drivers/pci/setup-bus.c

   1 /*
   2  *      drivers/pci/setup-bus.c
   3  *
   4  * Extruded from code written by
   5  *      Dave Rusling (david.rusling@reo.mts.dec.com)
   6  *      David Mosberger (davidm@cs.arizona.edu)
   7  *      David Miller (davem@redhat.com)
   8  *
   9  * Support routines for initializing a PCI subsystem.
  10  */
  11
  12 /*
  13  * Nov 2000, Ivan Kokshaysky <ink@jurassic.park.msu.ru>
  14  *           PCI-PCI bridges cleanup, sorted resource allocation.
  15  * Feb 2002, Ivan Kokshaysky <ink@jurassic.park.msu.ru>
  16  *           Converted to allocation in 3 passes, which gives
  17  *           tighter packing. Prefetchable range support.
  18  */
  19
  20 #include <linux/init.h>
  21 #include <linux/kernel.h>
  22 #include <linux/module.h>
  23 #include <linux/pci.h>
  24 #include <linux/errno.h>
  25 #include <linux/ioport.h>
  26 #include <linux/cache.h>
  27 #include <linux/slab.h>
  28
  29
  30 #define DEBUG_CONFIG 1
  31 #if DEBUG_CONFIG
  32 #define DBG(x...)     printk(x)
  33 #else
  34 #define DBG(x...)
  35 #endif
  36
  37 static void pbus_assign_resources_sorted(struct pci_bus *bus)
  38 {
  39         struct pci_dev *dev;
  40         struct resource *res;
  41         struct resource_list head, *list, *tmp;
  42         int idx;
  43
  44         head.next = NULL;
  45         list_for_each_entry(dev, &bus->devices, bus_list) {
  46                 u16 class = dev->class >> 8;
  47
  48                 /* Don't touch classless devices or host bridges or ioapics.  */
  49                 if (class == PCI_CLASS_NOT_DEFINED ||
  50                     class == PCI_CLASS_BRIDGE_HOST)
  51                         continue;
  52
  53                 /* Don't touch ioapic devices already enabled by firmware */
  54                 if (class == PCI_CLASS_SYSTEM_PIC) {
  55                         u16 command;
  56                         pci_read_config_word(dev, PCI_COMMAND, &command);
  57                         if (command & (PCI_COMMAND_IO | PCI_COMMAND_MEMORY))
  58                                 continue;
  59                 }
  60
  61                 pdev_sort_resources(dev, &head);
  62         }
  63
  64         for (list = head.next; list;) {
  65                 res = list->res;
  66                 idx = res - &list->dev->resource[0];
  67                 if (pci_assign_resource(list->dev, idx)) {
  68                         /* FIXME: get rid of this */
  69                         res->start = 0;
  70                         res->end = 0;
  71                         res->flags = 0;
  72                 }
  73                 tmp = list;
  74                 list = list->next;
  75                 kfree(tmp);
  76         }
  77 }
  78
  79 void pci_setup_cardbus(struct pci_bus *bus)
  80 {
  81         struct pci_dev *bridge = bus->self;
  82         struct pci_bus_region region;
  83
  84         printk("PCI: Bus %d, cardbus bridge: %s\n",
  85                 bus->number, pci_name(bridge));
  86
  87         pcibios_resource_to_bus(bridge, &region, bus->resource[0]);
  88         if (bus->resource[0]->flags & IORESOURCE_IO) {
  89                 /*
  90                  * The IO resource is allocated a range twice as large as it
  91                  * would normally need.  This allows us to set both IO regs.
