Add qemu 2.4.0
[kvmfornfv.git] / qemu / tests / rtc-test.c
1 /*
2  * QTest testcase for the MC146818 real-time clock
3  *
4  * Copyright IBM, Corp. 2012
5  *
6  * Authors:
7  *  Anthony Liguori   <aliguori@us.ibm.com>
8  *
9  * This work is licensed under the terms of the GNU GPL, version 2 or later.
10  * See the COPYING file in the top-level directory.
11  *
12  */
13
14 #include <glib.h>
15 #include <stdio.h>
16 #include <string.h>
17 #include <stdlib.h>
18 #include <unistd.h>
19
20 #include "libqtest.h"
21 #include "hw/timer/mc146818rtc_regs.h"
22
23 static uint8_t base = 0x70;
24
25 static int bcd2dec(int value)
26 {
27     return (((value >> 4) & 0x0F) * 10) + (value & 0x0F);
28 }
29
30 static uint8_t cmos_read(uint8_t reg)
31 {
32     outb(base + 0, reg);
33     return inb(base + 1);
34 }
35
36 static void cmos_write(uint8_t reg, uint8_t val)
37 {
38     outb(base + 0, reg);
39     outb(base + 1, val);
40 }
41
42 static int tm_cmp(struct tm *lhs, struct tm *rhs)
43 {
44     time_t a, b;
45     struct tm d1, d2;
46
47     memcpy(&d1, lhs, sizeof(d1));
48     memcpy(&d2, rhs, sizeof(d2));
49
50     a = mktime(&d1);
51     b = mktime(&d2);
52
53     if (a < b) {
54         return -1;
55     } else if (a > b) {
56         return 1;
57     }
58
59     return 0;
60 }
61
62 #if 0
63 static void print_tm(struct tm *tm)
64 {
65     printf("%04d-%02d-%02d %02d:%02d:%02d\n",
66            tm->tm_year + 1900, tm->tm_mon + 1, tm->tm_mday,
67            tm->tm_hour, tm->tm_min, tm->tm_sec, tm->tm_gmtoff);
68 }
69 #endif
70
71 static void cmos_get_date_time(struct tm *date)
72 {
73     int base_year = 2000, hour_offset;
74     int sec, min, hour, mday, mon, year;
75     time_t ts;
76     struct tm dummy;
77
78     sec = cmos_read(RTC_SECONDS);
79     min = cmos_read(RTC_MINUTES);
80     hour = cmos_read(RTC_HOURS);
81     mday = cmos_read(RTC_DAY_OF_MONTH);
82     mon = cmos_read(RTC_MONTH);
83     year = cmos_read(RTC_YEAR);
84
85     if ((cmos_read(RTC_REG_B) & REG_B_DM) == 0) {
86         sec = bcd2dec(sec);
87         min = bcd2dec(min);
88         hour = bcd2dec(hour);
89         mday = bcd2dec(mday);
90         mon = bcd2dec(mon);
91         year = bcd2dec(year);
92         hour_offset = 80;
93     } else {
94         hour_offset = 0x80;
95     }
96
97     if ((cmos_read(0x0B) & REG_B_24H) == 0) {
98         if (hour >= hour_offset) {
99             hour -= hour_offset;
100             hour += 12;
101         }
102     }
103
104     ts = time(NULL);
105     localtime_r(&ts, &dummy);
106
107     date->tm_isdst = dummy.tm_isdst;
108     date->tm_sec = sec;
109     date->tm_min = min;
110     date->tm_hour = hour;
111     date->tm_mday = mday;
112     date->tm_mon = mon - 1;
113     date->tm_year = base_year + year - 1900;
114 #ifndef __sun__
115     date->tm_gmtoff = 0;
116 #endif
117
118     ts = mktime(date);
119 }
120
121 static void check_time(int wiggle)
122 {
123     struct tm start, date[4], end;
124     struct tm *datep;
125     time_t ts;
126
127     /*
128      * This check assumes a few things.  First, we cannot guarantee that we get
129      * a consistent reading from the wall clock because we may hit an edge of
130      * the clock while reading.  To work around this, we read four clock readings
131      * such that at least two of them should match.  We need to assume that one
132      * reading is corrupt so we need four readings to ensure that we have at
133      * least two consecutive identical readings
134      *
135      * It's also possible that we'll cross an edge reading the host clock so
136      * simply check to make sure that the clock reading is within the period of
137      * when we expect it to be.
