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  1. ;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;
  2. ;;                                                              ;;
  3. ;; Copyright (C) KolibriOS team 2004-2021. All rights reserved. ;;
  4. ;; Distributed under terms of the GNU General Public License    ;;
  5. ;;                                                              ;;
  6. ;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;
  7.  
  8. $Revision$
  9.  
  10. PCI_REG_STATUS_COMMAND = 0x0004
  11. PCI_REG_BAR5 = 0x0024
  12.  
  13. ; bit_ prefix means that its index of bit
  14. ; format: bit_AHCI_STR_REG_BIT
  15. bit_AHCI_HBA_CAP2_BOH   = 0        ; Supports BIOS/OS Handoff
  16.  
  17. bit_AHCI_HBA_BOHC_BOS  = 0         ; BIOS-Owned Semaphore (BIOS owns controller)
  18. bit_AHCI_HBA_BOHC_OOS  = 1         ; OS-Owned Semaphore (OS owns controller)
  19. bit_AHCI_HBA_BOHC_BB   = 4         ; BIOS Busy (polling bit while BIOS cleans up
  20.  
  21. bit_AHCI_HBA_GHC_AHCI_ENABLE      = 31  ; Enable AHCI mode
  22. bit_AHCI_HBA_GHC_RESET            = 0   ; Reset HBA
  23. bit_AHCI_HBA_GHC_INTERRUPT_ENABLE = 1   ; Enable interrupts from the HBA
  24.  
  25. bit_AHCI_HBA_PxCMD_ST    = 0
  26. bit_AHCI_HBA_PxCMD_FRE   = 4
  27. bit_AHCI_HBA_PxCMD_FR    = 14
  28. bit_AHCI_HBA_PxCMD_CR    = 15
  29.  
  30. AHCI_HBA_PxSSTS_DET         = 0xF
  31. AHCI_HBA_PORT_IPM_ACTIVE    = 1
  32. AHCI_HBA_PxSSTS_DET_PRESENT = 3
  33.  
  34. AHCI_MAX_PORTS = 32        ;
  35. ;HBA_MEMORY_SIZE = 0x1100
  36.  
  37. ; Frame Information Structure Types
  38. FIS_TYPE_REG_H2D    = 0x27 ; Register FIS - host to device
  39. FIS_TYPE_REG_D2H    = 0x34 ; Register FIS - device to host
  40. FIS_TYPE_DMA_ACT    = 0x39 ; DMA activate FIS - device to host
  41. FIS_TYPE_DMA_SETUP  = 0x41 ; DMA setup FIS - bidirectional
  42. FIS_TYPE_DATA       = 0x46 ; Data FIS - bidirectional
  43. FIS_TYPE_BIST       = 0x58 ; BIST activate FIS - bidirectional
  44. FIS_TYPE_PIO_SETUP  = 0x5F ; PIO setup FIS - device to host
  45. FIS_TYPE_DEV_BITS   = 0xA1 ; Set device bits FIS - device to host
  46.  
  47. struct AHCI_DATA
  48.         abar    dd ?       ; pointer to HBA Memory (BAR5) mapped to virtual kernelspace memory
  49.         pcidev  dd ?       ; pointer to corresponding PCIDEV structure
  50. ends
  51.  
  52. ; Generic Host Control registers
  53. struct HBA_MEM
  54.         cap                   dd ?                    ; 0x00, Host capabilities
  55.         ghc                   dd ?                    ; 0x04, Global host control
  56.         is                    dd ?                    ; 0x08, Interrupt status
  57.         pi                    dd ?                    ; 0x0C, Port implemented
  58.         version               dd ?                    ; 0x10, Version
  59.         ccc_ctl               dd ?                    ; 0x14, Command completion coalescing control
  60.         ccc_pts               dd ?                    ; 0x18, Command completion coalescing ports
  61.         em_loc                dd ?                    ; 0x1C, Enclosure management location
  62.         em_ctl                dd ?                    ; 0x20, Enclosure management control
  63.         cap2                  dd ?                    ; 0x24, Host capabilities extended
  64.         bohc                  dd ?                    ; 0x28, BIOS/OS handoff control and status
  65.         reserved              rb (0xA0-0x2C)          ; 0x2C - 0x9F, Reserved
  66.         vendor                rb (0x100-0xA0)         ; 0xA0 - 0xFF, Vendor specific
  67.         ports                 rb (sizeof.HBA_PORT*AHCI_MAX_PORTS) ; 0x100 - 0x10FF, Port control registers, max AHCI_MAX_PORTS
  68. ends
  69.  
