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 ata_process_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     default:
 573         return default_process_op(op);
 574     }
 575 }
 576
 577
 578 /****************************************************************
 579  * ATAPI functions
 580  ****************************************************************/
 581
 582 #define CDROM_CDB_SIZE 12
 583
 584 // Low-level atapi command transmit function.
 585 int
 586 ata_atapi_process_op(struct disk_op_s *op)
 587 {
 588     if (! CONFIG_ATA)
 589         return 0;
 590
 591     if (op->command == CMD_WRITE || op->command == CMD_FORMAT)
 592         return DISK_RET_EWRITEPROTECT;
 593     u8 cdbcmd[CDROM_CDB_SIZE];
 594     int blocksize = scsi_fill_cmd(op, cdbcmd, sizeof(cdbcmd));
 595     if (blocksize < 0)
 596         return default_process_op(op);
 597
 598     struct atadrive_s *adrive_gf = container_of(
 599         op->drive_gf, struct atadrive_s, drive);
 600     struct ata_channel_s *chan_gf = GET_GLOBALFLAT(adrive_gf->chan_gf);
 601     u16 iobase1 = GET_GLOBALFLAT(chan_gf->iobase1);
 602     u16 iobase2 = GET_GLOBALFLAT(chan_gf->iobase2);
 603
 604     struct ata_pio_command cmd;
 605     memset(&cmd, 0, sizeof(cmd));
 606     cmd.lba_mid = blocksize;
 607     cmd.lba_high = blocksize >> 8;
 608     cmd.command = ATA_CMD_PACKET;
 609
 610     // Disable interrupts
 611     outb(ATA_CB_DC_HD15 | ATA_CB_DC_NIEN, iobase2 + ATA_CB_DC);
 612
 613     int ret = send_cmd(adrive_gf, &cmd);
 614     if (ret)
 615         goto fail;
 616     ret = ata_wait_data(iobase1);
 617     if (ret)
 618         goto fail;
 619
 620     // Send command to device
 621     outsw_fl(iobase1, MAKE_FLATPTR(GET_SEG(SS), cdbcmd), CDROM_CDB_SIZE / 2);
 622
 623     int status = pause_await_not_bsy(iobase1, iobase2);
 624     if (status < 0) {
 625         ret = status;
 626         goto fail;
 627     }
 628
 629     if (status & ATA_CB_STAT_ERR) {
 630         u8 err = inb(iobase1 + ATA_CB_ERR);
 631         // skip "Not Ready"
 632         if (err != 0x20)
 633             dprintf(6, "send_atapi_cmd : read error (status=%02x err=%02x)\n"
 634                     , status, err);
 635         ret = -2;
 636         goto fail;
 637     }
 638     if (blocksize) {
 639         if (!(status & ATA_CB_STAT_DRQ)) {
 640             dprintf(6, "send_atapi_cmd : DRQ not set (status %02x)\n", status);
 641             ret = -3;
 642             goto fail;
 643         }
 644
 645         ret = ata_pio_transfer(op, 0, blocksize);
 646     }
 647
 648 fail:
 649     // Enable interrupts
 650     outb(ATA_CB_DC_HD15, iobase2+ATA_CB_DC);
 651     if (ret)
 652         return DISK_RET_EBADTRACK;
 653     return DISK_RET_SUCCESS;
 654 }
 655
 656
 657 /****************************************************************
 658  * ATA detect and init
 659  ****************************************************************/
 660
 661 // Send an identify device or identify device packet command.
 662 static int
 663 send_ata_identity(struct atadrive_s *adrive, u16 *buffer, int command)
 664 {
 665     memset(buffer, 0, DISK_SECTOR_SIZE);
 666
 667     struct disk_op_s dop;
 668     memset(&dop, 0, sizeof(dop));
 669     dop.drive_gf = &adrive->drive;
 670     dop.count = 1;
 671     dop.lba = 1;
 672     dop.buf_fl = MAKE_FLATPTR(GET_SEG(SS), buffer);
 673
 674     struct ata_pio_command cmd;
 675     memset(&cmd, 0, sizeof(cmd));
 676     cmd.command = command;
 677
 678     return ata_pio_cmd_data(&dop, 0, &cmd);
 679 }
 680
 681 // Extract the ATA/ATAPI version info.
