) &qtd, sizeof(EHCIqtd) >> 2);
484     if (!ehci_verify_qh(q, &qh) || !ehci_verify_qtd(p, &qtd)) {
485         p->async = EHCI_ASYNC_INITIALIZED;
486         ehci_free_packet(p);
487         return;
488     }
489
490     state = ehci_get_state(q->ehci, q->async);
491     ehci_state_executing(q);
492     ehci_state_writeback(q); /* Frees the packet! */
493     if (!(q->qh.token & QTD_TOKEN_HALT)) {
494         ehci_state_advqueue(q);
495     }
496     ehci_set_state(q->ehci, q->async, state);
497 }
498
499 /* packet management */
500
501 static EHCIPacket *ehci_alloc_packet(EHCIQueue *q)
502 {
503     EHCIPacket *p;
504
505     p = g_new0(EHCIPacket, 1);
506     p->queue = q;
507     usb_packet_init(&p->packet);
508     QTAILQ_INSERT_TAIL(&q->packets, p, next);
509     trace_usb_ehci_packet_action(p->queue, p, "alloc");
510     return p;
511 }
512
513 static void ehci_free_packet(EHCIPacket *p)
514 {
515     if (p->async == EHCI_ASYNC_FINISHED &&
516             !(p->queue->qh.token & QTD_TOKEN_HALT)) {
517         ehci_writeback_async_complete_packet(p);
518         return;
519     }
520     trace_usb_ehci_packet_action(p->queue, p, "free");
521     if (p->async == EHCI_ASYNC_INFLIGHT) {
522         usb_cancel_packet(&p->packet);
523     }
524     if (p->async == EHCI_ASYNC_FINISHED &&
525             p->packet.status == USB_RET_SUCCESS) {
526         fprintf(stderr,
527                 "EHCI: Dropping completed packet from halted %s ep %02X\n",
528                 (p->pid == USB_TOKEN_IN) ? "in" : "out",
529                 get_field(p->queue->qh.epchar, QH_EPCHAR_EP));
530     }
531     if (p->async != EHCI_ASYNC_NONE) {
532         usb_packet_unmap(&p->packet, &p->sgl);
533         qemu_sglist_destroy(&p->sgl);
534     }
535     QTAILQ_REMOVE(&p->queue->packets, p, next);
536     usb_packet_cleanup(&p->packet);
537     g_free(p);
538 }
539
540 /* queue management */
541
542 static EHCIQueue *ehci_alloc_queue(EHCIState *ehci, uint32_t addr, int async)
543 {
544     EHCIQueueHead *head = async ? &ehci->aqueues : &ehci->pqueues;
545     EHCIQueue *q;
546
547     q = g_malloc0(sizeof(*q));
548     q->ehci = ehci;
549     q->qhaddr = addr;
550     q->async = async;
551     QTAILQ_INIT(&q->packets);
552     QTAILQ_INSERT_HEAD(head, q, next);
553     trace_usb_ehci_queue_action(q, "alloc");
554     return q;
555 }
556
557 static void ehci_queue_stopped(EHCIQueue *q)
558 {
559     int endp  = get_field(q->qh.epchar, QH_EPCHAR_EP);
560
561     if (!q->last_pid || !q->dev) {
562         return;
563     }
564
565     usb_device_ep_stopped(q->dev, usb_ep_get(q->dev, q->last_pid, endp));
566 }
567
568 static int ehci_cancel_queue(EHCIQueue *q)
569 {
570     EHCIPacket *p;
571     int packets = 0;
572
573     p = QTAILQ_FIRST(&q->packets);
574     if (p == NULL) {
575         goto leave;
576     }
577
578     trace_usb_ehci_queue_action(q, "cancel");
579     do {
580         ehci_free_packet(p);
581         packets++;
582     } while ((p = QTAILQ_FIRST(&q->packets)) != NULL);
583
584 leave:
585     ehci_queue_stopped(q);
586     return packets;
587 }
588
589 static int ehci_reset_queue(EHCIQueue *q)
590 {
591     int packets;
592
593     trace_usb_ehci_queue_action(q, "reset");
594     packets = ehci_cancel_queue(q);
595     q->dev = NULL;
596     q->qtdaddr = 0;
597     q->last_pid = 0;
598     return packets;
599 }
600
601 static void ehci_free_queue(EHCIQueue *q, const char *warn)
602 {
603     EHCIQueueHead *head = q->async ? &q->ehci->aqueues : &q->ehci->pqueues;
604     int cancelled;
605
606     trace_usb_ehci_queue_action(q, "free");
607     cancelled = ehci_cancel_queue(q);
608     if (warn && cancelled > 0) {
609         ehci_trace_guest_bug(q->ehci, warn);
610     }
611     QTAILQ_REMOVE(head, q, next);
612     g_free(q);
613 }
614
615 static EHCIQueue *ehci_find_queue_by_qh(EHCIState *ehci, uint32_t addr,
616                                         int async)
617 {
618     EHCIQueueHead *head = async ? &ehci->aqueues : &ehci->pqueues;
619     EHCIQueue *q;
620
621     QTAILQ_FOREACH(q, head, next) {
622         if (addr == q->qhaddr) {
623             return q;
624         }
625     }
626     return NULL;
627 }
628
629 static void ehci_queues_rip_unused(EHCIState *ehci, int async)
630 {
631     EHCIQueueHead *head = async ? &ehci->aqueues : &ehci->pqueues;
632     const char *warn = async ? "guest unlinked busy QH" : NULL;
633     uint64_t maxage = FRAME_TIMER_NS * ehci->maxframes * 4;
634     EHCIQueue *q, *tmp;
635
636     QTAILQ_FOREACH_SAFE(q, head, next, tmp) {
637         if (q->seen) {
638             q->seen = 0;
639             q->ts = ehci->last_run_ns;
640             continue;
641         }
642         if (ehci->last_run_ns < q->ts + maxage) {
643             continue;
644         }
645         ehci_free_queue(q, warn);
646     }
647 }
648
649 static void ehci_queues_rip_unseen(EHCIState *ehci, int async)
650 {
651     EHCIQueueHead *head = async ? &ehci->aqueues : &ehci->pqueues;
652     EHCIQueue *q, *tmp;
653
654     QTAILQ_FOREACH_SAFE(q, head, next, tmp) {
655         if (!q->seen) {
656             ehci_free_queue(q, NULL);
657         }
658     }
659 }
660
661 static void ehci_queues_rip_device(EHCIState *ehci, USBDevice *dev, int async)
662 {
663     EHCIQueueHead *head = async ? &ehci->aqueues : &ehci->pqueues;
664     EHCIQueue *q, *tmp;
665
666     QTAILQ_FOREACH_SAFE(q, head, next, tmp) {
667         if (q->dev != dev) {
668             continue;
669         }
670         ehci_free_queue(q, NULL);
671     }
672 }
673
674 static void ehci_queues_rip_all(EHCIState *ehci, int async)
675 {
676     EHCIQueueHead *head = async ? &ehci->aqueues : &ehci->pqueues;
677     const char *warn = async ? "guest stopped busy async schedule" : NULL;
678     EHCIQueue *q, *tmp;
679
680     QTAILQ_FOREACH_SAFE(q, head, next, tmp) {
681         ehci_free_queue(q, warn);
682     }
683 }
684
685 /* Attach or detach a device on root hub */
686
687 static void ehci_attach(USBPort *port)
688 {
689     EHCIState *s = port->opaque;
690     uint32_t *portsc = &s->portsc[port->index];
691     const char *owner = (*portsc & PORTSC_POWNER) ? "comp" : "ehci";
692
693     trace_usb_ehci_port_attach(port->index, owner, port->dev->product_desc);
694
695     if (*portsc & PORTSC_POWNER) {
696         USBPort *companion = s->companion_ports[port->index];
697         companion->dev = port->dev;
698         companion->ops->attach(companion);
699         return;
700     }
701
702     *portsc |= PORTSC_CONNECT;
703     *portsc |= PORTSC_CSC;
704
705     ehci_raise_irq(s, USBSTS_PCD);
706 }
707
708 static void ehci_detach(USBPort *port)
709 {
710     EHCIState *s = port->opaque;
711     uint32_t *portsc = &s->portsc[port->index];
712     const char *owner = (*portsc & PORTSC_POWNER) ? "comp" : "ehci";
713
714     trace_usb_ehci_port_detach(port->index, owner);
715
716     if (*portsc & PORTSC_POWNER) {
717         USBPort *companion = s->companion_ports[port->index];
718         companion->ops->detach(companion);
719         companion->dev = NULL;
720         /*
721          * EHCI spec 4.2.2: "When a disconnect occurs... On the event,
722          * the port ownership is returned immediately to the EHCI controller."