  92                  */
  93                 printk(KERN_INFO "  IO window: 0x%08lx-0x%08lx\n",
  94                        (unsigned long)region.start,
  95                        (unsigned long)region.end);
  96                 pci_write_config_dword(bridge, PCI_CB_IO_BASE_0,
  97                                         region.start);
  98                 pci_write_config_dword(bridge, PCI_CB_IO_LIMIT_0,
  99                                         region.end);
 100         }
 101
 102         pcibios_resource_to_bus(bridge, &region, bus->resource[1]);
 103         if (bus->resource[1]->flags & IORESOURCE_IO) {
 104                 printk(KERN_INFO "  IO window: 0x%08lx-0x%08lx\n",
 105                        (unsigned long)region.start,
 106                        (unsigned long)region.end);
 107                 pci_write_config_dword(bridge, PCI_CB_IO_BASE_1,
 108                                         region.start);
 109                 pci_write_config_dword(bridge, PCI_CB_IO_LIMIT_1,
 110                                         region.end);
 111         }
 112
 113         pcibios_resource_to_bus(bridge, &region, bus->resource[2]);
 114         if (bus->resource[2]->flags & IORESOURCE_MEM) {
 115                 printk(KERN_INFO "  PREFETCH window: 0x%08lx-0x%08lx\n",
 116                        (unsigned long)region.start,
 117                        (unsigned long)region.end);
 118                 pci_write_config_dword(bridge, PCI_CB_MEMORY_BASE_0,
 119                                         region.start);
 120                 pci_write_config_dword(bridge, PCI_CB_MEMORY_LIMIT_0,
 121                                         region.end);
 122         }
 123
 124         pcibios_resource_to_bus(bridge, &region, bus->resource[3]);
 125         if (bus->resource[3]->flags & IORESOURCE_MEM) {
 126                 printk(KERN_INFO "  MEM window: 0x%08lx-0x%08lx\n",
 127                        (unsigned long)region.start,
 128                        (unsigned long)region.end);
 129                 pci_write_config_dword(bridge, PCI_CB_MEMORY_BASE_1,
 130                                         region.start);
 131                 pci_write_config_dword(bridge, PCI_CB_MEMORY_LIMIT_1,
 132                                         region.end);
 133         }
 134 }
 135 EXPORT_SYMBOL(pci_setup_cardbus);
 136
 137 /* Initialize bridges with base/limit values we have collected.
 138    PCI-to-PCI Bridge Architecture Specification rev. 1.1 (1998)
 139    requires that if there is no I/O ports or memory behind the
 140    bridge, corresponding range must be turned off by writing base
 141    value greater than limit to the bridge's base/limit registers.
 142
 143    Note: care must be taken when updating I/O base/limit registers
 144    of bridges which support 32-bit I/O. This update requires two
 145    config space writes, so it's quite possible that an I/O window of
 146    the bridge will have some undesirable address (e.g. 0) after the
 147    first write. Ditto 64-bit prefetchable MMIO.  */
 148 static void pci_setup_bridge(struct pci_bus *bus)
 149 {
 150         struct pci_dev *bridge = bus->self;
 151         struct pci_bus_region region;
 152         u32 l, bu, lu, io_upper16;
 153
 154         DBG(KERN_INFO "PCI: Bridge: %s\n", pci_name(bridge));
 155
 156         /* Set up the top and bottom of the PCI I/O segment for this bus. */
 157         pcibios_resource_to_bus(bridge, &region, bus->resource[0]);
 158         if (bus->resource[0]->flags & IORESOURCE_IO) {
 159                 pci_read_config_dword(bridge, PCI_IO_BASE, &l);
 160                 l &= 0xffff0000;
 161                 l |= (region.start >> 8) & 0x00f0;
 162                 l |= region.end & 0xf000;
 163                 /* Set up upper 16 bits of I/O base/limit. */
 164                 io_upper16 = (region.end & 0xffff0000) | (region.start >> 16);
 165                 DBG(KERN_INFO "  IO window: %04lx-%04lx\n",
 166                     (unsigned long)region.start,
 167                     (unsigned long)region.end);
 168         }
 169         else {
 170                 /* Clear upper 16 bits of I/O base/limit. */
 171                 io_upper16 = 0;
 172                 l = 0x00f0;
 173                 DBG(KERN_INFO "  IO window: disabled.\n");
 174         }
 175         /* Temporarily disable the I/O range before updating PCI_IO_BASE. */
 176         pci_write_config_dword(bridge, PCI_IO_BASE_UPPER16, 0x0000ffff);
 177         /* Update lower 16 bits of I/O base/limit. */
 178         pci_write_config_dword(bridge, PCI_IO_BASE, l);
 179         /* Update upper 16 bits of I/O base/limit. */
 180         pci_write_config_dword(bridge, PCI_IO_BASE_UPPER16, io_upper16);
 181
 182         /* Set up the top and bottom of the PCI Memory segment
 183            for this bus. */
 184         pcibios_resource_to_bus(bridge, &region, bus->resource[1]);
 185         if (bus->resource[1]->flags & IORESOURCE_MEM) {
 186                 l = (region.start >> 16) & 0xfff0;
 187                 l |= region.end & 0xfff00000;
 188                 DBG(KERN_INFO "  MEM window: 0x%08lx-0x%08lx\n",
 189                     (unsigned long)region.start,
 190                     (unsigned long)region.end);
 191         }
 192         else {
 193                 l = 0x0000fff0;
 194                 DBG(KERN_INFO "  MEM window: disabled.\n");
 195         }
 196         pci_write_config_dword(bridge, PCI_MEMORY_BASE, l);
 197
 198         /* Clear out the upper 32 bits of PREF limit.
