Add qemu 2.4.0
[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 "hw/usb/ehci-regs.h"
31 #include "hw/usb/hcd-ehci.h"
32 #include "trace.h"
33
34 #define FRAME_TIMER_FREQ 1000
35 #define FRAME_TIMER_NS   (NANOSECONDS_PER_SECOND / FRAME_TIMER_FREQ)
36 #define UFRAME_TIMER_NS  (FRAME_TIMER_NS / 8)
37
38 #define NB_MAXINTRATE    8        // Max rate at which controller issues ints
39 #define BUFF_SIZE        5*4096   // Max bytes to transfer per transaction
40 #define MAX_QH           100      // Max allowable queue heads in a chain
41 #define MIN_UFR_PER_TICK 24       /* Min frames to process when catching up */
42 #define PERIODIC_ACTIVE  512      /* Micro-frames */
43
44 /*  Internal periodic / asynchronous schedule state machine states
45  */
46 typedef enum {
47     EST_INACTIVE = 1000,
48     EST_ACTIVE,
49     EST_EXECUTING,
50     EST_SLEEPING,
51     /*  The following states are internal to the state machine function
52     */
53     EST_WAITLISTHEAD,
54     EST_FETCHENTRY,
55     EST_FETCHQH,
56     EST_FETCHITD,
57     EST_FETCHSITD,
58     EST_ADVANCEQUEUE,
59     EST_FETCHQTD,
60     EST_EXECUTE,
61     EST_WRITEBACK,
62     EST_HORIZONTALQH
63 } EHCI_STATES;
64
65 /* macros for accessing fields within next link pointer entry */
66 #define NLPTR_GET(x)             ((x) & 0xffffffe0)
67 #define NLPTR_TYPE_GET(x)        (((x) >> 1) & 3)
68 #define NLPTR_TBIT(x)            ((x) & 1)  // 1=invalid, 0=valid
69
70 /* link pointer types */
71 #define NLPTR_TYPE_ITD           0     // isoc xfer descriptor
72 #define NLPTR_TYPE_QH            1     // queue head
73 #define NLPTR_TYPE_STITD         2     // split xaction, isoc xfer descriptor
74 #define NLPTR_TYPE_FSTN          3     // frame span traversal node
75
76 #define SET_LAST_RUN_CLOCK(s) \
77     (s)->last_run_ns = qemu_clock_get_ns(QEMU_CLOCK_VIRTUAL);
78
79 /* nifty macros from Arnon's EHCI version  */
80 #define get_field(data, field) \
81     (((data) & field##_MASK) >> field##_SH)
82
83 #define set_field(data, newval, field) do { \
84     uint32_t val = *data; \
85     val &= ~ field##_MASK; \
86     val |= ((newval) << field##_SH) & field##_MASK; \
87     *data = val; \
88     } while(0)
89
90 static const char *ehci_state_names[] = {
91     [EST_INACTIVE]     = "INACTIVE",
92     [EST_ACTIVE]       = "ACTIVE",
93     [EST_EXECUTING]    = "EXECUTING",
94     [EST_SLEEPING]     = "SLEEPING",
95     [EST_WAITLISTHEAD] = "WAITLISTHEAD",
96     [EST_FETCHENTRY]   = "FETCH ENTRY",
97     [EST_FETCHQH]      = "FETCH QH",
98     [EST_FETCHITD]     = "FETCH ITD",
99     [EST_ADVANCEQUEUE] = "ADVANCEQUEUE",
100     [EST_FETCHQTD]     = "FETCH QTD",
101     [EST_EXECUTE]      = "EXECUTE",
102     [EST_WRITEBACK]    = "WRITEBACK",
103     [EST_HORIZONTALQH] = "HORIZONTALQH",
104 };
105
106 static const char *ehci_mmio_names[] = {
107     [USBCMD]            = "USBCMD",
108     [USBSTS]            = "USBSTS",
109     [USBINTR]           = "USBINTR",
110     [FRINDEX]           = "FRINDEX",
111     [PERIODICLISTBASE]  = "P-LIST BASE",
112     [ASYNCLISTADDR]     = "A-LIST ADDR",
113     [CONFIGFLAG]        = "CONFIGFLAG",
114 };
115
116 static int ehci_state_executing(EHCIQueue *q);
117 static int ehci_state_writeback(EHCIQueue *q);
118 static int ehci_state_advqueue(EHCIQueue *q);
119 static int ehci_fill_queue(EHCIPacket *p);
120 static void ehci_free_packet(EHCIPacket *p);
121
122 static const char *nr2str(const char **n, size_t len, uint32_t nr)
123 {
124     if (nr < len && n[nr] != NULL) {
125         return n[nr];
126     } else {
127         return "unknown";
128     }
129 }
130
131 static const char *state2str(uint32_t state)
132 {
133     return nr2str(ehci_state_names, ARRAY_SIZE(ehci_state_names), state);
134 }
135
136 static const char *addr2str(hwaddr addr)
137 {
138     return nr2str(ehci_mmio_names, ARRAY_SIZE(ehci_mmio_names), addr);
139 }
140
141 static void ehci_trace_usbsts(uint32_t mask, int state)
142 {
143     /* interrupts */
144     if (mask & USBSTS_INT) {
145         trace_usb_ehci_usbsts("INT", state);
146     }
147     if (mask & USBSTS_ERRINT) {
148         trace_usb_ehci_usbsts("ERRINT", state);
149     }
150     if (mask & USBSTS_PCD) {
151         trace_usb_ehci_usbsts("PCD", state);
152     }
153     if (mask & USBSTS_FLR) {
154         trace_usb_ehci_usbsts("FLR", state);
155     }
156     if (mask & USBSTS_HSE) {
157         trace_usb_ehci_usbsts("HSE", state);
158     }
159     if (mask & USBSTS_IAA) {
160         trace_usb_ehci_usbsts("IAA", state);
161     }
162
163     /* status */
164     if (mask & USBSTS_HALT) {
165         trace_usb_ehci_usbsts("HALT", state);
166     }
167     if (mask & USBSTS_REC) {
168         trace_usb_ehci_usbsts("REC", state);
169     }
170     if (mask & USBSTS_PSS) {
171         trace_usb_ehci_usbsts("PSS", state);
172     }
173     if (mask & USBSTS_ASS) {
174         trace_usb_ehci_usbsts("ASS", state);
175     }
176 }
177
178 static inline void ehci_set_usbsts(EHCIState *s, int mask)
179 {
180     if ((s->usbsts & mask) == mask) {
181         return;
182     }
183     ehci_trace_usbsts(mask, 1);
184     s->usbsts |= mask;
185 }
186
187 static inline void ehci_clear_usbsts(EHCIState *s, int mask)
188 {
189     if ((s->usbsts & mask) == 0) {
190         return;
191     }
192     ehci_trace_usbsts(mask, 0);
193     s->usbsts &= ~mask;
194 }
195
196 /* update irq line */
197 static inline void ehci_update_irq(EHCIState *s)
198 {
199     int level = 0;
200
201     if ((s->usbsts & USBINTR_MASK) & s->usbintr) {
202         level = 1;
203     }
204
205     trace_usb_ehci_irq(level, s->frindex, s->usbsts, s->usbintr);
206     qemu_set_irq(s->irq, level);
207 }
208
209 /* flag interrupt condition */
210 static inline void ehci_raise_irq(EHCIState *s, int intr)
211 {
212     if (intr & (USBSTS_PCD | USBSTS_FLR | USBSTS_HSE)) {
213         s->usbsts |= intr;
214         ehci_update_irq(s);
215     } else {
216         s->usbsts_pending |= intr;
217     }
218 }
219
220 /*
221  * Commit pending interrupts (added via ehci_raise_irq),
222  * at the rate allowed by "Interrupt Threshold Control".
223  */
224 static inline void ehci_commit_irq(EHCIState *s)
225 {
226     uint32_t itc;
227
228     if (!s->usbsts_pending) {
229         return;
230     }
231     if (s->usbsts_frindex > s->frindex) {
232         return;
233     }
234
235     itc = (s->usbcmd >> 16) & 0xff;
236     s->usbsts |= s->usbsts_pending;
237     s->usbsts_pending = 0;
238     s->usbsts_frindex = s->frindex + itc;
239     ehci_update_irq(s);
240 }
241
242 static void ehci_update_halt(EHCIState *s)
243 {
244     if (s->usbcmd & USBCMD_RUNSTOP) {
245         ehci_clear_usbsts(s, USBSTS_HALT);
246     } else {
247         if (s->astate == EST_INACTIVE && s->pstate == EST_INACTIVE) {
248             ehci_set_usbsts(s, USBSTS_HALT);
249         }
250     }
251 }
252
253 static void ehci_set_state(EHCIState *s, int async, int state)
254 {
255     if (async) {
256         trace_usb_ehci_state("async", state2str(state));
257         s->astate = state;
258         if (s->astate == EST_INACTIVE) {
259             ehci_clear_usbsts(s, USBSTS_ASS);
260             ehci_update_halt(s);
261         } else {
262             ehci_set_usbsts(s, USBSTS_ASS);
263         }
264     } else {
265         trace_usb_ehci_state("periodic", state2str(state));
266         s->pstate = state;
267         if (s->pstate == EST_INACTIVE) {
268             ehci_clear_usbsts(s, USBSTS_PSS);
269             ehci_update_halt(s);
270         } else {
271             ehci_set_usbsts(s, USBSTS_PSS);
272         }
273     }
274 }
275
276 static int ehci_get_state(EHCIState *s, int async)
277 {
278     return async ? s->astate : s->pstate;
279 }
280
281 static void ehci_set_fetch_addr(EHCIState *s, int async, uint32_t addr)
282 {
283     if (async) {
284         s->a_fetch_addr = addr;
285     } else {
286         s->p_fetch_addr = addr;
287     }
288 }
289
290 static int ehci_get_fetch_addr(EHCIState *s, int async)
291 {
292     return async ? s->a_fetch_addr : s->p_fetch_addr;
293 }
294
295 static void ehci_trace_qh(EHCIQueue *q, hwaddr addr, EHCIqh *qh)
296 {
297     /* need three here due to argument count limits */
298     trace_usb_ehci_qh_ptrs(q, addr, qh->next,
299                            qh->current_qtd, qh->next_qtd, qh->altnext_qtd);
300     trace_usb_ehci_qh_fields(addr,
301                              get_field(qh->epchar, QH_EPCHAR_RL),
302                              get_field(qh->epchar, QH_EPCHAR_MPLEN),
303                              get_field(qh->epchar, QH_EPCHAR_EPS),
304                              get_field(qh->epchar, QH_EPCHAR_EP),
305                              get_field(qh->epchar, QH_EPCHAR_DEVADDR));
306     trace_usb_ehci_qh_bits(addr,
307                            (bool)(qh->epchar & QH_EPCHAR_C),
308                            (bool)(qh->epchar & QH_EPCHAR_H),
309                            (bool)(qh->epchar & QH_EPCHAR_DTC),
310                            (bool)(qh->epchar & QH_EPCHAR_I));
311 }
312
313 static void ehci_trace_qtd(EHCIQueue *q, hwaddr addr, EHCIqtd *qtd)
314 {
315     /* need three here due to argument count limits */
316     trace_usb_ehci_qtd_ptrs(q, addr, qtd->next, qtd->altnext);
317     trace_usb_ehci_qtd_fields(addr,
318                               get_field(qtd->token, QTD_TOKEN_TBYTES),
319                               get_field(qtd->token, QTD_TOKEN_CPAGE),
320                               get_field(qtd->token, QTD_TOKEN_CERR),
321                               get_field(qtd->token, QTD_TOKEN_PID));
322     trace_usb_ehci_qtd_bits(addr,
323                             (bool)(qtd->token & QTD_TOKEN_IOC),
324                             (bool)(qtd->token & QTD_TOKEN_ACTIVE),
325                             (bool)(qtd->token & QTD_TOKEN_HALT),
326                             (bool)(qtd->token & QTD_TOKEN_BABBLE),
327                             (bool)(qtd->token & QTD_TOKEN_XACTERR));
328 }
329
330 static void ehci_trace_itd(EHCIState *s, hwaddr addr, EHCIitd *itd)
331 {
332     trace_usb_ehci_itd(addr, itd->next,
333                        get_field(itd->bufptr[1], ITD_BUFPTR_MAXPKT),
334                        get_field(itd->bufptr[2], ITD_BUFPTR_MULT),
335                        get_field(itd->bufptr[0], ITD_BUFPTR_EP),
336                        get_field(itd->bufptr[0], ITD_BUFPTR_DEVADDR));
337 }
338
339 static void ehci_trace_sitd(EHCIState *s, hwaddr addr,
340                             EHCIsitd *sitd)
341 {
342     trace_usb_ehci_sitd(addr, sitd->next,
343                         (bool)(sitd->results & SITD_RESULTS_ACTIVE));
344 }
345
346 static void ehci_trace_guest_bug(EHCIState *s, const char *message)
347 {
348     trace_usb_ehci_guest_bug(message);
349     fprintf(stderr, "ehci warning: %s\n", message);
350 }
351
352 static inline bool ehci_enabled(EHCIState *s)
353 {
354     return s->usbcmd & USBCMD_RUNSTOP;
355 }
356
357 static inline bool ehci_async_enabled(EHCIState *s)
358 {
359     return ehci_enabled(s) && (s->usbcmd & USBCMD_ASE);
360 }
361
