arch/arm/kernel/head.S

   1 /*
   2  *  linux/arch/arm/kernel/head.S
   3  *
   4  *  Copyright (C) 1994-2002 Russell King
   5  *
   6  * This program is free software; you can redistribute it and/or modify
   7  * it under the terms of the GNU General Public License version 2 as
   8  * published by the Free Software Foundation.
   9  *
  10  *  Kernel startup code for all 32-bit CPUs
  11  */
  12 #include <linux/config.h>
  13 #include <linux/linkage.h>
  14 #include <linux/init.h>
  15
  16 #include <asm/assembler.h>
  17 #include <asm/domain.h>
  18 #include <asm/mach-types.h>
  19 #include <asm/procinfo.h>
  20 #include <asm/ptrace.h>
  21 #include <asm/constants.h>
  22 #include <asm/thread_info.h>
  23 #include <asm/system.h>
  24
  25 #define PROCINFO_MMUFLAGS       8
  26 #define PROCINFO_INITFUNC       12
  27
  28 #define MACHINFO_TYPE           0
  29 #define MACHINFO_PHYSRAM        4
  30 #define MACHINFO_PHYSIO         8
  31 #define MACHINFO_PGOFFIO        12
  32 #define MACHINFO_NAME           16
  33
  34 #ifndef CONFIG_XIP_KERNEL
  35 /*
  36  * We place the page tables 16K below TEXTADDR.  Therefore, we must make sure
  37  * that TEXTADDR is correctly set.  Currently, we expect the least significant
  38  * 16 bits to be 0x8000, but we could probably relax this restriction to
  39  * TEXTADDR >= PAGE_OFFSET + 0x4000
  40  *
  41  * Note that swapper_pg_dir is the virtual address of the page tables, and
  42  * pgtbl gives us a position-independent reference to these tables.  We can
  43  * do this because stext == TEXTADDR
  44  */
  45 #if (TEXTADDR & 0xffff) != 0x8000
  46 #error TEXTADDR must start at 0xXXXX8000
  47 #endif
  48
  49         .globl  swapper_pg_dir
  50         .equ    swapper_pg_dir, TEXTADDR - 0x4000
  51
  52         .macro  pgtbl, rd, phys
  53         adr     \rd, stext
  54         sub     \rd, \rd, #0x4000
  55         .endm
  56 #else
  57 /*
  58  * XIP Kernel:
  59  *
  60  * We place the page tables 16K below DATAADDR.  Therefore, we must make sure
  61  * that DATAADDR is correctly set.  Currently, we expect the least significant
  62  * 16 bits to be 0x8000, but we could probably relax this restriction to
  63  * DATAADDR >= PAGE_OFFSET + 0x4000
  64  *
  65  * Note that pgtbl is meant to return the physical address of swapper_pg_dir.
  66  * We can't make it relative to the kernel position in this case since
  67  * the kernel can physically be anywhere.
  68  */
  69 #if (DATAADDR & 0xffff) != 0x8000
  70 #error DATAADDR must start at 0xXXXX8000
  71 #endif
  72
  73         .globl  swapper_pg_dir
  74         .equ    swapper_pg_dir, DATAADDR - 0x4000
  75
  76         .macro  pgtbl, rd, phys
  77         ldr     \rd, =((DATAADDR - 0x4000) - VIRT_OFFSET)
  78         add     \rd, \rd, \phys
  79         .endm
  80 #endif
  81
  82 /*
  83  * Kernel startup entry point.
  84  * ---------------------------
  85  *
  86  * This is normally called from the decompressor code.  The requirements
  87  * are: MMU = off, D-cache = off, I-cache = dont care, r0 = 0,
  88  * r1 = machine nr.
  89  *
  90  * This code is mostly position independent, so if you link the kernel at
  91  * 0xc0008000, you call this at __pa(0xc0008000).
  92  *
  93  * See linux/arch/arm/tools/mach-types for the complete list of machine
  94  * numbers for r1.
