qemu/roms/seabios/src/hw/ata.c

   1 // Low level ATA disk access
   2 //
   3 // Copyright (C) 2008,2009  Kevin O'Connor <kevin@koconnor.net>
   4 // Copyright (C) 2002  MandrakeSoft S.A.
   5 //
   6 // This file may be distributed under the terms of the GNU LGPLv3 license.
   7
   8 #include "ata.h" // ATA_CB_STAT
   9 #include "biosvar.h" // GET_GLOBALFLAT
  10 #include "block.h" // struct drive_s
  11 #include "blockcmd.h" // CDB_CMD_READ_10
  12 #include "byteorder.h" // be16_to_cpu
  13 #include "malloc.h" // malloc_fseg
  14 #include "output.h" // dprintf
  15 #include "pci.h" // foreachpci
  16 #include "pci_ids.h" // PCI_CLASS_STORAGE_OTHER
  17 #include "pci_regs.h" // PCI_INTERRUPT_LINE
  18 #include "pic.h" // enable_hwirq
  19 #include "stacks.h" // yield
  20 #include "std/disk.h" // DISK_RET_SUCCESS
  21 #include "string.h" // memset
  22 #include "util.h" // timer_calc
  23 #include "x86.h" // inb
  24
  25 #define IDE_TIMEOUT 32000 //32 seconds max for IDE ops
  26
  27
  28 /****************************************************************
  29  * Helper functions
  30  ****************************************************************/
  31
  32 // Wait for the specified ide state
  33 static inline int
  34 await_ide(u8 mask, u8 flags, u16 base, u16 timeout)
  35 {
  36     u32 end = timer_calc(timeout);
  37     for (;;) {
  38         u8 status = inb(base+ATA_CB_STAT);
  39         if ((status & mask) == flags)
  40             return status;
  41         if (timer_check(end)) {
  42             warn_timeout();
  43             return -1;
  44         }
  45         yield();
  46     }
  47 }
  48
  49 // Wait for the device to be not-busy.
  50 static int
  51 await_not_bsy(u16 base)
  52 {
  53     return await_ide(ATA_CB_STAT_BSY, 0, base, IDE_TIMEOUT);
  54 }
  55
  56 // Wait for the device to be ready.
  57 static int
  58 await_rdy(u16 base)
  59 {
  60     return await_ide(ATA_CB_STAT_RDY, ATA_CB_STAT_RDY, base, IDE_TIMEOUT);
  61 }
  62
  63 // Wait for ide state - pauses for one ata cycle first.
  64 static inline int
  65 pause_await_not_bsy(u16 iobase1, u16 iobase2)
  66 {
  67     // Wait one PIO transfer cycle.
  68     inb(iobase2 + ATA_CB_ASTAT);
  69
  70     return await_not_bsy(iobase1);
  71 }
  72
  73 // Wait for ide state - pause for 400ns first.
  74 static inline int
  75 ndelay_await_not_bsy(u16 iobase1)
  76 {
  77     ndelay(400);
  78     return await_not_bsy(iobase1);
  79 }
  80
  81 // Reset a drive
  82 static void
  83 ata_reset(struct atadrive_s *adrive_gf)
  84 {
  85     struct ata_channel_s *chan_gf = GET_GLOBALFLAT(adrive_gf->chan_gf);
  86     u8 slave = GET_GLOBALFLAT(adrive_gf->slave);
  87     u16 iobase1 = GET_GLOBALFLAT(chan_gf->iobase1);
  88     u16 iobase2 = GET_GLOBALFLAT(chan_gf->iobase2);
  89
  90     dprintf(6, "ata_reset drive=%p\n", &adrive_gf->drive);
  91     // Pulse SRST
  92     outb(ATA_CB_DC_HD15 | ATA_CB_DC_NIEN | ATA_CB_DC_SRST, iobase2+ATA_CB_DC);
  93     udelay(5);
  94     outb(ATA_CB_DC_HD15 | ATA_CB_DC_NIEN, iobase2+ATA_CB_DC);
  95     msleep(2);
  96
  97     // wait for device to become not busy.
  98     int status = await_not_bsy(iobase1);
  99     if (status < 0)
 100         goto done;
 101     if (slave) {
 102         // Change device.
 103         u32 end = timer_calc(IDE_TIMEOUT);
 104         for (;;) {
 105             outb(ATA_CB_DH_DEV1, iobase1 + ATA_CB_DH);
 106             status = ndelay_await_not_bsy(iobase1);
 107             if (status < 0)
 108                 goto done;
 109             if (inb(iobase1 + ATA_CB_DH) == ATA_CB_DH_DEV1)
 110                 break;
 111             // Change drive request failed to take effect - retry.
 112             if (timer_check(end)) {
 113                 warn_timeout();
 114                 goto done;
 115             }
 116         }
 117     } else {
 118         // QEMU doesn't reset dh on reset, so set it explicitly.
 119         outb(ATA_CB_DH_DEV0, iobase1 + ATA_CB_DH);
 120     }
 121
 122     // On a user-reset request, wait for RDY if it is an ATA device.
 123     u8 type=GET_GLOBALFLAT(adrive_gf->drive.type);
 124     if (type == DTYPE_ATA)
 125         status = await_rdy(iobase1);
 126
 127 done:
 128     // Enable interrupts
 129     outb(ATA_CB_DC_HD15, iobase2+ATA_CB_DC);
 130
 131     dprintf(6, "ata_reset exit status=%x\n", status);
 132 }
 133
 134 // Check for drive RDY for 16bit interface command.
