These changes are the raw update to qemu-2.6.
[kvmfornfv.git] / qemu / roms / ipxe / src / drivers / net / ncm.c
1 /*
2  * Copyright (C) 2014 Michael Brown <mbrown@fensystems.co.uk>.
3  *
4  * This program is free software; you can redistribute it and/or
5  * modify it under the terms of the GNU General Public License as
6  * published by the Free Software Foundation; either version 2 of the
7  * License, or (at your option) any later version.
8  *
9  * This program is distributed in the hope that it will be useful, but
10  * WITHOUT ANY WARRANTY; without even the implied warranty of
11  * MERCHANTABILITY or FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE.  See the GNU
12  * General Public License for more details.
13  *
14  * You should have received a copy of the GNU General Public License
15  * along with this program; if not, write to the Free Software
16  * Foundation, Inc., 51 Franklin Street, Fifth Floor, Boston, MA
17  * 02110-1301, USA.
18  *
19  * You can also choose to distribute this program under the terms of
20  * the Unmodified Binary Distribution Licence (as given in the file
21  * COPYING.UBDL), provided that you have satisfied its requirements.
22  */
23
24 FILE_LICENCE ( GPL2_OR_LATER_OR_UBDL );
25
26 #include <string.h>
27 #include <errno.h>
28 #include <ipxe/netdevice.h>
29 #include <ipxe/ethernet.h>
30 #include <ipxe/if_ether.h>
31 #include <ipxe/profile.h>
32 #include <ipxe/usb.h>
33 #include <ipxe/usbnet.h>
34 #include "ecm.h"
35 #include "ncm.h"
36
37 /** @file
38  *
39  * CDC-NCM USB Ethernet driver
40  *
41  */
42
43 /** Interrupt completion profiler */
44 static struct profiler ncm_intr_profiler __profiler =
45         { .name = "ncm.intr" };
46
47 /** Bulk IN completion profiler */
48 static struct profiler ncm_in_profiler __profiler =
49         { .name = "ncm.in" };
50
51 /** Bulk IN per-datagram profiler */
52 static struct profiler ncm_in_datagram_profiler __profiler =
53         { .name = "ncm.in_dgram" };
54
55 /** Bulk OUT profiler */
56 static struct profiler ncm_out_profiler __profiler =
57         { .name = "ncm.out" };
58
59 /******************************************************************************
60  *
61  * CDC-NCM communications interface
62  *
63  ******************************************************************************
64  */
65
66 /**
67  * Complete interrupt transfer
68  *
69  * @v ep                USB endpoint
70  * @v iobuf             I/O buffer
71  * @v rc                Completion status code
72  */
73 static void ncm_intr_complete ( struct usb_endpoint *ep,
74                                 struct io_buffer *iobuf, int rc ) {
75         struct ncm_device *ncm = container_of ( ep, struct ncm_device,
76                                                 usbnet.intr );
77         struct net_device *netdev = ncm->netdev;
78         struct usb_setup_packet *message;
79         size_t len = iob_len ( iobuf );
80
81         /* Profile completions */
82         profile_start ( &ncm_intr_profiler );
83
84         /* Ignore packets cancelled when the endpoint closes */
85         if ( ! ep->open )
86                 goto ignore;
87
88         /* Ignore packets with errors */
89         if ( rc != 0 ) {
90                 DBGC ( ncm, "NCM %p interrupt failed: %s\n",
91                        ncm, strerror ( rc ) );
92                 DBGC_HDA ( ncm, 0, iobuf->data, iob_len ( iobuf ) );
93                 goto error;
94         }
95
96         /* Extract message header */
97         if ( len < sizeof ( *message ) ) {
98                 DBGC ( ncm, "NCM %p underlength interrupt:\n", ncm );
99                 DBGC_HDA ( ncm, 0, iobuf->data, iob_len ( iobuf ) );
100                 rc = -EINVAL;
101                 goto error;
102         }
103         message = iobuf->data;
104
105         /* Parse message header */
106         switch ( message->request ) {
107
108         case cpu_to_le16 ( CDC_NETWORK_CONNECTION ) :
109                 if ( message->value ) {