 199            If PCI_PREF_BASE_UPPER32 was non-zero, this temporarily
 200            disables PREF range, which is ok. */
 201         pci_write_config_dword(bridge, PCI_PREF_LIMIT_UPPER32, 0);
 202
 203         /* Set up PREF base/limit. */
 204         bu = lu = 0;
 205         pcibios_resource_to_bus(bridge, &region, bus->resource[2]);
 206         if (bus->resource[2]->flags & IORESOURCE_PREFETCH) {
 207                 l = (region.start >> 16) & 0xfff0;
 208                 l |= region.end & 0xfff00000;
 209                 bu = upper_32_bits(region.start);
 210                 lu = upper_32_bits(region.end);
 211                 DBG(KERN_INFO "  PREFETCH window: 0x%016llx-0x%016llx\n",
 212                     (unsigned long long)region.start,
 213                     (unsigned long long)region.end);
 214         }
 215         else {
 216                 l = 0x0000fff0;
 217                 DBG(KERN_INFO "  PREFETCH window: disabled.\n");
 218         }
 219         pci_write_config_dword(bridge, PCI_PREF_MEMORY_BASE, l);
 220
 221         /* Set the upper 32 bits of PREF base & limit. */
 222         pci_write_config_dword(bridge, PCI_PREF_BASE_UPPER32, bu);
 223         pci_write_config_dword(bridge, PCI_PREF_LIMIT_UPPER32, lu);
 224
 225         pci_write_config_word(bridge, PCI_BRIDGE_CONTROL, bus->bridge_ctl);
 226 }
 227
 228 /* Check whether the bridge supports optional I/O and
 229    prefetchable memory ranges. If not, the respective
 230    base/limit registers must be read-only and read as 0. */
 231 static void pci_bridge_check_ranges(struct pci_bus *bus)
 232 {
 233         u16 io;
 234         u32 pmem;
 235         struct pci_dev *bridge = bus->self;
 236         struct resource *b_res;
 237
 238         b_res = &bridge->resource[PCI_BRIDGE_RESOURCES];
 239         b_res[1].flags |= IORESOURCE_MEM;
 240
 241         pci_read_config_word(bridge, PCI_IO_BASE, &io);
 242         if (!io) {
 243                 pci_write_config_word(bridge, PCI_IO_BASE, 0xf0f0);
 244                 pci_read_config_word(bridge, PCI_IO_BASE, &io);
 245                 pci_write_config_word(bridge, PCI_IO_BASE, 0x0);
 246         }
 247         if (io)
 248                 b_res[0].flags |= IORESOURCE_IO;
 249         /*  DECchip 21050 pass 2 errata: the bridge may miss an address
 250             disconnect boundary by one PCI data phase.