 135 static int
 136 isready(struct atadrive_s *adrive_gf)
 137 {
 138     // Read the status from controller
 139     struct ata_channel_s *chan_gf = GET_GLOBALFLAT(adrive_gf->chan_gf);
 140     u16 iobase1 = GET_GLOBALFLAT(chan_gf->iobase1);
 141     u8 status = inb(iobase1 + ATA_CB_STAT);
 142     if ((status & (ATA_CB_STAT_BSY|ATA_CB_STAT_RDY)) == ATA_CB_STAT_RDY)
 143         return DISK_RET_SUCCESS;
 144     return DISK_RET_ENOTREADY;
 145 }
 146
 147
 148 /****************************************************************
 149  * ATA send command
 150  ****************************************************************/
 151
 152 struct ata_pio_command {
 153     u8 feature;
 154     u8 sector_count;
 155     u8 lba_low;
 156     u8 lba_mid;
 157     u8 lba_high;
 158     u8 device;
 159     u8 command;
 160
 161     u8 feature2;
 162     u8 sector_count2;
 163     u8 lba_low2;
 164     u8 lba_mid2;
 165     u8 lba_high2;
 166 };
 167
 168 // Send an ata command to the drive.
 169 static int
 170 send_cmd(struct atadrive_s *adrive_gf, struct ata_pio_command *cmd)
 171 {
 172     struct ata_channel_s *chan_gf = GET_GLOBALFLAT(adrive_gf->chan_gf);
 173     u8 slave = GET_GLOBALFLAT(adrive_gf->slave);
 174     u16 iobase1 = GET_GLOBALFLAT(chan_gf->iobase1);
 175
 176     // Select device
 177     int status = await_not_bsy(iobase1);
 178     if (status < 0)
 179         return status;
 180     u8 newdh = ((cmd->device & ~ATA_CB_DH_DEV1)
 181                 | (slave ? ATA_CB_DH_DEV1 : ATA_CB_DH_DEV0));
 182     u8 olddh = inb(iobase1 + ATA_CB_DH);
 183     outb(newdh, iobase1 + ATA_CB_DH);
 184     if ((olddh ^ newdh) & (1<<4)) {
 185         // Was a device change - wait for device to become not busy.
 186         status = ndelay_await_not_bsy(iobase1);
 187         if (status < 0)
 188             return status;
 189     }
 190
 191     // Check for ATA_CMD_(READ|WRITE)_(SECTORS|DMA)_EXT commands.
 192     if ((cmd->command & ~0x11) == ATA_CMD_READ_SECTORS_EXT) {
 193         outb(cmd->feature2, iobase1 + ATA_CB_FR);
 194         outb(cmd->sector_count2, iobase1 + ATA_CB_SC);
 195         outb(cmd->lba_low2, iobase1 + ATA_CB_SN);
 196         outb(cmd->lba_mid2, iobase1 + ATA_CB_CL);
 197         outb(cmd->lba_high2, iobase1 + ATA_CB_CH);
 198     }
 199     outb(cmd->feature, iobase1 + ATA_CB_FR);
 200     outb(cmd->sector_count, iobase1 + ATA_CB_SC);
 201     outb(cmd->lba_low, iobase1 + ATA_CB_SN);
 202     outb(cmd->lba_mid, iobase1 + ATA_CB_CL);
 203     outb(cmd->lba_high, iobase1 + ATA_CB_CH);
 204     outb(cmd->command, iobase1 + ATA_CB_CMD);
 205
 206     return 0;
 207 }
 208
 209 // Wait for data after calling 'send_cmd'.
 210 static int
 211 ata_wait_data(u16 iobase1)
 212 {
 213     int status = ndelay_await_not_bsy(iobase1);
 214     if (status < 0)
 215         return status;
 216
 217     if (status & ATA_CB_STAT_ERR) {
 218         dprintf(6, "send_cmd : read error (status=%02x err=%02x)\n"
 219                 , status, inb(iobase1 + ATA_CB_ERR));
 220         return -4;
 221     }
 222     if (!(status & ATA_CB_STAT_DRQ)) {
 223         dprintf(6, "send_cmd : DRQ not set (status %02x)\n", status);
 224         return -5;
 225     }
 226
 227     return 0;
 228 }
 229
 230 // Send an ata command that does not transfer any further data.
 231 int
 232 ata_cmd_nondata(struct atadrive_s *adrive_gf, struct ata_pio_command *cmd)
 233 {
 234     struct ata_channel_s *chan_gf = GET_GLOBALFLAT(adrive_gf->chan_gf);
 235     u16 iobase1 = GET_GLOBALFLAT(chan_gf->iobase1);
 236     u16 iobase2 = GET_GLOBALFLAT(chan_gf->iobase2);
 237
 238     // Disable interrupts
 239     outb(ATA_CB_DC_HD15 | ATA_CB_DC_NIEN, iobase2 + ATA_CB_DC);
 240
 241     int ret = send_cmd(adrive_gf, cmd);
 242     if (ret)
 243         goto fail;
 244     ret = ndelay_await_not_bsy(iobase1);
 245     if (ret < 0)
 246         goto fail;
 247
 248     if (ret & ATA_CB_STAT_ERR) {
 249         dprintf(6, "nondata cmd : read error (status=%02x err=%02x)\n"
 250                 , ret, inb(iobase1 + ATA_CB_ERR));
 251         ret = -4;
 252         goto fail;
 253     }
 254     if (ret & ATA_CB_STAT_DRQ) {
 255         dprintf(6, "nondata cmd : DRQ set (status %02x)\n", ret);
 256         ret = -5;
 257         goto fail;
 258     }
 259
 260 fail:
 261     // Enable interrupts
 262     outb(ATA_CB_DC_HD15, iobase2+ATA_CB_DC);
 263
 264     return ret;
 265 }
 266
 267
 268 /****************************************************************
 269  * ATA PIO transfers
 270  ****************************************************************/
 271
 272 // Transfer 'op->count' blocks (of 'blocksize' bytes) to/from drive
 273 // 'op->drive_gf'.