362 static inline bool ehci_periodic_enabled(EHCIState *s)
363 {
364     return ehci_enabled(s) && (s->usbcmd & USBCMD_PSE);
365 }
366
367 /* Get an array of dwords from main memory */
368 static inline int get_dwords(EHCIState *ehci, uint32_t addr,
369                              uint32_t *buf, int num)
370 {
371     int i;
372
373     if (!ehci->as) {
374         ehci_raise_irq(ehci, USBSTS_HSE);
375         ehci->usbcmd &= ~USBCMD_RUNSTOP;
376         trace_usb_ehci_dma_error();
377         return -1;
378     }
379
380     for (i = 0; i < num; i++, buf++, addr += sizeof(*buf)) {
381         dma_memory_read(ehci->as, addr, buf, sizeof(*buf));
382         *buf = le32_to_cpu(*buf);
383     }
384
385     return num;
386 }
387
388 /* Put an array of dwords in to main memory */
389 static inline int put_dwords(EHCIState *ehci, uint32_t addr,
390                              uint32_t *buf, int num)
391 {
392     int i;
393
394     if (!ehci->as) {
395         ehci_raise_irq(ehci, USBSTS_HSE);
396         ehci->usbcmd &= ~USBCMD_RUNSTOP;
397         trace_usb_ehci_dma_error();
398         return -1;
399     }
400
401     for (i = 0; i < num; i++, buf++, addr += sizeof(*buf)) {
402         uint32_t tmp = cpu_to_le32(*buf);
403         dma_memory_write(ehci->as, addr, &tmp, sizeof(tmp));
404     }
405
406     return num;
407 }
408
409 static int ehci_get_pid(EHCIqtd *qtd)
410 {
411     switch (get_field(qtd->token, QTD_TOKEN_PID)) {
412     case 0:
413         return USB_TOKEN_OUT;
414     case 1:
415         return USB_TOKEN_IN;
416     case 2:
417         return USB_TOKEN_SETUP;
418     default:
419         fprintf(stderr, "bad token\n");
420         return 0;
421     }
422 }
423
424 static bool ehci_verify_qh(EHCIQueue *q, EHCIqh *qh)
425 {
426     uint32_t devaddr = get_field(qh->epchar, QH_EPCHAR_DEVADDR);
427     uint32_t endp    = get_field(qh->epchar, QH_EPCHAR_EP);
428     if ((devaddr != get_field(q->qh.epchar, QH_EPCHAR_DEVADDR)) ||
429         (endp    != get_field(q->qh.epchar, QH_EPCHAR_EP)) ||
430         (qh->current_qtd != q->qh.current_qtd) ||
431         (q->async && qh->next_qtd != q->qh.next_qtd) ||
432         (memcmp(&qh->altnext_qtd, &q->qh.altnext_qtd,
433                                  7 * sizeof(uint32_t)) != 0) ||
434         (q->dev != NULL && q->dev->addr != devaddr)) {
435         return false;
436     } else {
437         return true;
438     }
439 }
440
441 static bool ehci_verify_qtd(EHCIPacket *p, EHCIqtd *qtd)
442 {
443     if (p->qtdaddr != p->queue->qtdaddr ||
444         (p->queue->async && !NLPTR_TBIT(p->qtd.next) &&
445             (p->qtd.next != qtd->next)) ||
446         (!NLPTR_TBIT(p->qtd.altnext) && (p->qtd.altnext != qtd->altnext)) ||
447         p->qtd.token != qtd->token ||
448         p->qtd.bufptr[0] != qtd->bufptr[0]) {
449         return false;
450     } else {
451         return true;
452     }
453 }
454
455 static bool ehci_verify_pid(EHCIQueue *q, EHCIqtd *qtd)
456 {
457     int ep  = get_field(q->qh.epchar, QH_EPCHAR_EP);
458     int pid = ehci_get_pid(qtd);
459
460     /* Note the pid changing is normal for ep 0 (the control ep) */
461     if (q->last_pid && ep != 0 && pid != q->last_pid) {
462         return false;
463     } else {
464         return true;
465     }
466 }
467
468 /* Finish executing and writeback a packet outside of the regular
469    fetchqh -> fetchqtd -> execute -> writeback cycle */
470 static void ehci_writeback_async_complete_packet(EHCIPacket *p)
471 {
472     EHCIQueue *q = p->queue;
473     EHCIqtd qtd;
474     EHCIqh qh;
475     int state;
476
477     /* Verify the qh + qtd, like we do when going through fetchqh & fetchqtd */
478     get_dwords(q->ehci, NLPTR_GET(q->qhaddr),
479                (uint32_t *) &qh, sizeof(EHCIqh) >> 2);
480     get_dwords(q->ehci, NLPTR_GET(q->qtdaddr),
481                (uint32_t *) &qtd, sizeof(EHCIqtd) >> 2);
482     if (!ehci_verify_qh(q, &qh) || !ehci_verify_qtd(p, &qtd)) {
483         p->async = EHCI_ASYNC_INITIALIZED;
484         ehci_free_packet(p);
485         return;
486     }
487
488     state = ehci_get_state(q->ehci, q->async);
489     ehci_state_executing(q);
490     ehci_state_writeback(q); /* Frees the packet! */
491     if (!(q->qh.token & QTD_TOKEN_HALT)) {
492         ehci_state_advqueue(q);
493     }
494     ehci_set_state(q->ehci, q->async, state);
495 }
496
497 /* packet management */
498
499 static EHCIPacket *ehci_alloc_packet(EHCIQueue *q)
500 {
501     EHCIPacket *p;
502
503     p = g_new0(EHCIPacket, 1);
504     p->queue = q;
505     usb_packet_init(&p->packet);
506     QTAILQ_INSERT_TAIL(&q->packets, p, next);
507     trace_usb_ehci_packet_action(p->queue, p, "alloc");
508     return p;
509 }
510
511 static void ehci_free_packet(EHCIPacket *p)
512 {
513     if (p->async == EHCI_ASYNC_FINISHED &&
514             !(p->queue->qh.token & QTD_TOKEN_HALT)) {
515         ehci_writeback_async_complete_packet(p);
516         return;
517     }
518     trace_usb_ehci_packet_action(p->queue, p, "free");
519     if (p->async == EHCI_ASYNC_INFLIGHT) {
520         usb_cancel_packet(&p->packet);
521     }
522     if (p->async == EHCI_ASYNC_FINISHED &&
523             p->packet.status == USB_RET_SUCCESS) {
524         fprintf(stderr,
525                 "EHCI: Dropping completed packet from halted %s ep %02X\n",
526                 (p->pid == USB_TOKEN_IN) ? "in" : "out",
527                 get_field(p->queue->qh.epchar, QH_EPCHAR_EP));
528     }
529     if (p->async != EHCI_ASYNC_NONE) {
530         usb_packet_unmap(&p->packet, &p->sgl);
531         qemu_sglist_destroy(&p->sgl);
532     }
533     QTAILQ_REMOVE(&p->queue->packets, p, next);
534     usb_packet_cleanup(&p->packet);
535     g_free(p);
536 }
537
538 /* queue management */
539
540 static EHCIQueue *ehci_alloc_queue(EHCIState *ehci, uint32_t addr, int async)
541 {
542     EHCIQueueHead *head = async ? &ehci->aqueues : &ehci->pqueues;
543     EHCIQueue *q;
544
545     q = g_malloc0(sizeof(*q));
546     q->ehci = ehci;
547     q->qhaddr = addr;
548     q->async = async;
549     QTAILQ_INIT(&q->packets);
550     QTAILQ_INSERT_HEAD(head, q, next);
551     trace_usb_ehci_queue_action(q, "alloc");
552     return q;
553 }
554
555 static void ehci_queue_stopped(EHCIQueue *q)
556 {
557     int endp  = get_field(q->qh.epchar, QH_EPCHAR_EP);
558
559     if (!q->last_pid || !q->dev) {
560         return;
561     }
562
563     usb_device_ep_stopped(q->dev, usb_ep_get(q->dev, q->last_pid, endp));
564 }
565
566 static int ehci_cancel_queue(EHCIQueue *q)
567 {
568     EHCIPacket *p;
569     int packets = 0;
570
571     p = QTAILQ_FIRST(&q->packets);
572     if (p == NULL) {
573         goto leave;
574     }
575
576     trace_usb_ehci_queue_action(q, "cancel");
577     do {
578         ehci_free_packet(p);
579         packets++;
580     } while ((p = QTAILQ_FIRST(&q->packets)) != NULL);
581
582 leave:
583     ehci_queue_stopped(q);
584     return packets;
585 }
586
587 static int ehci_reset_queue(EHCIQueue *q)
588 {
589     int packets;
590
591     trace_usb_ehci_queue_action(q, "reset");
592     packets = ehci_cancel_queue(q);
593     q->dev = NULL;
594     q->qtdaddr = 0;
595     q->last_pid = 0;
596     return packets;
597 }
598
599 static void ehci_free_queue(EHCIQueue *q, const char *warn)
600 {
601     EHCIQueueHead *head = q->async ? &q->ehci->aqueues : &q->ehci->pqueues;
602     int cancelled;
603
604     trace_usb_ehci_queue_action(q, "free");
605     cancelled = ehci_cancel_queue(q);
606     if (warn && cancelled > 0) {
607         ehci_trace_guest_bug(q->ehci, warn);
608     }
609     QTAILQ_REMOVE(head, q, next);
610     g_free(q);
611 }
612
613 static EHCIQueue *ehci_find_queue_by_qh(EHCIState *ehci, uint32_t addr,
614                                         int async)
615 {
616     EHCIQueueHead *head = async ? &ehci->aqueues : &ehci->pqueues;
617     EHCIQueue *q;
618
619     QTAILQ_FOREACH(q, head, next) {
620         if (addr == q->qhaddr) {
621             return q;
622         }
623     }
624     return NULL;
625 }
626
627 static void ehci_queues_rip_unused(EHCIState *ehci, int async)
628 {
629     EHCIQueueHead *head = async ? &ehci->aqueues : &ehci->pqueues;
630     const char *warn = async ? "guest unlinked busy QH" : NULL;
631     uint64_t maxage = FRAME_TIMER_NS * ehci->maxframes * 4;
632     EHCIQueue *q, *tmp;
633
634     QTAILQ_FOREACH_SAFE(q, head, next, tmp) {
635         if (q->seen) {
636             q->seen = 0;
637             q->ts = ehci->last_run_ns;
638             continue;
639         }
640         if (ehci->last_run_ns < q->ts + maxage) {
641             continue;
642         }
643         ehci_free_queue(q, warn);
644     }
645 }
646
647 static void ehci_queues_rip_unseen(EHCIState *ehci, int async)
648 {
649     EHCIQueueHead *head = async ? &ehci->aqueues : &ehci->pqueues;
650     EHCIQueue *q, *tmp;
651
652     QTAILQ_FOREACH_SAFE(q, head, next, tmp) {
653         if (!q->seen) {
654             ehci_free_queue(q, NULL);
655         }
656     }
657 }
658
659 static void ehci_queues_rip_device(EHCIState *ehci, USBDevice *dev, int async)
660 {
661     EHCIQueueHead *head = async ? &ehci->aqueues : &ehci->pqueues;
662     EHCIQueue *q, *tmp;
663
664     QTAILQ_FOREACH_SAFE(q, head, next, tmp) {
665         if (q->dev != dev) {
666             continue;
667         }
668         ehci_free_queue(q, NULL);
669     }
670 }
671
672 static void ehci_queues_rip_all(EHCIState *ehci, int async)
673 {
674     EHCIQueueHead *head = async ? &ehci->aqueues : &ehci->pqueues;
675     const char *warn = async ? "guest stopped busy async schedule" : NULL;
676     EHCIQueue *q, *tmp;
677
678     QTAILQ_FOREACH_SAFE(q, head, next, tmp) {
679         ehci_free_queue(q, warn);
680     }
681 }
682
683 /* Attach or detach a device on root hub */
684
685 static void ehci_attach(USBPort *port)
686 {
687     EHCIState *s = port->opaque;
688     uint32_t *portsc = &s->portsc[port->index];
689     const char *owner = (*portsc & PORTSC_POWNER) ? "comp" : "ehci";
690
691     trace_usb_ehci_port_attach(port->index, owner, port->dev->product_desc);
692
693     if (*portsc & PORTSC_POWNER) {
694         USBPort *companion = s->companion_ports[port->index];
695         companion->dev = port->dev;
696         companion->ops->attach(companion);
697         return;
698     }
699
700     *portsc |= PORTSC_CONNECT;
701     *portsc |= PORTSC_CSC;
702
703     ehci_raise_irq(s, USBSTS_PCD);
704 }
705
706 static void ehci_detach(USBPort *port)
707 {
708     EHCIState *s = port->opaque;
709     uint32_t *portsc = &s->portsc[port->index];
710     const char *owner = (*portsc & PORTSC_POWNER) ? "comp" : "ehci";
711
712     trace_usb_ehci_port_detach(port->index, owner);
713
714     if (*portsc & PORTSC_POWNER) {
715         USBPort *companion = s->companion_ports[port->index];
716         companion->ops->detach(companion);
717         companion->dev = NULL;
718         /*
719          * EHCI spec 4.2.2: "When a disconnect occurs... On the event,
720          * the port ownership is returned immediately to the EHCI controller."