 251             Workaround: do not use prefetching on this device. */
 252         if (bridge->vendor == PCI_VENDOR_ID_DEC && bridge->device == 0x0001)
 253                 return;
 254         pci_read_config_dword(bridge, PCI_PREF_MEMORY_BASE, &pmem);
 255         if (!pmem) {
 256                 pci_write_config_dword(bridge, PCI_PREF_MEMORY_BASE,
 257                                                0xfff0fff0);
 258                 pci_read_config_dword(bridge, PCI_PREF_MEMORY_BASE, &pmem);
 259                 pci_write_config_dword(bridge, PCI_PREF_MEMORY_BASE, 0x0);
 260         }
 261         if (pmem)
 262                 b_res[2].flags |= IORESOURCE_MEM | IORESOURCE_PREFETCH;
 263 }
 264
 265 /* Helper function for sizing routines: find first available
 266    bus resource of a given type. Note: we intentionally skip
 267    the bus resources which have already been assigned (that is,
 268    have non-NULL parent resource). */
 269 static struct resource *find_free_bus_resource(struct pci_bus *bus, unsigned long type)
 270 {
 271         int i;
 272         struct resource *r;
 273         unsigned long type_mask = IORESOURCE_IO | IORESOURCE_MEM |
 274                                   IORESOURCE_PREFETCH;
 275
 276         for (i = 0; i < PCI_BUS_NUM_RESOURCES; i++) {
 277                 r = bus->resource[i];
 278                 if (r == &ioport_resource || r == &iomem_resource)
 279                         continue;
 280                 if (r && (r->flags & type_mask) == type && !r->parent)
 281                         return r;
 282         }
 283         return NULL;
 284 }
 285
 286 /* Sizing the IO windows of the PCI-PCI bridge is trivial,
 287    since these windows have 4K granularity and the IO ranges
 288    of non-bridge PCI devices are limited to 256 bytes.
 289    We must be careful with the ISA aliasing though. */
 290 static void pbus_size_io(struct pci_bus *bus)
 291 {
 292         struct pci_dev *dev;
 293         struct resource *b_res = find_free_bus_resource(bus, IORESOURCE_IO);
 294         unsigned long size = 0, size1 = 0;
 295
 296         if (!b_res)
 297                 return;
 298
 299         list_for_each_entry(dev, &bus->devices, bus_list) {
 300                 int i;
 301
 302                 for (i = 0; i < PCI_NUM_RESOURCES; i++) {
 303                         struct resource *r = &dev->resource[i];
 304                         unsigned long r_size;
 305
 306                         if (r->parent || !(r->flags & IORESOURCE_IO))
 307                                 continue;
 308                         r_size = r->end - r->start + 1;
 309
 310                         if (r_size < 0x400)
 311                                 /* Might be re-aligned for ISA */
 312                                 size += r_size;
 313                         else
 314                                 size1 += r_size;
 315                 }
 316         }
 317 /* To be fixed in 2.5: we should have sort of HAVE_ISA
 318    flag in the struct pci_bus. */
 319 #if defined(CONFIG_ISA) || defined(CONFIG_EISA)
 320         size = (size & 0xff) + ((size & ~0xffUL) << 2);
 321 #endif
 322         size = ALIGN(size + size1, 4096);
 323         if (!size) {
 324                 b_res->flags = 0;
 325                 return;
 326         }
 327         /* Alignment of the IO window is always 4K */
 328         b_res->start = 4096;
 329         b_res->end = b_res->start + size - 1;
 330         b_res->flags |= IORESOURCE_STARTALIGN;
 331 }
 332
 333 /* Calculate the size of the bus and minimal alignment which
 334    guarantees that all child resources fit in this size. */
 335 static int pbus_size_mem(struct pci_bus *bus, unsigned long mask, unsigned long type)
 336 {
 337         struct pci_dev *dev;
 338         resource_size_t min_align, align, size;
 339         resource_size_t aligns[12];     /* Alignments from 1Mb to 2Gb */
 340         int order, max_order;
 341         struct resource *b_res = find_free_bus_resource(bus, type);
 342
 343         if (!b_res)
 344                 return 0;
 345
 346         memset(aligns, 0, sizeof(aligns));