 274 static int
 275 ata_pio_transfer(struct disk_op_s *op, int iswrite, int blocksize)
 276 {
 277     dprintf(16, "ata_pio_transfer id=%p write=%d count=%d bs=%d buf=%p\n"
 278             , op->drive_gf, iswrite, op->count, blocksize, op->buf_fl);
 279
 280     struct atadrive_s *adrive_gf = container_of(
 281         op->drive_gf, struct atadrive_s, drive);
 282     struct ata_channel_s *chan_gf = GET_GLOBALFLAT(adrive_gf->chan_gf);
 283     u16 iobase1 = GET_GLOBALFLAT(chan_gf->iobase1);
 284     u16 iobase2 = GET_GLOBALFLAT(chan_gf->iobase2);
 285     int count = op->count;
 286     void *buf_fl = op->buf_fl;
 287     int status;
 288     for (;;) {
 289         if (iswrite) {
 290             // Write data to controller
 291             dprintf(16, "Write sector id=%p dest=%p\n", op->drive_gf, buf_fl);
 292             if (CONFIG_ATA_PIO32)
 293                 outsl_fl(iobase1, buf_fl, blocksize / 4);
 294             else
 295                 outsw_fl(iobase1, buf_fl, blocksize / 2);
 296         } else {
 297             // Read data from controller
 298             dprintf(16, "Read sector id=%p dest=%p\n", op->drive_gf, buf_fl);
 299             if (CONFIG_ATA_PIO32)
 300                 insl_fl(iobase1, buf_fl, blocksize / 4);
 301             else
 302                 insw_fl(iobase1, buf_fl, blocksize / 2);
 303         }
 304         buf_fl += blocksize;
 305
 306         status = pause_await_not_bsy(iobase1, iobase2);
 307         if (status < 0) {
 308             // Error
 309             op->count -= count;
 310             return status;
 311         }
 312
 313         count--;
 314         if (!count)
 315             break;
 316         status &= (ATA_CB_STAT_BSY | ATA_CB_STAT_DRQ | ATA_CB_STAT_ERR);
 317         if (status != ATA_CB_STAT_DRQ) {
 318             dprintf(6, "ata_pio_transfer : more sectors left (status %02x)\n"
 319                     , status);
 320             op->count -= count;
 321             return -6;
 322         }
 323     }
 324
 325     status &= (ATA_CB_STAT_BSY | ATA_CB_STAT_DF | ATA_CB_STAT_DRQ
 326                | ATA_CB_STAT_ERR);
 327     if (!iswrite)
 328         status &= ~ATA_CB_STAT_DF;
 329     if (status != 0) {
 330         dprintf(6, "ata_pio_transfer : no sectors left (status %02x)\n", status);
 331         return -7;
 332     }
 333
 334     return 0;
 335 }
 336
 337
 338 /****************************************************************
 339  * ATA DMA transfers
 340  ****************************************************************/
 341
 342 #define BM_CMD    0
 343 #define  BM_CMD_MEMWRITE  0x08
 344 #define  BM_CMD_START     0x01
 345 #define BM_STATUS 2
 346 #define  BM_STATUS_IRQ    0x04
 347 #define  BM_STATUS_ERROR  0x02
 348 #define  BM_STATUS_ACTIVE 0x01
 349 #define BM_TABLE  4
 350
 351 struct sff_dma_prd {
 352     u32 buf_fl;
 353     u32 count;
 354 };
 355
 356 // Check if DMA available and setup transfer if so.
 357 static int
 358 ata_try_dma(struct disk_op_s *op, int iswrite, int blocksize)
 359 {
 360     ASSERT16();
 361     if (! CONFIG_ATA_DMA)
 362         return -1;
 363     u32 dest = (u32)op->buf_fl;
 364     if (dest & 1)
 365         // Need minimum alignment of 1.
 366         return -1;
 367     struct atadrive_s *adrive_gf = container_of(
 368         op->drive_gf, struct atadrive_s, drive);
 369     struct ata_channel_s *chan_gf = GET_GLOBALFLAT(adrive_gf->chan_gf);
 370     u16 iomaster = GET_GLOBALFLAT(chan_gf->iomaster);
 371     if (! iomaster)
 372         return -1;
 373     u32 bytes = op->count * blocksize;
 374     if (! bytes)
 375         return -1;
 376
 377     // Build PRD dma structure.
 378     struct sff_dma_prd *dma = MAKE_FLATPTR(SEG_LOW, ExtraStack);
 379     struct sff_dma_prd *origdma = dma;
 380     while (bytes) {
 381         if (dma >= &origdma[16])
 382             // Too many descriptors..