  70. ; Port Control registers
  71. struct HBA_PORT
  72.         command_list_base_l      dd ?                 ; 0x00, command list base address, 1K-byte aligned
  73.         command_list_base_h      dd ?                 ; 0x04, command list base address upper 32 bits, used on 64 bit systems
  74.         fis_base_l               dd ?                 ; 0x08, FIS base address, 256-byte aligned
  75.         fis_base_h               dd ?                 ; 0x0C, FIS base address upper 32 bits, used on 64 bit systems
  76.         interrupt_status         dd ?                 ; 0x10
  77.         interrupt_enable         dd ?                 ; 0x14
  78.         command                  dd ?                 ; 0x18, command and status
  79.         reserved0                dd ?                 ; 0x1C
  80.         task_file_data           dd ?                 ; 0x20
  81.         signature                dd ?                 ; 0x24
  82.         sata_status              dd ?                 ; 0x28, SATA status (SCR0:SStatus)
  83.         sata_control             dd ?                 ; 0x2C, SATA control (SCR2:SControl)
  84.         sata_error               dd ?                 ; 0x30, SATA error (SCR1:SError)
  85.         sata_active              dd ?                 ; 0x34, SATA active (SCR3:SActive)
  86.         command_issue            dd ?                 ; 0x38
  87.         sata_notification        dd ?                 ; 0x3C, SATA notification (SCR4:SNotification)
  88.         fis_based_switch_control dd ?                 ; 0x40
  89.         reserved1                rd 11                ; 0x44 - 0x6F
  90.         vendor                   rd 4                 ; 0x70 - 0x7F, vendor specific
  91. ends
  92.  
  93. ; Register FIS – Host to Device
  94. struct FIS_REG_H2D
  95.         fis_type      db ?       ; FIS_TYPE_REG_H2D
  96.         _flags        db ?       ; 0bCRRRPPPP, C - 1: Command, 0: Control
  97.                                  ; R - Reserved, P - Port multiplier
  98.  
  99.         command       db ?       ; Command register
  100.         featurel      db ?       ; Feature register, 7:0
  101.  
  102.         lba0          db ?       ; LBA low register, 7:0
  103.         lba1          db ?       ; LBA mid register, 15:8
  104.         lba2          db ?       ; LBA high register, 23:16
  105.         device        db ?       ; Device register
  106.  
  107.         lba3          db ?       ; LBA register, 31:24
  108.         lba4          db ?       ; LBA register, 39:32
  109.         lba5          db ?       ; LBA register, 47:40
  110.         featureh      db ?       ; Feature register, 15:8
  111.  
  112.         countl        db ?       ; Count register, 7:0
  113.         counth        db ?       ; Count register, 15:8
  114.         icc           db ?       ; Isochronous command completion
  115.         control       db ?       ; Control register
  116.  
  117.         rsv1          rb 4       ; Reserved
  118. ends
  119.  
  120. ; Register FIS – Device to Host
  121. struct FIS_REG_D2H
  122.     fis_type      db ?           ; FIS_TYPE_REG_D2H
  123.  
  124.     _flags        db ?           ; 0bRIRPPPP, P - Port multiplier, R - Reserved
  125.                                  ; I - Interrupt bit
  126.  
  127.     status        db ?           ; Status register
  128.     error         db ?           ; Error register
  129.  
  130.     lba0          db ?           ; LBA low register, 7:0
  131.     lba1          db ?           ; LBA mid register, 15:8
  132.     lba2          db ?           ; LBA high register, 23:16
  133.     device        db ?           ; Device register
  134.  
  135.     lba3          db ?           ; LBA register, 31:24
  136.     lba4          db ?           ; LBA register, 39:32
  137.     lba5          db ?           ; LBA register, 47:40
  138.     rsv2          db ?           ; Reserved
  139.  
  140.     countl        db ?           ; Count register, 7:0
  141.     counth        db ?           ; Count register, 15:8
  142.     rsv3          rb 2           ; Reserved
  143.  
  144.     rsv4          rb 4           ; Reserved
  145. ends
  146.  
  147. ; Data FIS – Bidirectional
  148. struct FIS_DATA
  149.     fis_type      db ?           ; FIS_TYPE_DATA
  150.     _flags        db ?           ; 0bRRRRPPPP, R - Reserved, P - Port multiplier
  151.     rsv1          rb 2           ; Reserved
  152.     ; DWORD 1 ~ N (?)
  153.     data          rd 1           ; Payload
  154. ends
  155.  
  156. ; PIO Setup – Device to Host
  157. struct FIS_PIO_SETUP
  158.     fis_type      db ?           ; FIS_TYPE_PIO_SETUP
  159.  
