arch/arm/mm/cache-v7.S

   1 /*
   2  *  linux/arch/arm/mm/cache-v7.S
   3  *
   4  *  Copyright (C) 2001 Deep Blue Solutions Ltd.
   5  *  Copyright (C) 2005 ARM Ltd.
   6  *
   7  * This program is free software; you can redistribute it and/or modify
   8  * it under the terms of the GNU General Public License version 2 as
   9  * published by the Free Software Foundation.
  10  *
  11  *  This is the "shell" of the ARMv7 processor support.
  12  */
  13 #include <linux/linkage.h>
  14 #include <linux/init.h>
  15 #include <asm/assembler.h>
  16 #include <asm/errno.h>
  17 #include <asm/unwind.h>
  18 #include <asm/hardware/cache-b15-rac.h>
  19
  20 #include "proc-macros.S"
  21
  22 /*
  23  * The secondary kernel init calls v7_flush_dcache_all before it enables
  24  * the L1; however, the L1 comes out of reset in an undefined state, so
  25  * the clean + invalidate performed by v7_flush_dcache_all causes a bunch
  26  * of cache lines with uninitialized data and uninitialized tags to get
  27  * written out to memory, which does really unpleasant things to the main
  28  * processor.  We fix this by performing an invalidate, rather than a
  29  * clean + invalidate, before jumping into the kernel.
  30  *
  31  * This function is cloned from arch/arm/mach-tegra/headsmp.S, and needs
  32  * to be called for both secondary cores startup and primary core resume
  33  * procedures.
  34  */
  35 ENTRY(v7_invalidate_l1)
  36        mov     r0, #0
  37        mcr     p15, 2, r0, c0, c0, 0
  38        mrc     p15, 1, r0, c0, c0, 0
  39
  40        movw    r1, #0x7fff
  41        and     r2, r1, r0, lsr #13
  42
  43        movw    r1, #0x3ff
  44
  45        and     r3, r1, r0, lsr #3      @ NumWays - 1
  46        add     r2, r2, #1              @ NumSets
  47
  48        and     r0, r0, #0x7
  49        add     r0, r0, #4      @ SetShift
  50
  51        clz     r1, r3          @ WayShift
  52        add     r4, r3, #1      @ NumWays
  53 1:     sub     r2, r2, #1      @ NumSets--
  54        mov     r3, r4          @ Temp = NumWays
  55 2:     subs    r3, r3, #1      @ Temp--
  56        mov     r5, r3, lsl r1
  57        mov     r6, r2, lsl r0
  58        orr     r5, r5, r6      @ Reg = (Temp<<WayShift)|(NumSets<<SetShift)
  59        mcr     p15, 0, r5, c7, c6, 2
  60        bgt     2b
  61        cmp     r2, #0
  62        bgt     1b
  63        dsb     st
  64        isb
  65        ret     lr
  66 ENDPROC(v7_invalidate_l1)
  67
  68 /*
  69  *      v7_flush_icache_all()
  70  *
  71  *      Flush the whole I-cache.
  72  *
  73  *      Registers:
  74  *      r0 - set to 0
  75  */
  76 ENTRY(v7_flush_icache_all)
  77         mov     r0, #0
  78         ALT_SMP(mcr     p15, 0, r0, c7, c1, 0)          @ invalidate I-cache inner shareable
  79         ALT_UP(mcr      p15, 0, r0, c7, c5, 0)          @ I+BTB cache invalidate
  80         ret     lr
  81 ENDPROC(v7_flush_icache_all)
  82
  83  /*
  84  *     v7_flush_dcache_louis()
  85  *
  86  *     Flush the D-cache up to the Level of Unification Inner Shareable
  87  *
  88  *     Corrupted registers: r0-r7, r9-r11 (r6 only in Thumb mode)
  89  */
  90
  91 ENTRY(v7_flush_dcache_louis)
  92         dmb                                     @ ensure ordering with previous memory accesses
  93         mrc     p15, 1, r0, c0, c0, 1           @ read clidr, r0 = clidr
  94 ALT_SMP(mov     r3, r0, lsr #20)                @ move LoUIS into position
  95 ALT_UP( mov     r3, r0, lsr #26)                @ move LoUU into position
  96         ands    r3, r3, #7 << 1                 @ extract LoU*2 field from clidr
  97         bne     start_flush_levels              @ LoU != 0, start flushing
  98 #ifdef CONFIG_ARM_ERRATA_643719
  99 ALT_SMP(mrc     p15, 0, r2, c0, c0, 0)          @ read main ID register
 100 ALT_UP( ret     lr)                             @ LoUU is zero, so nothing to do
 101         movw    r1, #:lower16:(0x410fc090 >> 4) @ ID of ARM Cortex A9 r0p?