 383             return -1;
 384         u32 count = bytes;
 385         u32 max = 0x10000 - (dest & 0xffff);
 386         if (count > max)
 387             count = max;
 388
 389         SET_LOWFLAT(dma->buf_fl, dest);
 390         bytes -= count;
 391         if (!bytes)
 392             // Last descriptor.
 393             count |= 1<<31;
 394         dprintf(16, "dma@%p: %08x %08x\n", dma, dest, count);
 395         dest += count;
 396         SET_LOWFLAT(dma->count, count);
 397         dma++;
 398     }
 399
 400     // Program bus-master controller.
 401     outl((u32)origdma, iomaster + BM_TABLE);
 402     u8 oldcmd = inb(iomaster + BM_CMD) & ~(BM_CMD_MEMWRITE|BM_CMD_START);
 403     outb(oldcmd | (iswrite ? 0x00 : BM_CMD_MEMWRITE), iomaster + BM_CMD);
 404     outb(BM_STATUS_ERROR|BM_STATUS_IRQ, iomaster + BM_STATUS);
 405
 406     return 0;
 407 }
 408
 409 // Transfer data using DMA.
 410 static int
 411 ata_dma_transfer(struct disk_op_s *op)
 412 {
 413     if (! CONFIG_ATA_DMA)
 414         return -1;
 415     dprintf(16, "ata_dma_transfer id=%p buf=%p\n", op->drive_gf, op->buf_fl);
 416
 417     struct atadrive_s *adrive_gf = container_of(
 418         op->drive_gf, struct atadrive_s, drive);
 419     struct ata_channel_s *chan_gf = GET_GLOBALFLAT(adrive_gf->chan_gf);
 420     u16 iomaster = GET_GLOBALFLAT(chan_gf->iomaster);
 421
 422     // Start bus-master controller.
 423     u8 oldcmd = inb(iomaster + BM_CMD);
 424     outb(oldcmd | BM_CMD_START, iomaster + BM_CMD);
 425
 426     u32 end = timer_calc(IDE_TIMEOUT);
 427     u8 status;
 428     for (;;) {
 429         status = inb(iomaster + BM_STATUS);
 430         if (status & BM_STATUS_IRQ)
 431             break;
 432         // Transfer in progress
 433         if (timer_check(end)) {
 434             // Timeout.
 435             warn_timeout();
 436             break;
 437         }
 438         yield();
 439     }
 440     outb(oldcmd & ~BM_CMD_START, iomaster + BM_CMD);
 441
 442     u16 iobase1 = GET_GLOBALFLAT(chan_gf->iobase1);
 443     u16 iobase2 = GET_GLOBALFLAT(chan_gf->iobase2);
 444     int idestatus = pause_await_not_bsy(iobase1, iobase2);
 445
 446     if ((status & (BM_STATUS_IRQ|BM_STATUS_ACTIVE)) == BM_STATUS_IRQ
 447         && idestatus >= 0x00
 448         && (idestatus & (ATA_CB_STAT_BSY | ATA_CB_STAT_DF | ATA_CB_STAT_DRQ
 449                          | ATA_CB_STAT_ERR)) == 0x00)
 450         // Success.
 451         return 0;
 452
 453     dprintf(6, "IDE DMA error (dma=%x ide=%x/%x/%x)\n", status, idestatus
 454             , inb(iobase2 + ATA_CB_ASTAT), inb(iobase1 + ATA_CB_ERR));
 455     return -1;
 456 }
 457
 458
 459 /****************************************************************
 460  * ATA hard drive functions
 461  ****************************************************************/
 462
 463 // Transfer data to harddrive using PIO protocol.
 464 static int
 465 ata_pio_cmd_data(struct disk_op_s *op, int iswrite, struct ata_pio_command *cmd)
 466 {
 467     struct atadrive_s *adrive_gf = container_of(
 468         op->drive_gf, struct atadrive_s, drive);
 469     struct ata_channel_s *chan_gf = GET_GLOBALFLAT(adrive_gf->chan_gf);
 470     u16 iobase1 = GET_GLOBALFLAT(chan_gf->iobase1);
 471     u16 iobase2 = GET_GLOBALFLAT(chan_gf->iobase2);
 472
 473     // Disable interrupts
 474     outb(ATA_CB_DC_HD15 | ATA_CB_DC_NIEN, iobase2 + ATA_CB_DC);
 475
 476     int ret = send_cmd(adrive_gf, cmd);
 477     if (ret)
 478         goto fail;
 479     ret = ata_wait_data(iobase1);
 480     if (ret)
 481         goto fail;
 482     ret = ata_pio_transfer(op, iswrite, DISK_SECTOR_SIZE);
 483
 484 fail:
 485     // Enable interrupts
 486     outb(ATA_CB_DC_HD15, iobase2+ATA_CB_DC);
 487     return ret;
 488 }
 489
 490 // Transfer data to harddrive using DMA protocol.
 491 static int
 492 ata_dma_cmd_data(struct disk_op_s *op, struct ata_pio_command *cmd)
 493 {
 494     if (! CONFIG_ATA_DMA)
 495         return -1;
 496     struct atadrive_s *adrive_gf = container_of(
 497         op->drive_gf, struct atadrive_s, drive);
 498     int ret = send_cmd(adrive_gf, cmd);
 499     if (ret)
 500         return ret;
 501     return ata_dma_transfer(op);
 502 }
 503
 504 // Read/write count blocks from a harddrive.