 347         max_order = 0;
 348         size = 0;
 349
 350         list_for_each_entry(dev, &bus->devices, bus_list) {
 351                 int i;
 352
 353                 for (i = 0; i < PCI_NUM_RESOURCES; i++) {
 354                         struct resource *r = &dev->resource[i];
 355                         resource_size_t r_size;
 356
 357                         if (r->parent || (r->flags & mask) != type)
 358                                 continue;
 359                         r_size = r->end - r->start + 1;
 360                         /* For bridges size != alignment */
 361                         align = (i < PCI_BRIDGE_RESOURCES) ? r_size : r->start;
 362                         order = __ffs(align) - 20;
 363                         if (order > 11) {
 364                                 printk(KERN_WARNING "PCI: region %s/%d "
 365                                        "too large: 0x%016llx-0x%016llx\n",
 366                                         pci_name(dev), i,
 367                                        (unsigned long long)r->start,
 368                                        (unsigned long long)r->end);
 369                                 r->flags = 0;
 370                                 continue;
 371                         }
 372                         size += r_size;
 373                         if (order < 0)
 374                                 order = 0;
 375                         /* Exclude ranges with size > align from
 376                            calculation of the alignment. */
 377                         if (r_size == align)
 378                                 aligns[order] += align;
 379                         if (order > max_order)
 380                                 max_order = order;
 381                 }
 382         }
 383
 384         align = 0;
 385         min_align = 0;
 386         for (order = 0; order <= max_order; order++) {
 387 #ifdef CONFIG_RESOURCES_64BIT
 388                 resource_size_t align1 = 1ULL << (order + 20);
 389 #else
 390                 resource_size_t align1 = 1U << (order + 20);
 391 #endif
 392                 if (!align)
 393                         min_align = align1;
 394                 else if (ALIGN(align + min_align, min_align) < align1)
 395                         min_align = align1 >> 1;
 396                 align += aligns[order];
 397         }
 398         size = ALIGN(size, min_align);
 399         if (!size) {
 400                 b_res->flags = 0;
 401                 return 1;
 402         }
 403         b_res->start = min_align;
 404         b_res->end = size + min_align - 1;
 405         b_res->flags |= IORESOURCE_STARTALIGN;
 406         return 1;
 407 }
 408
 409 static void pci_bus_size_cardbus(struct pci_bus *bus)
 410 {
 411         struct pci_dev *bridge = bus->self;
 412         struct resource *b_res = &bridge->resource[PCI_BRIDGE_RESOURCES];
 413         u16 ctrl;
 414
 415         /*
 416          * Reserve some resources for CardBus.  We reserve
 417          * a fixed amount of bus space for CardBus bridges.
 418          */
 419         b_res[0].start = 0;
 420         b_res[0].end = pci_cardbus_io_size - 1;
 421         b_res[0].flags |= IORESOURCE_IO | IORESOURCE_SIZEALIGN;
 422
 423         b_res[1].start = 0;
 424         b_res[1].end = pci_cardbus_io_size - 1;
 425         b_res[1].flags |= IORESOURCE_IO | IORESOURCE_SIZEALIGN;
 426
 427         /*
 428          * Check whether prefetchable memory is supported
 429          * by this bridge.
 430          */
 431         pci_read_config_word(bridge, PCI_CB_BRIDGE_CONTROL, &ctrl);
 432         if (!(ctrl & PCI_CB_BRIDGE_CTL_PREFETCH_MEM0)) {
 433                 ctrl |= PCI_CB_BRIDGE_CTL_PREFETCH_MEM0;
 434                 pci_write_config_word(bridge, PCI_CB_BRIDGE_CONTROL, ctrl);
 435                 pci_read_config_word(bridge, PCI_CB_BRIDGE_CONTROL, &ctrl);
 436         }
 437
 438         /*
 439          * If we have prefetchable memory support, allocate
 440          * two regions.  Otherwise, allocate one region of
 441          * twice the size.