 102         movt    r1, #:upper16:(0x410fc090 >> 4)
 103         teq     r1, r2, lsr #4                  @ test for errata affected core and if so...
 104         moveq   r3, #1 << 1                     @   fix LoUIS value
 105         beq     start_flush_levels              @   start flushing cache levels
 106 #endif
 107         ret     lr
 108 ENDPROC(v7_flush_dcache_louis)
 109
 110 /*
 111  *      v7_flush_dcache_all()
 112  *
 113  *      Flush the whole D-cache.
 114  *
 115  *      Corrupted registers: r0-r7, r9-r11 (r6 only in Thumb mode)
 116  *
 117  *      - mm    - mm_struct describing address space
 118  */
 119 ENTRY(v7_flush_dcache_all)
 120         dmb                                     @ ensure ordering with previous memory accesses
 121         mrc     p15, 1, r0, c0, c0, 1           @ read clidr
 122         mov     r3, r0, lsr #23                 @ move LoC into position
 123         ands    r3, r3, #7 << 1                 @ extract LoC*2 from clidr
 124         beq     finished                        @ if loc is 0, then no need to clean
 125 start_flush_levels:
 126         mov     r10, #0                         @ start clean at cache level 0
 127 flush_levels:
 128         add     r2, r10, r10, lsr #1            @ work out 3x current cache level
 129         mov     r1, r0, lsr r2                  @ extract cache type bits from clidr
 130         and     r1, r1, #7                      @ mask of the bits for current cache only
 131         cmp     r1, #2                          @ see what cache we have at this level
 132         blt     skip                            @ skip if no cache, or just i-cache
 133 #ifdef CONFIG_PREEMPT
 134         save_and_disable_irqs_notrace r9        @ make cssr&csidr read atomic
 135 #endif
 136         mcr     p15, 2, r10, c0, c0, 0          @ select current cache level in cssr
 137         isb                                     @ isb to sych the new cssr&csidr
 138         mrc     p15, 1, r1, c0, c0, 0           @ read the new csidr
 139 #ifdef CONFIG_PREEMPT
 140         restore_irqs_notrace r9
 141 #endif
 142         and     r2, r1, #7                      @ extract the length of the cache lines
 143         add     r2, r2, #4                      @ add 4 (line length offset)
 144         movw    r4, #0x3ff
 145         ands    r4, r4, r1, lsr #3              @ find maximum number on the way size
 146         clz     r5, r4                          @ find bit position of way size increment
 147         movw    r7, #0x7fff
 148         ands    r7, r7, r1, lsr #13             @ extract max number of the index size
 149 loop1:
 150         mov     r9, r7                          @ create working copy of max index
 151 loop2:
 152  ARM(   orr     r11, r10, r4, lsl r5    )       @ factor way and cache number into r11
 153  THUMB( lsl     r6, r4, r5              )
 154  THUMB( orr     r11, r10, r6            )       @ factor way and cache number into r11
 155  ARM(   orr     r11, r11, r9, lsl r2    )       @ factor index number into r11
 156  THUMB( lsl     r6, r9, r2              )
 157  THUMB( orr     r11, r11, r6            )       @ factor index number into r11
 158         mcr     p15, 0, r11, c7, c14, 2         @ clean & invalidate by set/way
 159         subs    r9, r9, #1                      @ decrement the index
 160         bge     loop2
 161         subs    r4, r4, #1                      @ decrement the way
 162         bge     loop1
 163 skip:
 164         add     r10, r10, #2                    @ increment cache number
 165         cmp     r3, r10
 166         bgt     flush_levels
 167 finished:
 168         mov     r10, #0                         @ switch back to cache level 0
 169         mcr     p15, 2, r10, c0, c0, 0          @ select current cache level in cssr
 170         dsb     st
 171         isb
 172         ret     lr
 173 ENDPROC(v7_flush_dcache_all)
 174
 175 /*
 176  *      v7_flush_cache_all()
 177  *
 178  *      Flush the entire cache system.