 505 static int
 506 ata_readwrite(struct disk_op_s *op, int iswrite)
 507 {
 508     u64 lba = op->lba;
 509
 510     int usepio = ata_try_dma(op, iswrite, DISK_SECTOR_SIZE);
 511
 512     struct ata_pio_command cmd;
 513     memset(&cmd, 0, sizeof(cmd));
 514
 515     if (op->count >= (1<<8) || lba + op->count >= (1<<28)) {
 516         cmd.sector_count2 = op->count >> 8;
 517         cmd.lba_low2 = lba >> 24;
 518         cmd.lba_mid2 = lba >> 32;
 519         cmd.lba_high2 = lba >> 40;
 520         lba &= 0xffffff;
 521
 522         if (usepio)
 523             cmd.command = (iswrite ? ATA_CMD_WRITE_SECTORS_EXT
 524                            : ATA_CMD_READ_SECTORS_EXT);
 525         else
 526             cmd.command = (iswrite ? ATA_CMD_WRITE_DMA_EXT
 527                            : ATA_CMD_READ_DMA_EXT);
 528     } else {
 529         if (usepio)
 530             cmd.command = (iswrite ? ATA_CMD_WRITE_SECTORS
 531                            : ATA_CMD_READ_SECTORS);
 532         else
 533             cmd.command = (iswrite ? ATA_CMD_WRITE_DMA
 534                            : ATA_CMD_READ_DMA);
 535     }
 536
 537     cmd.sector_count = op->count;
 538     cmd.lba_low = lba;
 539     cmd.lba_mid = lba >> 8;
 540     cmd.lba_high = lba >> 16;
 541     cmd.device = ((lba >> 24) & 0xf) | ATA_CB_DH_LBA;
 542
 543     int ret;
 544     if (usepio)
 545         ret = ata_pio_cmd_data(op, iswrite, &cmd);
 546     else
 547         ret = ata_dma_cmd_data(op, &cmd);
 548     if (ret)
 549         return DISK_RET_EBADTRACK;
 550     return DISK_RET_SUCCESS;
 551 }
 552
 553 // 16bit command demuxer for ATA harddrives.
 554 int
 555 process_ata_op(struct disk_op_s *op)
 556 {
 557     if (!CONFIG_ATA)
 558         return 0;
 559
 560     struct atadrive_s *adrive_gf = container_of(
 561         op->drive_gf, struct atadrive_s, drive);
 562     switch (op->command) {
 563     case CMD_READ:
 564         return ata_readwrite(op, 0);
 565     case CMD_WRITE:
 566         return ata_readwrite(op, 1);
 567     case CMD_RESET:
 568         ata_reset(adrive_gf);
 569         return DISK_RET_SUCCESS;
 570     case CMD_ISREADY:
 571         return isready(adrive_gf);
 572     case CMD_FORMAT:
 573     case CMD_VERIFY:
 574     case CMD_SEEK:
 575         return DISK_RET_SUCCESS;
 576     default:
 577         return DISK_RET_EPARAM;
 578     }
 579 }
 580
 581
 582 /****************************************************************
 583  * ATAPI functions
 584  ****************************************************************/
 585
 586 #define CDROM_CDB_SIZE 12
 587
 588 // Low-level atapi command transmit function.
 589 int
 590 atapi_cmd_data(struct disk_op_s *op, void *cdbcmd, u16 blocksize)
 591 {
 592     if (! CONFIG_ATA)
 593         return 0;
 594
 595     struct atadrive_s *adrive_gf = container_of(
 596         op->drive_gf, struct atadrive_s, drive);
 597     struct ata_channel_s *chan_gf = GET_GLOBALFLAT(adrive_gf->chan_gf);
 598     u16 iobase1 = GET_GLOBALFLAT(chan_gf->iobase1);
 599     u16 iobase2 = GET_GLOBALFLAT(chan_gf->iobase2);
 600
 601     struct ata_pio_command cmd;
 602     memset(&cmd, 0, sizeof(cmd));
 603     cmd.lba_mid = blocksize;
 604     cmd.lba_high = blocksize >> 8;
 605     cmd.command = ATA_CMD_PACKET;
 606
 607     // Disable interrupts
 608     outb(ATA_CB_DC_HD15 | ATA_CB_DC_NIEN, iobase2 + ATA_CB_DC);
 609
 610     int ret = send_cmd(adrive_gf, &cmd);
 611     if (ret)
 612         goto fail;
 613     ret = ata_wait_data(iobase1);
 614     if (ret)
 615         goto fail;
 616
 617     // Send command to device
 618     outsw_fl(iobase1, MAKE_FLATPTR(GET_SEG(SS), cdbcmd), CDROM_CDB_SIZE / 2);
 619
 620     int status = pause_await_not_bsy(iobase1, iobase2);
 621     if (status < 0) {
 622         ret = status;
 623         goto fail;
 624     }
 625
 626     if (status & ATA_CB_STAT_ERR) {
 627         u8 err = inb(iobase1 + ATA_CB_ERR);
 628         // skip "Not Ready"
 629         if (err != 0x20)
 630             dprintf(6, "send_atapi_cmd : read error (status=%02x err=%02x)\n"
 631                     , status, err);
 632         ret = -2;
 633         goto fail;
 634     }
 635     if (blocksize) {
 636         if (!(status & ATA_CB_STAT_DRQ)) {
 637             dprintf(6, "send_atapi_cmd : DRQ not set (status %02x)\n", status);
 638             ret = -3;
 639             goto fail;
 640         }
 641
 642         ret = ata_pio_transfer(op, 0, blocksize);
 643     }
 644
 645 fail:
 646     // Enable interrupts
 647     outb(ATA_CB_DC_HD15, iobase2+ATA_CB_DC);
 648     if (ret)
 649         return DISK_RET_EBADTRACK;
 650     return DISK_RET_SUCCESS;
 651 }
 652
 653
 654 /****************************************************************
 655  * ATA detect and init
 656  ****************************************************************/
 657
 658 // Send an identify device or identify device packet command.