721          */
722         *portsc &= ~PORTSC_POWNER;
723         return;
724     }
725
726     ehci_queues_rip_device(s, port->dev, 0);
727     ehci_queues_rip_device(s, port->dev, 1);
728
729     *portsc &= ~(PORTSC_CONNECT|PORTSC_PED);
730     *portsc |= PORTSC_CSC;
731
732     ehci_raise_irq(s, USBSTS_PCD);
733 }
734
735 static void ehci_child_detach(USBPort *port, USBDevice *child)
736 {
737     EHCIState *s = port->opaque;
738     uint32_t portsc = s->portsc[port->index];
739
740     if (portsc & PORTSC_POWNER) {
741         USBPort *companion = s->companion_ports[port->index];
742         companion->ops->child_detach(companion, child);
743         return;
744     }
745
746     ehci_queues_rip_device(s, child, 0);
747     ehci_queues_rip_device(s, child, 1);
748 }
749
750 static void ehci_wakeup(USBPort *port)
751 {
752     EHCIState *s = port->opaque;
753     uint32_t *portsc = &s->portsc[port->index];
754
755     if (*portsc & PORTSC_POWNER) {
756         USBPort *companion = s->companion_ports[port->index];
757         if (companion->ops->wakeup) {
758             companion->ops->wakeup(companion);
759         }
760         return;
761     }
762
763     if (*portsc & PORTSC_SUSPEND) {
764         trace_usb_ehci_port_wakeup(port->index);
765         *portsc |= PORTSC_FPRES;
766         ehci_raise_irq(s, USBSTS_PCD);
767     }
768
769     qemu_bh_schedule(s->async_bh);
770 }
771
772 static void ehci_register_companion(USBBus *bus, USBPort *ports[],
773                                     uint32_t portcount, uint32_t firstport,
774                                     Error **errp)
775 {
776     EHCIState *s = container_of(bus, EHCIState, bus);
777     uint32_t i;
778
779     if (firstport + portcount > NB_PORTS) {
780         error_setg(errp, "firstport must be between 0 and %u",
781                    NB_PORTS - portcount);
782         return;
783     }
784
785     for (i = 0; i < portcount; i++) {
786         if (s->companion_ports[firstport + i]) {
787             error_setg(errp, "firstport %u asks for ports %u-%u,"
788                        " but port %u has a companion assigned already",
789                        firstport, firstport, firstport + portcount - 1,
790                        firstport + i);
791             return;
792         }
793     }
794
795     for (i = 0; i < portcount; i++) {
796         s->companion_ports[firstport + i] = ports[i];
797         s->ports[firstport + i].speedmask |=
798             USB_SPEED_MASK_LOW | USB_SPEED_MASK_FULL;
799         /* Ensure devs attached before the initial reset go to the companion */
800         s->portsc[firstport + i] = PORTSC_POWNER;
801     }
802
803     s->companion_count++;
804     s->caps[0x05] = (s->companion_count << 4) | portcount;
805 }
806
807 static void ehci_wakeup_endpoint(USBBus *bus, USBEndpoint *ep,
808                                  unsigned int stream)
809 {
810     EHCIState *s = container_of(bus, EHCIState, bus);
811     uint32_t portsc = s->portsc[ep->dev->port->index];
812
813     if (portsc & PORTSC_POWNER) {
814         return;
815     }
816
817     s->periodic_sched_active = PERIODIC_ACTIVE;
818     qemu_bh_schedule(s->async_bh);
819 }
820
821 static USBDevice *ehci_find_device(EHCIState *ehci, uint8_t addr)
822 {
823     USBDevice *dev;
824     USBPort *port;
825     int i;
826
827     for (i = 0; i < NB_PORTS; i++) {
828         port = &ehci->ports[i];
829         if (!(ehci->portsc[i] & PORTSC_PED)) {
830             DPRINTF("Port %d not enabled\n", i);
831             continue;
832         }
833         dev = usb_find_device(port, addr);
834         if (dev != NULL) {
835             return dev;
836         }
837     }
838     return NULL;
839 }
840
841 /* 4.1 host controller initialization */
842 void ehci_reset(void *opaque)
843 {
844     EHCIState *s = opaque;
845     int i;
846     USBDevice *devs[NB_PORTS];
847
848     trace_usb_ehci_reset();
849
850     /*
851      * Do the detach before touching portsc, so that it correctly gets send to
852      * us or to our companion based on PORTSC_POWNER before the reset.
853      */
854     for(i = 0; i < NB_PORTS; i++) {
855         devs[i] = s->ports[i].dev;
856         if (devs[i] && devs[i]->attached) {
857             usb_detach(&s->ports[i]);
858         }
859     }
860
861     memset(&s->opreg, 0x00, sizeof(s->opreg));
862     memset(&s->portsc, 0x00, sizeof(s->portsc));
863
864     s->usbcmd = NB_MAXINTRATE << USBCMD_ITC_SH;
865     s->usbsts = USBSTS_HALT;
866     s->usbsts_pending = 0;
867     s->usbsts_frindex = 0;
868
869     s->astate = EST_INACTIVE;
870     s->pstate = EST_INACTIVE;
871
872     for(i = 0; i < NB_PORTS; i++) {
873         if (s->companion_ports[i]) {
874             s->portsc[i] = PORTSC_POWNER | PORTSC_PPOWER;
875         } else {
876             s->portsc[i] = PORTSC_PPOWER;
877         }
878         if (devs[i] && devs[i]->attached) {
879             usb_attach(&s->ports[i]);
880             usb_device_reset(devs[i]);
881         }
882     }
883     ehci_queues_rip_all(s, 0);
884     ehci_queues_rip_all(s, 1);
885     timer_del(s->frame_timer);
886     qemu_bh_cancel(s->async_bh);
887 }
888
889 static uint64_t ehci_caps_read(void *ptr, hwaddr addr,
890                                unsigned size)
891 {
892     EHCIState *s = ptr;
893     return s->caps[addr];
894 }
895
896 static uint64_t ehci_opreg_read(void *ptr, hwaddr addr,
897                                 unsigned size)
898 {
899     EHCIState *s = ptr;
900     uint32_t val;
901
902     switch (addr) {
903     case FRINDEX:
904         /* Round down to mult of 8, else it can go backwards on migration */
905         val = s->frindex & ~7;
906         break;
907     default:
908         val = s->opreg[addr >> 2];
909     }
910
911     trace_usb_ehci_opreg_read(addr + s->opregbase, addr2str(addr), val);
912     return val;
913 }
914
915 static uint64_t ehci_port_read(void *ptr, hwaddr addr,
916                                unsigned size)
917 {
918     EHCIState *s = ptr;
919     uint32_t val;
920
921     val = s->portsc[addr >> 2];
922     trace_usb_ehci_portsc_read(addr + s->portscbase, addr >> 2, val);
923     return val;
924 }
925
926 static void handle_port_owner_write(EHCIState *s, int port, uint32_t owner)
927 {
928     USBDevice *dev = s->ports[port].dev;
929     uint32_t *portsc = &s->portsc[port];
930     uint32_t orig;
931
932     if (s->companion_ports[port] == NULL)
933         return;
934
935     owner = owner & PORTSC_POWNER;
936     orig  = *portsc & PORTSC_POWNER;
937
938     if (!(owner ^ orig)) {
939         return;
940     }
941
942     if (dev && dev->attached) {
943         usb_detach(&s->ports[port]);
944     }
945
946     *portsc &= ~PORTSC_POWNER;
947     *portsc |= owner;
948
949     if (dev && dev->attached) {
950         usb_attach(&s->ports[port]);
951     }
952 }
953
954 static void ehci_port_write(void *ptr, hwaddr addr,
955                             uint64_t val, unsigned size)
956 {
957     EHCIState *s = ptr;
958     int port = addr >> 2;
959     uint32_t *portsc = &s->portsc[port];
960     uint32_t old = *portsc;
961     USBDevice *dev = s->ports[port].dev;
962
963     trace_usb_ehci_portsc_write(addr + s->portscbase, addr >> 2, val);
964
965     /* Clear rwc bits */
966     *portsc &= ~(val & PORTSC_RWC_MASK);
967     /* The guest may clear, but not set the PED bit */
968     *portsc &= val | ~PORTSC_PED;
969     /* POWNER is masked out by RO_MASK as it is RO when we've no companion */
970     handle_port_owner_write(s, port, val);
971     /* And finally apply RO_MASK */
972     val &= PORTSC_RO_MASK;
973
974     if ((val & PORTSC_PRESET) && !(*portsc & PORTSC_PRESET)) {
975         trace_usb_ehci_port_reset(port, 1);
976     }
977
978     if (!(val & PORTSC_PRESET) &&(*portsc & PORTSC_PRESET)) {
979         trace_usb_ehci_port_reset(port, 0);
980         if (dev && dev->attached) {
981             usb_port_reset(&s->ports[port]);
982             *portsc &= ~PORTSC_CSC;
983         }
984
985         /*
986          *  Table 2.16 Set the enable bit(and enable bit change) to indicate
987          *  to SW that this port has a high speed device attached
988          */
989         if (dev && dev->attached && (dev->speedmask & USB_SPEED_MASK_HIGH)) {
990             val |= PORTSC_PED;
991         }
992     }
993
994     if ((val & PORTSC_SUSPEND) && !(*portsc & PORTSC_SUSPEND)) {
995         trace_usb_ehci_port_suspend(port);
996     }
997     if (!(val & PORTSC_FPRES) && (*portsc & PORTSC_FPRES)) {
998         trace_usb_ehci_port_resume(port);
999         val &= ~PORTSC_SUSPEND;
1000     }
1001
1002     *portsc &= ~PORTSC_RO_MASK;
1003     *portsc |= val;
1004     trace_usb_ehci_portsc_change(addr + s->portscbase, addr >> 2, *portsc, old);
1005 }
1006
1007 static void ehci_opreg_write(void *ptr, hwaddr addr,
1008                              uint64_t val, unsigned size)
1009 {
1010     EHCIState *s = ptr;
1011     uint32_t *mmio = s->opreg + (addr >> 2);
1012     uint32_t old = *mmio;
1013     int i;
1014
1015     trace_usb_ehci_opreg_write(addr + s->opregbase, addr2str(addr), val);
1016
1017     switch (addr) {
1018     case USBCMD:
1019         if (val & USBCMD_HCRESET) {
1020             ehci_reset(s);
1021             val = s->usbcmd;
1022             break;
1023         }
1024
1025         /* not supporting dynamic frame list size at the moment */
1026         if ((val & USBCMD_FLS) && !(s->usbcmd & USBCMD_FLS)) {
1027             fprintf(stderr, "attempt to set frame list size -- value %d\n",
1028                     (int)val & USBCMD_FLS);
1029             val &= ~USBCMD_FLS;
1030         }
1031
1032         if (val & USBCMD_IAAD) {
1033             /*
1034              * Process IAAD immediately, otherwise the Linux IAAD watchdog may
1035              * trigger and re-use a qh without us seeing the unlink.