138      */
139
140     ts = time(NULL);
141     gmtime_r(&ts, &start);
142
143     cmos_get_date_time(&date[0]);
144     cmos_get_date_time(&date[1]);
145     cmos_get_date_time(&date[2]);
146     cmos_get_date_time(&date[3]);
147
148     ts = time(NULL);
149     gmtime_r(&ts, &end);
150
151     if (tm_cmp(&date[0], &date[1]) == 0) {
152         datep = &date[0];
153     } else if (tm_cmp(&date[1], &date[2]) == 0) {
154         datep = &date[1];
155     } else if (tm_cmp(&date[2], &date[3]) == 0) {
156         datep = &date[2];
157     } else {
158         g_assert_not_reached();
159     }
160
161     if (!(tm_cmp(&start, datep) <= 0 && tm_cmp(datep, &end) <= 0)) {
162         long t, s;
163
164         start.tm_isdst = datep->tm_isdst;
165
166         t = (long)mktime(datep);
167         s = (long)mktime(&start);
168         if (t < s) {
169             g_test_message("RTC is %ld second(s) behind wall-clock\n", (s - t));
170         } else {
171             g_test_message("RTC is %ld second(s) ahead of wall-clock\n", (t - s));
172         }
173
174         g_assert_cmpint(ABS(t - s), <=, wiggle);
175     }
176 }
177
178 static int wiggle = 2;
179
180 static void set_year_20xx(void)
181 {
182     /* Set BCD mode */
183     cmos_write(RTC_REG_B, REG_B_24H);
184     cmos_write(RTC_REG_A, 0x76);
185     cmos_write(RTC_YEAR, 0x11);
186     cmos_write(RTC_CENTURY, 0x20);
187     cmos_write(RTC_MONTH, 0x02);
188     cmos_write(RTC_DAY_OF_MONTH, 0x02);
189     cmos_write(RTC_HOURS, 0x02);
190     cmos_write(RTC_MINUTES, 0x04);
191     cmos_write(RTC_SECONDS, 0x58);
192     cmos_write(RTC_REG_A, 0x26);
193
194     g_assert_cmpint(cmos_read(RTC_HOURS), ==, 0x02);
195     g_assert_cmpint(cmos_read(RTC_MINUTES), ==, 0x04);
196     g_assert_cmpint(cmos_read(RTC_SECONDS), >=, 0x58);
197     g_assert_cmpint(cmos_read(RTC_DAY_OF_MONTH), ==, 0x02);
198     g_assert_cmpint(cmos_read(RTC_MONTH), ==, 0x02);
199     g_assert_cmpint(cmos_read(RTC_YEAR), ==, 0x11);
200     g_assert_cmpint(cmos_read(RTC_CENTURY), ==, 0x20);
201
202     if (sizeof(time_t) == 4) {
203         return;
204     }
205
206     /* Set a date in 2080 to ensure there is no year-2038 overflow.  */
207     cmos_write(RTC_REG_A, 0x76);
208     cmos_write(RTC_YEAR, 0x80);
209     cmos_write(RTC_REG_A, 0x26);
210
211     g_assert_cmpint(cmos_read(RTC_HOURS), ==, 0x02);
212     g_assert_cmpint(cmos_read(RTC_MINUTES), ==, 0x04);
213     g_assert_cmpint(cmos_read(RTC_SECONDS), >=, 0x58);
214     g_assert_cmpint(cmos_read(RTC_DAY_OF_MONTH), ==, 0x02);
215     g_assert_cmpint(cmos_read(RTC_MONTH), ==, 0x02);
216     g_assert_cmpint(cmos_read(RTC_YEAR), ==, 0x80);
217     g_assert_cmpint(cmos_read(RTC_CENTURY), ==, 0x20);
218
219     cmos_write(RTC_REG_A, 0x76);
220     cmos_write(RTC_YEAR, 0x11);
221     cmos_write(RTC_REG_A, 0x26);
222
223     g_assert_cmpint(cmos_read(RTC_HOURS), ==, 0x02);