723          */
724         *portsc &= ~PORTSC_POWNER;
725         return;
726     }
727
728     ehci_queues_rip_device(s, port->dev, 0);
729     ehci_queues_rip_device(s, port->dev, 1);
730
731     *portsc &= ~(PORTSC_CONNECT|PORTSC_PED|PORTSC_SUSPEND);
732     *portsc |= PORTSC_CSC;
733
734     ehci_raise_irq(s, USBSTS_PCD);
735 }
736
737 static void ehci_child_detach(USBPort *port, USBDevice *child)
738 {
739     EHCIState *s = port->opaque;
740     uint32_t portsc = s->portsc[port->index];
741
742     if (portsc & PORTSC_POWNER) {
743         USBPort *companion = s->companion_ports[port->index];
744         companion->ops->child_detach(companion, child);
745         return;
746     }
747
748     ehci_queues_rip_device(s, child, 0);
749     ehci_queues_rip_device(s, child, 1);
750 }
751
752 static void ehci_wakeup(USBPort *port)
753 {
754     EHCIState *s = port->opaque;
755     uint32_t *portsc = &s->portsc[port->index];
756
757     if (*portsc & PORTSC_POWNER) {
758         USBPort *companion = s->companion_ports[port->index];
759         if (companion->ops->wakeup) {
760             companion->ops->wakeup(companion);
761         }
762         return;
763     }
764
765     if (*portsc & PORTSC_SUSPEND) {
766         trace_usb_ehci_port_wakeup(port->index);
767         *portsc |= PORTSC_FPRES;
768         ehci_raise_irq(s, USBSTS_PCD);
769     }
770
771     qemu_bh_schedule(s->async_bh);
772 }
773
774 static void ehci_register_companion(USBBus *bus, USBPort *ports[],
775                                     uint32_t portcount, uint32_t firstport,
776                                     Error **errp)
777 {
778     EHCIState *s = container_of(bus, EHCIState, bus);
779     uint32_t i;
780
781     if (firstport + portcount > NB_PORTS) {
782         error_setg(errp, "firstport must be between 0 and %u",
783                    NB_PORTS - portcount);
784         return;
785     }
786
787     for (i = 0; i < portcount; i++) {
788         if (s->companion_ports[firstport + i]) {
789             error_setg(errp, "firstport %u asks for ports %u-%u,"
790                        " but port %u has a companion assigned already",
791                        firstport, firstport, firstport + portcount - 1,
792                        firstport + i);
793             return;
794         }
795     }
796
797     for (i = 0; i < portcount; i++) {
798         s->companion_ports[firstport + i] = ports[i];
799         s->ports[firstport + i].speedmask |=
800             USB_SPEED_MASK_LOW | USB_SPEED_MASK_FULL;
801         /* Ensure devs attached before the initial reset go to the companion */
802         s->portsc[firstport + i] = PORTSC_POWNER;
803     }
804
805     s->companion_count++;
806     s->caps[0x05] = (s->companion_count << 4) | portcount;
807 }
808
809 static void ehci_wakeup_endpoint(USBBus *bus, USBEndpoint *ep,
810                                  unsigned int stream)
811 {
812     EHCIState *s = container_of(bus, EHCIState, bus);
813     uint32_t portsc = s->portsc[ep->dev->port->index];
814
815     if (portsc & PORTSC_POWNER) {
816         return;
817     }
818
819     s->periodic_sched_active = PERIODIC_ACTIVE;
820     qemu_bh_schedule(s->async_bh);
821 }
822
823 static USBDevice *ehci_find_device(EHCIState *ehci, uint8_t addr)
824 {
825     USBDevice *dev;
826     USBPort *port;
827     int i;
828
829     for (i = 0; i < NB_PORTS; i++) {
830         port = &ehci->ports[i];
831         if (!(ehci->portsc[i] & PORTSC_PED)) {
832             DPRINTF("Port %d not enabled\n", i);
833             continue;
834         }
835         dev = usb_find_device(port, addr);
836         if (dev != NULL) {
837             return dev;
838         }
839     }
840     return NULL;
841 }
842
843 /* 4.1 host controller initialization */
844 void ehci_reset(void *opaque)
845 {
846     EHCIState *s = opaque;
847     int i;
848     USBDevice *devs[NB_PORTS];
849
850     trace_usb_ehci_reset();
851
852     /*
853      * Do the detach before touching portsc, so that it correctly gets send to
854      * us or to our companion based on PORTSC_POWNER before the reset.
855      */
856     for(i = 0; i < NB_PORTS; i++) {
857         devs[i] = s->ports[i].dev;
858         if (devs[i] && devs[i]->attached) {
859             usb_detach(&s->ports[i]);
860         }
861     }
862
863     memset(&s->opreg, 0x00, sizeof(s->opreg));
864     memset(&s->portsc, 0x00, sizeof(s->portsc));
865
866     s->usbcmd = NB_MAXINTRATE << USBCMD_ITC_SH;
867     s->usbsts = USBSTS_HALT;
868     s->usbsts_pending = 0;
869     s->usbsts_frindex = 0;
870     ehci_update_irq(s);
871
872     s->astate = EST_INACTIVE;
873     s->pstate = EST_INACTIVE;
874
875     for(i = 0; i < NB_PORTS; i++) {
876         if (s->companion_ports[i]) {
877             s->portsc[i] = PORTSC_POWNER | PORTSC_PPOWER;
878         } else {
879             s->portsc[i] = PORTSC_PPOWER;
880         }
881         if (devs[i] && devs[i]->attached) {
882             usb_attach(&s->ports[i]);
883             usb_device_reset(devs[i]);
884         }
885     }
886     ehci_queues_rip_all(s, 0);
887     ehci_queues_rip_all(s, 1);
888     timer_del(s->frame_timer);
889     qemu_bh_cancel(s->async_bh);
890 }
891
892 static uint64_t ehci_caps_read(void *ptr, hwaddr addr,
893                                unsigned size)
894 {
895     EHCIState *s = ptr;
896     return s->caps[addr];
897 }
898
899 static void ehci_caps_write(void *ptr, hwaddr addr,
900                              uint64_t val, unsigned size)
901 {
902 }
903
904 static uint64_t ehci_opreg_read(void *ptr, hwaddr addr,
905                                 unsigned size)
906 {
907     EHCIState *s = ptr;
908     uint32_t val;
909
910     switch (addr) {
911     case FRINDEX:
912         /* Round down to mult of 8, else it can go backwards on migration */
913         val = s->frindex & ~7;
914         break;
915     default:
916         val = s->opreg[addr >> 2];
917     }
918
919     trace_usb_ehci_opreg_read(addr + s->opregbase, addr2str(addr), val);
920     return val;
921 }
922
923 static uint64_t ehci_port_read(void *ptr, hwaddr addr,
924                                unsigned size)
925 {
926     EHCIState *s = ptr;
927     uint32_t val;
928
929     val = s->portsc[addr >> 2];
930     trace_usb_ehci_portsc_read(addr + s->portscbase, addr >> 2, val);
931     return val;
932 }
933
934 static void handle_port_owner_write(EHCIState *s, int port, uint32_t owner)
935 {
936     USBDevice *dev = s->ports[port].dev;
937     uint32_t *portsc = &s->portsc[port];
938     uint32_t orig;
939
940     if (s->companion_ports[port] == NULL)
941         return;
942
943     owner = owner & PORTSC_POWNER;
944     orig  = *portsc & PORTSC_POWNER;
945
946     if (!(owner ^ orig)) {
947         return;
948     }
949
950     if (dev && dev->attached) {
951         usb_detach(&s->ports[port]);
952     }
953
954     *portsc &= ~PORTSC_POWNER;
955     *portsc |= owner;
956
957     if (dev && dev->attached) {
958         usb_attach(&s->ports[port]);
959     }
960 }
961
962 static void ehci_port_write(void *ptr, hwaddr addr,
963                             uint64_t val, unsigned size)
964 {
965     EHCIState *s = ptr;
966     int port = addr >> 2;
967     uint32_t *portsc = &s->portsc[port];
968     uint32_t old = *portsc;
969     USBDevice *dev = s->ports[port].dev;
970
971     trace_usb_ehci_portsc_write(addr + s->portscbase, addr >> 2, val);
972
973     /* Clear rwc bits */
974     *portsc &= ~(val & PORTSC_RWC_MASK);
975     /* The guest may clear, but not set the PED bit */
976     *portsc &= val | ~PORTSC_PED;
977     /* POWNER is masked out by RO_MASK as it is RO when we've no companion */
978     handle_port_owner_write(s, port, val);
979     /* And finally apply RO_MASK */
980     val &= PORTSC_RO_MASK;
981
982     if ((val & PORTSC_PRESET) && !(*portsc & PORTSC_PRESET)) {
983         trace_usb_ehci_port_reset(port, 1);
984     }
985
986     if (!(val & PORTSC_PRESET) &&(*portsc & PORTSC_PRESET)) {
987         trace_usb_ehci_port_reset(port, 0);
988         if (dev && dev->attached) {
989             usb_port_reset(&s->ports[port]);
990             *portsc &= ~PORTSC_CSC;
991         }
992
993         /*
994          *  Table 2.16 Set the enable bit(and enable bit change) to indicate
995          *  to SW that this port has a high speed device attached
996          */
997         if (dev && dev->attached && (dev->speedmask & USB_SPEED_MASK_HIGH)) {
998             val |= PORTSC_PED;
999         }
1000     }
1001
1002     if ((val & PORTSC_SUSPEND) && !(*portsc & PORTSC_SUSPEND)) {
1003         trace_usb_ehci_port_suspend(port);
1004     }
1005     if (!(val & PORTSC_FPRES) && (*portsc & PORTSC_FPRES)) {
1006         trace_usb_ehci_port_resume(port);
1007         val &= ~PORTSC_SUSPEND;
1008     }
1009
1010     *portsc &= ~PORTSC_RO_MASK;
1011     *portsc |= val;
1012     trace_usb_ehci_portsc_change(addr + s->portscbase, addr >> 2, *portsc, old);
1013 }
1014
1015 static void ehci_opreg_write(void *ptr, hwaddr addr,
1016                              uint64_t val, unsigned size)
1017 {
1018     EHCIState *s = ptr;
1019     uint32_t *mmio = s->opreg + (addr >> 2);
1020     uint32_t old = *mmio;
1021     int i;
1022
1023     trace_usb_ehci_opreg_write(addr + s->opregbase, addr2str(addr), val);
1024
1025     switch (addr) {
1026     case USBCMD:
1027         if (val & USBCMD_HCRESET) {
1028             ehci_reset(s);
1029             val = s->usbcmd;
1030             break;
1031         }
1032
1033         /* not supporting dynamic frame list size at the moment */
1034         if ((val & USBCMD_FLS) && !(s->usbcmd & USBCMD_FLS)) {
1035             fprintf(stderr, "attempt to set frame list size -- value %d\n",
1036                     (int)val & USBCMD_FLS);
1037             val &= ~USBCMD_FLS;
1038         }
1039
1040         if (val & USBCMD_IAAD) {
1041             /*
1042              * Process IAAD immediately, otherwise the Linux IAAD watchdog may
1043              * trigger and re-use a qh without us seeing the unlink.