 659 static int
 660 send_ata_identity(struct atadrive_s *adrive, u16 *buffer, int command)
 661 {
 662     memset(buffer, 0, DISK_SECTOR_SIZE);
 663
 664     struct disk_op_s dop;
 665     memset(&dop, 0, sizeof(dop));
 666     dop.drive_gf = &adrive->drive;
 667     dop.count = 1;
 668     dop.lba = 1;
 669     dop.buf_fl = MAKE_FLATPTR(GET_SEG(SS), buffer);
 670
 671     struct ata_pio_command cmd;
 672     memset(&cmd, 0, sizeof(cmd));
 673     cmd.command = command;
 674
 675     return ata_pio_cmd_data(&dop, 0, &cmd);
 676 }
 677
 678 // Extract the ATA/ATAPI version info.
 679 int
 680 ata_extract_version(u16 *buffer)
 681 {
 682     // Extract ATA/ATAPI version.
 683     u16 ataversion = buffer[80];
 684     u8 version;
 685     for (version=15; version>0; version--)
 686         if (ataversion & (1<<version))
 687             break;
 688     return version;
 689 }
 690
 691 #define MAXMODEL 40
 692
 693 // Extract the ATA/ATAPI model info.
 694 char *
 695 ata_extract_model(char *model, u32 size, u16 *buffer)
 696 {
 697     // Read model name
 698     int i;
 699     for (i=0; i<size/2; i++)
 700         *(u16*)&model[i*2] = be16_to_cpu(buffer[27+i]);
 701     model[size] = 0x00;
 702     nullTrailingSpace(model);
 703     return model;
 704 }
 705
 706 // Common init code between ata and atapi
 707 static struct atadrive_s *
 708 init_atadrive(struct atadrive_s *dummy, u16 *buffer)
 709 {
 710     struct atadrive_s *adrive = malloc_fseg(sizeof(*adrive));
 711     if (!adrive) {
 712         warn_noalloc();
 713         return NULL;
 714     }
 715     memset(adrive, 0, sizeof(*adrive));
 716     adrive->chan_gf = dummy->chan_gf;
 717     adrive->slave = dummy->slave;
 718     adrive->drive.cntl_id = adrive->chan_gf->chanid * 2 + dummy->slave;
 719     adrive->drive.removable = (buffer[0] & 0x80) ? 1 : 0;
 720     return adrive;
 721 }
 722
 723 // Detect if the given drive is an atapi - initialize it if so.
 724 static struct atadrive_s *
 725 init_drive_atapi(struct atadrive_s *dummy, u16 *buffer)
 726 {
 727     // Send an IDENTIFY_DEVICE_PACKET command to device
 728     int ret = send_ata_identity(dummy, buffer, ATA_CMD_IDENTIFY_PACKET_DEVICE);
 729     if (ret)
 730         return NULL;
 731
 732     // Success - setup as ATAPI.
 733     struct atadrive_s *adrive = init_atadrive(dummy, buffer);
 734     if (!adrive)
 735         return NULL;
 736     adrive->drive.type = DTYPE_ATA_ATAPI;
 737     adrive->drive.blksize = CDROM_SECTOR_SIZE;
 738     adrive->drive.sectors = (u64)-1;
 739     u8 iscd = ((buffer[0] >> 8) & 0x1f) == 0x05;
 740     char model[MAXMODEL+1];
 741     char *desc = znprintf(MAXDESCSIZE
 742                           , "DVD/CD [ata%d-%d: %s ATAPI-%d %s]"
 743                           , adrive->chan_gf->chanid, adrive->slave
 744                           , ata_extract_model(model, MAXMODEL, buffer)
 745                           , ata_extract_version(buffer)
 746                           , (iscd ? "DVD/CD" : "Device"));
 747     dprintf(1, "%s\n", desc);
 748
 749     // fill cdidmap
 750     if (iscd) {
 751         int prio = bootprio_find_ata_device(adrive->chan_gf->pci_tmp,
 752                                             adrive->chan_gf->chanid,
 753                                             adrive->slave);
 754         boot_add_cd(&adrive->drive, desc, prio);
 755     }
 756
 757     return adrive;
 758 }
 759
 760 // Detect if the given drive is a regular ata drive - initialize it if so.
 761 static struct atadrive_s *
 762 init_drive_ata(struct atadrive_s *dummy, u16 *buffer)
 763 {
 764     // Send an IDENTIFY_DEVICE command to device
 765     int ret = send_ata_identity(dummy, buffer, ATA_CMD_IDENTIFY_DEVICE);
 766     if (ret)
 767         return NULL;
 768
 769     // Success - setup as ATA.