110                         DBGC ( ncm, "NCM %p link up\n", ncm );
111                         netdev_link_up ( netdev );
112                 } else {
113                         DBGC ( ncm, "NCM %p link down\n", ncm );
114                         netdev_link_down ( netdev );
115                 }
116                 break;
117
118         case cpu_to_le16 ( CDC_CONNECTION_SPEED_CHANGE ) :
119                 /* Ignore */
120                 break;
121
122         default:
123                 DBGC ( ncm, "NCM %p unrecognised interrupt:\n", ncm );
124                 DBGC_HDA ( ncm, 0, iobuf->data, iob_len ( iobuf ) );
125                 goto error;
126         }
127
128         /* Free I/O buffer */
129         free_iob ( iobuf );
130         profile_stop ( &ncm_intr_profiler );
131
132         return;
133
134  error:
135         netdev_rx_err ( netdev, iob_disown ( iobuf ), rc );
136  ignore:
137         free_iob ( iobuf );
138         return;
139 }
140
141 /** Interrupt endpoint operations */
142 static struct usb_endpoint_driver_operations ncm_intr_operations = {
143         .complete = ncm_intr_complete,
144 };
145
146 /******************************************************************************
147  *
148  * CDC-NCM data interface
149  *
150  ******************************************************************************
151  */
152
153 /**
154  * Prefill bulk IN endpoint
155  *
156  * @v ncm               CDC-NCM device
157  * @ret rc              Return status code
158  */
159 static int ncm_in_prefill ( struct ncm_device *ncm ) {
160         struct usb_bus *bus = ncm->bus;
161         size_t mtu;
162         unsigned int count;
163         int rc;
164
165         /* Some devices have a very small number of internal buffers,
166          * and rely on being able to pack multiple packets into each
167          * buffer.  We therefore want to use large buffers if
168          * possible.  However, large allocations have a reasonable
169          * chance of failure, especially if this is not the first or
170          * only device to be opened.
171          *
172          * We therefore attempt to find a usable buffer size, starting
173          * large and working downwards until allocation succeeds.
174          * Smaller buffers will still work, albeit with a higher
175          * chance of packet loss and so lower overall throughput.
176          */
177         for ( mtu = ncm->mtu ; mtu >= NCM_MIN_NTB_INPUT_SIZE ; mtu >>= 1 ) {
178
179                 /* Attempt allocation at this MTU */
180                 if ( mtu > NCM_MAX_NTB_INPUT_SIZE )
181                         continue;
182                 if ( mtu > bus->mtu )
183                         continue;
184                 count = ( NCM_IN_MIN_SIZE / mtu );
185                 if ( count < NCM_IN_MIN_COUNT )
186                         count = NCM_IN_MIN_COUNT;
187                 if ( ( count * mtu ) > NCM_IN_MAX_SIZE )
188                         continue;
189                 usb_refill_init ( &ncm->usbnet.in, mtu, count );
190                 if ( ( rc = usb_prefill ( &ncm->usbnet.in ) ) != 0 ) {
191                         DBGC ( ncm, "NCM %p could not prefill %dx %zd-byte "
192                                "buffers for bulk IN\n", ncm, count, mtu );
193                         continue;
194                 }
195
196                 DBGC ( ncm, "NCM %p using %dx %zd-byte buffers for bulk IN\n",
197                        ncm, count, mtu );
198                 return 0;
199         }
200
201         DBGC ( ncm, "NCM %p could not prefill bulk IN endpoint\n", ncm );
202         return -ENOMEM;
203 }
204
205 /**
206  * Complete bulk IN transfer
207  *
208  * @v ep                USB endpoint
209  * @v iobuf             I/O buffer
210  * @v rc                Completion status code
211  */
212 static void ncm_in_complete ( struct usb_endpoint *ep, struct io_buffer *iobuf,
213                               int rc ) {
214         struct ncm_device *ncm = container_of ( ep, struct ncm_device,