  95  *
  96  * We're trying to keep crap to a minimum; DO NOT add any machine specific
  97  * crap here - that's what the boot loader (or in extreme, well justified
  98  * circumstances, zImage) is for.
  99  */
 100         __INIT
 101         .type   stext, %function
 102 ENTRY(stext)
 103         msr     cpsr_c, #PSR_F_BIT | PSR_I_BIT | MODE_SVC @ ensure svc mode
 104                                                 @ and irqs disabled
 105         bl      __lookup_processor_type         @ r5=procinfo r9=cpuid
 106         movs    r10, r5                         @ invalid processor (r5=0)?
 107         beq     __error_p                               @ yes, error 'p'
 108         bl      __lookup_machine_type           @ r5=machinfo
 109         movs    r8, r5                          @ invalid machine (r5=0)?
 110         beq     __error_a                       @ yes, error 'a'
 111         bl      __create_page_tables
 112
 113         /*
 114          * The following calls CPU specific code in a position independent
 115          * manner.  See arch/arm/mm/proc-*.S for details.  r10 = base of
 116          * xxx_proc_info structure selected by __lookup_machine_type
 117          * above.  On return, the CPU will be ready for the MMU to be
 118          * turned on, and r0 will hold the CPU control register value.
 119          */
 120         ldr     r13, __switch_data              @ address to jump to after
 121                                                 @ mmu has been enabled
 122         adr     lr, __enable_mmu                @ return (PIC) address
 123         add     pc, r10, #PROCINFO_INITFUNC
 124
 125         .type   __switch_data, %object
 126 __switch_data:
 127         .long   __mmap_switched
 128         .long   __data_loc                      @ r4
 129         .long   __data_start                    @ r5
 130         .long   __bss_start                     @ r6
 131         .long   _end                            @ r7
 132         .long   processor_id                    @ r4
 133         .long   __machine_arch_type             @ r5
 134         .long   cr_alignment                    @ r6
 135         .long   init_thread_union + THREAD_START_SP @ sp
 136
 137 /*
 138  * The following fragment of code is executed with the MMU on, and uses
 139  * absolute addresses; this is not position independent.
 140  *
 141  *  r0  = cp#15 control register
 142  *  r1  = machine ID
 143  *  r9  = processor ID
 144  */
 145         .type   __mmap_switched, %function
 146 __mmap_switched:
 147         adr     r3, __switch_data + 4
 148
 149         ldmia   r3!, {r4, r5, r6, r7}
 150         cmp     r4, r5                          @ Copy data segment if needed
 151 1:      cmpne   r5, r6
 152         ldrne   fp, [r4], #4
 153         strne   fp, [r5], #4
 154         bne     1b
 155
 156         mov     fp, #0                          @ Clear BSS (and zero fp)
 157 1:      cmp     r6, r7
 158         strcc   fp, [r6],#4
 159         bcc     1b
 160
 161         ldmia   r3, {r4, r5, r6, sp}
 162         str     r9, [r4]                        @ Save processor ID
 163         str     r1, [r5]                        @ Save machine type
 164         bic     r4, r0, #CR_A                   @ Clear 'A' bit
 165         stmia   r6, {r0, r4}                    @ Save control register values
 166         b       start_kernel
 167
 168
 169
 170 /*
 171  * Setup common bits before finally enabling the MMU.  Essentially
 172  * this is just loading the page table pointer and domain access
 173  * registers.