 682 int
 683 ata_extract_version(u16 *buffer)
 684 {
 685     // Extract ATA/ATAPI version.
 686     u16 ataversion = buffer[80];
 687     u8 version;
 688     for (version=15; version>0; version--)
 689         if (ataversion & (1<<version))
 690             break;
 691     return version;
 692 }
 693
 694 #define MAXMODEL 40
 695
 696 // Extract the ATA/ATAPI model info.
 697 char *
 698 ata_extract_model(char *model, u32 size, u16 *buffer)
 699 {
 700     // Read model name
 701     int i;
 702     for (i=0; i<size/2; i++)
 703         *(u16*)&model[i*2] = be16_to_cpu(buffer[27+i]);
 704     model[size] = 0x00;
 705     nullTrailingSpace(model);
 706     return model;
 707 }
 708
 709 // Common init code between ata and atapi
 710 static struct atadrive_s *
 711 init_atadrive(struct atadrive_s *dummy, u16 *buffer)
 712 {
 713     struct atadrive_s *adrive = malloc_fseg(sizeof(*adrive));
 714     if (!adrive) {
 715         warn_noalloc();
 716         return NULL;
 717     }
 718     memset(adrive, 0, sizeof(*adrive));
 719     adrive->chan_gf = dummy->chan_gf;
 720     adrive->slave = dummy->slave;
 721     adrive->drive.cntl_id = adrive->chan_gf->ataid * 2 + dummy->slave;
 722     adrive->drive.removable = (buffer[0] & 0x80) ? 1 : 0;
 723     return adrive;
 724 }
 725
 726 // Detect if the given drive is an atapi - initialize it if so.
 727 static struct atadrive_s *
 728 init_drive_atapi(struct atadrive_s *dummy, u16 *buffer)
 729 {
 730     // Send an IDENTIFY_DEVICE_PACKET command to device
 731     int ret = send_ata_identity(dummy, buffer, ATA_CMD_IDENTIFY_PACKET_DEVICE);
 732     if (ret)
 733         return NULL;
 734
 735     // Success - setup as ATAPI.
 736     struct atadrive_s *adrive = init_atadrive(dummy, buffer);
 737     if (!adrive)
 738         return NULL;
 739     adrive->drive.type = DTYPE_ATA_ATAPI;
 740     adrive->drive.blksize = CDROM_SECTOR_SIZE;
 741     adrive->drive.sectors = (u64)-1;
 742     u8 iscd = ((buffer[0] >> 8) & 0x1f) == 0x05;
 743     char model[MAXMODEL+1];
 744     char *desc = znprintf(MAXDESCSIZE
 745                           , "DVD/CD [ata%d-%d: %s ATAPI-%d %s]"
 746                           , adrive->chan_gf->ataid, adrive->slave
 747                           , ata_extract_model(model, MAXMODEL, buffer)
 748                           , ata_extract_version(buffer)
 749                           , (iscd ? "DVD/CD" : "Device"));
 750     dprintf(1, "%s\n", desc);
 751
 752     // fill cdidmap
 753     if (iscd) {
 754         int prio = bootprio_find_ata_device(adrive->chan_gf->pci_tmp,
 755                                             adrive->chan_gf->chanid,
 756                                             adrive->slave);
 757         boot_add_cd(&adrive->drive, desc, prio);
 758     }
 759
 760     return adrive;
 761 }
 762
 763 // Detect if the given drive is a regular ata drive - initialize it if so.