215                                                 usbnet.in );
216         struct net_device *netdev = ncm->netdev;
217         struct ncm_transfer_header *nth;
218         struct ncm_datagram_pointer *ndp;
219         struct ncm_datagram_descriptor *desc;
220         struct io_buffer *pkt;
221         unsigned int remaining;
222         size_t ndp_offset;
223         size_t ndp_len;
224         size_t pkt_offset;
225         size_t pkt_len;
226         size_t headroom;
227         size_t len;
228
229         /* Profile overall bulk IN completion */
230         profile_start ( &ncm_in_profiler );
231
232         /* Ignore packets cancelled when the endpoint closes */
233         if ( ! ep->open )
234                 goto ignore;
235
236         /* Record USB errors against the network device */
237         if ( rc != 0 ) {
238                 DBGC ( ncm, "NCM %p bulk IN failed: %s\n",
239                        ncm, strerror ( rc ) );
240                 goto error;
241         }
242
243         /* Locate transfer header */
244         len = iob_len ( iobuf );
245         if ( sizeof ( *nth ) > len ) {
246                 DBGC ( ncm, "NCM %p packet too short for NTH:\n", ncm );
247                 rc = -EINVAL;
248                 goto error;
249         }
250         nth = iobuf->data;
251
252         /* Locate datagram pointer */
253         ndp_offset = le16_to_cpu ( nth->offset );
254         if ( ( ndp_offset + sizeof ( *ndp ) ) > len ) {
255                 DBGC ( ncm, "NCM %p packet too short for NDP:\n", ncm );
256                 rc = -EINVAL;
257                 goto error;
258         }
259         ndp = ( iobuf->data + ndp_offset );
260         ndp_len = le16_to_cpu ( ndp->header_len );
261         if ( ndp_len < offsetof ( typeof ( *ndp ), desc ) ) {
262                 DBGC ( ncm, "NCM %p NDP header length too short:\n", ncm );
263                 rc = -EINVAL;
264                 goto error;
265         }
266         if ( ( ndp_offset + ndp_len ) > len ) {
267                 DBGC ( ncm, "NCM %p packet too short for NDP:\n", ncm );
268                 rc = -EINVAL;
269                 goto error;
270         }
271
272         /* Process datagrams */
273         remaining = ( ( ndp_len - offsetof ( typeof ( *ndp ), desc ) ) /
274                       sizeof ( ndp->desc[0] ) );
275         for ( desc = ndp->desc ; remaining && desc->offset ; remaining-- ) {
276
277                 /* Profile individual datagrams */
278                 profile_start ( &ncm_in_datagram_profiler );
279
280                 /* Locate datagram */
281                 pkt_offset = le16_to_cpu ( desc->offset );
282                 pkt_len = le16_to_cpu ( desc->len );
283                 if ( pkt_len < ETH_HLEN ) {
284                         DBGC ( ncm, "NCM %p underlength datagram:\n", ncm );
285                         rc = -EINVAL;
286                         goto error;
287                 }
288                 if ( ( pkt_offset + pkt_len ) > len ) {
289                         DBGC ( ncm, "NCM %p datagram exceeds packet:\n", ncm );
290                         rc = -EINVAL;
291                         goto error;
292                 }
293
294                 /* Move to next descriptor */
295                 desc++;
296
297                 /* Copy data to a new I/O buffer.  Our USB buffers may
298                  * be very large and so we choose to recycle the
299                  * buffers directly rather than attempt reallocation
300                  * while the device is running.  We therefore copy the
301                  * data to a new I/O buffer even if this is the only
302                  * (or last) packet within the buffer.
303                  *
304                  * We reserve enough space at the start of each buffer
305                  * to allow for our own transmission header, to
306                  * support protocols such as ARP which may modify the
307                  * received packet and reuse the same I/O buffer for
308                  * transmission.