1044              */
1045             s->async_stepdown = 0;
1046             qemu_bh_schedule(s->async_bh);
1047             trace_usb_ehci_doorbell_ring();
1048         }
1049
1050         if (((USBCMD_RUNSTOP | USBCMD_PSE | USBCMD_ASE) & val) !=
1051             ((USBCMD_RUNSTOP | USBCMD_PSE | USBCMD_ASE) & s->usbcmd)) {
1052             if (s->pstate == EST_INACTIVE) {
1053                 SET_LAST_RUN_CLOCK(s);
1054             }
1055             s->usbcmd = val; /* Set usbcmd for ehci_update_halt() */
1056             ehci_update_halt(s);
1057             s->async_stepdown = 0;
1058             qemu_bh_schedule(s->async_bh);
1059         }
1060         break;
1061
1062     case USBSTS:
1063         val &= USBSTS_RO_MASK;              // bits 6 through 31 are RO
1064         ehci_clear_usbsts(s, val);          // bits 0 through 5 are R/WC
1065         val = s->usbsts;
1066         ehci_update_irq(s);
1067         break;
1068
1069     case USBINTR:
1070         val &= USBINTR_MASK;
1071         if (ehci_enabled(s) && (USBSTS_FLR & val)) {
1072             qemu_bh_schedule(s->async_bh);
1073         }
1074         break;
1075
1076     case FRINDEX:
1077         val &= 0x00003fff; /* frindex is 14bits */
1078         s->usbsts_frindex = val;
1079         break;
1080
1081     case CONFIGFLAG:
1082         val &= 0x1;
1083         if (val) {
1084             for(i = 0; i < NB_PORTS; i++)
1085                 handle_port_owner_write(s, i, 0);
1086         }
1087         break;
1088
1089     case PERIODICLISTBASE:
1090         if (ehci_periodic_enabled(s)) {
1091             fprintf(stderr,
1092               "ehci: PERIODIC list base register set while periodic schedule\n"
1093               "      is enabled and HC is enabled\n");
1094         }
1095         break;
1096
1097     case ASYNCLISTADDR:
1098         if (ehci_async_enabled(s)) {
1099             fprintf(stderr,
1100               "ehci: ASYNC list address register set while async schedule\n"
1101               "      is enabled and HC is enabled\n");
1102         }
1103         break;
1104     }
1105
1106     *mmio = val;
1107     trace_usb_ehci_opreg_change(addr + s->opregbase, addr2str(addr),
1108                                 *mmio, old);
1109 }
1110
1111 /*
1112  *  Write the qh back to guest physical memory.  This step isn't
1113  *  in the EHCI spec but we need to do it since we don't share
1114  *  physical memory with our guest VM.
1115  *
1116  *  The first three dwords are read-only for the EHCI, so skip them
1117  *  when writing back the qh.
1118  */
1119 static void ehci_flush_qh(EHCIQueue *q)
1120 {
1121     uint32_t *qh = (uint32_t *) &q->qh;
1122     uint32_t dwords = sizeof(EHCIqh) >> 2;
1123     uint32_t addr = NLPTR_GET(q->qhaddr);
1124
1125     put_dwords(q->ehci, addr + 3 * sizeof(uint32_t), qh + 3, dwords - 3);
1126 }
1127
1128 // 4.10.2
1129
1130 static int ehci_qh_do_overlay(EHCIQueue *q)
1131 {
1132     EHCIPacket *p = QTAILQ_FIRST(&q->packets);
1133     int i;
1134     int dtoggle;
1135     int ping;
1136     int eps;
1137     int reload;
1138
1139     assert(p != NULL);
1140     assert(p->qtdaddr == q->qtdaddr);
1141
1142     // remember values in fields to preserve in qh after overlay
1143
1144     dtoggle = q->qh.token & QTD_TOKEN_DTOGGLE;
1145     ping    = q->qh.token & QTD_TOKEN_PING;
1146
1147     q->qh.current_qtd = p->qtdaddr;
1148     q->qh.next_qtd    = p->qtd.next;
1149     q->qh.altnext_qtd = p->qtd.altnext;
1150     q->qh.token       = p->qtd.token;
1151
1152
1153     eps = get_field(q->qh.epchar, QH_EPCHAR_EPS);
1154     if (eps == EHCI_QH_EPS_HIGH) {
1155         q->qh.token &= ~QTD_TOKEN_PING;
1156         q->qh.token |= ping;
1157     }
1158
1159     reload = get_field(q->qh.epchar, QH_EPCHAR_RL);
1160     set_field(&q->qh.altnext_qtd, reload, QH_ALTNEXT_NAKCNT);
1161
1162     for (i = 0; i < 5; i++) {
1163         q->qh.bufptr[i] = p->qtd.bufptr[i];
1164     }
1165
1166     if (!(q->qh.epchar & QH_EPCHAR_DTC)) {
1167         // preserve QH DT bit
1168         q->qh.token &= ~QTD_TOKEN_DTOGGLE;
1169         q->qh.token |= dtoggle;
1170     }
1171
1172     q->qh.bufptr[1] &= ~BUFPTR_CPROGMASK_MASK;
1173     q->qh.bufptr[2] &= ~BUFPTR_FRAMETAG_MASK;
1174
1175     ehci_flush_qh(q);
1176
1177     return 0;
1178 }
1179
1180 static int ehci_init_transfer(EHCIPacket *p)
1181 {
1182     uint32_t cpage, offset, bytes, plen;
1183     dma_addr_t page;
1184
1185     cpage  = get_field(p->qtd.token, QTD_TOKEN_CPAGE);
1186     bytes  = get_field(p->qtd.token, QTD_TOKEN_TBYTES);
1187     offset = p->qtd.bufptr[0] & ~QTD_BUFPTR_MASK;
1188     qemu_sglist_init(&p->sgl, p->queue->ehci->device, 5, p->queue->ehci->as);
1189
1190     while (bytes > 0) {
1191         if (cpage > 4) {
1192             fprintf(stderr, "cpage out of range (%d)\n", cpage);
1193             return -1;
1194         }
1195
1196         page  = p->qtd.bufptr[cpage] & QTD_BUFPTR_MASK;
1197         page += offset;
1198         plen  = bytes;
1199         if (plen > 4096 - offset) {
1200             plen = 4096 - offset;
1201             offset = 0;
1202             cpage++;
1203         }
1204
1205         qemu_sglist_add(&p->sgl, page, plen);
1206         bytes -= plen;
1207     }
1208     return 0;
1209 }
1210
1211 static void ehci_finish_transfer(EHCIQueue *q, int len)
1212 {
1213     uint32_t cpage, offset;
1214
1215     if (len > 0) {
1216         /* update cpage & offset */
1217         cpage  = get_field(q->qh.token, QTD_TOKEN_CPAGE);
1218         offset = q->qh.bufptr[0] & ~QTD_BUFPTR_MASK;
1219
1220         offset += len;
1221         cpage  += offset >> QTD_BUFPTR_SH;
1222         offset &= ~QTD_BUFPTR_MASK;
1223
1224         set_field(&q->qh.token, cpage, QTD_TOKEN_CPAGE);
1225         q->qh.bufptr[0] &= QTD_BUFPTR_MASK;
1226         q->qh.bufptr[0] |= offset;
1227     }
1228 }
1229
1230 static void ehci_async_complete_packet(USBPort *port, USBPacket *packet)
1231 {
1232     EHCIPacket *p;
1233     EHCIState *s = port->opaque;
1234     uint32_t portsc = s->portsc[port->index];
1235
1236     if (portsc & PORTSC_POWNER) {
1237         USBPort *companion = s->companion_ports[port->index];
1238         companion->ops->complete(companion, packet);
1239         return;
1240     }
1241
1242     p = container_of(packet, EHCIPacket, packet);
1243     assert(p->async == EHCI_ASYNC_INFLIGHT);
1244
1245     if (packet->status == USB_RET_REMOVE_FROM_QUEUE) {
1246         trace_usb_ehci_packet_action(p->queue, p, "remove");
1247         ehci_free_packet(p);
1248         return;
1249     }
1250
1251     trace_usb_ehci_packet_action(p->queue, p, "wakeup");
1252     p->async = EHCI_ASYNC_FINISHED;
1253
1254     if (!p->queue->async) {
1255         s->periodic_sched_active = PERIODIC_ACTIVE;
1256     }
1257     qemu_bh_schedule(s->async_bh);
1258 }
1259
1260 static void ehci_execute_complete(EHCIQueue *q)
1261 {
1262     EHCIPacket *p = QTAILQ_FIRST(&q->packets);
1263     uint32_t tbytes;
1264
1265     assert(p != NULL);
1266     assert(p->qtdaddr == q->qtdaddr);
1267     assert(p->async == EHCI_ASYNC_INITIALIZED ||
1268            p->async == EHCI_ASYNC_FINISHED);
1269
1270     DPRINTF("execute_complete: qhaddr 0x%x, next 0x%x, qtdaddr 0x%x, "
1271             "status %d, actual_length %d\n",
1272             q->qhaddr, q->qh.next, q->qtdaddr,
1273             p->packet.status, p->packet.actual_length);
1274
1275     switch (p->packet.status) {
1276     case USB_RET_SUCCESS:
1277         break;
1278     case USB_RET_IOERROR:
1279     case USB_RET_NODEV:
1280         q->qh.token |= (QTD_TOKEN_HALT | QTD_TOKEN_XACTERR);
1281         set_field(&q->qh.token, 0, QTD_TOKEN_CERR);
1282         ehci_raise_irq(q->ehci, USBSTS_ERRINT);
1283         break;
1284     case USB_RET_STALL:
1285         q->qh.token |= QTD_TOKEN_HALT;
1286         ehci_raise_irq(q->ehci, USBSTS_ERRINT);
1287         break;
1288     case USB_RET_NAK:
1289         set_field(&q->qh.altnext_qtd, 0, QH_ALTNEXT_NAKCNT);
1290         return; /* We're not done yet with this transaction */
1291     case USB_RET_BABBLE:
1292         q->qh.token |= (QTD_TOKEN_HALT | QTD_TOKEN_BABBLE);
1293         ehci_raise_irq(q->ehci, USBSTS_ERRINT);
1294         break;
1295     default:
1296         /* should not be triggerable */
1297         fprintf(stderr, "USB invalid response %d\n", p->packet.status);
1298         g_assert_not_reached();
1299         break;
1300     }
1301
1302     /* TODO check 4.12 for splits */
1303     tbytes = get_field(q->qh.token, QTD_TOKEN_TBYTES);
1304     if (tbytes && p->pid == USB_TOKEN_IN) {
1305         tbytes -= p->packet.actual_length;
1306         if (tbytes) {
1307             /* 4.15.1.2 must raise int on a short input packet */
1308             ehci_raise_irq(q->ehci, USBSTS_INT);
1309             if (q->async) {
1310                 q->ehci->int_req_by_async = true;
1311             }
1312         }