 174  */
 175         .type   __enable_mmu, %function
 176 __enable_mmu:
 177 #ifdef CONFIG_ALIGNMENT_TRAP
 178         orr     r0, r0, #CR_A
 179 #else
 180         bic     r0, r0, #CR_A
 181 #endif
 182 #ifdef CONFIG_CPU_DCACHE_DISABLE
 183         bic     r0, r0, #CR_C
 184 #endif
 185 #ifdef CONFIG_CPU_BPREDICT_DISABLE
 186         bic     r0, r0, #CR_Z
 187 #endif
 188 #ifdef CONFIG_CPU_ICACHE_DISABLE
 189         bic     r0, r0, #CR_I
 190 #endif
 191         mov     r5, #(domain_val(DOMAIN_USER, DOMAIN_MANAGER) | \
 192                       domain_val(DOMAIN_KERNEL, DOMAIN_MANAGER) | \
 193                       domain_val(DOMAIN_TABLE, DOMAIN_MANAGER) | \
 194                       domain_val(DOMAIN_IO, DOMAIN_CLIENT))
 195         mcr     p15, 0, r5, c3, c0, 0           @ load domain access register
 196         mcr     p15, 0, r4, c2, c0, 0           @ load page table pointer
 197         b       __turn_mmu_on
 198
 199 /*
 200  * Enable the MMU.  This completely changes the structure of the visible
 201  * memory space.  You will not be able to trace execution through this.
 202  * If you have an enquiry about this, *please* check the linux-arm-kernel
 203  * mailing list archives BEFORE sending another post to the list.
 204  *
 205  *  r0  = cp#15 control register
 206  *  r13 = *virtual* address to jump to upon completion
 207  *
 208  * other registers depend on the function called upon completion
 209  */
 210         .align  5
 211         .type   __turn_mmu_on, %function
 212 __turn_mmu_on:
 213         mov     r0, r0
 214         mcr     p15, 0, r0, c1, c0, 0           @ write control reg
 215         mrc     p15, 0, r3, c0, c0, 0           @ read id reg
 216         mov     r3, r3
 217         mov     r3, r3
 218         mov     pc, r13
 219
 220
 221
 222 /*
 223  * Setup the initial page tables.  We only setup the barest
 224  * amount which are required to get the kernel running, which
 225  * generally means mapping in the kernel code.
 226  *
 227  * r8  = machinfo
 228  * r9  = cpuid
 229  * r10 = procinfo
 230  *
 231  * Returns:
 232  *  r0, r3, r5, r6, r7 corrupted
 233  *  r4 = physical page table address
 234  */
 235         .type   __create_page_tables, %function
 236 __create_page_tables:
 237         ldr     r5, [r8, #MACHINFO_PHYSRAM]     @ physram
 238         pgtbl   r4, r5                          @ page table address
 239
 240         /*
 241          * Clear the 16K level 1 swapper page table
 242          */
 243         mov     r0, r4
 244         mov     r3, #0
 245         add     r6, r0, #0x4000
 246 1:      str     r3, [r0], #4
 247         str     r3, [r0], #4
 248         str     r3, [r0], #4
 249         str     r3, [r0], #4
 250         teq     r0, r6
 251         bne     1b
 252
 253         ldr     r7, [r10, #PROCINFO_MMUFLAGS]   @ mmuflags
 254
 255         /*
 256          * Create identity mapping for first MB of kernel to
 257          * cater for the MMU enable.  This identity mapping
 258          * will be removed by paging_init().  We use our current program
 259          * counter to determine corresponding section base address.
 260          */
 261         mov     r6, pc, lsr #20                 @ start of kernel section
 262         orr     r3, r7, r6, lsl #20             @ flags + kernel base
 263         str     r3, [r4, r6, lsl #2]            @ identity mapping
 264
 265         /*
 266          * Now setup the pagetables for our kernel direct
 267          * mapped region.  We round TEXTADDR down to the
 268          * nearest megabyte boundary.  It is assumed that
 269          * the kernel fits within 4 contigous 1MB sections.
 270          */
 271         add     r0, r4,  #(TEXTADDR & 0xff000000) >> 18 @ start of kernel
 272         str     r3, [r0, #(TEXTADDR & 0x00f00000) >> 18]!
 273         add     r3, r3, #1 << 20
 274         str     r3, [r0, #4]!                   @ KERNEL + 1MB
 275         add     r3, r3, #1 << 20
 276         str     r3, [r0, #4]!                   @ KERNEL + 2MB
 277         add     r3, r3, #1 << 20
 278         str     r3, [r0, #4]                    @ KERNEL + 3MB
 279
 280         /*
 281          * Then map first 1MB of ram in case it contains our boot params.