  160.     _flags        db ?           ; 0bRIDRPPPP, P - Port multiplier, R - Reserved
  161.                                  ; I - Interrupt bit, D - Data transfer direction, 1 - device to host
  162.  
  163.     status        db ?           ; Status register
  164.     error         db ?           ; Error register
  165.  
  166.     lba0          db ?           ; LBA low register, 7:0
  167.     lba1          db ?           ; LBA mid register, 15:8
  168.     lba2          db ?           ; LBA high register, 23:16
  169.     device        db ?           ; Device register
  170.  
  171.     lba3          db ?           ; LBA register, 31:24
  172.     lba4          db ?           ; LBA register, 39:32
  173.     lba5          db ?           ; LBA register, 47:40
  174.     rsv2          db ?           ; Reserved
  175.  
  176.     countl        db ?           ; Count register, 7:0
  177.     counth        db ?           ; Count register, 15:8
  178.     rsv3          db ?           ; Reserved
  179.     e_status      db ?           ; New value of status register
  180.  
  181.     tc            dw ?           ; Transfer count
  182.     rsv4          rb 2           ; Reserved
  183. ends
  184.  
  185. ; DMA Setup – Device to Host
  186. struct FIS_DMA_SETUP
  187.     fis_type      db ?           ; FIS_TYPE_DMA_SETUP
  188.     _flags        db ?           ; 0bAIDRPPPP, A - Auto-activate. Specifies if DMA Activate FIS is needed,
  189.                                  ; I - Interrupt bit, D - Data transfer direction, 1 - device to host,
  190.                                  ; R - Reserved, P - Port multiplier
  191.  
  192.     rsved         rb 2           ; Reserved
  193.     DMAbufferID   dq ?           ; DMA Buffer Identifier.
  194.                                  ; Used to Identify DMA buffer in host memory.
  195.                                  ; SATA Spec says host specific and not in Spec.
  196.                                  ; Trying AHCI spec might work.
  197.  
  198.     TransferCount dd ?           ; Number of bytes to transfer. Bit 0 must be 0
  199.     resvd         dd ?           ; Reserved
  200. ends
  201.  
  202. ; Set device bits FIS - device to host
  203. struct FIS_DEV_BITS
  204.     fis_type      db ?           ; FIS_TYPE_DEV_BITS
  205.     _flags        db ?           ; 0bNIRRPPPP, N - Notification, I - Interrupt,
  206.                                  ; R - Reserved, P - Port multiplier
  207.    
  208.     status        db ?           ; Status register
  209.     error         db ?           ; Error register
  210.    
  211.     protocol      dd ?           ; Protocol
  212. ends
  213.  
  214. ; --------------------------------------------------
  215. uglobal
  216. align 4
  217.         ahci_controller AHCI_DATA
  218. endg
  219.  
  220. ; -----------------------------------------------------------------------
  221. ; detect ahci controller and initialize
  222. align 4
  223. init_ahci:
  224.         mov     ecx, ahci_controller
  225.         mov     esi, pcidev_list
  226. .find_ahci_ctr:
  227.         mov     esi, [esi + PCIDEV.fd]
  228.         cmp     esi, pcidev_list
  229.         jz      .ahci_ctr_not_found
  230.         mov     eax, [esi + PCIDEV.class]
  231.         ;DEBUGF  1, "K: device class = %x\n", eax
  232.         shr     eax, 8 ; shift right because lowest 8 bits if ProgIf field
  233.         cmp     eax, 0x0106 ; 0x01 - Mass Storage Controller class,  0x06 - Serial ATA Controller subclass
  234.         jz      .ahci_ctr_found
  235.         jmp     .find_ahci_ctr
  236.  
  237. .ahci_ctr_not_found:
  238.         DEBUGF  1, "K: AHCI controller not found\n"
  239.         ret
  240.  
  241. .ahci_ctr_found:
  242.         mov     [ahci_controller + AHCI_DATA.pcidev], esi
  243.  
  244.         mov     eax, [esi+PCIDEV.class]
  245.         movzx   ebx, byte [esi+PCIDEV.bus]
  246.         movzx   ecx, byte [esi+PCIDEV.devfn]
  247.         shr     ecx, 3 ; get rid of 3 lowest bits (function code), the rest bits is device code
  248.         movzx   edx, byte [esi+PCIDEV.devfn]
  249.         and     edx, 00000111b ; get only 3 lowest bits (function code)
  250.         DEBUGF  1, "K: found AHCI controller, (class, subcl, progif) = %x, bus = %x, device = %x, function = %x\n", eax, ebx, ecx, edx
  251.        