 764 static struct atadrive_s *
 765 init_drive_ata(struct atadrive_s *dummy, u16 *buffer)
 766 {
 767     // Send an IDENTIFY_DEVICE command to device
 768     int ret = send_ata_identity(dummy, buffer, ATA_CMD_IDENTIFY_DEVICE);
 769     if (ret)
 770         return NULL;
 771
 772     // Success - setup as ATA.
 773     struct atadrive_s *adrive = init_atadrive(dummy, buffer);
 774     if (!adrive)
 775         return NULL;
 776     adrive->drive.type = DTYPE_ATA;
 777     adrive->drive.blksize = DISK_SECTOR_SIZE;
 778
 779     adrive->drive.pchs.cylinder = buffer[1];
 780     adrive->drive.pchs.head = buffer[3];
 781     adrive->drive.pchs.sector = buffer[6];
 782
 783     u64 sectors;
 784     if (buffer[83] & (1 << 10)) // word 83 - lba48 support
 785         sectors = *(u64*)&buffer[100]; // word 100-103
 786     else
 787         sectors = *(u32*)&buffer[60]; // word 60 and word 61
 788     adrive->drive.sectors = sectors;
 789     u64 adjsize = sectors >> 11;
 790     char adjprefix = 'M';
 791     if (adjsize >= (1 << 16)) {
 792         adjsize >>= 10;
 793         adjprefix = 'G';
 794     }
 795     char model[MAXMODEL+1];
 796     char *desc = znprintf(MAXDESCSIZE
 797                           , "ata%d-%d: %s ATA-%d Hard-Disk (%u %ciBytes)"
 798                           , adrive->chan_gf->ataid, adrive->slave
 799                           , ata_extract_model(model, MAXMODEL, buffer)
 800                           , ata_extract_version(buffer)
 801                           , (u32)adjsize, adjprefix);
 802     dprintf(1, "%s\n", desc);
 803
 804     int prio = bootprio_find_ata_device(adrive->chan_gf->pci_tmp,
 805                                         adrive->chan_gf->chanid,
 806                                         adrive->slave);
 807     // Register with bcv system.
 808     boot_add_hd(&adrive->drive, desc, prio);
 809
 810     return adrive;
 811 }
 812
 813 static u32 SpinupEnd;
 814
 815 // Wait for non-busy status and check for "floating bus" condition.
 816 static int
 817 powerup_await_non_bsy(u16 base)
 818 {
 819     u8 orstatus = 0;
 820     u8 status;
 821     for (;;) {
 822         status = inb(base+ATA_CB_STAT);
 823         if (!(status & ATA_CB_STAT_BSY))
 824             break;
 825         orstatus |= status;
 826         if (orstatus == 0xff) {
 827             dprintf(4, "powerup IDE floating\n");
 828             return orstatus;
 829         }
 830         if (timer_check(SpinupEnd)) {
 831             warn_timeout();
 832             return -1;
 833         }
 834         yield();
 835     }
 836     dprintf(6, "powerup iobase=%x st=%x\n", base, status);
 837     return status;
 838 }
 839
 840 // Detect any drives attached to a given controller.
 841 static void
 842 ata_detect(void *data)
 843 {
 844     struct ata_channel_s *chan_gf = data;
 845     struct atadrive_s dummy;
 846     memset(&dummy, 0, sizeof(dummy));
 847     dummy.chan_gf = chan_gf;
 848     // Device detection
 849     int didreset = 0;
 850     u8 slave;
 851     for (slave=0; slave<=1; slave++) {
 852         // Wait for not-bsy.
 853         u16 iobase1 = chan_gf->iobase1;
 854         int status = powerup_await_non_bsy(iobase1);
 855         if (status < 0)
 856             continue;
 857         u8 newdh = slave ? ATA_CB_DH_DEV1 : ATA_CB_DH_DEV0;
 858         outb(newdh, iobase1+ATA_CB_DH);
 859         ndelay(400);
 860         status = powerup_await_non_bsy(iobase1);
 861         if (status < 0)
 862             continue;
 863
 864         // Check if ioport registers look valid.