224     g_assert_cmpint(cmos_read(RTC_MINUTES), ==, 0x04);
225     g_assert_cmpint(cmos_read(RTC_SECONDS), >=, 0x58);
226     g_assert_cmpint(cmos_read(RTC_DAY_OF_MONTH), ==, 0x02);
227     g_assert_cmpint(cmos_read(RTC_MONTH), ==, 0x02);
228     g_assert_cmpint(cmos_read(RTC_YEAR), ==, 0x11);
229     g_assert_cmpint(cmos_read(RTC_CENTURY), ==, 0x20);
230 }
231
232 static void set_year_1980(void)
233 {
234     /* Set BCD mode */
235     cmos_write(RTC_REG_B, REG_B_24H);
236     cmos_write(RTC_REG_A, 0x76);
237     cmos_write(RTC_YEAR, 0x80);
238     cmos_write(RTC_CENTURY, 0x19);
239     cmos_write(RTC_MONTH, 0x02);
240     cmos_write(RTC_DAY_OF_MONTH, 0x02);
241     cmos_write(RTC_HOURS, 0x02);
242     cmos_write(RTC_MINUTES, 0x04);
243     cmos_write(RTC_SECONDS, 0x58);
244     cmos_write(RTC_REG_A, 0x26);
245
246     g_assert_cmpint(cmos_read(RTC_HOURS), ==, 0x02);
247     g_assert_cmpint(cmos_read(RTC_MINUTES), ==, 0x04);
248     g_assert_cmpint(cmos_read(RTC_SECONDS), >=, 0x58);
249     g_assert_cmpint(cmos_read(RTC_DAY_OF_MONTH), ==, 0x02);
250     g_assert_cmpint(cmos_read(RTC_MONTH), ==, 0x02);
251     g_assert_cmpint(cmos_read(RTC_YEAR), ==, 0x80);
252     g_assert_cmpint(cmos_read(RTC_CENTURY), ==, 0x19);
253 }
254
255 static void bcd_check_time(void)
256 {
257     /* Set BCD mode */
258     cmos_write(RTC_REG_B, REG_B_24H);
259     check_time(wiggle);
260 }
261
262 static void dec_check_time(void)
263 {
264     /* Set DEC mode */
265     cmos_write(RTC_REG_B, REG_B_24H | REG_B_DM);
266     check_time(wiggle);
267 }
268
269 static void alarm_time(void)
270 {
271     struct tm now;
272     time_t ts;
273     int i;
274
275     ts = time(NULL);
276     gmtime_r(&ts, &now);
277
278     /* set DEC mode */
279     cmos_write(RTC_REG_B, REG_B_24H | REG_B_DM);
280
281     g_assert(!get_irq(RTC_ISA_IRQ));
282     cmos_read(RTC_REG_C);
283
284     now.tm_sec = (now.tm_sec + 2) % 60;
285     cmos_write(RTC_SECONDS_ALARM, now.tm_sec);
286     cmos_write(RTC_MINUTES_ALARM, RTC_ALARM_DONT_CARE);
287     cmos_write(RTC_HOURS_ALARM, RTC_ALARM_DONT_CARE);
288     cmos_write(RTC_REG_B, cmos_read(RTC_REG_B) | REG_B_AIE);
289
290     for (i = 0; i < 2 + wiggle; i++) {
291         if (get_irq(RTC_ISA_IRQ)) {
292             break;
293         }
294
295         clock_step(1000000000);
296     }
297
298     g_assert(get_irq(RTC_ISA_IRQ));
299     g_assert((cmos_read(RTC_REG_C) & REG_C_AF) != 0);
300     g_assert(cmos_read(RTC_REG_C) == 0);
301 }
302
303 static void set_time(int mode, int h, int m, int s)
304 {
305     /* set BCD 12 hour mode */
306     cmos_write(RTC_REG_B, mode);
307
308     cmos_write(RTC_REG_A, 0x76);
309     cmos_write(RTC_HOURS, h);
310     cmos_write(RTC_MINUTES, m);
311     cmos_write(RTC_SECONDS, s);
312     cmos_write(RTC_REG_A, 0x26);
313 }
314
315 #define assert_time(h, m, s) \
316     do { \
317         g_assert_cmpint(cmos_read(RTC_HOURS), ==, h); \