 770     struct atadrive_s *adrive = init_atadrive(dummy, buffer);
 771     if (!adrive)
 772         return NULL;
 773     adrive->drive.type = DTYPE_ATA;
 774     adrive->drive.blksize = DISK_SECTOR_SIZE;
 775
 776     adrive->drive.pchs.cylinder = buffer[1];
 777     adrive->drive.pchs.head = buffer[3];
 778     adrive->drive.pchs.sector = buffer[6];
 779
 780     u64 sectors;
 781     if (buffer[83] & (1 << 10)) // word 83 - lba48 support
 782         sectors = *(u64*)&buffer[100]; // word 100-103
 783     else
 784         sectors = *(u32*)&buffer[60]; // word 60 and word 61
 785     adrive->drive.sectors = sectors;
 786     u64 adjsize = sectors >> 11;
 787     char adjprefix = 'M';
 788     if (adjsize >= (1 << 16)) {
 789         adjsize >>= 10;
 790         adjprefix = 'G';
 791     }
 792     char model[MAXMODEL+1];
 793     char *desc = znprintf(MAXDESCSIZE
 794                           , "ata%d-%d: %s ATA-%d Hard-Disk (%u %ciBytes)"
 795                           , adrive->chan_gf->chanid, adrive->slave
 796                           , ata_extract_model(model, MAXMODEL, buffer)
 797                           , ata_extract_version(buffer)
 798                           , (u32)adjsize, adjprefix);
 799     dprintf(1, "%s\n", desc);
 800
 801     int prio = bootprio_find_ata_device(adrive->chan_gf->pci_tmp,
 802                                         adrive->chan_gf->chanid,
 803                                         adrive->slave);
 804     // Register with bcv system.
 805     boot_add_hd(&adrive->drive, desc, prio);
 806
 807     return adrive;
 808 }
 809
 810 static u32 SpinupEnd;
 811
 812 // Wait for non-busy status and check for "floating bus" condition.
 813 static int
 814 powerup_await_non_bsy(u16 base)
 815 {
 816     u8 orstatus = 0;
 817     u8 status;
 818     for (;;) {
 819         status = inb(base+ATA_CB_STAT);
 820         if (!(status & ATA_CB_STAT_BSY))
 821             break;
 822         orstatus |= status;
 823         if (orstatus == 0xff) {
 824             dprintf(4, "powerup IDE floating\n");
 825             return orstatus;
 826         }
 827         if (timer_check(SpinupEnd)) {
 828             warn_timeout();
 829             return -1;
 830         }
 831         yield();
 832     }
 833     dprintf(6, "powerup iobase=%x st=%x\n", base, status);
 834     return status;
 835 }
 836
 837 // Detect any drives attached to a given controller.
 838 static void
 839 ata_detect(void *data)
 840 {
 841     struct ata_channel_s *chan_gf = data;
 842     struct atadrive_s dummy;
 843     memset(&dummy, 0, sizeof(dummy));
 844     dummy.chan_gf = chan_gf;
 845     // Device detection
 846     int didreset = 0;
 847     u8 slave;
 848     for (slave=0; slave<=1; slave++) {
 849         // Wait for not-bsy.
 850         u16 iobase1 = chan_gf->iobase1;
 851         int status = powerup_await_non_bsy(iobase1);
 852         if (status < 0)
 853             continue;
 854         u8 newdh = slave ? ATA_CB_DH_DEV1 : ATA_CB_DH_DEV0;
 855         outb(newdh, iobase1+ATA_CB_DH);
 856         ndelay(400);
 857         status = powerup_await_non_bsy(iobase1);
 858         if (status < 0)
 859             continue;
 860
 861         // Check if ioport registers look valid.
 862         outb(newdh, iobase1+ATA_CB_DH);
 863         u8 dh = inb(iobase1+ATA_CB_DH);
 864         outb(0x55, iobase1+ATA_CB_SC);
 865         outb(0xaa, iobase1+ATA_CB_SN);
 866         u8 sc = inb(iobase1+ATA_CB_SC);
 867         u8 sn = inb(iobase1+ATA_CB_SN);
 868         dprintf(6, "ata_detect ata%d-%d: sc=%x sn=%x dh=%x\n"
 869                 , chan_gf->chanid, slave, sc, sn, dh);
 870         if (sc != 0x55 || sn != 0xaa || dh != newdh)
 871             continue;
 872
 873         // Prepare new drive.
 874         dummy.slave = slave;
 875
 876         // reset the channel
 877         if (!didreset) {
 878             ata_reset(&dummy);
 879             didreset = 1;
 880         }
 881
 882         // check for ATAPI
 883         u16 buffer[256];
 884         struct atadrive_s *adrive = init_drive_atapi(&dummy, buffer);
 885         if (!adrive) {
 886             // Didn't find an ATAPI drive - look for ATA drive.
 887             u8 st = inb(iobase1+ATA_CB_STAT);
 888             if (!st)
 889                 // Status not set - can't be a valid drive.
 890                 continue;
 891
 892             // Wait for RDY.
 893             int ret = await_rdy(iobase1);
 894             if (ret < 0)
 895                 continue;
 896
 897             // check for ATA.
 898             adrive = init_drive_ata(&dummy, buffer);
 899             if (!adrive)
 900                 // No ATA drive found
 901                 continue;
 902         }
 903
 904         u16 resetresult = buffer[93];
 905         dprintf(6, "ata_detect resetresult=%04x\n", resetresult);
 906         if (!slave && (resetresult & 0xdf61) == 0x4041)
 907             // resetresult looks valid and device 0 is responding to
 908             // device 1 requests - device 1 must not be present - skip
 909             // detection.
 910             break;
 911     }
 912 }
 913
 914 // Initialize an ata controller and detect its drives.