1036              */
1037             s->async_stepdown = 0;
1038             qemu_bh_schedule(s->async_bh);
1039             trace_usb_ehci_doorbell_ring();
1040         }
1041
1042         if (((USBCMD_RUNSTOP | USBCMD_PSE | USBCMD_ASE) & val) !=
1043             ((USBCMD_RUNSTOP | USBCMD_PSE | USBCMD_ASE) & s->usbcmd)) {
1044             if (s->pstate == EST_INACTIVE) {
1045                 SET_LAST_RUN_CLOCK(s);
1046             }
1047             s->usbcmd = val; /* Set usbcmd for ehci_update_halt() */
1048             ehci_update_halt(s);
1049             s->async_stepdown = 0;
1050             qemu_bh_schedule(s->async_bh);
1051         }
1052         break;
1053
1054     case USBSTS:
1055         val &= USBSTS_RO_MASK;              // bits 6 through 31 are RO
1056         ehci_clear_usbsts(s, val);          // bits 0 through 5 are R/WC
1057         val = s->usbsts;
1058         ehci_update_irq(s);
1059         break;
1060
1061     case USBINTR:
1062         val &= USBINTR_MASK;
1063         if (ehci_enabled(s) && (USBSTS_FLR & val)) {
1064             qemu_bh_schedule(s->async_bh);
1065         }
1066         break;
1067
1068     case FRINDEX:
1069         val &= 0x00003fff; /* frindex is 14bits */
1070         s->usbsts_frindex = val;
1071         break;
1072
1073     case CONFIGFLAG:
1074         val &= 0x1;
1075         if (val) {
1076             for(i = 0; i < NB_PORTS; i++)
1077                 handle_port_owner_write(s, i, 0);
1078         }
1079         break;
1080
1081     case PERIODICLISTBASE:
1082         if (ehci_periodic_enabled(s)) {
1083             fprintf(stderr,
1084               "ehci: PERIODIC list base register set while periodic schedule\n"
1085               "      is enabled and HC is enabled\n");
1086         }
1087         break;
1088
1089     case ASYNCLISTADDR:
1090         if (ehci_async_enabled(s)) {
1091             fprintf(stderr,
1092               "ehci: ASYNC list address register set while async schedule\n"
1093               "      is enabled and HC is enabled\n");
1094         }
1095         break;
1096     }
1097
1098     *mmio = val;
1099     trace_usb_ehci_opreg_change(addr + s->opregbase, addr2str(addr),
1100                                 *mmio, old);
1101 }
1102
1103 /*
1104  *  Write the qh back to guest physical memory.  This step isn't
1105  *  in the EHCI spec but we need to do it since we don't share
1106  *  physical memory with our guest VM.
1107  *
1108  *  The first three dwords are read-only for the EHCI, so skip them
1109  *  when writing back the qh.
1110  */
1111 static void ehci_flush_qh(EHCIQueue *q)
1112 {
1113     uint32_t *qh = (uint32_t *) &q->qh;
1114     uint32_t dwords = sizeof(EHCIqh) >> 2;
1115     uint32_t addr = NLPTR_GET(q->qhaddr);
1116
1117     put_dwords(q->ehci, addr + 3 * sizeof(uint32_t), qh + 3, dwords - 3);
1118 }
1119
1120 // 4.10.2
1121
1122 static int ehci_qh_do_overlay(EHCIQueue *q)
1123 {
1124     EHCIPacket *p = QTAILQ_FIRST(&q->packets);
1125     int i;
1126     int dtoggle;
1127     int ping;
1128     int eps;
1129     int reload;
1130
1131     assert(p != NULL);
1132     assert(p->qtdaddr == q->qtdaddr);
1133
1134     // remember values in fields to preserve in qh after overlay
1135
1136     dtoggle = q->qh.token & QTD_TOKEN_DTOGGLE;
1137     ping    = q->qh.token & QTD_TOKEN_PING;
1138
1139     q->qh.current_qtd = p->qtdaddr;
1140     q->qh.next_qtd    = p->qtd.next;
1141     q->qh.altnext_qtd = p->qtd.altnext;
1142     q->qh.token       = p->qtd.token;
1143
1144
1145     eps = get_field(q->qh.epchar, QH_EPCHAR_EPS);
1146     if (eps == EHCI_QH_EPS_HIGH) {
1147         q->qh.token &= ~QTD_TOKEN_PING;
1148         q->qh.token |= ping;
1149     }
1150
1151     reload = get_field(q->qh.epchar, QH_EPCHAR_RL);
1152     set_field(&q->qh.altnext_qtd, reload, QH_ALTNEXT_NAKCNT);
1153
1154     for (i = 0; i < 5; i++) {
1155         q->qh.bufptr[i] = p->qtd.bufptr[i];
1156     }
1157
1158     if (!(q->qh.epchar & QH_EPCHAR_DTC)) {
1159         // preserve QH DT bit
1160         q->qh.token &= ~QTD_TOKEN_DTOGGLE;
1161         q->qh.token |= dtoggle;
1162     }
1163
1164     q->qh.bufptr[1] &= ~BUFPTR_CPROGMASK_MASK;
1165     q->qh.bufptr[2] &= ~BUFPTR_FRAMETAG_MASK;
1166
1167     ehci_flush_qh(q);
1168
1169     return 0;
1170 }
1171
1172 static int ehci_init_transfer(EHCIPacket *p)
1173 {
1174     uint32_t cpage, offset, bytes, plen;
1175     dma_addr_t page;
1176
1177     cpage  = get_field(p->qtd.token, QTD_TOKEN_CPAGE);
1178     bytes  = get_field(p->qtd.token, QTD_TOKEN_TBYTES);
1179     offset = p->qtd.bufptr[0] & ~QTD_BUFPTR_MASK;
1180     qemu_sglist_init(&p->sgl, p->queue->ehci->device, 5, p->queue->ehci->as);
1181
1182     while (bytes > 0) {
1183         if (cpage > 4) {
1184             fprintf(stderr, "cpage out of range (%d)\n", cpage);
1185             return -1;
1186         }
1187
1188         page  = p->qtd.bufptr[cpage] & QTD_BUFPTR_MASK;
1189         page += offset;
1190         plen  = bytes;
1191         if (plen > 4096 - offset) {
1192             plen = 4096 - offset;
1193             offset = 0;
1194             cpage++;
1195         }
1196
1197         qemu_sglist_add(&p->sgl, page, plen);
1198         bytes -= plen;
1199     }
1200     return 0;
1201 }
1202
1203 static void ehci_finish_transfer(EHCIQueue *q, int len)
1204 {
1205     uint32_t cpage, offset;
1206
1207     if (len > 0) {
1208         /* update cpage & offset */
1209         cpage  = get_field(q->qh.token, QTD_TOKEN_CPAGE);
1210         offset = q->qh.bufptr[0] & ~QTD_BUFPTR_MASK;
1211
1212         offset += len;
1213         cpage  += offset >> QTD_BUFPTR_SH;
1214         offset &= ~QTD_BUFPTR_MASK;
1215
1216         set_field(&q->qh.token, cpage, QTD_TOKEN_CPAGE);
1217         q->qh.bufptr[0] &= QTD_BUFPTR_MASK;
1218         q->qh.bufptr[0] |= offset;
1219     }
1220 }
1221
1222 static void ehci_async_complete_packet(USBPort *port, USBPacket *packet)
1223 {
1224     EHCIPacket *p;
1225     EHCIState *s = port->opaque;
1226     uint32_t portsc = s->portsc[port->index];
1227
1228     if (portsc & PORTSC_POWNER) {
1229         USBPort *companion = s->companion_ports[port->index];
1230         companion->ops->complete(companion, packet);
1231         return;
1232     }
1233
1234     p = container_of(packet, EHCIPacket, packet);
1235     assert(p->async == EHCI_ASYNC_INFLIGHT);
1236
1237     if (packet->status == USB_RET_REMOVE_FROM_QUEUE) {
1238         trace_usb_ehci_packet_action(p->queue, p, "remove");
1239         ehci_free_packet(p);
1240         return;
1241     }
1242
1243     trace_usb_ehci_packet_action(p->queue, p, "wakeup");
1244     p->async = EHCI_ASYNC_FINISHED;
1245
1246     if (!p->queue->async) {
1247         s->periodic_sched_active = PERIODIC_ACTIVE;
1248     }
1249     qemu_bh_schedule(s->async_bh);
1250 }
1251
1252 static void ehci_execute_complete(EHCIQueue *q)
1253 {
1254     EHCIPacket *p = QTAILQ_FIRST(&q->packets);
1255     uint32_t tbytes;
1256
1257     assert(p != NULL);
1258     assert(p->qtdaddr == q->qtdaddr);
1259     assert(p->async == EHCI_ASYNC_INITIALIZED ||
1260            p->async == EHCI_ASYNC_FINISHED);
1261
1262     DPRINTF("execute_complete: qhaddr 0x%x, next 0x%x, qtdaddr 0x%x, "
1263             "status %d, actual_length %d\n",
1264             q->qhaddr, q->qh.next, q->qtdaddr,
1265             p->packet.status, p->packet.actual_length);
1266
1267     switch (p->packet.status) {
1268     case USB_RET_SUCCESS:
1269         break;
1270     case USB_RET_IOERROR:
1271     case USB_RET_NODEV:
1272         q->qh.token |= (QTD_TOKEN_HALT | QTD_TOKEN_XACTERR);
1273         set_field(&q->qh.token, 0, QTD_TOKEN_CERR);
1274         ehci_raise_irq(q->ehci, USBSTS_ERRINT);
1275         break;
1276     case USB_RET_STALL:
1277         q->qh.token |= QTD_TOKEN_HALT;
1278         ehci_raise_irq(q->ehci, USBSTS_ERRINT);
1279         break;
1280     case USB_RET_NAK:
1281         set_field(&q->qh.altnext_qtd, 0, QH_ALTNEXT_NAKCNT);
1282         return; /* We're not done yet with this transaction */
1283     case USB_RET_BABBLE:
1284         q->qh.token |= (QTD_TOKEN_HALT | QTD_TOKEN_BABBLE);
1285         ehci_raise_irq(q->ehci, USBSTS_ERRINT);
1286         break;
1287     default:
1288         /* should not be triggerable */
1289         fprintf(stderr, "USB invalid response %d\n", p->packet.status);
1290         g_assert_not_reached();
1291         break;
1292     }
1293
1294     /* TODO check 4.12 for splits */
1295     tbytes = get_field(q->qh.token, QTD_TOKEN_TBYTES);
1296     if (tbytes && p->pid == USB_TOKEN_IN) {
1297         tbytes -= p->packet.actual_length;
1298         if (tbytes) {
1299             /* 4.15.1.2 must raise int on a short input packet */
1300             ehci_raise_irq(q->ehci, USBSTS_INT);
1301             if (q->async) {
1302                 q->ehci->int_req_by_async = true;
1303             }
1304         }
1305     } else {
1306         tbytes = 0;
1307     }
1308     DPRINTF("updating tbytes to %d\n", tbytes);
1309     set_field(&q->qh.token, tbytes, QTD_TOKEN_TBYTES);
1310
1311     ehci_finish_transfer(q, p->packet.actual_length);
1312     usb_packet_unmap(&p->packet, &p->sgl);
1313     qemu_sglist_destroy(&p->sgl);
1314     p->async = EHCI_ASYNC_NONE;
1315
1316     q->qh.token ^= QTD_TOKEN_DTOGGLE;
1317     q->qh.token &= ~QTD_TOKEN_ACTIVE;
1318
1319     if (q->qh.token & QTD_TOKEN_IOC) {
1320         ehci_raise_irq(q->ehci, USBSTS_INT);
1321         if (q->async) {
1322             q->ehci->int_req_by_async = true;
1323         }
1324     }
1325 }
1326
1327 /* 4.10.3 returns "again" */
1328 static int ehci_execute(EHCIPacket *p, const char *action)
1329 {
1330     USBEndpoint *ep;
1331     int endp;
1332     bool spd;
1333
1334     assert(p->async == EHCI_ASYNC_NONE ||
1335            p->async == EHCI_ASYNC_INITIALIZED);
1336
1337     if (!(p->qtd.token & QTD_TOKEN_ACTIVE)) {
1338         fprintf(stderr, "Attempting to execute inactive qtd\n");