309                  */
310                 headroom = ( sizeof ( struct ncm_ntb_header ) + ncm->padding );
311                 pkt = alloc_iob ( headroom + pkt_len );
312                 if ( ! pkt ) {
313                         /* Record error and continue */
314                         netdev_rx_err ( netdev, NULL, -ENOMEM );
315                         continue;
316                 }
317                 iob_reserve ( pkt, headroom );
318                 memcpy ( iob_put ( pkt, pkt_len ),
319                          ( iobuf->data + pkt_offset ), pkt_len );
320
321                 /* Strip CRC, if present */
322                 if ( ndp->magic & cpu_to_le32 ( NCM_DATAGRAM_POINTER_MAGIC_CRC))
323                         iob_unput ( pkt, 4 /* CRC32 */ );
324
325                 /* Hand off to network stack */
326                 netdev_rx ( netdev, pkt );
327                 profile_stop ( &ncm_in_datagram_profiler );
328         }
329
330         /* Recycle I/O buffer */
331         usb_recycle ( &ncm->usbnet.in, iobuf );
332         profile_stop ( &ncm_in_profiler );
333
334         return;
335
336  error:
337         /* Record error against network device */
338         DBGC_HDA ( ncm, 0, iobuf->data, iob_len ( iobuf ) );
339         netdev_rx_err ( netdev, NULL, rc );
340  ignore:
341         usb_recycle ( &ncm->usbnet.in, iobuf );
342 }
343
344 /** Bulk IN endpoint operations */
345 static struct usb_endpoint_driver_operations ncm_in_operations = {
346         .complete = ncm_in_complete,
347 };
348
349 /**
350  * Transmit packet
351  *
352  * @v ncm               CDC-NCM device
353  * @v iobuf             I/O buffer
354  * @ret rc              Return status code
355  */
356 static int ncm_out_transmit ( struct ncm_device *ncm,
357                               struct io_buffer *iobuf ) {
358         struct ncm_ntb_header *header;
359         size_t len = iob_len ( iobuf );
360         size_t header_len = ( sizeof ( *header ) + ncm->padding );
361         int rc;
362
363         /* Profile transmissions */
364         profile_start ( &ncm_out_profiler );
365
366         /* Prepend header */
367         if ( ( rc = iob_ensure_headroom ( iobuf, header_len ) ) != 0 )
368                 return rc;
369         header = iob_push ( iobuf, header_len );
370
371         /* Populate header */
372         header->nth.magic = cpu_to_le32 ( NCM_TRANSFER_HEADER_MAGIC );
373         header->nth.header_len = cpu_to_le16 ( sizeof ( header->nth ) );
374         header->nth.sequence = cpu_to_le16 ( ncm->sequence );
375         header->nth.len = cpu_to_le16 ( iob_len ( iobuf ) );
376         header->nth.offset =
377                 cpu_to_le16 ( offsetof ( typeof ( *header ), ndp ) );
378         header->ndp.magic = cpu_to_le32 ( NCM_DATAGRAM_POINTER_MAGIC );
379         header->ndp.header_len = cpu_to_le16 ( sizeof ( header->ndp ) +
380                                                sizeof ( header->desc ) );
381         header->ndp.offset = cpu_to_le16 ( 0 );
382         header->desc[0].offset = cpu_to_le16 ( header_len );
383         header->desc[0].len = cpu_to_le16 ( len );
384         memset ( &header->desc[1], 0, sizeof ( header->desc[1] ) );
385
386         /* Enqueue I/O buffer */
387         if ( ( rc = usb_stream ( &ncm->usbnet.out, iobuf, 0 ) ) != 0 )
388                 return rc;
389
390         /* Increment sequence number */
391         ncm->sequence++;
392
393         profile_stop ( &ncm_out_profiler );
394         return 0;
395 }
396
397 /**
398  * Complete bulk OUT transfer
399  *
400  * @v ep                USB endpoint
401  * @v iobuf             I/O buffer
402  * @v rc                Completion status code
403  */
404 static void ncm_out_complete ( struct usb_endpoint *ep, struct io_buffer *iobuf,
405                                int rc ) {
406         struct ncm_device *ncm = container_of ( ep, struct ncm_device,
407                                                 usbnet.out );
408         struct net_device *netdev = ncm->netdev;
409
410         /* Report TX completion */
411         netdev_tx_complete_err ( netdev, iobuf, rc );
412 }
413
414 /** Bulk OUT endpoint operations */
415 static struct usb_endpoint_driver_operations ncm_out_operations = {
416         .complete = ncm_out_complete,
417 };
418
419 /******************************************************************************
420  *