 915 static void
 916 init_controller(struct pci_device *pci, int irq
 917                 , u32 port1, u32 port2, u32 master)
 918 {
 919     static int chanid = 0;
 920     struct ata_channel_s *chan_gf = malloc_fseg(sizeof(*chan_gf));
 921     if (!chan_gf) {
 922         warn_noalloc();
 923         return;
 924     }
 925     chan_gf->chanid = chanid++;
 926     chan_gf->irq = irq;
 927     chan_gf->pci_bdf = pci ? pci->bdf : -1;
 928     chan_gf->pci_tmp = pci;
 929     chan_gf->iobase1 = port1;
 930     chan_gf->iobase2 = port2;
 931     chan_gf->iomaster = master;
 932     dprintf(1, "ATA controller %d at %x/%x/%x (irq %d dev %x)\n"
 933             , chanid, port1, port2, master, irq, chan_gf->pci_bdf);
 934     run_thread(ata_detect, chan_gf);
 935 }
 936
 937 #define IRQ_ATA1 14
 938 #define IRQ_ATA2 15
 939
 940 // Handle controllers on an ATA PCI device.
 941 static void
 942 init_pciata(struct pci_device *pci, u8 prog_if)
 943 {
 944     pci->have_driver = 1;
 945     u16 bdf = pci->bdf;
 946     u8 pciirq = pci_config_readb(bdf, PCI_INTERRUPT_LINE);
 947     int master = 0;
 948     if (CONFIG_ATA_DMA && prog_if & 0x80) {
 949         // Check for bus-mastering.
 950         u32 bar = pci_config_readl(bdf, PCI_BASE_ADDRESS_4);
 951         if (bar & PCI_BASE_ADDRESS_SPACE_IO) {
 952             master = bar & PCI_BASE_ADDRESS_IO_MASK;
 953             pci_config_maskw(bdf, PCI_COMMAND, 0, PCI_COMMAND_MASTER);
 954         }
 955     }
 956
 957     u32 port1, port2, irq;
 958     if (prog_if & 1) {
 959         port1 = (pci_config_readl(bdf, PCI_BASE_ADDRESS_0)
 960                  & PCI_BASE_ADDRESS_IO_MASK);
 961         port2 = (pci_config_readl(bdf, PCI_BASE_ADDRESS_1)
 962                  & PCI_BASE_ADDRESS_IO_MASK);
 963         irq = pciirq;
 964     } else {
 965         port1 = PORT_ATA1_CMD_BASE;
 966         port2 = PORT_ATA1_CTRL_BASE;
 967         irq = IRQ_ATA1;
 968     }
 969     init_controller(pci, irq, port1, port2, master);
 970
 971     if (prog_if & 4) {
 972         port1 = (pci_config_readl(bdf, PCI_BASE_ADDRESS_2)
 973                  & PCI_BASE_ADDRESS_IO_MASK);
 974         port2 = (pci_config_readl(bdf, PCI_BASE_ADDRESS_3)
 975                  & PCI_BASE_ADDRESS_IO_MASK);
 976         irq = pciirq;
 977     } else {
 978         port1 = PORT_ATA2_CMD_BASE;
 979         port2 = PORT_ATA2_CTRL_BASE;
 980         irq = IRQ_ATA2;
 981     }
 982     init_controller(pci, irq, port1, port2, master ? master + 8 : 0);
 983 }
 984
 985 static void
 986 found_genericata(struct pci_device *pci, void *arg)
 987 {
 988     init_pciata(pci, pci->prog_if);
 989 }
 990
 991 static void
 992 found_compatibleahci(struct pci_device *pci, void *arg)
 993 {
 994     if (CONFIG_AHCI)
 995         // Already handled directly via native ahci interface.
 996         return;
 997     init_pciata(pci, 0x8f);
 998 }
 999
1000 static const struct pci_device_id pci_ata_tbl[] = {
1001     PCI_DEVICE_CLASS(PCI_ANY_ID, PCI_ANY_ID, PCI_CLASS_STORAGE_IDE
1002                      , found_genericata),
1003     PCI_DEVICE(PCI_VENDOR_ID_ATI, 0x4391, found_compatibleahci),
1004     PCI_DEVICE_END,
1005 };
1006
1007 // Locate and init ata controllers.
1008 static void
1009 ata_scan(void)
1010 {
1011     if (CONFIG_QEMU && hlist_empty(&PCIDevices)) {
1012         // No PCI devices found - probably a QEMU "-M isapc" machine.
1013         // Try using ISA ports for ATA controllers.
1014         init_controller(NULL, IRQ_ATA1
1015                         , PORT_ATA1_CMD_BASE, PORT_ATA1_CTRL_BASE, 0);
1016         init_controller(NULL, IRQ_ATA2
1017                         , PORT_ATA2_CMD_BASE, PORT_ATA2_CTRL_BASE, 0);
1018         return;
1019     }
1020
1021     // Scan PCI bus for ATA adapters
1022     struct pci_device *pci;
1023     foreachpci(pci) {
1024         pci_init_device(pci_ata_tbl, pci, NULL);
1025     }
1026 }
1027
1028 void
1029 ata_setup(void)
1030 {
1031     ASSERT32FLAT();
1032     if (!CONFIG_ATA)
1033         return;
1034
1035     dprintf(3, "init hard drives\n");
1036
1037     SpinupEnd = timer_calc(IDE_TIMEOUT);
1038     ata_scan();
1039
1040     SET_BDA(disk_control_byte, 0xc0);
1041
1042     enable_hwirq(14, FUNC16(entry_76));
1043 }