 179  *  The data cache flush is now achieved using atomic clean / invalidates
 180  *  working outwards from L1 cache. This is done using Set/Way based cache
 181  *  maintenance instructions.
 182  *  The instruction cache can still be invalidated back to the point of
 183  *  unification in a single instruction.
 184  *
 185  */
 186 ENTRY(v7_flush_kern_cache_all)
 187  ARM(   stmfd   sp!, {r4-r5, r7, r9-r11, lr}    )
 188  THUMB( stmfd   sp!, {r4-r7, r9-r11, lr}        )
 189         bl      v7_flush_dcache_all
 190         mov     r0, #0
 191         ALT_SMP(mcr     p15, 0, r0, c7, c1, 0)  @ invalidate I-cache inner shareable
 192         ALT_UP(mcr      p15, 0, r0, c7, c5, 0)  @ I+BTB cache invalidate
 193  ARM(   ldmfd   sp!, {r4-r5, r7, r9-r11, lr}    )
 194  THUMB( ldmfd   sp!, {r4-r7, r9-r11, lr}        )
 195         ret     lr
 196 ENDPROC(v7_flush_kern_cache_all)
 197
 198  /*
 199  *     v7_flush_kern_cache_louis(void)
 200  *
 201  *     Flush the data cache up to Level of Unification Inner Shareable.
 202  *     Invalidate the I-cache to the point of unification.
 203  */
 204 ENTRY(v7_flush_kern_cache_louis)
 205  ARM(   stmfd   sp!, {r4-r5, r7, r9-r11, lr}    )
 206  THUMB( stmfd   sp!, {r4-r7, r9-r11, lr}        )
 207         bl      v7_flush_dcache_louis
 208         mov     r0, #0
 209         ALT_SMP(mcr     p15, 0, r0, c7, c1, 0)  @ invalidate I-cache inner shareable
 210         ALT_UP(mcr      p15, 0, r0, c7, c5, 0)  @ I+BTB cache invalidate
 211  ARM(   ldmfd   sp!, {r4-r5, r7, r9-r11, lr}    )
 212  THUMB( ldmfd   sp!, {r4-r7, r9-r11, lr}        )
 213         ret     lr
 214 ENDPROC(v7_flush_kern_cache_louis)
 215
 216 /*
 217  *      v7_flush_cache_all()
 218  *
 219  *      Flush all TLB entries in a particular address space
 220  *
 221  *      - mm    - mm_struct describing address space
 222  */
 223 ENTRY(v7_flush_user_cache_all)
 224         /*FALLTHROUGH*/
 225
 226 /*
 227  *      v7_flush_cache_range(start, end, flags)
 228  *
 229  *      Flush a range of TLB entries in the specified address space.
 230  *
 231  *      - start - start address (may not be aligned)
 232  *      - end   - end address (exclusive, may not be aligned)
 233  *      - flags - vm_area_struct flags describing address space
 234  *
 235  *      It is assumed that:
 236  *      - we have a VIPT cache.
 237  */
 238 ENTRY(v7_flush_user_cache_range)
 239         ret     lr
 240 ENDPROC(v7_flush_user_cache_all)
 241 ENDPROC(v7_flush_user_cache_range)
 242
 243 /*
 244  *      v7_coherent_kern_range(start,end)
 245  *
 246  *      Ensure that the I and D caches are coherent within specified
 247  *      region.  This is typically used when code has been written to
 248  *      a memory region, and will be executed.
 249  *
 250  *      - start   - virtual start address of region
 251  *      - end     - virtual end address of region
 252  *
 253  *      It is assumed that:
 254  *      - the Icache does not read data from the write buffer
 255  */
 256 ENTRY(v7_coherent_kern_range)
 257         /* FALLTHROUGH */
 258
 259 /*
 260  *      v7_coherent_user_range(start,end)
 261  *
 262  *      Ensure that the I and D caches are coherent within specified
 263  *      region.  This is typically used when code has been written to
 264  *      a memory region, and will be executed.