1313     } else {
1314         tbytes = 0;
1315     }
1316     DPRINTF("updating tbytes to %d\n", tbytes);
1317     set_field(&q->qh.token, tbytes, QTD_TOKEN_TBYTES);
1318
1319     ehci_finish_transfer(q, p->packet.actual_length);
1320     usb_packet_unmap(&p->packet, &p->sgl);
1321     qemu_sglist_destroy(&p->sgl);
1322     p->async = EHCI_ASYNC_NONE;
1323
1324     q->qh.token ^= QTD_TOKEN_DTOGGLE;
1325     q->qh.token &= ~QTD_TOKEN_ACTIVE;
1326
1327     if (q->qh.token & QTD_TOKEN_IOC) {
1328         ehci_raise_irq(q->ehci, USBSTS_INT);
1329         if (q->async) {
1330             q->ehci->int_req_by_async = true;
1331         }
1332     }
1333 }
1334
1335 /* 4.10.3 returns "again" */
1336 static int ehci_execute(EHCIPacket *p, const char *action)
1337 {
1338     USBEndpoint *ep;
1339     int endp;
1340     bool spd;
1341
1342     assert(p->async == EHCI_ASYNC_NONE ||
1343            p->async == EHCI_ASYNC_INITIALIZED);
1344
1345     if (!(p->qtd.token & QTD_TOKEN_ACTIVE)) {
1346         fprintf(stderr, "Attempting to execute inactive qtd\n");
1347         return -1;
1348     }
1349
1350     if (get_field(p->qtd.token, QTD_TOKEN_TBYTES) > BUFF_SIZE) {
1351         ehci_trace_guest_bug(p->queue->ehci,
1352                              "guest requested more bytes than allowed");
1353         return -1;
1354     }
1355
1356     if (!ehci_verify_pid(p->queue, &p->qtd)) {
1357         ehci_queue_stopped(p->queue); /* Mark the ep in the prev dir stopped */
1358     }
1359     p->pid = ehci_get_pid(&p->qtd);
1360     p->queue->last_pid = p->pid;
1361     endp = get_field(p->queue->qh.epchar, QH_EPCHAR_EP);
1362     ep = usb_ep_get(p->queue->dev, p->pid, endp);
1363
1364     if (p->async == EHCI_ASYNC_NONE) {
1365         if (ehci_init_transfer(p) != 0) {
1366             return -1;
1367         }
1368
1369         spd = (p->pid == USB_TOKEN_IN && NLPTR_TBIT(p->qtd.altnext) == 0);
1370         usb_packet_setup(&p->packet, p->pid, ep, 0, p->qtdaddr, spd,
1371                          (p->qtd.token & QTD_TOKEN_IOC) != 0);
1372         usb_packet_map(&p->packet, &p->sgl);
1373         p->async = EHCI_ASYNC_INITIALIZED;
1374     }
1375
1376     trace_usb_ehci_packet_action(p->queue, p, action);
1377     usb_handle_packet(p->queue->dev, &p->packet);
1378     DPRINTF("submit: qh 0x%x next 0x%x qtd 0x%x pid 0x%x len %zd endp 0x%x "
1379             "status %d actual_length %d\n", p->queue->qhaddr, p->qtd.next,
1380             p->qtdaddr, p->pid, p->packet.iov.size, endp, p->packet.status,
1381             p->packet.actual_length);
1382
1383     if (p->packet.actual_length > BUFF_SIZE) {
1384         fprintf(stderr, "ret from usb_handle_packet > BUFF_SIZE\n");
1385         return -1;
1386     }
1387
1388     return 1;
1389 }
1390
1391 /*  4.7.2
1392  */
1393
1394 static int ehci_process_itd(EHCIState *ehci,
1395                             EHCIitd *itd,
1396                             uint32_t addr)
1397 {
1398     USBDevice *dev;
1399     USBEndpoint *ep;
1400     uint32_t i, len, pid, dir, devaddr, endp;
1401     uint32_t pg, off, ptr1, ptr2, max, mult;
1402
1403     ehci->periodic_sched_active = PERIODIC_ACTIVE;
1404
1405     dir =(itd->bufptr[1] & ITD_BUFPTR_DIRECTION);
1406     devaddr = get_field(itd->bufptr[0], ITD_BUFPTR_DEVADDR);
1407     endp = get_field(itd->bufptr[0], ITD_BUFPTR_EP);
1408     max = get_field(itd->bufptr[1], ITD_BUFPTR_MAXPKT);
1409     mult = get_field(itd->bufptr[2], ITD_BUFPTR_MULT);
1410
1411     for(i = 0; i < 8; i++) {
1412         if (itd->transact[i] & ITD_XACT_ACTIVE) {
1413             pg   = get_field(itd->transact[i], ITD_XACT_PGSEL);
1414             off  = itd->transact[i] & ITD_XACT_OFFSET_MASK;
1415             len  = get_field(itd->transact[i], ITD_XACT_LENGTH);
1416
1417             if (len > max * mult) {
1418                 len = max * mult;
1419             }
1420             if (len > BUFF_SIZE || pg > 6) {
1421                 return -1;
1422             }
1423
1424             ptr1 = (itd->bufptr[pg] & ITD_BUFPTR_MASK);
1425             qemu_sglist_init(&ehci->isgl, ehci->device, 2, ehci->as);
1426             if (off + len > 4096) {
1427                 /* transfer crosses page border */
1428                 if (pg == 6) {
1429                     return -1;  /* avoid page pg + 1 */
1430                 }
1431                 ptr2 = (itd->bufptr[pg + 1] & ITD_BUFPTR_MASK);
1432                 uint32_t len2 = off + len - 4096;
1433                 uint32_t len1 = len - len2;
1434                 qemu_sglist_add(&ehci->isgl, ptr1 + off, len1);
1435                 qemu_sglist_add(&ehci->isgl, ptr2, len2);
1436             } else {
1437                 qemu_sglist_add(&ehci->isgl, ptr1 + off, len);
1438             }
1439
1440             pid = dir ? USB_TOKEN_IN : USB_TOKEN_OUT;
1441
1442             dev = ehci_find_device(ehci, devaddr);
1443             ep = usb_ep_get(dev, pid, endp);
1444             if (ep && ep->type == USB_ENDPOINT_XFER_ISOC) {
1445                 usb_packet_setup(&ehci->ipacket, pid, ep, 0, addr, false,
1446                                  (itd->transact[i] & ITD_XACT_IOC) != 0);
1447                 usb_packet_map(&ehci->ipacket, &ehci->isgl);
1448                 usb_handle_packet(dev, &ehci->ipacket);
1449                 usb_packet_unmap(&ehci->ipacket, &ehci->isgl);
1450             } else {
1451                 DPRINTF("ISOCH: attempt to addess non-iso endpoint\n");
1452                 ehci->ipacket.status = USB_RET_NAK;
1453                 ehci->ipacket.actual_length = 0;
1454             }
1455             qemu_sglist_destroy(&ehci->isgl);
1456
1457             switch (ehci->ipacket.status) {
1458             case USB_RET_SUCCESS:
1459                 break;
1460             default:
1461                 fprintf(stderr, "Unexpected iso usb result: %d\n",
1462                         ehci->ipacket.status);
1463                 /* Fall through */
1464             case USB_RET_IOERROR:
1465             case USB_RET_NODEV:
1466                 /* 3.3.2: XACTERR is only allowed on IN transactions */
1467                 if (dir) {
1468                     itd->transact[i] |= ITD_XACT_XACTERR;
1469                     ehci_raise_irq(ehci, USBSTS_ERRINT);
1470                 }
1471                 break;
1472             case USB_RET_BABBLE:
1473                 itd->transact[i] |= ITD_XACT_BABBLE;
1474                 ehci_raise_irq(ehci, USBSTS_ERRINT);
1475                 break;
1476             case USB_RET_NAK:
1477                 /* no data for us, so do a zero-length transfer */
1478                 ehci->ipacket.actual_length = 0;
1479                 break;
1480             }
1481             if (!dir) {
1482                 set_field(&itd->transact[i], len - ehci->ipacket.actual_length,
1483                           ITD_XACT_LENGTH); /* OUT */
1484             } else {
1485                 set_field(&itd->transact[i], ehci->ipacket.actual_length,
1486                           ITD_XACT_LENGTH); /* IN */
1487             }
1488             if (itd->transact[i] & ITD_XACT_IOC) {
1489                 ehci_raise_irq(ehci, USBSTS_INT);
1490             }
1491             itd->transact[i] &= ~ITD_XACT_ACTIVE;
1492         }
1493     }
1494     return 0;
1495 }
1496
1497
1498 /*  This state is the entry point for asynchronous schedule
1499  *  processing.  Entry here consitutes a EHCI start event state (4.8.5)
1500  */
1501 static int ehci_state_waitlisthead(EHCIState *ehci,  int async)
1502 {
1503     EHCIqh qh;
1504     int i = 0;
1505     int again = 0;
1506     uint32_t entry = ehci->asynclistaddr;
1507
1508     /* set reclamation flag at start event (4.8.6) */
1509     if (async) {
1510         ehci_set_usbsts(ehci, USBSTS_REC);
1511     }
1512
1513     ehci_queues_rip_unused(ehci, async);
1514
1515     /*  Find the head of the list (4.9.1.1) */
1516     for(i = 0; i < MAX_QH; i++) {
1517         if (get_dwords(ehci, NLPTR_GET(entry), (uint32_t *) &qh,
1518                        sizeof(EHCIqh) >> 2) < 0) {
1519             return 0;
1520         }
1521         ehci_trace_qh(NULL, NLPTR_GET(entry), &qh);
1522
1523         if (qh.epchar & QH_EPCHAR_H) {
1524             if (async) {
1525                 entry |= (NLPTR_TYPE_QH << 1);
1526             }
1527
1528             ehci_set_fetch_addr(ehci, async, entry);
1529             ehci_set_state(ehci, async, EST_FETCHENTRY);
1530             again = 1;
1531             goto out;
1532         }
1533
1534         entry = qh.next;
1535         if (entry == ehci->asynclistaddr) {
1536             break;
1537         }
1538     }
1539
1540     /* no head found for list. */
1541
1542     ehci_set_state(ehci, async, EST_ACTIVE);
1543
1544 out:
1545     return again;
1546 }
1547
1548
1549 /*  This state is the entry point for periodic schedule processing as
1550  *  well as being a continuation state for async processing.