421  * Network device interface
422  *
423  ******************************************************************************
424  */
425
426 /**
427  * Open network device
428  *
429  * @v netdev            Network device
430  * @ret rc              Return status code
431  */
432 static int ncm_open ( struct net_device *netdev ) {
433         struct ncm_device *ncm = netdev->priv;
434         struct usb_device *usb = ncm->usb;
435         struct ncm_set_ntb_input_size size;
436         int rc;
437
438         /* Reset sequence number */
439         ncm->sequence = 0;
440
441         /* Prefill I/O buffers */
442         if ( ( rc = ncm_in_prefill ( ncm ) ) != 0 )
443                 goto err_prefill;
444
445         /* Set maximum input size */
446         memset ( &size, 0, sizeof ( size ) );
447         size.mtu = cpu_to_le32 ( ncm->usbnet.in.len );
448         if ( ( rc = usb_control ( usb, NCM_SET_NTB_INPUT_SIZE, 0,
449                                   ncm->usbnet.comms, &size,
450                                   sizeof ( size ) ) ) != 0 ) {
451                 DBGC ( ncm, "NCM %p could not set input size to %zd: %s\n",
452                        ncm, ncm->usbnet.in.len, strerror ( rc ) );
453                 goto err_set_ntb_input_size;
454         }
455
456         /* Open USB network device */
457         if ( ( rc = usbnet_open ( &ncm->usbnet ) ) != 0 ) {
458                 DBGC ( ncm, "NCM %p could not open: %s\n",
459                        ncm, strerror ( rc ) );
460                 goto err_open;
461         }
462
463         return 0;
464
465         usbnet_close ( &ncm->usbnet );
466  err_open:
467  err_set_ntb_input_size:
468         usb_flush ( &ncm->usbnet.in );
469  err_prefill:
470         return rc;
471 }
472
473 /**
474  * Close network device
475  *
476  * @v netdev            Network device
477  */
478 static void ncm_close ( struct net_device *netdev ) {
479         struct ncm_device *ncm = netdev->priv;
480
481         /* Close USB network device */
482         usbnet_close ( &ncm->usbnet );
483 }
484
485 /**
486  * Transmit packet
487  *
488  * @v netdev            Network device
489  * @v iobuf             I/O buffer
490  * @ret rc              Return status code
491  */
492 static int ncm_transmit ( struct net_device *netdev,
493                           struct io_buffer *iobuf ) {
494         struct ncm_device *ncm = netdev->priv;
495         int rc;
496
497         /* Transmit packet */
498         if ( ( rc = ncm_out_transmit ( ncm, iobuf ) ) != 0 )
499                 return rc;
500
501         return 0;
502 }
503
504 /**
505  * Poll for completed and received packets
506  *
507  * @v netdev            Network device
508  */
509 static void ncm_poll ( struct net_device *netdev ) {
510         struct ncm_device *ncm = netdev->priv;
511         int rc;
512
513         /* Poll USB bus */
514         usb_poll ( ncm->bus );
515
516         /* Refill endpoints */
517         if ( ( rc = usbnet_refill ( &ncm->usbnet ) ) != 0 )
518                 netdev_rx_err ( netdev, NULL, rc );
519
520 }
521
522 /** CDC-NCM network device operations */
523 static struct net_device_operations ncm_operations = {
524         .open           = ncm_open,
525         .close          = ncm_close,
526         .transmit       = ncm_transmit,
527         .poll           = ncm_poll,
528 };
529
530 /******************************************************************************
531  *
532  * USB interface
533  *
534  ******************************************************************************
535  */
536
537 /**
538  * Probe device
539  *
540  * @v func              USB function
541  * @v config            Configuration descriptor
542  * @ret rc              Return status code
543  */
544 static int ncm_probe ( struct usb_function *func,
545                        struct usb_configuration_descriptor *config ) {
546         struct usb_device *usb = func->usb;
547         struct net_device *netdev;
548         struct ncm_device *ncm;
549         struct usb_interface_descriptor *comms;
550         struct ecm_ethernet_descriptor *ethernet;
551         struct ncm_ntb_parameters params;
552         int rc;
553
554         /* Allocate and initialise structure */
555         netdev = alloc_etherdev ( sizeof ( *ncm ) );
556         if ( ! netdev ) {
557                 rc = -ENOMEM;
558                 goto err_alloc;