 865         outb(newdh, iobase1+ATA_CB_DH);
 866         u8 dh = inb(iobase1+ATA_CB_DH);
 867         outb(0x55, iobase1+ATA_CB_SC);
 868         outb(0xaa, iobase1+ATA_CB_SN);
 869         u8 sc = inb(iobase1+ATA_CB_SC);
 870         u8 sn = inb(iobase1+ATA_CB_SN);
 871         dprintf(6, "ata_detect ata%d-%d: sc=%x sn=%x dh=%x\n"
 872                 , chan_gf->ataid, slave, sc, sn, dh);
 873         if (sc != 0x55 || sn != 0xaa || dh != newdh)
 874             continue;
 875
 876         // Prepare new drive.
 877         dummy.slave = slave;
 878
 879         // reset the channel
 880         if (!didreset) {
 881             ata_reset(&dummy);
 882             didreset = 1;
 883         }
 884
 885         // check for ATAPI
 886         u16 buffer[256];
 887         struct atadrive_s *adrive = init_drive_atapi(&dummy, buffer);
 888         if (!adrive) {
 889             // Didn't find an ATAPI drive - look for ATA drive.
 890             u8 st = inb(iobase1+ATA_CB_STAT);
 891             if (!st)
 892                 // Status not set - can't be a valid drive.
 893                 continue;
 894
 895             // Wait for RDY.
 896             int ret = await_rdy(iobase1);
 897             if (ret < 0)
 898                 continue;
 899
 900             // check for ATA.
 901             adrive = init_drive_ata(&dummy, buffer);
 902             if (!adrive)
 903                 // No ATA drive found
 904                 continue;
 905         }
 906
 907         u16 resetresult = buffer[93];
 908         dprintf(6, "ata_detect resetresult=%04x\n", resetresult);
 909         if (!slave && (resetresult & 0xdf61) == 0x4041)
 910             // resetresult looks valid and device 0 is responding to
 911             // device 1 requests - device 1 must not be present - skip
 912             // detection.
 913             break;
 914     }
 915 }
 916
 917 // Initialize an ata controller and detect its drives.
 918 static void
 919 init_controller(struct pci_device *pci, int chanid, int irq
 920                 , u32 port1, u32 port2, u32 master)
 921 {
 922     static int ataid = 0;
 923     struct ata_channel_s *chan_gf = malloc_fseg(sizeof(*chan_gf));
 924     if (!chan_gf) {
 925         warn_noalloc();
 926         return;
 927     }
 928     chan_gf->ataid = ataid++;
 929     chan_gf->chanid = chanid;
 930     chan_gf->irq = irq;
 931     chan_gf->pci_bdf = pci ? pci->bdf : -1;
 932     chan_gf->pci_tmp = pci;
 933     chan_gf->iobase1 = port1;
 934     chan_gf->iobase2 = port2;
 935     chan_gf->iomaster = master;
 936     dprintf(1, "ATA controller %d at %x/%x/%x (irq %d dev %x)\n"
 937             , ataid, port1, port2, master, irq, chan_gf->pci_bdf);
 938     run_thread(ata_detect, chan_gf);
 939 }
 940
 941 #define IRQ_ATA1 14
 942 #define IRQ_ATA2 15
 943
 944 // Handle controllers on an ATA PCI device.
 945 static void
 946 init_pciata(struct pci_device *pci, u8 prog_if)
 947 {
 948     pci->have_driver = 1;
 949     u16 bdf = pci->bdf;
 950     u8 pciirq = pci_config_readb(bdf, PCI_INTERRUPT_LINE);
 951     int master = 0;
 952     if (CONFIG_ATA_DMA && prog_if & 0x80) {
 953         // Check for bus-mastering.