1551  */
1552 static int ehci_state_fetchentry(EHCIState *ehci, int async)
1553 {
1554     int again = 0;
1555     uint32_t entry = ehci_get_fetch_addr(ehci, async);
1556
1557     if (NLPTR_TBIT(entry)) {
1558         ehci_set_state(ehci, async, EST_ACTIVE);
1559         goto out;
1560     }
1561
1562     /* section 4.8, only QH in async schedule */
1563     if (async && (NLPTR_TYPE_GET(entry) != NLPTR_TYPE_QH)) {
1564         fprintf(stderr, "non queue head request in async schedule\n");
1565         return -1;
1566     }
1567
1568     switch (NLPTR_TYPE_GET(entry)) {
1569     case NLPTR_TYPE_QH:
1570         ehci_set_state(ehci, async, EST_FETCHQH);
1571         again = 1;
1572         break;
1573
1574     case NLPTR_TYPE_ITD:
1575         ehci_set_state(ehci, async, EST_FETCHITD);
1576         again = 1;
1577         break;
1578
1579     case NLPTR_TYPE_STITD:
1580         ehci_set_state(ehci, async, EST_FETCHSITD);
1581         again = 1;
1582         break;
1583
1584     default:
1585         /* TODO: handle FSTN type */
1586         fprintf(stderr, "FETCHENTRY: entry at %X is of type %d "
1587                 "which is not supported yet\n", entry, NLPTR_TYPE_GET(entry));
1588         return -1;
1589     }
1590
1591 out:
1592     return again;
1593 }
1594
1595 static EHCIQueue *ehci_state_fetchqh(EHCIState *ehci, int async)
1596 {
1597     uint32_t entry;
1598     EHCIQueue *q;
1599     EHCIqh qh;
1600
1601     entry = ehci_get_fetch_addr(ehci, async);
1602     q = ehci_find_queue_by_qh(ehci, entry, async);
1603     if (q == NULL) {
1604         q = ehci_alloc_queue(ehci, entry, async);
1605     }
1606
1607     q->seen++;
1608     if (q->seen > 1) {
1609         /* we are going in circles -- stop processing */
1610         ehci_set_state(ehci, async, EST_ACTIVE);
1611         q = NULL;
1612         goto out;
1613     }
1614
1615     if (get_dwords(ehci, NLPTR_GET(q->qhaddr),
1616                    (uint32_t *) &qh, sizeof(EHCIqh) >> 2) < 0) {
1617         q = NULL;
1618         goto out;
1619     }
1620     ehci_trace_qh(q, NLPTR_GET(q->qhaddr), &qh);
1621
1622     /*
1623      * The overlay area of the qh should never be changed by the guest,
1624      * except when idle, in which case the reset is a nop.
1625      */
1626     if (!ehci_verify_qh(q, &qh)) {
1627         if (ehci_reset_queue(q) > 0) {
1628             ehci_trace_guest_bug(ehci, "guest updated active QH");
1629         }
1630     }
1631     q->qh = qh;
1632
1633     q->transact_ctr = get_field(q->qh.epcap, QH_EPCAP_MULT);
1634     if (q->transact_ctr == 0) { /* Guest bug in some versions of windows */
1635         q->transact_ctr = 4;
1636     }
1637
1638     if (q->dev == NULL) {
1639         q->dev = ehci_find_device(q->ehci,
1640                                   get_field(q->qh.epchar, QH_EPCHAR_DEVADDR));
1641     }
1642
1643     if (async && (q->qh.epchar & QH_EPCHAR_H)) {
1644
1645         /*  EHCI spec version 1.0 Section 4.8.3 & 4.10.1 */
1646         if (ehci->usbsts & USBSTS_REC) {
1647             ehci_clear_usbsts(ehci, USBSTS_REC);
1648         } else {
1649             DPRINTF("FETCHQH:  QH 0x%08x. H-bit set, reclamation status reset"
1650                        " - done processing\n", q->qhaddr);
1651             ehci_set_state(ehci, async, EST_ACTIVE);
1652             q = NULL;
1653             goto out;
1654         }
1655     }
1656
1657 #if EHCI_DEBUG
1658     if (q->qhaddr != q->qh.next) {
1659     DPRINTF("FETCHQH:  QH 0x%08x (h %x halt %x active %x) next 0x%08x\n",
1660                q->qhaddr,
1661                q->qh.epchar & QH_EPCHAR_H,
1662                q->qh.token & QTD_TOKEN_HALT,
1663                q->qh.token & QTD_TOKEN_ACTIVE,
1664                q->qh.next);
1665     }
1666 #endif
1667
1668     if (q->qh.token & QTD_TOKEN_HALT) {
1669         ehci_set_state(ehci, async, EST_HORIZONTALQH);
1670
1671     } else if ((q->qh.token & QTD_TOKEN_ACTIVE) &&
1672                (NLPTR_TBIT(q->qh.current_qtd) == 0)) {
1673         q->qtdaddr = q->qh.current_qtd;
1674         ehci_set_state(ehci, async, EST_FETCHQTD);
1675
1676     } else {
1677         /*  EHCI spec version 1.0 Section 4.10.2 */
1678         ehci_set_state(ehci, async, EST_ADVANCEQUEUE);
1679     }
1680
1681 out:
1682     return q;
1683 }
1684
1685 static int ehci_state_fetchitd(EHCIState *ehci, int async)
1686 {
1687     uint32_t entry;
1688     EHCIitd itd;
1689
1690     assert(!async);
1691     entry = ehci_get_fetch_addr(ehci, async);
1692
1693     if (get_dwords(ehci, NLPTR_GET(entry), (uint32_t *) &itd,
1694                    sizeof(EHCIitd) >> 2) < 0) {
1695         return -1;
1696     }
1697     ehci_trace_itd(ehci, entry, &itd);
1698
1699     if (ehci_process_itd(ehci, &itd, entry) != 0) {
1700         return -1;
1701     }
1702
1703     put_dwords(ehci, NLPTR_GET(entry), (uint32_t *) &itd,
1704                sizeof(EHCIitd) >> 2);
1705     ehci_set_fetch_addr(ehci, async, itd.next);
1706     ehci_set_state(ehci, async, EST_FETCHENTRY);
1707
1708     return 1;
1709 }
1710
1711 static int ehci_state_fetchsitd(EHCIState *ehci, int async)
1712 {
1713     uint32_t entry;
1714     EHCIsitd sitd;
1715
1716     assert(!async);
1717     entry = ehci_get_fetch_addr(ehci, async);
1718
1719     if (get_dwords(ehci, NLPTR_GET(entry), (uint32_t *)&sitd,
1720                    sizeof(EHCIsitd) >> 2) < 0) {
1721         return 0;
1722     }
1723     ehci_trace_sitd(ehci, entry, &sitd);
1724
1725     if (!(sitd.results & SITD_RESULTS_ACTIVE)) {
1726         /* siTD is not active, nothing to do */;
1727     } else {
1728         /* TODO: split transfers are not implemented */
1729         fprintf(stderr, "WARNING: Skipping active siTD\n");
1730     }
1731
1732     ehci_set_fetch_addr(ehci, async, sitd.next);
1733     ehci_set_state(ehci, async, EST_FETCHENTRY);
1734     return 1;
1735 }
1736
1737 /* Section 4.10.2 - paragraph 3 */
1738 static int ehci_state_advqueue(EHCIQueue *q)
1739 {
1740 #if 0
1741     /* TO-DO: 4.10.2 - paragraph 2
1742      * if I-bit is set to 1 and QH is not active
1743      * go to horizontal QH
1744      */
1745     if (I-bit set) {
1746         ehci_set_state(ehci, async, EST_HORIZONTALQH);
1747         goto out;
1748     }
1749 #endif
1750
1751     /*
1752      * want data and alt-next qTD is valid
1753      */
1754     if (((q->qh.token & QTD_TOKEN_TBYTES_MASK) != 0) &&
1755         (NLPTR_TBIT(q->qh.altnext_qtd) == 0)) {
1756         q->qtdaddr = q->qh.altnext_qtd;
1757         ehci_set_state(q->ehci, q->async, EST_FETCHQTD);
1758
1759     /*
1760      *  next qTD is valid
1761      */
1762     } else if (NLPTR_TBIT(q->qh.next_qtd) == 0) {
1763         q->qtdaddr = q->qh.next_qtd;
1764         ehci_set_state(q->ehci, q->async, EST_FETCHQTD);
1765
1766     /*
1767      *  no valid qTD, try next QH
1768      */
1769     } else {
1770         ehci_set_state(q->ehci, q->async, EST_HORIZONTALQH);
1771     }
1772
1773     return 1;
1774 }
1775
1776 /* Section 4.10.2 - paragraph 4 */
1777 static int ehci_state_fetchqtd(EHCIQueue *q)