559         }
560         netdev_init ( netdev, &ncm_operations );
561         netdev->dev = &func->dev;
562         ncm = netdev->priv;
563         memset ( ncm, 0, sizeof ( *ncm ) );
564         ncm->usb = usb;
565         ncm->bus = usb->port->hub->bus;
566         ncm->netdev = netdev;
567         usbnet_init ( &ncm->usbnet, func, &ncm_intr_operations,
568                       &ncm_in_operations, &ncm_out_operations );
569         usb_refill_init ( &ncm->usbnet.intr, 0, NCM_INTR_COUNT );
570         DBGC ( ncm, "NCM %p on %s\n", ncm, func->name );
571
572         /* Describe USB network device */
573         if ( ( rc = usbnet_describe ( &ncm->usbnet, config ) ) != 0 ) {
574                 DBGC ( ncm, "NCM %p could not describe: %s\n",
575                        ncm, strerror ( rc ) );
576                 goto err_describe;
577         }
578
579         /* Locate Ethernet descriptor */
580         comms = usb_interface_descriptor ( config, ncm->usbnet.comms, 0 );
581         assert ( comms != NULL );
582         ethernet = ecm_ethernet_descriptor ( config, comms );
583         if ( ! ethernet ) {
584                 DBGC ( ncm, "NCM %p has no Ethernet descriptor\n", ncm );
585                 rc = -EINVAL;
586                 goto err_ethernet;
587         }
588
589         /* Fetch MAC address */
590         if ( ( rc = ecm_fetch_mac ( usb, ethernet, netdev->hw_addr ) ) != 0 ) {
591                 DBGC ( ncm, "NCM %p could not fetch MAC address: %s\n",
592                        ncm, strerror ( rc ) );
593                 goto err_fetch_mac;
594         }
595
596         /* Get NTB parameters */
597         if ( ( rc = usb_control ( usb, NCM_GET_NTB_PARAMETERS, 0,
598                                   ncm->usbnet.comms, &params,
599                                   sizeof ( params ) ) ) != 0 ) {
600                 DBGC ( ncm, "NCM %p could not get NTB parameters: %s\n",
601                        ncm, strerror ( rc ) );
602                 goto err_ntb_parameters;
603         }
604
605         /* Get maximum supported input size */
606         ncm->mtu = le32_to_cpu ( params.in.mtu );
607         DBGC2 ( ncm, "NCM %p maximum IN size is %zd bytes\n", ncm, ncm->mtu );
608
609         /* Calculate transmit padding */
610         ncm->padding = ( ( le16_to_cpu ( params.out.remainder ) -
611                            sizeof ( struct ncm_ntb_header ) - ETH_HLEN ) &
612                          ( le16_to_cpu ( params.out.divisor ) - 1 ) );
613         DBGC2 ( ncm, "NCM %p using %zd-byte transmit padding\n",
614                 ncm, ncm->padding );
615         assert ( ( ( sizeof ( struct ncm_ntb_header ) + ncm->padding +
616                      ETH_HLEN ) % le16_to_cpu ( params.out.divisor ) ) ==
617                  le16_to_cpu ( params.out.remainder ) );
618
619         /* Register network device */
620         if ( ( rc = register_netdev ( netdev ) ) != 0 )
621                 goto err_register;
622
623         usb_func_set_drvdata ( func, ncm );
624         return 0;
625
626         unregister_netdev ( netdev );
627  err_register:
628  err_ntb_parameters:
629  err_fetch_mac:
630  err_ethernet:
631  err_describe:
632         netdev_nullify ( netdev );
633         netdev_put ( netdev );
634  err_alloc:
635         return rc;
636 }
637
638 /**
639  * Remove device
640  *
641  * @v func              USB function
642  */
643 static void ncm_remove ( struct usb_function *func ) {
644         struct ncm_device *ncm = usb_func_get_drvdata ( func );
645         struct net_device *netdev = ncm->netdev;
646
647         unregister_netdev ( netdev );
648         netdev_nullify ( netdev );
649         netdev_put ( netdev );
650 }
651
652 /** CDC-NCM device IDs */
653 static struct usb_device_id ncm_ids[] = {
654         {
655                 .name = "cdc-ncm",
656                 .vendor = USB_ANY_ID,
657                 .product = USB_ANY_ID,
658                 .class = {
659                         .class = USB_CLASS_CDC,
660                         .subclass = USB_SUBCLASS_CDC_NCM,
661                         .protocol = 0,
662                 },
663         },
664 };
665
666 /** CDC-NCM driver */
667 struct usb_driver ncm_driver __usb_driver = {
668         .ids = ncm_ids,
669         .id_count = ( sizeof ( ncm_ids ) / sizeof ( ncm_ids[0] ) ),
670         .probe = ncm_probe,
671         .remove = ncm_remove,
672 };