318         g_assert_cmpint(cmos_read(RTC_MINUTES), ==, m); \
319         g_assert_cmpint(cmos_read(RTC_SECONDS), ==, s); \
320     } while(0)
321
322 static void basic_12h_bcd(void)
323 {
324     /* set BCD 12 hour mode */
325     set_time(0, 0x81, 0x59, 0x00);
326     clock_step(1000000000LL);
327     assert_time(0x81, 0x59, 0x01);
328     clock_step(59000000000LL);
329     assert_time(0x82, 0x00, 0x00);
330
331     /* test BCD wraparound */
332     set_time(0, 0x09, 0x59, 0x59);
333     clock_step(60000000000LL);
334     assert_time(0x10, 0x00, 0x59);
335
336     /* 12 AM -> 1 AM */
337     set_time(0, 0x12, 0x59, 0x59);
338     clock_step(1000000000LL);
339     assert_time(0x01, 0x00, 0x00);
340
341     /* 12 PM -> 1 PM */
342     set_time(0, 0x92, 0x59, 0x59);
343     clock_step(1000000000LL);
344     assert_time(0x81, 0x00, 0x00);
345
346     /* 11 AM -> 12 PM */
347     set_time(0, 0x11, 0x59, 0x59);
348     clock_step(1000000000LL);
349     assert_time(0x92, 0x00, 0x00);
350     /* TODO: test day wraparound */
351
352     /* 11 PM -> 12 AM */
353     set_time(0, 0x91, 0x59, 0x59);
354     clock_step(1000000000LL);
355     assert_time(0x12, 0x00, 0x00);
356     /* TODO: test day wraparound */
357 }
358
359 static void basic_12h_dec(void)
360 {
361     /* set decimal 12 hour mode */
362     set_time(REG_B_DM, 0x81, 59, 0);
363     clock_step(1000000000LL);
364     assert_time(0x81, 59, 1);
365     clock_step(59000000000LL);
366     assert_time(0x82, 0, 0);
367
368     /* 12 PM -> 1 PM */
369     set_time(REG_B_DM, 0x8c, 59, 59);
370     clock_step(1000000000LL);
371     assert_time(0x81, 0, 0);
372
373     /* 12 AM -> 1 AM */
374     set_time(REG_B_DM, 0x0c, 59, 59);
375     clock_step(1000000000LL);
376     assert_time(0x01, 0, 0);
377
378     /* 11 AM -> 12 PM */
379     set_time(REG_B_DM, 0x0b, 59, 59);
380     clock_step(1000000000LL);
381     assert_time(0x8c, 0, 0);
382
383     /* 11 PM -> 12 AM */
384     set_time(REG_B_DM, 0x8b, 59, 59);
385     clock_step(1000000000LL);
386     assert_time(0x0c, 0, 0);
387     /* TODO: test day wraparound */
388 }
389
390 static void basic_24h_bcd(void)
391 {
392     /* set BCD 24 hour mode */
393     set_time(REG_B_24H, 0x09, 0x59, 0x00);
394     clock_step(1000000000LL);
395     assert_time(0x09, 0x59, 0x01);
396     clock_step(59000000000LL);
397     assert_time(0x10, 0x00, 0x00);
398
399     /* test BCD wraparound */
400     set_time(REG_B_24H, 0x09, 0x59, 0x00);
401     clock_step(60000000000LL);
402     assert_time(0x10, 0x00, 0x00);
403
404     /* TODO: test day wraparound */
405     set_time(REG_B_24H, 0x23, 0x59, 0x00);
406     clock_step(60000000000LL);
407     assert_time(0x00, 0x00, 0x00);
408 }
409
410 static void basic_24h_dec(void)
411 {
412     /* set decimal 24 hour mode */
413     set_time(REG_B_24H | REG_B_DM, 9, 59, 0);
414     clock_step(1000000000LL);
415     assert_time(9, 59, 1);