1778 {
1779     EHCIqtd qtd;
1780     EHCIPacket *p;
1781     int again = 1;
1782
1783     if (get_dwords(q->ehci, NLPTR_GET(q->qtdaddr), (uint32_t *) &qtd,
1784                    sizeof(EHCIqtd) >> 2) < 0) {
1785         return 0;
1786     }
1787     ehci_trace_qtd(q, NLPTR_GET(q->qtdaddr), &qtd);
1788
1789     p = QTAILQ_FIRST(&q->packets);
1790     if (p != NULL) {
1791         if (!ehci_verify_qtd(p, &qtd)) {
1792             ehci_cancel_queue(q);
1793             if (qtd.token & QTD_TOKEN_ACTIVE) {
1794                 ehci_trace_guest_bug(q->ehci, "guest updated active qTD");
1795             }
1796             p = NULL;
1797         } else {
1798             p->qtd = qtd;
1799             ehci_qh_do_overlay(q);
1800         }
1801     }
1802
1803     if (!(qtd.token & QTD_TOKEN_ACTIVE)) {
1804         ehci_set_state(q->ehci, q->async, EST_HORIZONTALQH);
1805     } else if (p != NULL) {
1806         switch (p->async) {
1807         case EHCI_ASYNC_NONE:
1808         case EHCI_ASYNC_INITIALIZED:
1809             /* Not yet executed (MULT), or previously nacked (int) packet */
1810             ehci_set_state(q->ehci, q->async, EST_EXECUTE);
1811             break;
1812         case EHCI_ASYNC_INFLIGHT:
1813             /* Check if the guest has added new tds to the queue */
1814             again = ehci_fill_queue(QTAILQ_LAST(&q->packets, pkts_head));
1815             /* Unfinished async handled packet, go horizontal */
1816             ehci_set_state(q->ehci, q->async, EST_HORIZONTALQH);
1817             break;
1818         case EHCI_ASYNC_FINISHED:
1819             /* Complete executing of the packet */
1820             ehci_set_state(q->ehci, q->async, EST_EXECUTING);
1821             break;
1822         }
1823     } else {
1824         p = ehci_alloc_packet(q);
1825         p->qtdaddr = q->qtdaddr;
1826         p->qtd = qtd;
1827         ehci_set_state(q->ehci, q->async, EST_EXECUTE);
1828     }
1829
1830     return again;
1831 }
1832
1833 static int ehci_state_horizqh(EHCIQueue *q)
1834 {
1835     int again = 0;
1836
1837     if (ehci_get_fetch_addr(q->ehci, q->async) != q->qh.next) {
1838         ehci_set_fetch_addr(q->ehci, q->async, q->qh.next);
1839         ehci_set_state(q->ehci, q->async, EST_FETCHENTRY);
1840         again = 1;
1841     } else {
1842         ehci_set_state(q->ehci, q->async, EST_ACTIVE);
1843     }
1844
1845     return again;
1846 }
1847
1848 /* Returns "again" */
1849 static int ehci_fill_queue(EHCIPacket *p)
1850 {
1851     USBEndpoint *ep = p->packet.ep;
1852     EHCIQueue *q = p->queue;
1853     EHCIqtd qtd = p->qtd;
1854     uint32_t qtdaddr;
1855
1856     for (;;) {
1857         if (NLPTR_TBIT(qtd.next) != 0) {
1858             break;
1859         }
1860         qtdaddr = qtd.next;
1861         /*
1862          * Detect circular td lists, Windows creates these, counting on the
1863          * active bit going low after execution to make the queue stop.
1864          */
1865         QTAILQ_FOREACH(p, &q->packets, next) {
1866             if (p->qtdaddr == qtdaddr) {
1867                 goto leave;
1868             }
1869         }
1870         if (get_dwords(q->ehci, NLPTR_GET(qtdaddr),
1871                        (uint32_t *) &qtd, sizeof(EHCIqtd) >> 2) < 0) {
1872             return -1;
1873         }
1874         ehci_trace_qtd(q, NLPTR_GET(qtdaddr), &qtd);
1875         if (!(qtd.token & QTD_TOKEN_ACTIVE)) {
1876             break;
1877         }
1878         if (!ehci_verify_pid(q, &qtd)) {
1879             ehci_trace_guest_bug(q->ehci, "guest queued token with wrong pid");
1880             break;
1881         }
1882         p = ehci_alloc_packet(q);
1883         p->qtdaddr = qtdaddr;
1884         p->qtd = qtd;
1885         if (ehci_execute(p, "queue") == -1) {
1886             return -1;
1887         }
1888         assert(p->packet.status == USB_RET_ASYNC);
1889         p->async = EHCI_ASYNC_INFLIGHT;
1890     }
1891 leave:
1892     usb_device_flush_ep_queue(ep->dev, ep);
1893     return 1;
1894 }
1895
1896 static int ehci_state_execute(EHCIQueue *q)
1897 {
1898     EHCIPacket *p = QTAILQ_FIRST(&q->packets);
1899     int again = 0;
1900
1901     assert(p != NULL);
1902     assert(p->qtdaddr == q->qtdaddr);
1903
1904     if (ehci_qh_do_overlay(q) != 0) {
1905         return -1;
1906     }
1907
1908     // TODO verify enough time remains in the uframe as in 4.4.1.1
1909     // TODO write back ptr to async list when done or out of time
1910
1911     /* 4.10.3, bottom of page 82, go horizontal on transaction counter == 0 */
1912     if (!q->async && q->transact_ctr == 0) {
1913         ehci_set_state(q->ehci, q->async, EST_HORIZONTALQH);
1914         again = 1;
1915         goto out;
1916     }
1917
1918     if (q->async) {
1919         ehci_set_usbsts(q->ehci, USBSTS_REC);
1920     }
1921
1922     again = ehci_execute(p, "process");
1923     if (again == -1) {
1924         goto out;
1925     }
1926     if (p->packet.status == USB_RET_ASYNC) {
1927         ehci_flush_qh(q);
1928         trace_usb_ehci_packet_action(p->queue, p, "async");
1929         p->async = EHCI_ASYNC_INFLIGHT;
1930         ehci_set_state(q->ehci, q->async, EST_HORIZONTALQH);
1931         if (q->async) {
1932             again = ehci_fill_queue(p);
1933         } else {
1934             again = 1;
1935         }
1936         goto out;
1937     }
1938
1939     ehci_set_state(q->ehci, q->async, EST_EXECUTING);
1940     again = 1;
1941
1942 out:
1943     return again;
1944 }
1945
1946 static int ehci_state_executing(EHCIQueue *q)
1947 {
1948     EHCIPacket *p = QTAILQ_FIRST(&q->packets);
1949
1950     assert(p != NULL);
1951     assert(p->qtdaddr == q->qtdaddr);
1952
1953     ehci_execute_complete(q);
1954
1955     /* 4.10.3 */
1956     if (!q->async && q->transact_ctr > 0) {
1957         q->transact_ctr--;
1958     }
1959
1960     /* 4.10.5 */
1961     if (p->packet.status == USB_RET_NAK) {
1962         ehci_set_state(q->ehci, q->async, EST_HORIZONTALQH);
1963     } else {
1964         ehci_set_state(q->ehci, q->async, EST_WRITEBACK);
1965     }
1966
1967     ehci_flush_qh(q);
1968     return 1;
1969 }
1970
1971
1972 static int ehci_state_writeback(EHCIQueue *q)
1973 {
1974     EHCIPacket *p = QTAILQ_FIRST(&q->packets);
1975     uint32_t *qtd, addr;
1976     int again = 0;
1977
1978     /*  Write back the QTD from the QH area */
1979     assert(p != NULL);
1980     assert(p->qtdaddr == q->qtdaddr);
1981
1982     ehci_trace_qtd(q, NLPTR_GET(p->qtdaddr), (EHCIqtd *) &q->qh.next_qtd);
1983     qtd = (uint32_t *) &q->qh.next_qtd;
1984     addr = NLPTR_GET(p->qtdaddr);
1985     put_dwords(q->ehci, addr + 2 * sizeof(uint32_t), qtd + 2, 2);
1986     ehci_free_packet(p);
1987
1988     /*
1989      * EHCI specs say go horizontal here.
1990      *
1991      * We can also advance the queue here for performance reasons.  We
1992      * need to take care to only take that shortcut in case we've
1993      * processed the qtd just written back without errors, i.e. halt
1994      * bit is clear.