 265  *
 266  *      - start   - virtual start address of region
 267  *      - end     - virtual end address of region
 268  *
 269  *      It is assumed that:
 270  *      - the Icache does not read data from the write buffer
 271  */
 272 ENTRY(v7_coherent_user_range)
 273  UNWIND(.fnstart                )
 274         dcache_line_size r2, r3
 275         sub     r3, r2, #1
 276         bic     r12, r0, r3
 277 #ifdef CONFIG_ARM_ERRATA_764369
 278         ALT_SMP(W(dsb))
 279         ALT_UP(W(nop))
 280 #endif
 281 1:
 282  USER(  mcr     p15, 0, r12, c7, c11, 1 )       @ clean D line to the point of unification
 283         add     r12, r12, r2
 284         cmp     r12, r1
 285         blo     1b
 286         dsb     ishst
 287         icache_line_size r2, r3
 288         sub     r3, r2, #1
 289         bic     r12, r0, r3
 290 2:
 291  USER(  mcr     p15, 0, r12, c7, c5, 1  )       @ invalidate I line
 292         add     r12, r12, r2
 293         cmp     r12, r1
 294         blo     2b
 295         mov     r0, #0
 296         ALT_SMP(mcr     p15, 0, r0, c7, c1, 6)  @ invalidate BTB Inner Shareable
 297         ALT_UP(mcr      p15, 0, r0, c7, c5, 6)  @ invalidate BTB
 298         dsb     ishst
 299         isb
 300         ret     lr
 301
 302 /*
 303  * Fault handling for the cache operation above. If the virtual address in r0
 304  * isn't mapped, fail with -EFAULT.
 305  */
 306 9001:
 307 #ifdef CONFIG_ARM_ERRATA_775420
 308         dsb
 309 #endif
 310         mov     r0, #-EFAULT
 311         ret     lr
 312  UNWIND(.fnend          )
 313 ENDPROC(v7_coherent_kern_range)
 314 ENDPROC(v7_coherent_user_range)
 315
 316 /*
 317  *      v7_flush_kern_dcache_area(void *addr, size_t size)
 318  *
 319  *      Ensure that the data held in the page kaddr is written back
 320  *      to the page in question.
 321  *
 322  *      - addr  - kernel address
 323  *      - size  - region size
 324  */
 325 ENTRY(v7_flush_kern_dcache_area)
 326         dcache_line_size r2, r3
 327         add     r1, r0, r1
 328         sub     r3, r2, #1
 329         bic     r0, r0, r3
 330 #ifdef CONFIG_ARM_ERRATA_764369
 331         ALT_SMP(W(dsb))
 332         ALT_UP(W(nop))
 333 #endif
 334 1:
 335         mcr     p15, 0, r0, c7, c14, 1          @ clean & invalidate D line / unified line
 336         add     r0, r0, r2
 337         cmp     r0, r1
 338         blo     1b
 339         dsb     st
 340         ret     lr
 341 ENDPROC(v7_flush_kern_dcache_area)
 342
 343 /*
 344  *      v7_dma_inv_range(start,end)
 345  *
 346  *      Invalidate the data cache within the specified region; we will
 347  *      be performing a DMA operation in this region and we want to
 348  *      purge old data in the cache.