 954         u32 bar = pci_config_readl(bdf, PCI_BASE_ADDRESS_4);
 955         if (bar & PCI_BASE_ADDRESS_SPACE_IO) {
 956             master = bar & PCI_BASE_ADDRESS_IO_MASK;
 957             pci_config_maskw(bdf, PCI_COMMAND, 0, PCI_COMMAND_MASTER);
 958         }
 959     }
 960
 961     u32 port1, port2, irq;
 962     if (prog_if & 1) {
 963         port1 = (pci_config_readl(bdf, PCI_BASE_ADDRESS_0)
 964                  & PCI_BASE_ADDRESS_IO_MASK);
 965         port2 = (pci_config_readl(bdf, PCI_BASE_ADDRESS_1)
 966                  & PCI_BASE_ADDRESS_IO_MASK);
 967         irq = pciirq;
 968     } else {
 969         port1 = PORT_ATA1_CMD_BASE;
 970         port2 = PORT_ATA1_CTRL_BASE;
 971         irq = IRQ_ATA1;
 972     }
 973     init_controller(pci, 0, irq, port1, port2, master);
 974
 975     if (prog_if & 4) {
 976         port1 = (pci_config_readl(bdf, PCI_BASE_ADDRESS_2)
 977                  & PCI_BASE_ADDRESS_IO_MASK);
 978         port2 = (pci_config_readl(bdf, PCI_BASE_ADDRESS_3)
 979                  & PCI_BASE_ADDRESS_IO_MASK);
 980         irq = pciirq;
 981     } else {
 982         port1 = PORT_ATA2_CMD_BASE;
 983         port2 = PORT_ATA2_CTRL_BASE;
 984         irq = IRQ_ATA2;
 985     }
 986     init_controller(pci, 1, irq, port1, port2, master ? master + 8 : 0);
 987 }
 988
 989 static void
 990 found_genericata(struct pci_device *pci, void *arg)
 991 {
 992     init_pciata(pci, pci->prog_if);
 993 }
 994
 995 static void
 996 found_compatibleahci(struct pci_device *pci, void *arg)
 997 {
 998     if (CONFIG_AHCI)
 999         // Already handled directly via native ahci interface.
1000         return;
1001     init_pciata(pci, 0x8f);
1002 }
1003
1004 static const struct pci_device_id pci_ata_tbl[] = {
1005     PCI_DEVICE_CLASS(PCI_ANY_ID, PCI_ANY_ID, PCI_CLASS_STORAGE_IDE
1006                      , found_genericata),
1007     PCI_DEVICE(PCI_VENDOR_ID_ATI, 0x4391, found_compatibleahci),
1008     PCI_DEVICE_END,
1009 };
1010
1011 // Locate and init ata controllers.
1012 static void
1013 ata_scan(void)
1014 {
1015     if (CONFIG_QEMU && hlist_empty(&PCIDevices)) {
1016         // No PCI devices found - probably a QEMU "-M isapc" machine.
1017         // Try using ISA ports for ATA controllers.
1018         init_controller(NULL, 0, IRQ_ATA1
1019                         , PORT_ATA1_CMD_BASE, PORT_ATA1_CTRL_BASE, 0);
1020         init_controller(NULL, 1, IRQ_ATA2
1021                         , PORT_ATA2_CMD_BASE, PORT_ATA2_CTRL_BASE, 0);
1022         return;
1023     }
1024
1025     // Scan PCI bus for ATA adapters
1026     struct pci_device *pci;
1027     foreachpci(pci) {
1028         pci_init_device(pci_ata_tbl, pci, NULL);
1029     }
1030 }
1031
1032 void
1033 ata_setup(void)
1034 {
1035     ASSERT32FLAT();
1036     if (!CONFIG_ATA)
1037         return;
1038
1039     dprintf(3, "init hard drives\n");
1040
1041     SpinupEnd = timer_calc(IDE_TIMEOUT);
1042     ata_scan();
1043
1044     SET_BDA(disk_control_byte, 0xc0);
1045
1046     enable_hwirq(14, FUNC16(entry_76));
1047 }