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