1339         return -1;
1340     }
1341
1342     if (get_field(p->qtd.token, QTD_TOKEN_TBYTES) > BUFF_SIZE) {
1343         ehci_trace_guest_bug(p->queue->ehci,
1344                              "guest requested more bytes than allowed");
1345         return -1;
1346     }
1347
1348     if (!ehci_verify_pid(p->queue, &p->qtd)) {
1349         ehci_queue_stopped(p->queue); /* Mark the ep in the prev dir stopped */
1350     }
1351     p->pid = ehci_get_pid(&p->qtd);
1352     p->queue->last_pid = p->pid;
1353     endp = get_field(p->queue->qh.epchar, QH_EPCHAR_EP);
1354     ep = usb_ep_get(p->queue->dev, p->pid, endp);
1355
1356     if (p->async == EHCI_ASYNC_NONE) {
1357         if (ehci_init_transfer(p) != 0) {
1358             return -1;
1359         }
1360
1361         spd = (p->pid == USB_TOKEN_IN && NLPTR_TBIT(p->qtd.altnext) == 0);
1362         usb_packet_setup(&p->packet, p->pid, ep, 0, p->qtdaddr, spd,
1363                          (p->qtd.token & QTD_TOKEN_IOC) != 0);
1364         usb_packet_map(&p->packet, &p->sgl);
1365         p->async = EHCI_ASYNC_INITIALIZED;
1366     }
1367
1368     trace_usb_ehci_packet_action(p->queue, p, action);
1369     usb_handle_packet(p->queue->dev, &p->packet);
1370     DPRINTF("submit: qh 0x%x next 0x%x qtd 0x%x pid 0x%x len %zd endp 0x%x "
1371             "status %d actual_length %d\n", p->queue->qhaddr, p->qtd.next,
1372             p->qtdaddr, p->pid, p->packet.iov.size, endp, p->packet.status,
1373             p->packet.actual_length);
1374
1375     if (p->packet.actual_length > BUFF_SIZE) {
1376         fprintf(stderr, "ret from usb_handle_packet > BUFF_SIZE\n");
1377         return -1;
1378     }
1379
1380     return 1;
1381 }
1382
1383 /*  4.7.2
1384  */
1385
1386 static int ehci_process_itd(EHCIState *ehci,
1387                             EHCIitd *itd,
1388                             uint32_t addr)
1389 {
1390     USBDevice *dev;
1391     USBEndpoint *ep;
1392     uint32_t i, len, pid, dir, devaddr, endp;
1393     uint32_t pg, off, ptr1, ptr2, max, mult;
1394
1395     ehci->periodic_sched_active = PERIODIC_ACTIVE;
1396
1397     dir =(itd->bufptr[1] & ITD_BUFPTR_DIRECTION);
1398     devaddr = get_field(itd->bufptr[0], ITD_BUFPTR_DEVADDR);
1399     endp = get_field(itd->bufptr[0], ITD_BUFPTR_EP);
1400     max = get_field(itd->bufptr[1], ITD_BUFPTR_MAXPKT);
1401     mult = get_field(itd->bufptr[2], ITD_BUFPTR_MULT);
1402
1403     for(i = 0; i < 8; i++) {
1404         if (itd->transact[i] & ITD_XACT_ACTIVE) {
1405             pg   = get_field(itd->transact[i], ITD_XACT_PGSEL);
1406             off  = itd->transact[i] & ITD_XACT_OFFSET_MASK;
1407             ptr1 = (itd->bufptr[pg] & ITD_BUFPTR_MASK);
1408             ptr2 = (itd->bufptr[pg+1] & ITD_BUFPTR_MASK);
1409             len  = get_field(itd->transact[i], ITD_XACT_LENGTH);
1410
1411             if (len > max * mult) {
1412                 len = max * mult;
1413             }
1414
1415             if (len > BUFF_SIZE) {
1416                 return -1;
1417             }
1418
1419             qemu_sglist_init(&ehci->isgl, ehci->device, 2, ehci->as);
1420             if (off + len > 4096) {
1421                 /* transfer crosses page border */
1422                 uint32_t len2 = off + len - 4096;
1423                 uint32_t len1 = len - len2;
1424                 qemu_sglist_add(&ehci->isgl, ptr1 + off, len1);
1425                 qemu_sglist_add(&ehci->isgl, ptr2, len2);
1426             } else {
1427                 qemu_sglist_add(&ehci->isgl, ptr1 + off, len);
1428             }
1429
1430             pid = dir ? USB_TOKEN_IN : USB_TOKEN_OUT;
1431
1432             dev = ehci_find_device(ehci, devaddr);
1433             ep = usb_ep_get(dev, pid, endp);
1434             if (ep && ep->type == USB_ENDPOINT_XFER_ISOC) {
1435                 usb_packet_setup(&ehci->ipacket, pid, ep, 0, addr, false,
1436                                  (itd->transact[i] & ITD_XACT_IOC) != 0);
1437                 usb_packet_map(&ehci->ipacket, &ehci->isgl);
1438                 usb_handle_packet(dev, &ehci->ipacket);
1439                 usb_packet_unmap(&ehci->ipacket, &ehci->isgl);
1440             } else {
1441                 DPRINTF("ISOCH: attempt to addess non-iso endpoint\n");
1442                 ehci->ipacket.status = USB_RET_NAK;
1443                 ehci->ipacket.actual_length = 0;
1444             }
1445             qemu_sglist_destroy(&ehci->isgl);
1446
1447             switch (ehci->ipacket.status) {
1448             case USB_RET_SUCCESS:
1449                 break;
1450             default:
1451                 fprintf(stderr, "Unexpected iso usb result: %d\n",
1452                         ehci->ipacket.status);
1453                 /* Fall through */
1454             case USB_RET_IOERROR:
1455             case USB_RET_NODEV:
1456                 /* 3.3.2: XACTERR is only allowed on IN transactions */
1457                 if (dir) {
1458                     itd->transact[i] |= ITD_XACT_XACTERR;
1459                     ehci_raise_irq(ehci, USBSTS_ERRINT);
1460                 }
1461                 break;
1462             case USB_RET_BABBLE:
1463                 itd->transact[i] |= ITD_XACT_BABBLE;
1464                 ehci_raise_irq(ehci, USBSTS_ERRINT);
1465                 break;
1466             case USB_RET_NAK:
1467                 /* no data for us, so do a zero-length transfer */
1468                 ehci->ipacket.actual_length = 0;
1469                 break;
1470             }
1471             if (!dir) {
1472                 set_field(&itd->transact[i], len - ehci->ipacket.actual_length,
1473                           ITD_XACT_LENGTH); /* OUT */
1474             } else {
1475                 set_field(&itd->transact[i], ehci->ipacket.actual_length,
1476                           ITD_XACT_LENGTH); /* IN */
1477             }
1478             if (itd->transact[i] & ITD_XACT_IOC) {
1479                 ehci_raise_irq(ehci, USBSTS_INT);
1480             }
1481             itd->transact[i] &= ~ITD_XACT_ACTIVE;
1482         }
1483     }
1484     return 0;
1485 }
1486
1487
1488 /*  This state is the entry point for asynchronous schedule
1489  *  processing.  Entry here consitutes a EHCI start event state (4.8.5)
1490  */
1491 static int ehci_state_waitlisthead(EHCIState *ehci,  int async)
1492 {
1493     EHCIqh qh;
1494     int i = 0;
1495     int again = 0;
1496     uint32_t entry = ehci->asynclistaddr;
1497
1498     /* set reclamation flag at start event (4.8.6) */
1499     if (async) {
1500         ehci_set_usbsts(ehci, USBSTS_REC);
1501     }
1502
1503     ehci_queues_rip_unused(ehci, async);
1504
1505     /*  Find the head of the list (4.9.1.1) */
1506     for(i = 0; i < MAX_QH; i++) {
1507         if (get_dwords(ehci, NLPTR_GET(entry), (uint32_t *) &qh,
1508                        sizeof(EHCIqh) >> 2) < 0) {
1509             return 0;
1510         }
1511         ehci_trace_qh(NULL, NLPTR_GET(entry), &qh);
1512
1513         if (qh.epchar & QH_EPCHAR_H) {
1514             if (async) {
1515                 entry |= (NLPTR_TYPE_QH << 1);
1516             }
1517
1518             ehci_set_fetch_addr(ehci, async, entry);
1519             ehci_set_state(ehci, async, EST_FETCHENTRY);
1520             again = 1;
1521             goto out;
1522         }
1523
1524         entry = qh.next;
1525         if (entry == ehci->asynclistaddr) {
1526             break;
1527         }
1528     }
1529
1530     /* no head found for list. */
1531
1532     ehci_set_state(ehci, async, EST_ACTIVE);
1533
1534 out:
1535     return again;
1536 }
1537
1538
1539 /*  This state is the entry point for periodic schedule processing as
1540  *  well as being a continuation state for async processing.
1541  */
1542 static int ehci_state_fetchentry(EHCIState *ehci, int async)
1543 {
1544     int again = 0;
1545     uint32_t entry = ehci_get_fetch_addr(ehci, async);
1546
1547     if (NLPTR_TBIT(entry)) {
1548         ehci_set_state(ehci, async, EST_ACTIVE);
1549         goto out;
1550     }
1551
1552     /* section 4.8, only QH in async schedule */
1553     if (async && (NLPTR_TYPE_GET(entry) != NLPTR_TYPE_QH)) {
1554         fprintf(stderr, "non queue head request in async schedule\n");
1555         return -1;
1556     }
1557
1558     switch (NLPTR_TYPE_GET(entry)) {
1559     case NLPTR_TYPE_QH:
1560         ehci_set_state(ehci, async, EST_FETCHQH);
1561         again = 1;
1562         break;
1563
1564     case NLPTR_TYPE_ITD:
1565         ehci_set_state(ehci, async, EST_FETCHITD);
1566         again = 1;
1567         break;
1568
1569     case NLPTR_TYPE_STITD:
1570         ehci_set_state(ehci, async, EST_FETCHSITD);
1571         again = 1;
1572         break;
1573
1574     default:
1575         /* TODO: handle FSTN type */
1576         fprintf(stderr, "FETCHENTRY: entry at %X is of type %d "
1577                 "which is not supported yet\n", entry, NLPTR_TYPE_GET(entry));
1578         return -1;
1579     }
1580
1581 out:
1582     return again;
1583 }
1584
1585 static EHCIQueue *ehci_state_fetchqh(EHCIState *ehci, int async)
1586 {
1587     uint32_t entry;
1588     EHCIQueue *q;
1589     EHCIqh qh;
1590
1591     entry = ehci_get_fetch_addr(ehci, async);
1592     q = ehci_find_queue_by_qh(ehci, entry, async);
1593     if (q == NULL) {
1594         q = ehci_alloc_queue(ehci, entry, async);
1595     }
1596
1597     q->seen++;
1598     if (q->seen > 1) {
1599         /* we are going in circles -- stop processing */
1600         ehci_set_state(ehci, async, EST_ACTIVE);
1601         q = NULL;
1602         goto out;
1603     }
1604
1605     if (get_dwords(ehci, NLPTR_GET(q->qhaddr),
1606                    (uint32_t *) &qh, sizeof(EHCIqh) >> 2) < 0) {
1607         q = NULL;
1608         goto out;
1609     }
1610     ehci_trace_qh(q, NLPTR_GET(q->qhaddr), &qh);
1611
1612     /*
1613      * The overlay area of the qh should never be changed by the guest,
1614      * except when idle, in which case the reset is a nop.