 349  *
 350  *      - start   - virtual start address of region
 351  *      - end     - virtual end address of region
 352  */
 353 v7_dma_inv_range:
 354         dcache_line_size r2, r3
 355         sub     r3, r2, #1
 356         tst     r0, r3
 357         bic     r0, r0, r3
 358 #ifdef CONFIG_ARM_ERRATA_764369
 359         ALT_SMP(W(dsb))
 360         ALT_UP(W(nop))
 361 #endif
 362         mcrne   p15, 0, r0, c7, c14, 1          @ clean & invalidate D / U line
 363
 364         tst     r1, r3
 365         bic     r1, r1, r3
 366         mcrne   p15, 0, r1, c7, c14, 1          @ clean & invalidate D / U line
 367 1:
 368         mcr     p15, 0, r0, c7, c6, 1           @ invalidate D / U line
 369         add     r0, r0, r2
 370         cmp     r0, r1
 371         blo     1b
 372         dsb     st
 373         ret     lr
 374 ENDPROC(v7_dma_inv_range)
 375
 376 /*
 377  *      v7_dma_clean_range(start,end)
 378  *      - start   - virtual start address of region
 379  *      - end     - virtual end address of region
 380  */
 381 v7_dma_clean_range:
 382         dcache_line_size r2, r3
 383         sub     r3, r2, #1
 384         bic     r0, r0, r3
 385 #ifdef CONFIG_ARM_ERRATA_764369
 386         ALT_SMP(W(dsb))
 387         ALT_UP(W(nop))
 388 #endif
 389 1:
 390         mcr     p15, 0, r0, c7, c10, 1          @ clean D / U line
 391         add     r0, r0, r2
 392         cmp     r0, r1
 393         blo     1b
 394         dsb     st
 395         ret     lr
 396 ENDPROC(v7_dma_clean_range)
 397
 398 /*
 399  *      v7_dma_flush_range(start,end)
 400  *      - start   - virtual start address of region
 401  *      - end     - virtual end address of region
 402  */
 403 ENTRY(v7_dma_flush_range)
 404         dcache_line_size r2, r3
 405         sub     r3, r2, #1
 406         bic     r0, r0, r3
 407 #ifdef CONFIG_ARM_ERRATA_764369
 408         ALT_SMP(W(dsb))
 409         ALT_UP(W(nop))
 410 #endif
 411 1:
 412         mcr     p15, 0, r0, c7, c14, 1          @ clean & invalidate D / U line
 413         add     r0, r0, r2
 414         cmp     r0, r1
 415         blo     1b
 416         dsb     st
 417         ret     lr
 418 ENDPROC(v7_dma_flush_range)
 419
 420 /*
 421  *      dma_map_area(start, size, dir)
 422  *      - start - kernel virtual start address
 423  *      - size  - size of region
 424  *      - dir   - DMA direction
 425  */
 426 ENTRY(v7_dma_map_area)
 427         add     r1, r1, r0
 428         teq     r2, #DMA_FROM_DEVICE
 429         beq     v7_dma_inv_range
 430         b       v7_dma_clean_range
 431 ENDPROC(v7_dma_map_area)
 432
 433 /*
 434  *      dma_unmap_area(start, size, dir)
 435  *      - start - kernel virtual start address
 436  *      - size  - size of region
 437  *      - dir   - DMA direction
 438  */
 439 ENTRY(v7_dma_unmap_area)
 440         add     r1, r1, r0
 441         teq     r2, #DMA_TO_DEVICE
 442         bne     v7_dma_inv_range
 443         ret     lr
 444 ENDPROC(v7_dma_unmap_area)
 445
 446         __INITDATA
 447
 448         @ define struct cpu_cache_fns (see <asm/cacheflush.h> and proc-macros.S)
 449         define_cache_functions v7
 450
 451         /* The Broadcom Brahma-B15 read-ahead cache requires some modifications
 452          * to the v7_cache_fns, we only override the ones we need
 453          */
 454 #ifndef CONFIG_CACHE_B15_RAC
 455         globl_equ       b15_flush_kern_cache_all,       v7_flush_kern_cache_all
 456 #endif
 457         globl_equ       b15_flush_icache_all,           v7_flush_icache_all
 458         globl_equ       b15_flush_kern_cache_louis,     v7_flush_kern_cache_louis
 459         globl_equ       b15_flush_user_cache_all,       v7_flush_user_cache_all
 460         globl_equ       b15_flush_user_cache_range,     v7_flush_user_cache_range
 461         globl_equ       b15_coherent_kern_range,        v7_coherent_kern_range
 462         globl_equ       b15_coherent_user_range,        v7_coherent_user_range
 463         globl_equ       b15_flush_kern_dcache_area,     v7_flush_kern_dcache_area
 464
 465         globl_equ       b15_dma_map_area,               v7_dma_map_area
 466         globl_equ       b15_dma_unmap_area,             v7_dma_unmap_area
 467         globl_equ       b15_dma_flush_range,            v7_dma_flush_range
 468
 469         define_cache_functions b15