  252.         ; get BAR5 value, it is physical address
  253.         movzx   ebx, [esi + PCIDEV.bus]
  254.         movzx   ebp, [esi + PCIDEV.devfn]
  255.         stdcall pci_read32, ebx, ebp, PCI_REG_BAR5
  256.         DEBUGF  1, "K: AHCI controller MMIO = %x\n", eax
  257.         mov     edi, eax
  258.  
  259.         ; get the size of MMIO region
  260.         stdcall pci_write32, ebx, ebp, PCI_REG_BAR5, 0xFFFFFFFF
  261.         stdcall pci_read32, ebx, ebp, PCI_REG_BAR5
  262.         not     eax
  263.         inc     eax
  264.         DEBUGF  1, "K: AHCI: MMIO region size = 0x%x bytes\n", eax
  265.  
  266.         ; Map MMIO region to virtual memory
  267.         stdcall map_io_mem, edi, eax, PG_SWR + PG_NOCACHE
  268.         mov     [ahci_controller + AHCI_DATA.abar], eax
  269.         DEBUGF  1, "K: AHCI controller BAR5 mapped to virtual addr %x\n", eax
  270.  
  271.         ; Restore the original BAR5 value
  272.         stdcall pci_write32, ebx, ebp, PCI_REG_BAR5, edi
  273.  
  274.         ; Enable dma bus mastering, memory space access, clear the "disable interrupts" bit
  275.         ; Usually, it is already done before us
  276.         movzx   ebx, [esi + PCIDEV.bus]
  277.         movzx   ebp, [esi + PCIDEV.devfn]
  278.         stdcall pci_read32, ebx, ebp, PCI_REG_STATUS_COMMAND
  279.         DEBUGF  1, "K: AHCI: pci_status_command = %x\nEnabling interrupts, DMA bus mastering and memory space access\n", eax
  280.         or      eax, 0x06 ; pci.command |= 0x06 (dma bus mastering + memory space access)
  281.         btr     eax, 10 ; clear the "disable interrupts" bit
  282.         DEBUGF  1, "K: AHCI: pci_status_command = %x\n", eax
  283.         stdcall pci_write32, ebx, ebp, PCI_REG_STATUS_COMMAND, eax
  284.  
  285.         ; ; Print some register values to debug board
  286.         ; mov     esi, [ahci_controller + AHCI_DATA.abar]
  287.         ; DEBUGF  1, "K: AHCI: HBA.cap = %x, HBA.ghc = %x, HBA_MEM.version = %x\n", [esi + HBA_MEM.cap], [esi + HBA_MEM.ghc], [esi + HBA_MEM.version]
  288.  
  289.         ;-------------------------------------------------------
  290.         ; Request BIOS/OS ownership handoff, if supported. (TODO check correctness)
  291.         mov     esi, [ahci_controller + AHCI_DATA.abar]
  292.         ;mov     ebx, [esi + HBA_MEM.cap2]
  293.         ;DEBUGF  1, "K: AHCI: HBA_MEM.cap2 = %x\n", ebx
  294.         bt      [esi + HBA_MEM.cap2], bit_AHCI_HBA_CAP2_BOH
  295.         jnc     .end_handoff
  296.         DEBUGF  1, "K: AHCI: requesting AHCI ownership change...\n"
  297.         bts     [esi + HBA_MEM.bohc], bit_AHCI_HBA_BOHC_OOS
  298.  
  299. .wait_not_bos:
  300.         bt      [esi + HBA_MEM.bohc], bit_AHCI_HBA_BOHC_BOS
  301.         jc      .wait_not_bos
  302.  
  303.         mov     ebx, 3
  304.         call    delay_hs
  305.  
  306.         ; if Bios Busy is still set after 30 mS, wait 2 seconds.
  307.         bt      [esi + HBA_MEM.bohc], bit_AHCI_HBA_BOHC_BB
  308.         jnc     @f
  309.  
  310.         mov     ebx, 200
  311.         call    delay_hs
  312. @@:
  313.         DEBUGF  1, "K: AHCI: ownership change completed.\n"
  314.  
  315. .end_handoff:
  316.         ;-------------------------------------------------------
  317.  
  318.         ; enable the AHCI and reset it
  319.         bts     [esi + HBA_MEM.ghc], bit_AHCI_HBA_GHC_AHCI_ENABLE
  320.         bts     [esi + HBA_MEM.ghc], bit_AHCI_HBA_GHC_RESET
  321.  