1615      */
1616     if (!ehci_verify_qh(q, &qh)) {
1617         if (ehci_reset_queue(q) > 0) {
1618             ehci_trace_guest_bug(ehci, "guest updated active QH");
1619         }
1620     }
1621     q->qh = qh;
1622
1623     q->transact_ctr = get_field(q->qh.epcap, QH_EPCAP_MULT);
1624     if (q->transact_ctr == 0) { /* Guest bug in some versions of windows */
1625         q->transact_ctr = 4;
1626     }
1627
1628     if (q->dev == NULL) {
1629         q->dev = ehci_find_device(q->ehci,
1630                                   get_field(q->qh.epchar, QH_EPCHAR_DEVADDR));
1631     }
1632
1633     if (async && (q->qh.epchar & QH_EPCHAR_H)) {
1634
1635         /*  EHCI spec version 1.0 Section 4.8.3 & 4.10.1 */
1636         if (ehci->usbsts & USBSTS_REC) {
1637             ehci_clear_usbsts(ehci, USBSTS_REC);
1638         } else {
1639             DPRINTF("FETCHQH:  QH 0x%08x. H-bit set, reclamation status reset"
1640                        " - done processing\n", q->qhaddr);
1641             ehci_set_state(ehci, async, EST_ACTIVE);
1642             q = NULL;
1643             goto out;
1644         }
1645     }
1646
1647 #if EHCI_DEBUG
1648     if (q->qhaddr != q->qh.next) {
1649     DPRINTF("FETCHQH:  QH 0x%08x (h %x halt %x active %x) next 0x%08x\n",
1650                q->qhaddr,
1651                q->qh.epchar & QH_EPCHAR_H,
1652                q->qh.token & QTD_TOKEN_HALT,
1653                q->qh.token & QTD_TOKEN_ACTIVE,
1654                q->qh.next);
1655     }
1656 #endif
1657
1658     if (q->qh.token & QTD_TOKEN_HALT) {
1659         ehci_set_state(ehci, async, EST_HORIZONTALQH);
1660
1661     } else if ((q->qh.token & QTD_TOKEN_ACTIVE) &&
1662                (NLPTR_TBIT(q->qh.current_qtd) == 0)) {
1663         q->qtdaddr = q->qh.current_qtd;
1664         ehci_set_state(ehci, async, EST_FETCHQTD);
1665
1666     } else {
1667         /*  EHCI spec version 1.0 Section 4.10.2 */
1668         ehci_set_state(ehci, async, EST_ADVANCEQUEUE);
1669     }
1670
1671 out:
1672     return q;
1673 }
1674
1675 static int ehci_state_fetchitd(EHCIState *ehci, int async)
1676 {
1677     uint32_t entry;
1678     EHCIitd itd;
1679
1680     assert(!async);
1681     entry = ehci_get_fetch_addr(ehci, async);
1682
1683     if (get_dwords(ehci, NLPTR_GET(entry), (uint32_t *) &itd,
1684                    sizeof(EHCIitd) >> 2) < 0) {
1685         return -1;
1686     }
1687     ehci_trace_itd(ehci, entry, &itd);
1688
1689     if (ehci_process_itd(ehci, &itd, entry) != 0) {
1690         return -1;
1691     }
1692
1693     put_dwords(ehci, NLPTR_GET(entry), (uint32_t *) &itd,
1694                sizeof(EHCIitd) >> 2);
1695     ehci_set_fetch_addr(ehci, async, itd.next);
1696     ehci_set_state(ehci, async, EST_FETCHENTRY);
1697
1698     return 1;
1699 }
1700
1701 static int ehci_state_fetchsitd(EHCIState *ehci, int async)
1702 {
1703     uint32_t entry;
1704     EHCIsitd sitd;
1705
1706     assert(!async);
1707     entry = ehci_get_fetch_addr(ehci, async);
1708
1709     if (get_dwords(ehci, NLPTR_GET(entry), (uint32_t *)&sitd,
1710                    sizeof(EHCIsitd) >> 2) < 0) {
1711         return 0;
1712     }
1713     ehci_trace_sitd(ehci, entry, &sitd);
1714
1715     if (!(sitd.results & SITD_RESULTS_ACTIVE)) {
1716         /* siTD is not active, nothing to do */;
1717     } else {
1718         /* TODO: split transfers are not implemented */
1719         fprintf(stderr, "WARNING: Skipping active siTD\n");
1720     }
1721
1722     ehci_set_fetch_addr(ehci, async, sitd.next);
1723     ehci_set_state(ehci, async, EST_FETCHENTRY);
1724     return 1;
1725 }
1726
1727 /* Section 4.10.2 - paragraph 3 */
1728 static int ehci_state_advqueue(EHCIQueue *q)
1729 {
1730 #if 0
1731     /* TO-DO: 4.10.2 - paragraph 2
1732      * if I-bit is set to 1 and QH is not active
1733      * go to horizontal QH
1734      */
1735     if (I-bit set) {
1736         ehci_set_state(ehci, async, EST_HORIZONTALQH);
1737         goto out;
1738     }
1739 #endif
1740
1741     /*
1742      * want data and alt-next qTD is valid
1743      */
1744     if (((q->qh.token & QTD_TOKEN_TBYTES_MASK) != 0) &&
1745         (NLPTR_TBIT(q->qh.altnext_qtd) == 0)) {
1746         q->qtdaddr = q->qh.altnext_qtd;
1747         ehci_set_state(q->ehci, q->async, EST_FETCHQTD);
1748
1749     /*
1750      *  next qTD is valid
1751      */
1752     } else if (NLPTR_TBIT(q->qh.next_qtd) == 0) {
1753         q->qtdaddr = q->qh.next_qtd;
1754         ehci_set_state(q->ehci, q->async, EST_FETCHQTD);
1755
1756     /*
1757      *  no valid qTD, try next QH
1758      */
1759     } else {
1760         ehci_set_state(q->ehci, q->async, EST_HORIZONTALQH);
1761     }
1762
1763     return 1;
1764 }
1765
1766 /* Section 4.10.2 - paragraph 4 */
1767 static int ehci_state_fetchqtd(EHCIQueue *q)
1768 {
1769     EHCIqtd qtd;
1770     EHCIPacket *p;
1771     int again = 1;
1772
1773     if (get_dwords(q->ehci, NLPTR_GET(q->qtdaddr), (uint32_t *) &qtd,
1774                    sizeof(EHCIqtd) >> 2) < 0) {
1775         return 0;
1776     }
1777     ehci_trace_qtd(q, NLPTR_GET(q->qtdaddr), &qtd);
1778
1779     p = QTAILQ_FIRST(&q->packets);
1780     if (p != NULL) {
1781         if (!ehci_verify_qtd(p, &qtd)) {
1782             ehci_cancel_queue(q);
1783             if (qtd.token & QTD_TOKEN_ACTIVE) {
1784                 ehci_trace_guest_bug(q->ehci, "guest updated active qTD");
1785             }
1786             p = NULL;
1787         } else {
1788             p->qtd = qtd;
1789             ehci_qh_do_overlay(q);
1790         }
1791     }
1792
1793     if (!(qtd.token & QTD_TOKEN_ACTIVE)) {
1794         ehci_set_state(q->ehci, q->async, EST_HORIZONTALQH);
1795     } else if (p != NULL) {
1796         switch (p->async) {
1797         case EHCI_ASYNC_NONE:
1798         case EHCI_ASYNC_INITIALIZED:
1799             /* Not yet executed (MULT), or previously nacked (int) packet */
1800             ehci_set_state(q->ehci, q->async, EST_EXECUTE);
1801             break;
1802         case EHCI_ASYNC_INFLIGHT:
1803             /* Check if the guest has added new tds to the queue */
1804             again = ehci_fill_queue(QTAILQ_LAST(&q->packets, pkts_head));
1805             /* Unfinished async handled packet, go horizontal */
1806             ehci_set_state(q->ehci, q->async, EST_HORIZONTALQH);
1807             break;
1808         case EHCI_ASYNC_FINISHED:
1809             /* Complete executing of the packet */
1810             ehci_set_state(q->ehci, q->async, EST_EXECUTING);
1811             break;
1812         }
1813     } else {
1814         p = ehci_alloc_packet(q);
1815         p->qtdaddr = q->qtdaddr;
1816         p->qtd = qtd;
1817         ehci_set_state(q->ehci, q->async, EST_EXECUTE);
1818     }
1819
1820     return again;
1821 }
1822
1823 static int ehci_state_horizqh(EHCIQueue *q)
1824 {
1825     int again = 0;
1826
1827     if (ehci_get_fetch_addr(q->ehci, q->async) != q->qh.next) {
1828         ehci_set_fetch_addr(q->ehci, q->async, q->qh.next);
1829         ehci_set_state(q->ehci, q->async, EST_FETCHENTRY);
1830         again = 1;
1831     } else {
1832         ehci_set_state(q->ehci, q->async, EST_ACTIVE);
1833     }
1834
1835     return again;
1836 }
1837
1838 /* Returns "again" */
1839 static int ehci_fill_queue(EHCIPacket *p)
1840 {
1841     USBEndpoint *ep = p->packet.ep;
1842     EHCIQueue *q = p->queue;
1843     EHCIqtd qtd = p->qtd;
1844     uint32_t qtdaddr;
1845
1846     for (;;) {
1847         if (NLPTR_TBIT(qtd.next) != 0) {
1848             break;
1849         }
1850         qtdaddr = qtd.next;
1851         /*
1852          * Detect circular td lists, Windows creates these, counting on the
1853          * active bit going low after execution to make the queue stop.