416     clock_step(59000000000LL);
417     assert_time(10, 0, 0);
418
419     /* test BCD wraparound */
420     set_time(REG_B_24H | REG_B_DM, 9, 59, 0);
421     clock_step(60000000000LL);
422     assert_time(10, 0, 0);
423
424     /* TODO: test day wraparound */
425     set_time(REG_B_24H | REG_B_DM, 23, 59, 0);
426     clock_step(60000000000LL);
427     assert_time(0, 0, 0);
428 }
429
430 static void am_pm_alarm(void)
431 {
432     cmos_write(RTC_MINUTES_ALARM, 0xC0);
433     cmos_write(RTC_SECONDS_ALARM, 0xC0);
434
435     /* set BCD 12 hour mode */
436     cmos_write(RTC_REG_B, 0);
437
438     /* Set time and alarm hour.  */
439     cmos_write(RTC_REG_A, 0x76);
440     cmos_write(RTC_HOURS_ALARM, 0x82);
441     cmos_write(RTC_HOURS, 0x81);
442     cmos_write(RTC_MINUTES, 0x59);
443     cmos_write(RTC_SECONDS, 0x00);
444     cmos_read(RTC_REG_C);
445     cmos_write(RTC_REG_A, 0x26);
446
447     /* Check that alarm triggers when AM/PM is set.  */
448     clock_step(60000000000LL);
449     g_assert(cmos_read(RTC_HOURS) == 0x82);
450     g_assert((cmos_read(RTC_REG_C) & REG_C_AF) != 0);
451
452     /*
453      * Each of the following two tests takes over 60 seconds due to the time
454      * needed to report the PIT interrupts.  Unfortunately, our PIT device
455      * model keeps counting even when GATE=0, so we cannot simply disable
456      * it in main().
457      */
458     if (g_test_quick()) {
459         return;
460     }
461
462     /* set DEC 12 hour mode */
463     cmos_write(RTC_REG_B, REG_B_DM);
464
465     /* Set time and alarm hour.  */
466     cmos_write(RTC_REG_A, 0x76);
467     cmos_write(RTC_HOURS_ALARM, 0x82);
468     cmos_write(RTC_HOURS, 3);
469     cmos_write(RTC_MINUTES, 0);
470     cmos_write(RTC_SECONDS, 0);
471     cmos_read(RTC_REG_C);
472     cmos_write(RTC_REG_A, 0x26);
473
474     /* Check that alarm triggers.  */
475     clock_step(3600 * 11 * 1000000000LL);
476     g_assert(cmos_read(RTC_HOURS) == 0x82);
477     g_assert((cmos_read(RTC_REG_C) & REG_C_AF) != 0);
478
479     /* Same as above, with inverted HOURS and HOURS_ALARM.  */
480     cmos_write(RTC_REG_A, 0x76);
481     cmos_write(RTC_HOURS_ALARM, 2);
482     cmos_write(RTC_HOURS, 3);
483     cmos_write(RTC_MINUTES, 0);
484     cmos_write(RTC_SECONDS, 0);
485     cmos_read(RTC_REG_C);
486     cmos_write(RTC_REG_A, 0x26);
487
488     /* Check that alarm does not trigger if hours differ only by AM/PM.  */
489     clock_step(3600 * 11 * 1000000000LL);
490     g_assert(cmos_read(RTC_HOURS) == 0x82);
491     g_assert((cmos_read(RTC_REG_C) & REG_C_AF) == 0);
492 }
493
494 /* success if no crash or abort */
495 static void fuzz_registers(void)
496 {
497     unsigned int i;
498
499     for (i = 0; i < 1000; i++) {
500         uint8_t reg, val;
501
502         reg = (uint8_t)g_test_rand_int_range(0, 16);
503         val = (uint8_t)g_test_rand_int_range(0, 256);