1995      */
1996     if (q->qh.token & QTD_TOKEN_HALT) {
1997         ehci_set_state(q->ehci, q->async, EST_HORIZONTALQH);
1998         again = 1;
1999     } else {
2000         ehci_set_state(q->ehci, q->async, EST_ADVANCEQUEUE);
2001         again = 1;
2002     }
2003     return again;
2004 }
2005
2006 /*
2007  * This is the state machine that is common to both async and periodic
2008  */
2009
2010 static void ehci_advance_state(EHCIState *ehci, int async)
2011 {
2012     EHCIQueue *q = NULL;
2013     int itd_count = 0;
2014     int again;
2015
2016     do {
2017         switch(ehci_get_state(ehci, async)) {
2018         case EST_WAITLISTHEAD:
2019             again = ehci_state_waitlisthead(ehci, async);
2020             break;
2021
2022         case EST_FETCHENTRY:
2023             again = ehci_state_fetchentry(ehci, async);
2024             break;
2025
2026         case EST_FETCHQH:
2027             q = ehci_state_fetchqh(ehci, async);
2028             if (q != NULL) {
2029                 assert(q->async == async);
2030                 again = 1;
2031             } else {
2032                 again = 0;
2033             }
2034             break;
2035
2036         case EST_FETCHITD:
2037             again = ehci_state_fetchitd(ehci, async);
2038             itd_count++;
2039             break;
2040
2041         case EST_FETCHSITD:
2042             again = ehci_state_fetchsitd(ehci, async);
2043             itd_count++;
2044             break;
2045
2046         case EST_ADVANCEQUEUE:
2047             assert(q != NULL);
2048             again = ehci_state_advqueue(q);
2049             break;
2050
2051         case EST_FETCHQTD:
2052             assert(q != NULL);
2053             again = ehci_state_fetchqtd(q);
2054             break;
2055
2056         case EST_HORIZONTALQH:
2057             assert(q != NULL);
2058             again = ehci_state_horizqh(q);
2059             break;
2060
2061         case EST_EXECUTE:
2062             assert(q != NULL);
2063             again = ehci_state_execute(q);
2064             if (async) {
2065                 ehci->async_stepdown = 0;
2066             }
2067             break;
2068
2069         case EST_EXECUTING:
2070             assert(q != NULL);
2071             if (async) {
2072                 ehci->async_stepdown = 0;
2073             }
2074             again = ehci_state_executing(q);
2075             break;
2076
2077         case EST_WRITEBACK:
2078             assert(q != NULL);
2079             again = ehci_state_writeback(q);
2080             if (!async) {
2081                 ehci->periodic_sched_active = PERIODIC_ACTIVE;
2082             }
2083             break;
2084
2085         default:
2086             fprintf(stderr, "Bad state!\n");
2087             again = -1;
2088             g_assert_not_reached();
2089             break;
2090         }
2091
2092         if (again < 0 || itd_count > 16) {
2093             /* TODO: notify guest (raise HSE irq?) */
2094             fprintf(stderr, "processing error - resetting ehci HC\n");
2095             ehci_reset(ehci);
2096             again = 0;
2097         }
2098     }
2099     while (again);
2100 }
2101
2102 static void ehci_advance_async_state(EHCIState *ehci)
2103 {
2104     const int async = 1;
2105
2106     switch(ehci_get_state(ehci, async)) {
2107     case EST_INACTIVE:
2108         if (!ehci_async_enabled(ehci)) {
2109             break;
2110         }
2111         ehci_set_state(ehci, async, EST_ACTIVE);
2112         // No break, fall through to ACTIVE
2113
2114     case EST_ACTIVE:
2115         if (!ehci_async_enabled(ehci)) {
2116             ehci_queues_rip_all(ehci, async);
2117             ehci_set_state(ehci, async, EST_INACTIVE);
2118             break;
2119         }
2120
2121         /* make sure guest has acknowledged the doorbell interrupt */
2122         /* TO-DO: is this really needed? */
2123         if (ehci->usbsts & USBSTS_IAA) {
2124             DPRINTF("IAA status bit still set.\n");
2125             break;
2126         }
2127
2128         /* check that address register has been set */
2129         if (ehci->asynclistaddr == 0) {
2130             break;
2131         }
2132
2133         ehci_set_state(ehci, async, EST_WAITLISTHEAD);
2134         ehci_advance_state(ehci, async);
2135
2136         /* If the doorbell is set, the guest wants to make a change to the
2137          * schedule. The host controller needs to release cached data.
2138          * (section 4.8.2)
2139          */
2140         if (ehci->usbcmd & USBCMD_IAAD) {
2141             /* Remove all unseen qhs from the async qhs queue */
2142             ehci_queues_rip_unseen(ehci, async);
2143             trace_usb_ehci_doorbell_ack();
2144             ehci->usbcmd &= ~USBCMD_IAAD;
2145             ehci_raise_irq(ehci, USBSTS_IAA);
2146         }
2147         break;
2148
2149     default:
2150         /* this should only be due to a developer mistake */
2151         fprintf(stderr, "ehci: Bad asynchronous state %d. "
2152                 "Resetting to active\n", ehci->astate);
2153         g_assert_not_reached();
2154     }
2155 }
2156
2157 static void ehci_advance_periodic_state(EHCIState *ehci)
2158 {
2159     uint32_t entry;
2160     uint32_t list;
2161     const int async = 0;
2162
2163     // 4.6
2164
2165     switch(ehci_get_state(ehci, async)) {
2166     case EST_INACTIVE:
2167         if (!(ehci->frindex & 7) && ehci_periodic_enabled(ehci)) {
2168             ehci_set_state(ehci, async, EST_ACTIVE);
2169             // No break, fall through to ACTIVE
2170         } else
2171             break;
2172
2173     case EST_ACTIVE:
2174         if (!(ehci->frindex & 7) && !ehci_periodic_enabled(ehci)) {
2175             ehci_queues_rip_all(ehci, async);
2176             ehci_set_state(ehci, async, EST_INACTIVE);
2177             break;
2178         }
2179
2180         list = ehci->periodiclistbase & 0xfffff000;
2181         /* check that register has been set */
2182         if (list == 0) {
2183             break;
2184         }
2185         list |= ((ehci->frindex & 0x1ff8) >> 1);
2186
2187         if (get_dwords(ehci, list, &entry, 1) < 0) {
2188             break;
2189         }
2190
2191         DPRINTF("PERIODIC state adv fr=%d.  [%08X] -> %08X\n",
2192                 ehci->frindex / 8, list, entry);
2193         ehci_set_fetch_addr(ehci, async,entry);
2194         ehci_set_state(ehci, async, EST_FETCHENTRY);
2195         ehci_advance_state(ehci, async);
2196         ehci_queues_rip_unused(ehci, async);
2197         break;
2198
2199     default:
2200         /* this should only be due to a developer mistake */
2201         fprintf(stderr, "ehci: Bad periodic state %d. "
2202                 "Resetting to active\n", ehci->pstate);
2203         g_assert_not_reached();
2204     }
2205 }
2206
2207 static void ehci_update_frindex(EHCIState *ehci, int uframes)
2208 {
2209     int i;
2210
2211     if (!ehci_enabled(ehci) && ehci->pstate == EST_INACTIVE) {
2212         return;
2213     }
2214
2215     for (i = 0; i < uframes; i++) {
2216         ehci->frindex++;
2217
2218         if (ehci->frindex == 0x00002000) {
2219             ehci_raise_irq(ehci, USBSTS_FLR);
2220         }
2221
2222         if (ehci->frindex == 0x00004000) {
2223             ehci_raise_irq(ehci, USBSTS_FLR);
2224             ehci->frindex = 0;
2225             if (ehci->usbsts_frindex >= 0x00004000) {
2226                 ehci->usbsts_frindex -= 0x00004000;
2227             } else {
2228                 ehci->usbsts_frindex = 0;
2229             }
2230         }
2231     }
2232 }
2233
2234 static void ehci_frame_timer(void *opaque)
2235 {
2236     EHCIState *ehci = opaque;
2237     int need_timer = 0;
2238     int64_t expire_time, t_now;
2239     uint64_t ns_elapsed;
2240     int uframes, skipped_uframes;
2241     int i;
2242
2243     t_now = qemu_clock_get_ns(QEMU_CLOCK_VIRTUAL);
2244     ns_elapsed = t_now - ehci->last_run_ns;
2245     uframes = ns_elapsed / UFRAME_TIMER_NS;
2246
2247     if (ehci_periodic_enabled(ehci) || ehci->pstate != EST_INACTIVE) {
2248         need_timer++;
2249
2250         if (uframes > (ehci->maxframes * 8)) {
2251             skipped_uframes = uframes - (ehci->maxframes * 8);
2252             ehci_update_frindex(ehci, skipped_uframes);
2253             ehci->last_run_ns += UFRAME_TIMER_NS * skipped_uframes;
2254             uframes -= skipped_uframes;
2255             DPRINTF("WARNING - EHCI skipped %d uframes\n", skipped_uframes);
2256         }
2257
2258         for (i = 0; i < uframes; i++) {
2259             /*
2260              * If we're running behind schedule, we should not catch up
2261              * too fast, as that will make some guests unhappy:
2262              * 1) We must process a minimum of MIN_UFR_PER_TICK frames,
2263              *    otherwise we will never catch up
2264              * 2) Process frames until the guest has requested an irq (IOC)
2265              */
2266             if (i >= MIN_UFR_PER_TICK) {
2267                 ehci_commit_irq(ehci);
2268                 if ((ehci->usbsts & USBINTR_MASK) & ehci->usbintr) {
2269                     break;
2270                 }
2271             }
2272             if (ehci->periodic_sched_active) {
2273                 ehci->periodic_sched_active--;
2274             }
2275             ehci_update_frindex(ehci, 1);
2276             if ((ehci->frindex & 7) == 0) {
2277                 ehci_advance_periodic_state(ehci);
2278             }
2279             ehci->last_run_ns += UFRAME_TIMER_NS;
2280         }
2281     } else {
2282         ehci->periodic_sched_active = 0;
2283         ehci_update_frindex(ehci, uframes);
2284         ehci->last_run_ns += UFRAME_TIMER_NS * uframes;