  322.         ; wait for reset to complete
  323. .wait_reset:
  324.         bt      [esi + HBA_MEM.ghc], bit_AHCI_HBA_GHC_RESET
  325.         jc      .wait_reset
  326.  
  327.         ; enable the AHCI and interrupts
  328.         bts     [esi + HBA_MEM.ghc], bit_AHCI_HBA_GHC_AHCI_ENABLE
  329.         bts     [esi + HBA_MEM.ghc], bit_AHCI_HBA_GHC_INTERRUPT_ENABLE
  330.         mov     ebx, 2
  331.         call    delay_hs
  332.        
  333.         DEBUGF  1, "K: AHCI: caps: %x %x, ver: %x, ghc: %x, pi: %x\n", [esi + HBA_MEM.cap], [esi + HBA_MEM.cap2], [esi + HBA_MEM.version], [esi + HBA_MEM.ghc], [esi + HBA_MEM.pi]
  334.  
  335.         ; TODO:
  336.         ; calculate irq line
  337.         ; ahciHBA->ghc |= AHCI_GHC_IE;
  338.         ; IDT::RegisterInterruptHandler(irq, InterruptHandler);
  339.         ; ahciHBA->is = 0xffffffff;
  340.  
  341.         xor     ebx, ebx
  342. .detect_drives:
  343.         cmp     ebx, AHCI_MAX_PORTS
  344.         jae     .end_detect_drives
  345.  
  346.         ; if port with index ebx is not implemented then go to next
  347.         mov     ecx, [esi + HBA_MEM.pi]
  348.         bt      ecx, ebx
  349.         jnc     .continue_detect_drives
  350.  
  351.         mov     edi, ebx
  352.         shl     edi, BSF sizeof.HBA_PORT
  353.         add     edi, HBA_MEM.ports
  354.         add     edi, esi
  355.         ; now edi - base of HBA_MEM.ports[ebx]
  356.  
  357.         DEBUGF  1, "K: AHCI: port %d, ssts = %x\n", ebx, [edi + HBA_PORT.sata_status]
  358.  
  359.         mov     ecx, [edi + HBA_PORT.sata_status]
  360.         shr     ecx, 8
  361.         and     ecx, 0x0F
  362.         cmp     ecx, AHCI_HBA_PORT_IPM_ACTIVE
  363.         jne     .continue_detect_drives
  364.  
  365.         mov     ecx, [edi + HBA_PORT.sata_status]
  366.         and     ecx, AHCI_HBA_PxSSTS_DET
  367.         cmp     ecx, AHCI_HBA_PxSSTS_DET_PRESENT
  368.         jne    .continue_detect_drives
  369.  
  370.         DEBUGF 1, "K: AHCI: found drive at port %d, signature = %x\n", ebx, [edi + HBA_PORT.signature]    
  371.  
  372. .continue_detect_drives:
  373.         inc     ebx
  374.         jmp     .detect_drives
  375.  
  376.        
  377.  
  378. .end_detect_drives:
  379.        
  380.  
  381.         ret
  382. ; -------------------------------------------------
  383.  
  384. ; TODO: implement function port_rebase
  385.  
  386. ; Start command engine
  387. ; in: eax - address of HBA_PORT structure
  388. start_cmd:
  389. .wait_cr: ; Wait until CR (bit15) is cleared
  390.         bt      [eax + HBA_PORT.command], bit_AHCI_HBA_PxCMD_CR
  391.         jc      .wait_cr
  392.  
  393.         ; Set FRE (bit4) and ST (bit0)
  394.         bts     [eax + HBA_PORT.command], bit_AHCI_HBA_PxCMD_FRE
  395.         bts     [eax + HBA_PORT.command], bit_AHCI_HBA_PxCMD_ST
  396.        
  397.         ret
  398.  
  399. ; Stop command engine
  400. ; in: eax - address of HBA_PORT structure
  401. stop_cmd:
  402.         btr     [eax + HBA_PORT.command], bit_AHCI_HBA_PxCMD_ST ; Clear ST (bit0)
  403.         btr     [eax + HBA_PORT.command], bit_AHCI_HBA_PxCMD_FRE ; Clear FRE (bit4)
  404. .wait_fr_cr: ; Wait until FR (bit14), CR (bit15) are cleared
  405.         bt      [eax + HBA_PORT.command], bit_AHCI_HBA_PxCMD_FR
  406.         jc      .wait_fr_cr
  407.         bt      [eax + HBA_PORT.command], bit_AHCI_HBA_PxCMD_CR
  408.         jc      .wait_fr_cr
  409.  
  410.         ret
  411.  
  412.  
  413.  
  414.  
  415.