504
505         cmos_write(reg, val);
506         cmos_read(reg);
507     }
508 }
509
510 static void register_b_set_flag(void)
511 {
512     /* Enable binary-coded decimal (BCD) mode and SET flag in Register B*/
513     cmos_write(RTC_REG_B, REG_B_24H | REG_B_SET);
514
515     cmos_write(RTC_REG_A, 0x76);
516     cmos_write(RTC_YEAR, 0x11);
517     cmos_write(RTC_CENTURY, 0x20);
518     cmos_write(RTC_MONTH, 0x02);
519     cmos_write(RTC_DAY_OF_MONTH, 0x02);
520     cmos_write(RTC_HOURS, 0x02);
521     cmos_write(RTC_MINUTES, 0x04);
522     cmos_write(RTC_SECONDS, 0x58);
523     cmos_write(RTC_REG_A, 0x26);
524
525     /* Since SET flag is still enabled, these are equality checks. */
526     g_assert_cmpint(cmos_read(RTC_HOURS), ==, 0x02);
527     g_assert_cmpint(cmos_read(RTC_MINUTES), ==, 0x04);
528     g_assert_cmpint(cmos_read(RTC_SECONDS), ==, 0x58);
529     g_assert_cmpint(cmos_read(RTC_DAY_OF_MONTH), ==, 0x02);
530     g_assert_cmpint(cmos_read(RTC_MONTH), ==, 0x02);
531     g_assert_cmpint(cmos_read(RTC_YEAR), ==, 0x11);
532     g_assert_cmpint(cmos_read(RTC_CENTURY), ==, 0x20);
533
534     /* Disable SET flag in Register B */
535     cmos_write(RTC_REG_B, cmos_read(RTC_REG_B) & ~REG_B_SET);
536
537     g_assert_cmpint(cmos_read(RTC_HOURS), ==, 0x02);
538     g_assert_cmpint(cmos_read(RTC_MINUTES), ==, 0x04);
539
540     /* Since SET flag is disabled, this is an inequality check.
541      * We (reasonably) assume that no (sexagesimal) overflow occurs. */
542     g_assert_cmpint(cmos_read(RTC_SECONDS), >=, 0x58);
543     g_assert_cmpint(cmos_read(RTC_DAY_OF_MONTH), ==, 0x02);
544     g_assert_cmpint(cmos_read(RTC_MONTH), ==, 0x02);
545     g_assert_cmpint(cmos_read(RTC_YEAR), ==, 0x11);
546     g_assert_cmpint(cmos_read(RTC_CENTURY), ==, 0x20);
547 }
548
549 int main(int argc, char **argv)
550 {
551     QTestState *s = NULL;
552     int ret;
553
554     g_test_init(&argc, &argv, NULL);
555
556     s = qtest_start("-rtc clock=vm");
557     qtest_irq_intercept_in(s, "ioapic");
558
559     qtest_add_func("/rtc/check-time/bcd", bcd_check_time);
560     qtest_add_func("/rtc/check-time/dec", dec_check_time);
561     qtest_add_func("/rtc/alarm/interrupt", alarm_time);
562     qtest_add_func("/rtc/alarm/am-pm", am_pm_alarm);
563     qtest_add_func("/rtc/basic/dec-24h", basic_24h_dec);
564     qtest_add_func("/rtc/basic/bcd-24h", basic_24h_bcd);
565     qtest_add_func("/rtc/basic/dec-12h", basic_12h_dec);
566     qtest_add_func("/rtc/basic/bcd-12h", basic_12h_bcd);
567     qtest_add_func("/rtc/set-year/20xx", set_year_20xx);
568     qtest_add_func("/rtc/set-year/1980", set_year_1980);
569     qtest_add_func("/rtc/misc/register_b_set_flag", register_b_set_flag);
570     qtest_add_func("/rtc/misc/fuzz-registers", fuzz_registers);
571     ret = g_test_run();
572
573     if (s) {
574         qtest_quit(s);
575     }
576
577     return ret;
578 }