2285     }
2286
2287     if (ehci->periodic_sched_active) {
2288         ehci->async_stepdown = 0;
2289     } else if (ehci->async_stepdown < ehci->maxframes / 2) {
2290         ehci->async_stepdown++;
2291     }
2292
2293     /*  Async is not inside loop since it executes everything it can once
2294      *  called
2295      */
2296     if (ehci_async_enabled(ehci) || ehci->astate != EST_INACTIVE) {
2297         need_timer++;
2298         ehci_advance_async_state(ehci);
2299     }
2300
2301     ehci_commit_irq(ehci);
2302     if (ehci->usbsts_pending) {
2303         need_timer++;
2304         ehci->async_stepdown = 0;
2305     }
2306
2307     if (ehci_enabled(ehci) && (ehci->usbintr & USBSTS_FLR)) {
2308         need_timer++;
2309     }
2310
2311     if (need_timer) {
2312         /* If we've raised int, we speed up the timer, so that we quickly
2313          * notice any new packets queued up in response */
2314         if (ehci->int_req_by_async && (ehci->usbsts & USBSTS_INT)) {
2315             expire_time = t_now +
2316                 NANOSECONDS_PER_SECOND / (FRAME_TIMER_FREQ * 4);
2317             ehci->int_req_by_async = false;
2318         } else {
2319             expire_time = t_now + (NANOSECONDS_PER_SECOND
2320                                * (ehci->async_stepdown+1) / FRAME_TIMER_FREQ);
2321         }
2322         timer_mod(ehci->frame_timer, expire_time);
2323     }
2324 }
2325
2326 static const MemoryRegionOps ehci_mmio_caps_ops = {
2327     .read = ehci_caps_read,
2328     .write = ehci_caps_write,
2329     .valid.min_access_size = 1,
2330     .valid.max_access_size = 4,
2331     .impl.min_access_size = 1,
2332     .impl.max_access_size = 1,
2333     .endianness = DEVICE_LITTLE_ENDIAN,
2334 };
2335
2336 static const MemoryRegionOps ehci_mmio_opreg_ops = {
2337     .read = ehci_opreg_read,
2338     .write = ehci_opreg_write,
2339     .valid.min_access_size = 4,
2340     .valid.max_access_size = 4,
2341     .endianness = DEVICE_LITTLE_ENDIAN,
2342 };
2343
2344 static const MemoryRegionOps ehci_mmio_port_ops = {
2345     .read = ehci_port_read,
2346     .write = ehci_port_write,
2347     .valid.min_access_size = 4,
2348     .valid.max_access_size = 4,
2349     .endianness = DEVICE_LITTLE_ENDIAN,
2350 };
2351
2352 static USBPortOps ehci_port_ops = {
2353     .attach = ehci_attach,
2354     .detach = ehci_detach,
2355     .child_detach = ehci_child_detach,
2356     .wakeup = ehci_wakeup,
2357     .complete = ehci_async_complete_packet,
2358 };
2359
2360 static USBBusOps ehci_bus_ops_companion = {
2361     .register_companion = ehci_register_companion,
2362     .wakeup_endpoint = ehci_wakeup_endpoint,
2363 };
2364 static USBBusOps ehci_bus_ops_standalone = {
2365     .wakeup_endpoint = ehci_wakeup_endpoint,
2366 };
2367
2368 static void usb_ehci_pre_save(void *opaque)
2369 {
2370     EHCIState *ehci = opaque;
2371     uint32_t new_frindex;
2372
2373     /* Round down frindex to a multiple of 8 for migration compatibility */
2374     new_frindex = ehci->frindex & ~7;
2375     ehci->last_run_ns -= (ehci->frindex - new_frindex) * UFRAME_TIMER_NS;
2376     ehci->frindex = new_frindex;
2377 }
2378
2379 static int usb_ehci_post_load(void *opaque, int version_id)
2380 {
2381     EHCIState *s = opaque;
2382     int i;
2383
2384     for (i = 0; i < NB_PORTS; i++) {
2385         USBPort *companion = s->companion_ports[i];
2386         if (companion == NULL) {
2387             continue;
2388         }
2389         if (s->portsc[i] & PORTSC_POWNER) {
2390             companion->dev = s->ports[i].dev;
2391         } else {
2392             companion->dev = NULL;
2393         }
2394     }
2395
2396     return 0;
2397 }
2398
2399 static void usb_ehci_vm_state_change(void *opaque, int running, RunState state)
2400 {
2401     EHCIState *ehci = opaque;
2402
2403     /*
2404      * We don't migrate the EHCIQueue-s, instead we rebuild them for the
2405      * schedule in guest memory. We must do the rebuilt ASAP, so that
2406      * USB-devices which have async handled packages have a packet in the
2407      * ep queue to match the completion with.
2408      */
2409     if (state == RUN_STATE_RUNNING) {
2410         ehci_advance_async_state(ehci);
2411     }
2412
2413     /*
2414      * The schedule rebuilt from guest memory could cause the migration dest
2415      * to miss a QH unlink, and fail to cancel packets, since the unlinked QH
2416      * will never have existed on the destination. Therefor we must flush the
2417      * async schedule on savevm to catch any not yet noticed unlinks.
2418      */
2419     if (state == RUN_STATE_SAVE_VM) {
2420         ehci_advance_async_state(ehci);
2421         ehci_queues_rip_unseen(ehci, 1);
2422     }
2423 }
2424
2425 const VMStateDescription vmstate_ehci = {
2426     .name        = "ehci-core",
2427     .version_id  = 2,
2428     .minimum_version_id  = 1,
2429     .pre_save    = usb_ehci_pre_save,
2430     .post_load   = usb_ehci_post_load,
2431     .fields = (VMStateField[]) {
2432         /* mmio registers */
2433         VMSTATE_UINT32(usbcmd, EHCIState),
2434         VMSTATE_UINT32(usbsts, EHCIState),
2435         VMSTATE_UINT32_V(usbsts_pending, EHCIState, 2),
2436         VMSTATE_UINT32_V(usbsts_frindex, EHCIState, 2),
2437         VMSTATE_UINT32(usbintr, EHCIState),
2438         VMSTATE_UINT32(frindex, EHCIState),
2439         VMSTATE_UINT32(ctrldssegment, EHCIState),
2440         VMSTATE_UINT32(periodiclistbase, EHCIState),
2441         VMSTATE_UINT32(asynclistaddr, EHCIState),
2442         VMSTATE_UINT32(configflag, EHCIState),
2443         VMSTATE_UINT32(portsc[0], EHCIState),
2444         VMSTATE_UINT32(portsc[1], EHCIState),
2445         VMSTATE_UINT32(portsc[2], EHCIState),
2446         VMSTATE_UINT32(portsc[3], EHCIState),
2447         VMSTATE_UINT32(portsc[4], EHCIState),
2448         VMSTATE_UINT32(portsc[5], EHCIState),
2449         /* frame timer */
2450         VMSTATE_TIMER_PTR(frame_timer, EHCIState),
2451         VMSTATE_UINT64(last_run_ns, EHCIState),
2452         VMSTATE_UINT32(async_stepdown, EHCIState),
2453         /* schedule state */
2454         VMSTATE_UINT32(astate, EHCIState),
2455         VMSTATE_UINT32(pstate, EHCIState),
2456         VMSTATE_UINT32(a_fetch_addr, EHCIState),
2457         VMSTATE_UINT32(p_fetch_addr, EHCIState),
2458         VMSTATE_END_OF_LIST()
2459     }
2460 };
2461
2462 void usb_ehci_realize(EHCIState *s, DeviceState *dev, Error **errp)
2463 {
2464     int i;
2465
2466     if (s->portnr > NB_PORTS) {
2467         error_setg(errp, "Too many ports! Max. port number is %d.",
2468                    NB_PORTS);
2469         return;
2470     }
2471
2472     usb_bus_new(&s->bus, sizeof(s->bus), s->companion_enable ?
2473                 &ehci_bus_ops_companion : &ehci_bus_ops_standalone, dev);
2474     for (i = 0; i < s->portnr; i++) {
2475         usb_register_port(&s->bus, &s->ports[i], s, i, &ehci_port_ops,
2476                           USB_SPEED_MASK_HIGH);
2477         s->ports[i].dev = 0;
2478     }
2479
2480     s->frame_timer = timer_new_ns(QEMU_CLOCK_VIRTUAL, ehci_frame_timer, s);
2481     s->async_bh = qemu_bh_new(ehci_frame_timer, s);
2482     s->device = dev;
2483
2484     s->vmstate = qemu_add_vm_change_state_handler(usb_ehci_vm_state_change, s);
2485 }
2486
2487 void usb_ehci_unrealize(EHCIState *s, DeviceState *dev, Error **errp)
2488 {
2489     trace_usb_ehci_unrealize();
2490
2491     if (s->frame_timer) {
2492         timer_del(s->frame_timer);
2493         timer_free(s->frame_timer);
2494         s->frame_timer = NULL;
2495     }
2496     if (s->async_bh) {
2497         qemu_bh_delete(s->async_bh);
2498     }
2499
2500     ehci_queues_rip_all(s, 0);
2501     ehci_queues_rip_all(s, 1);
2502
2503     memory_region_del_subregion(&s->mem, &s->mem_caps);
2504     memory_region_del_subregion(&s->mem, &s->mem_opreg);
2505     memory_region_del_subregion(&s->mem, &s->mem_ports);
2506
2507     usb_bus_release(&s->bus);
2508
2509     if (s->vmstate) {
2510         qemu_del_vm_change_state_handler(s->vmstate);
2511     }
2512 }
2513
2514 void usb_ehci_init(EHCIState *s, DeviceState *dev)
2515 {
2516     /* 2.2 host controller interface version */
2517     s->caps[0x00] = (uint8_t)(s->opregbase - s->capsbase);
2518     s->caps[0x01] = 0x00;
2519     s->caps[0x02] = 0x00;
2520     s->caps[0x03] = 0x01;        /* HC version */
2521     s->caps[0x04] = s->portnr;   /* Number of downstream ports */
2522     s->caps[0x05] = 0x00;        /* No companion ports at present */
2523     s->caps[0x06] = 0x00;
2524     s->caps[0x07] = 0x00;
2525     s->caps[0x08] = 0x80;        /* We can cache whole frame, no 64-bit */
2526     s->caps[0x0a] = 0x00;
2527     s->caps[0x0b] = 0x00;
2528
2529     QTAILQ_INIT(&s->aqueues);
2530     QTAILQ_INIT(&s->pqueues);
2531     usb_packet_init(&s->ipacket);
2532
2533     memory_region_init(&s->mem, OBJECT(dev), "ehci", MMIO_SIZE);
2534     memory_region_init_io(&s->mem_caps, OBJECT(dev), &ehci_mmio_caps_ops, s,
2535                           "capabilities", CAPA_SIZE);
2536     memory_region_init_io(&s->mem_opreg, OBJECT(dev), &ehci_mmio_opreg_ops, s,
2537                           "operational", s->portscbase);
2538     memory_region_init_io(&s->mem_ports, OBJECT(dev), &ehci_mmio_port_ops, s,
2539                           "ports", 4 * s->portnr);
2540
2541     memory_region_add_subregion(&s->mem, s->capsbase, &s->mem_caps);
2542     memory_region_add_subregion(&s->mem, s->opregbase, &s->mem_opreg);
2543     memory_region_add_subregion(&s->mem, s->opregbase + s->portscbase,
2544                                 &s->mem_ports);
2545 }
2546
2547 /*
2548  * vim: expandtab ts=4
2549  */