 442          */
 443         if (ctrl & PCI_CB_BRIDGE_CTL_PREFETCH_MEM0) {
 444                 b_res[2].start = 0;
 445                 b_res[2].end = pci_cardbus_mem_size - 1;
 446                 b_res[2].flags |= IORESOURCE_MEM | IORESOURCE_PREFETCH | IORESOURCE_SIZEALIGN;
 447
 448                 b_res[3].start = 0;
 449                 b_res[3].end = pci_cardbus_mem_size - 1;
 450                 b_res[3].flags |= IORESOURCE_MEM | IORESOURCE_SIZEALIGN;
 451         } else {
 452                 b_res[3].start = 0;
 453                 b_res[3].end = pci_cardbus_mem_size * 2 - 1;
 454                 b_res[3].flags |= IORESOURCE_MEM | IORESOURCE_SIZEALIGN;
 455         }
 456 }
 457
 458 void __ref pci_bus_size_bridges(struct pci_bus *bus)
 459 {
 460         struct pci_dev *dev;
 461         unsigned long mask, prefmask;
 462
 463         list_for_each_entry(dev, &bus->devices, bus_list) {
 464                 struct pci_bus *b = dev->subordinate;
 465                 if (!b)
 466                         continue;
 467
 468                 switch (dev->class >> 8) {
 469                 case PCI_CLASS_BRIDGE_CARDBUS:
 470                         pci_bus_size_cardbus(b);
 471                         break;
 472
 473                 case PCI_CLASS_BRIDGE_PCI:
 474                 default:
 475                         pci_bus_size_bridges(b);
 476                         break;
 477                 }
 478         }
 479
 480         /* The root bus? */
 481         if (!bus->self)
 482                 return;
 483
 484         switch (bus->self->class >> 8) {
 485         case PCI_CLASS_BRIDGE_CARDBUS:
 486                 /* don't size cardbuses yet. */
 487                 break;
 488
 489         case PCI_CLASS_BRIDGE_PCI:
 490                 pci_bridge_check_ranges(bus);
 491         default:
 492                 pbus_size_io(bus);
 493                 /* If the bridge supports prefetchable range, size it
 494                    separately. If it doesn't, or its prefetchable window
 495                    has already been allocated by arch code, try
 496                    non-prefetchable range for both types of PCI memory
 497                    resources. */
 498                 mask = IORESOURCE_MEM;
 499                 prefmask = IORESOURCE_MEM | IORESOURCE_PREFETCH;
 500                 if (pbus_size_mem(bus, prefmask, prefmask))
 501                         mask = prefmask; /* Success, size non-prefetch only. */
 502                 pbus_size_mem(bus, mask, IORESOURCE_MEM);
 503                 break;
 504         }
 505 }
 506 EXPORT_SYMBOL(pci_bus_size_bridges);
 507
 508 void __ref pci_bus_assign_resources(struct pci_bus *bus)
 509 {
 510         struct pci_bus *b;
 511         struct pci_dev *dev;
 512
 513         pbus_assign_resources_sorted(bus);
 514
 515         list_for_each_entry(dev, &bus->devices, bus_list) {
 516                 b = dev->subordinate;
 517                 if (!b)
 518                         continue;
 519
 520                 pci_bus_assign_resources(b);
 521
 522                 switch (dev->class >> 8) {
 523                 case PCI_CLASS_BRIDGE_PCI:
 524                         pci_setup_bridge(b);
 525                         break;
 526
 527                 case PCI_CLASS_BRIDGE_CARDBUS:
 528                         pci_setup_cardbus(b);
 529                         break;
 530
 531                 default:
 532                         printk(KERN_INFO "PCI: not setting up bridge %s "
 533                                "for bus %d\n", pci_name(dev), b->number);
 534                         break;
 535                 }
 536         }
 537 }
 538 EXPORT_SYMBOL(pci_bus_assign_resources);
 539
 540 void __init
 541 pci_assign_unassigned_resources(void)
 542 {
 543         struct pci_bus *bus;
 544
 545         /* Depth first, calculate sizes and alignments of all
 546            subordinate buses. */
 547         list_for_each_entry(bus, &pci_root_buses, node) {
 548                 pci_bus_size_bridges(bus);
 549         }
 550         /* Depth last, allocate resources and update the hardware. */
 551         list_for_each_entry(bus, &pci_root_buses, node) {
 552                 pci_bus_assign_resources(bus);
 553                 pci_enable_bridges(bus);
 554         }
 555 }