1854          */
1855         QTAILQ_FOREACH(p, &q->packets, next) {
1856             if (p->qtdaddr == qtdaddr) {
1857                 goto leave;
1858             }
1859         }
1860         if (get_dwords(q->ehci, NLPTR_GET(qtdaddr),
1861                        (uint32_t *) &qtd, sizeof(EHCIqtd) >> 2) < 0) {
1862             return -1;
1863         }
1864         ehci_trace_qtd(q, NLPTR_GET(qtdaddr), &qtd);
1865         if (!(qtd.token & QTD_TOKEN_ACTIVE)) {
1866             break;
1867         }
1868         if (!ehci_verify_pid(q, &qtd)) {
1869             ehci_trace_guest_bug(q->ehci, "guest queued token with wrong pid");
1870             break;
1871         }
1872         p = ehci_alloc_packet(q);
1873         p->qtdaddr = qtdaddr;
1874         p->qtd = qtd;
1875         if (ehci_execute(p, "queue") == -1) {
1876             return -1;
1877         }
1878         assert(p->packet.status == USB_RET_ASYNC);
1879         p->async = EHCI_ASYNC_INFLIGHT;
1880     }
1881 leave:
1882     usb_device_flush_ep_queue(ep->dev, ep);
1883     return 1;
1884 }
1885
1886 static int ehci_state_execute(EHCIQueue *q)
1887 {
1888     EHCIPacket *p = QTAILQ_FIRST(&q->packets);
1889     int again = 0;
1890
1891     assert(p != NULL);
1892     assert(p->qtdaddr == q->qtdaddr);
1893
1894     if (ehci_qh_do_overlay(q) != 0) {
1895         return -1;
1896     }
1897
1898     // TODO verify enough time remains in the uframe as in 4.4.1.1
1899     // TODO write back ptr to async list when done or out of time
1900
1901     /* 4.10.3, bottom of page 82, go horizontal on transaction counter == 0 */
1902     if (!q->async && q->transact_ctr == 0) {
1903         ehci_set_state(q->ehci, q->async, EST_HORIZONTALQH);
1904         again = 1;
1905         goto out;
1906     }
1907
1908     if (q->async) {
1909         ehci_set_usbsts(q->ehci, USBSTS_REC);
1910     }
1911
1912     again = ehci_execute(p, "process");
1913     if (again == -1) {
1914         goto out;
1915     }
1916     if (p->packet.status == USB_RET_ASYNC) {
1917         ehci_flush_qh(q);
1918         trace_usb_ehci_packet_action(p->queue, p, "async");
1919         p->async = EHCI_ASYNC_INFLIGHT;
1920         ehci_set_state(q->ehci, q->async, EST_HORIZONTALQH);
1921         if (q->async) {
1922             again = ehci_fill_queue(p);
1923         } else {
1924             again = 1;
1925         }
1926         goto out;
1927     }
1928
1929     ehci_set_state(q->ehci, q->async, EST_EXECUTING);
1930     again = 1;
1931
1932 out:
1933     return again;
1934 }
1935
1936 static int ehci_state_executing(EHCIQueue *q)
1937 {
1938     EHCIPacket *p = QTAILQ_FIRST(&q->packets);
1939
1940     assert(p != NULL);
1941     assert(p->qtdaddr == q->qtdaddr);
1942
1943     ehci_execute_complete(q);
1944
1945     /* 4.10.3 */
1946     if (!q->async && q->transact_ctr > 0) {
1947         q->transact_ctr--;
1948     }
1949
1950     /* 4.10.5 */
1951     if (p->packet.status == USB_RET_NAK) {
1952         ehci_set_state(q->ehci, q->async, EST_HORIZONTALQH);
1953     } else {
1954         ehci_set_state(q->ehci, q->async, EST_WRITEBACK);
1955     }
1956
1957     ehci_flush_qh(q);
1958     return 1;
1959 }
1960
1961
1962 static int ehci_state_writeback(EHCIQueue *q)
1963 {
1964     EHCIPacket *p = QTAILQ_FIRST(&q->packets);
1965     uint32_t *qtd, addr;
1966     int again = 0;
1967
1968     /*  Write back the QTD from the QH area */
1969     assert(p != NULL);
1970     assert(p->qtdaddr == q->qtdaddr);
1971
1972     ehci_trace_qtd(q, NLPTR_GET(p->qtdaddr), (EHCIqtd *) &q->qh.next_qtd);
1973     qtd = (uint32_t *) &q->qh.next_qtd;
1974     addr = NLPTR_GET(p->qtdaddr);
1975     put_dwords(q->ehci, addr + 2 * sizeof(uint32_t), qtd + 2, 2);
1976     ehci_free_packet(p);
1977
1978     /*
1979      * EHCI specs say go horizontal here.
1980      *
1981      * We can also advance the queue here for performance reasons.  We
1982      * need to take care to only take that shortcut in case we've
1983      * processed the qtd just written back without errors, i.e. halt
1984      * bit is clear.
1985      */
1986     if (q->qh.token & QTD_TOKEN_HALT) {
1987         ehci_set_state(q->ehci, q->async, EST_HORIZONTALQH);
1988         again = 1;
1989     } else {
1990         ehci_set_state(q->ehci, q->async, EST_ADVANCEQUEUE);
1991         again = 1;
1992     }
1993     return again;
1994 }
1995
1996 /*
1997  * This is the state machine that is common to both async and periodic
1998  */
1999
2000 static void ehci_advance_state(EHCIState *ehci, int async)
2001 {
2002     EHCIQueue *q = NULL;
2003     int again;
2004
2005     do {
2006         switch(ehci_get_state(ehci, async)) {
2007         case EST_WAITLISTHEAD:
2008             again = ehci_state_waitlisthead(ehci, async);
2009             break;
2010
2011         case EST_FETCHENTRY:
2012             again = ehci_state_fetchentry(ehci, async);
2013             break;
2014
2015         case EST_FETCHQH:
2016             q = ehci_state_fetchqh(ehci, async);
2017             if (q != NULL) {
2018                 assert(q->async == async);
2019                 again = 1;
2020             } else {
2021                 again = 0;
2022             }
2023             break;
2024
2025         case EST_FETCHITD:
2026             again = ehci_state_fetchitd(ehci, async);
2027             break;
2028
2029         case EST_FETCHSITD:
2030             again = ehci_state_fetchsitd(ehci, async);
2031             break;
2032
2033         case EST_ADVANCEQUEUE:
2034             assert(q != NULL);
2035             again = ehci_state_advqueue(q);
2036             break;
2037
2038         case EST_FETCHQTD:
2039             assert(q != NULL);
2040             again = ehci_state_fetchqtd(q);
2041             break;
2042
2043         case EST_HORIZONTALQH:
2044             assert(q != NULL);
2045             again = ehci_state_horizqh(q);
2046             break;
2047
2048         case EST_EXECUTE:
2049             assert(q != NULL);
2050             again = ehci_state_execute(q);
2051             if (async) {
2052                 ehci->async_stepdown = 0;
2053             }
2054             break;
2055
2056         case EST_EXECUTING:
2057             assert(q != NULL);
2058             if (async) {
2059                 ehci->async_stepdown = 0;
2060             }
2061             again = ehci_state_executing(q);
2062             break;
2063
2064         case EST_WRITEBACK:
2065             assert(q != NULL);
2066             again = ehci_state_writeback(q);
2067             if (!async) {
2068                 ehci->periodic_sched_active = PERIODIC_ACTIVE;
2069             }
2070             break;
2071
2072         default:
2073             fprintf(stderr, "Bad state!\n");
2074             again = -1;
2075             g_assert_not_reached();
2076             break;
2077         }
2078
2079         if (again < 0) {
2080             fprintf(stderr, "processing error - resetting ehci HC\n");
2081             ehci_reset(ehci);
2082             again = 0;
2083         }
2084     }
2085     while (again);
2086 }
2087
2088 static void ehci_advance_async_state(EHCIState *ehci)
2089 {
2090     const int async = 1;
2091
2092     switch(ehci_get_state(ehci, async)) {
2093     case EST_INACTIVE:
2094         if (!ehci_async_enabled(ehci)) {
2095             break;
2096         }
2097         ehci_set_state(ehci, async, EST_ACTIVE);
2098         // No break, fall through to ACTIVE
2099
2100     case EST_ACTIVE:
2101         if (!ehci_async_enabled(ehci)) {
2102             ehci_queues_rip_all(ehci, async);
2103             ehci_set_state(ehci, async, EST_INACTIVE);
2104             break;
2105         }
2106
2107         /* make sure guest has acknowledged the doorbell interrupt */
2108         /* TO-DO: is this really needed? */
2109         if (ehci->usbsts & USBSTS_IAA) {
2110             DPRINTF("IAA status bit still set.\n");
2111             break;
2112         }
2113
2114         /* check that address register has been set */
2115         if (ehci->asynclistaddr == 0) {
2116             break;
2117         }
2118
2119         ehci_set_state(ehci, async, EST_WAITLISTHEAD);
2120         ehci_advance_state(ehci, async);
2121
2122         /* If the doorbell is set, the guest wants to make a change to the
2123          * schedule. The host controller needs to release cached data.
2124          * (section 4.8.2)
2125          */
2126         if (ehci->usbcmd & USBCMD_IAAD) {
2127             /* Remove all unseen qhs from the async qhs queue */
2128             ehci_queues_rip_unseen(ehci, async);
2129             trace_usb_ehci_doorbell_ack();
2130             ehci->usbcmd &= ~USBCMD_IAAD;
2131             ehci_raise_irq(ehci, USBSTS_IAA);
2132         }
2133         break;
2134
2135     default:
2136         /* this should only be due to a developer mistake */
2137         fprintf(stderr, "ehci: Bad asynchronous state %d. "
2138                 "Resetting to active\n", ehci->astate);
2139         g_assert_not_reached();
2140     }
2141 }
2142
2143 static void ehci_advance_periodic_state(EHCIState *ehci)
2144 {
2145     uint32_t entry;
2146     uint32_t list;
2147     const int async = 0;
2148
2149     // 4.6
2150
2151     switch(ehci_get_state(ehci, async)) {
2152     case EST_INACTIVE:
2153         if (!(ehci->frindex & 7) && ehci_periodic_enabled(ehci)) {
2154             ehci_set_state(ehci, async, EST_ACTIVE);
2155             // No break, fall through to ACTIVE
2156         } else
2157             break;
2158
2159     case EST_ACTIVE:
2160         if (!(ehci->frindex & 7) && !ehci_periodic_enabled(ehci)) {
2161             ehci_queues_rip_all(ehci, async);
2162             ehci_set_state(ehci, async, EST_INACTIVE);
2163             break;
2164         }
2165
2166         list = ehci->periodiclistbase & 0xfffff000;
2167         /* check that register has been set */
2168         if (list == 0) {
2169             break;
2170         }
2171         list |= ((ehci->frindex & 0x1ff8) >> 1);
2172
2173         if (get_dwords(ehci, list, &entry, 1) < 0) {
2174             break;
2175         }
2176
2177         DPRINTF("PERIODIC state adv fr=%d.  [%08X] -> %08X\n",
2178                 ehci->frindex / 8, list, entry);
2179         ehci_set_fetch_addr(ehci, async,entry);
2180         ehci_set_state(ehci, async, EST_FETCHENTRY);
2181         ehci_advance_state(ehci, async);
2182         ehci_queues_rip_unused(ehci, async);
2183         break;
2184
2185     default:
2186         /* this should only be due to a developer mistake */
2187         fprintf(stderr, "ehci: Bad periodic state %d. "
2188                 "Resetting to active\n", ehci->pstate);
2189         g_assert_not_reached();
2190     }
2191 }
2192
2193 static void ehci_update_frindex(EHCIState *ehci, int uframes)
2194 {
2195     int i;
2196
2197     if (!ehci_enabled(ehci) && ehci->pstate == EST_INACTIVE) {
2198         return;
2199     }
2200
2201     for (i = 0; i < uframes; i++) {
2202         ehci->frindex++;
2203
2204         if (ehci->frindex == 0x00002000) {
2205             ehci_raise_irq(ehci, USBSTS_FLR);
2206         }
2207
2208         if (ehci->frindex == 0x00004000) {
2209             ehci_raise_irq(ehci, USBSTS_FLR);
2210             ehci->frindex = 0;
2211             if (ehci->usbsts_frindex >= 0x00004000) {
2212                 ehci->usbsts_frindex -= 0x00004000;
2213             } else {
2214                 ehci->usbsts_frindex = 0;
2215             }
2216         }
2217     }
2218 }
2219
2220 static void ehci_frame_timer(void *opaque)
2221 {
2222     EHCIState *ehci = opaque;
2223     int need_timer = 0;
2224     int64_t expire_time, t_now;
2225     uint64_t ns_elapsed;
2226     int uframes, skipped_uframes;
2227     int i;
2228
2229     t_now = qemu_clock_get_ns(QEMU_CLOCK_VIRTUAL);
2230     ns_elapsed = t_now - ehci->last_run_ns;
2231     uframes = ns_elapsed / UFRAME_TIMER_NS;
2232
2233     if (ehci_periodic_enabled(ehci) || ehci->pstate != EST_INACTIVE) {
2234         need_timer++;
2235
2236         if (uframes > (ehci->maxframes * 8)) {
2237             skipped_uframes = uframes - (ehci->maxframes * 8);
2238             ehci_update_frindex(ehci, skipped_uframes);
2239             ehci->last_run_ns += UFRAME_TIMER_NS * skipped_uframes;
2240             uframes -= skipped_uframes;
2241             DPRINTF("WARNING - EHCI skipped %d uframes\n", skipped_uframes);
2242         }
2243
2244         for (i = 0; i < uframes; i++) {
2245             /*
2246              * If we're running behind schedule, we should not catch up
2247              * too fast, as that will make some guests unhappy:
2248              * 1) We must process a minimum of MIN_UFR_PER_TICK frames,
2249              *    otherwise we will never catch up
2250              * 2) Process frames until the guest has requested an irq (IOC)
2251              */
2252             if (i >= MIN_UFR_PER_TICK) {
2253                 ehci_commit_irq(ehci);
2254                 if ((ehci->usbsts & USBINTR_MASK) & ehci->usbintr) {
2255                     break;
2256                 }
2257             }
2258             if (ehci->periodic_sched_active) {
2259                 ehci->periodic_sched_active--;
2260             }
2261             ehci_update_frindex(ehci, 1);
2262             if ((ehci->frindex & 7) == 0) {
2263                 ehci_advance_periodic_state(ehci);
2264             }
2265             ehci->last_run_ns += UFRAME_TIMER_NS;
2266         }
2267     } else {
2268         ehci->periodic_sched_active = 0;
2269         ehci_update_frindex(ehci, uframes);
2270         ehci->last_run_ns += UFRAME_TIMER_NS * uframes;
2271     }
2272
2273     if (ehci->periodic_sched_active) {
2274         ehci->async_stepdown = 0;
2275     } else if (ehci->async_stepdown < ehci->maxframes / 2) {
2276         ehci->async_stepdown++;
2277     }
2278
2279     /*  Async is not inside loop since it executes everything it can once
2280      *  called
2281      */
2282     if (ehci_async_enabled(ehci) || ehci->astate != EST_INACTIVE) {
2283         need_timer++;
2284         ehci_advance_async_state(ehci);
2285     }
2286
2287     ehci_commit_irq(ehci);
2288     if (ehci->usbsts_pending) {
2289         need_timer++;
2290         ehci->async_stepdown = 0;
2291     }
2292
2293     if (ehci_enabled(ehci) && (ehci->usbintr & USBSTS_FLR)) {
2294         need_timer++;
2295     }
2296
2297     if (need_timer) {
2298         /* If we've raised int, we speed up the timer, so that we quickly
2299          * notice any new packets queued up in response */
2300         if (ehci->int_req_by_async && (ehci->usbsts & USBSTS_INT)) {
2301             expire_time = t_now + get_ticks_per_sec() / (FRAME_TIMER_FREQ * 4);
2302             ehci->int_req_by_async = false;
2303         } else {
2304             expire_time = t_now + (get_ticks_per_sec()
2305                                * (ehci->async_stepdown+1) / FRAME_TIMER_FREQ);
2306         }
2307         timer_mod(ehci->frame_timer, expire_time);
2308     }
2309 }
2310
2311 static const MemoryRegionOps ehci_mmio_caps_ops = {
2312     .read = ehci_caps_read,
2313     .valid.min_access_size = 1,
2314     .valid.max_access_size = 4,
2315     .impl.min_access_size = 1,
2316     .impl.max_access_size = 1,
2317     .endianness = DEVICE_LITTLE_ENDIAN,
2318 };
2319
2320 static const MemoryRegionOps ehci_mmio_opreg_ops = {
2321     .read = ehci_opreg_read,
2322     .write = ehci_opreg_write,
2323     .valid.min_access_size = 4,
2324     .valid.max_access_size = 4,
2325     .endianness = DEVICE_LITTLE_ENDIAN,
2326 };
2327
2328 static const MemoryRegionOps ehci_mmio_port_ops = {
2329     .read = ehci_port_read,
2330     .write = ehci_port_write,
2331     .valid.min_access_size = 4,
2332     .valid.max_access_size = 4,
2333     .endianness = DEVICE_LITTLE_ENDIAN,
2334 };
2335
2336 static USBPortOps ehci_port_ops = {
2337     .attach = ehci_attach,
2338     .detach = ehci_detach,
2339     .child_detach = ehci_child_detach,
2340     .wakeup = ehci_wakeup,
2341     .complete = ehci_async_complete_packet,
2342 };
2343
2344 static USBBusOps ehci_bus_ops_companion = {
2345     .register_companion = ehci_register_companion,
2346     .wakeup_endpoint = ehci_wakeup_endpoint,
2347 };
2348 static USBBusOps ehci_bus_ops_standalone = {
2349     .wakeup_endpoint = ehci_wakeup_endpoint,
2350 };
2351
2352 static void usb_ehci_pre_save(void *opaque)
2353 {
2354     EHCIState *ehci = opaque;
2355     uint32_t new_frindex;
2356
2357     /* Round down frindex to a multiple of 8 for migration compatibility */
2358     new_frindex = ehci->frindex & ~7;
2359     ehci->last_run_ns -= (ehci->frindex - new_frindex) * UFRAME_TIMER_NS;
2360     ehci->frindex = new_frindex;
2361 }
2362
2363 static int usb_ehci_post_load(void *opaque, int version_id)
2364 {
2365     EHCIState *s = opaque;
2366     int i;
2367
2368     for (i = 0; i < NB_PORTS; i++) {
2369         USBPort *companion = s->companion_ports[i];
2370         if (companion == NULL) {
2371             continue;
2372         }
2373         if (s->portsc[i] & PORTSC_POWNER) {
2374             companion->dev = s->ports[i].dev;
2375         } else {
2376             companion->dev = NULL;
2377         }
2378     }
2379
2380     return 0;
2381 }
2382
2383 static void usb_ehci_vm_state_change(void *opaque, int running, RunState state)
2384 {
2385     EHCIState *ehci = opaque;
2386
2387     /*
2388      * We don't migrate the EHCIQueue-s, instead we rebuild them for the
2389      * schedule in guest memory. We must do the rebuilt ASAP, so that
2390      * USB-devices which have async handled packages have a packet in the
2391      * ep queue to match the completion with.
2392      */
2393     if (state == RUN_STATE_RUNNING) {
2394         ehci_advance_async_state(ehci);
2395     }
2396
2397     /*
2398      * The schedule rebuilt from guest memory could cause the migration dest
2399      * to miss a QH unlink, and fail to cancel packets, since the unlinked QH
2400      * will never have existed on the destination. Therefor we must flush the
2401      * async schedule on savevm to catch any not yet noticed unlinks.
2402      */
2403     if (state == RUN_STATE_SAVE_VM) {
2404         ehci_advance_async_state(ehci);
2405         ehci_queues_rip_unseen(ehci, 1);
2406     }
2407 }
2408
2409 const VMStateDescription vmstate_ehci = {
2410     .name        = "ehci-core",
2411     .version_id  = 2,
2412     .minimum_version_id  = 1,
2413     .pre_save    = usb_ehci_pre_save,
2414     .post_load   = usb_ehci_post_load,
2415     .fields = (VMStateField[]) {
2416         /* mmio registers */
2417         VMSTATE_UINT32(usbcmd, EHCIState),
2418         VMSTATE_UINT32(usbsts, EHCIState),
2419         VMSTATE_UINT32_V(usbsts_pending, EHCIState, 2),
2420         VMSTATE_UINT32_V(usbsts_frindex, EHCIState, 2),
2421         VMSTATE_UINT32(usbintr, EHCIState),
2422         VMSTATE_UINT32(frindex, EHCIState),
2423         VMSTATE_UINT32(ctrldssegment, EHCIState),
2424         VMSTATE_UINT32(periodiclistbase, EHCIState),
2425         VMSTATE_UINT32(asynclistaddr, EHCIState),
2426         VMSTATE_UINT32(configflag, EHCIState),
2427         VMSTATE_UINT32(portsc[0], EHCIState),
2428         VMSTATE_UINT32(portsc[1], EHCIState),
2429         VMSTATE_UINT32(portsc[2], EHCIState),
2430         VMSTATE_UINT32(portsc[3], EHCIState),
2431         VMSTATE_UINT32(portsc[4], EHCIState),
2432         VMSTATE_UINT32(portsc[5], EHCIState),
2433         /* frame timer */
2434         VMSTATE_TIMER_PTR(frame_timer, EHCIState),
2435         VMSTATE_UINT64(last_run_ns, EHCIState),
2436         VMSTATE_UINT32(async_stepdown, EHCIState),
2437         /* schedule state */
2438         VMSTATE_UINT32(astate, EHCIState),
2439         VMSTATE_UINT32(pstate, EHCIState),
2440         VMSTATE_UINT32(a_fetch_addr, EHCIState),
2441         VMSTATE_UINT32(p_fetch_addr, EHCIState),
2442         VMSTATE_END_OF_LIST()
2443     }
2444 };
2445
2446 void usb_ehci_realize(EHCIState *s, DeviceState *dev, Error **errp)
2447 {
2448     int i;
2449
2450     if (s->portnr > NB_PORTS) {
2451         error_setg(errp, "Too many ports! Max. port number is %d.",
2452                    NB_PORTS);
2453         return;
2454     }
2455
2456     usb_bus_new(&s->bus, sizeof(s->bus), s->companion_enable ?
2457                 &ehci_bus_ops_companion : &ehci_bus_ops_standalone, dev);
2458     for (i = 0; i < s->portnr; i++) {
2459         usb_register_port(&s->bus, &s->ports[i], s, i, &ehci_port_ops,
2460                           USB_SPEED_MASK_HIGH);
2461         s->ports[i].dev = 0;
2462     }
2463
2464     s->frame_timer = timer_new_ns(QEMU_CLOCK_VIRTUAL, ehci_frame_timer, s);
2465     s->async_bh = qemu_bh_new(ehci_frame_timer, s);
2466     s->device = dev;
2467
2468     s->vmstate = qemu_add_vm_change_state_handler(usb_ehci_vm_state_change, s);
2469 }
2470
2471 void usb_ehci_unrealize(EHCIState *s, DeviceState *dev, Error **errp)
2472 {
2473     trace_usb_ehci_unrealize();
2474
2475     if (s->frame_timer) {
2476         timer_del(s->frame_timer);
2477         timer_free(s->frame_timer);
2478         s->frame_timer = NULL;
2479     }
2480     if (s->async_bh) {
2481         qemu_bh_delete(s->async_bh);
2482     }
2483
2484     ehci_queues_rip_all(s, 0);
2485     ehci_queues_rip_all(s, 1);
2486
2487     memory_region_del_subregion(&s->mem, &s->mem_caps);
2488     memory_region_del_subregion(&s->mem, &s->mem_opreg);
2489     memory_region_del_subregion(&s->mem, &s->mem_ports);
2490
2491     usb_bus_release(&s->bus);
2492
2493     if (s->vmstate) {
2494         qemu_del_vm_change_state_handler(s->vmstate);
2495     }
2496 }
2497
2498 void usb_ehci_init(EHCIState *s, DeviceState *dev)
2499 {
2500     /* 2.2 host controller interface version */
2501     s->caps[0x00] = (uint8_t)(s->opregbase - s->capsbase);
2502     s->caps[0x01] = 0x00;
2503     s->caps[0x02] = 0x00;
2504     s->caps[0x03] = 0x01;        /* HC version */
2505     s->caps[0x04] = s->portnr;   /* Number of downstream ports */
2506     s->caps[0x05] = 0x00;        /* No companion ports at present */
2507     s->caps[0x06] = 0x00;
2508     s->caps[0x07] = 0x00;
2509     s->caps[0x08] = 0x80;        /* We can cache whole frame, no 64-bit */
2510     s->caps[0x0a] = 0x00;
2511     s->caps[0x0b] = 0x00;
2512
2513     QTAILQ_INIT(&s->aqueues);
2514     QTAILQ_INIT(&s->pqueues);
2515     usb_packet_init(&s->ipacket);
2516
2517     memory_region_init(&s->mem, OBJECT(dev), "ehci", MMIO_SIZE);
2518     memory_region_init_io(&s->mem_caps, OBJECT(dev), &ehci_mmio_caps_ops, s,
2519                           "capabilities", CAPA_SIZE);
2520     memory_region_init_io(&s->mem_opreg, OBJECT(dev), &ehci_mmio_opreg_ops, s,
2521                           "operational", s->portscbase);
2522     memory_region_init_io(&s->mem_ports, OBJECT(dev), &ehci_mmio_port_ops, s,
2523                           "ports", 4 * s->portnr);
2524
2525     memory_region_add_subregion(&s->mem, s->capsbase, &s->mem_caps);
2526     memory_region_add_subregion(&s->mem, s->opregbase, &s->mem_opreg);
2527     memory_region_add_subregion(&s->mem, s->opregbase + s->portscbase,
2528                                 &s->mem_ports);
2529 }
2530
2531 /*
2532  * vim: expandtab ts=4
2533  */