 282          */
 283         add     r0, r4, #VIRT_OFFSET >> 18
 284         orr     r6, r5, r7
 285         str     r6, [r0]
 286
 287 #ifdef CONFIG_XIP_KERNEL
 288         /*
 289          * Map some ram to cover our .data and .bss areas.
 290          * Mapping 3MB should be plenty.
 291          */
 292         sub     r3, r4, r5
 293         mov     r3, r3, lsr #20
 294         add     r0, r0, r3, lsl #2
 295         add     r6, r6, r3, lsl #20
 296         str     r6, [r0], #4
 297         add     r6, r6, #(1 << 20)
 298         str     r6, [r0], #4
 299         add     r6, r6, #(1 << 20)
 300         str     r6, [r0]
 301 #endif
 302
 303         bic     r7, r7, #0x0c                   @ turn off cacheable
 304                                                 @ and bufferable bits
 305 #ifdef CONFIG_DEBUG_LL
 306         /*
 307          * Map in IO space for serial debugging.
 308          * This allows debug messages to be output
 309          * via a serial console before paging_init.
 310          */
 311         ldr     r3, [r8, #MACHINFO_PGOFFIO]
 312         add     r0, r4, r3
 313         rsb     r3, r3, #0x4000                 @ PTRS_PER_PGD*sizeof(long)
 314         cmp     r3, #0x0800                     @ limit to 512MB
 315         movhi   r3, #0x0800
 316         add     r6, r0, r3
 317         ldr     r3, [r8, #MACHINFO_PHYSIO]
 318         orr     r3, r3, r7
 319 1:      str     r3, [r0], #4
 320         add     r3, r3, #1 << 20
 321         teq     r0, r6
 322         bne     1b
 323 #if defined(CONFIG_ARCH_NETWINDER) || defined(CONFIG_ARCH_CATS)
 324         /*
 325          * If we're using the NetWinder, we need to map in
 326          * the 16550-type serial port for the debug messages
 327          */
 328         teq     r1, #MACH_TYPE_NETWINDER
 329         teqne   r1, #MACH_TYPE_CATS
 330         bne     1f
 331         add     r0, r4, #0x3fc0                 @ ff000000
 332         mov     r3, #0x7c000000
 333         orr     r3, r3, r7
 334         str     r3, [r0], #4
 335         add     r3, r3, #1 << 20
 336         str     r3, [r0], #4
 337 1:
 338 #endif
 339 #endif
 340 #ifdef CONFIG_ARCH_RPC
 341         /*
 342          * Map in screen at 0x02000000 & SCREEN2_BASE
 343          * Similar reasons here - for debug.  This is
 344          * only for Acorn RiscPC architectures.
 345          */
 346         add     r0, r4, #0x80                   @ 02000000
 347         mov     r3, #0x02000000
 348         orr     r3, r3, r7
 349         str     r3, [r0]
 350         add     r0, r4, #0x3600                 @ d8000000
 351         str     r3, [r0]
 352 #endif
 353         mov     pc, lr
 354         .ltorg
 355
 356
 357
 358 /*
 359  * Exception handling.  Something went wrong and we can't proceed.  We
 360  * ought to tell the user, but since we don't have any guarantee that
 361  * we're even running on the right architecture, we do virtually nothing.
 362  *
 363  * If CONFIG_DEBUG_LL is set we try to print out something about the error
 364  * and hope for the best (useful if bootloader fails to pass a proper
 365  * machine ID for example).
 366  */
 367
 368         .type   __error_p, %function
 369 __error_p:
 370 #ifdef CONFIG_DEBUG_LL
 371         adr     r0, str_p1
 372         bl      printascii
 373         b       __error
 374 str_p1: .asciz  "\nError: unrecognized/unsupported processor variant.\n"
 375         .align
 376 #endif
 377
 378         .type   __error_a, %function
 379 __error_a:
 380 #ifdef CONFIG_DEBUG_LL
 381         mov     r4, r1                          @ preserve machine ID
 382         adr     r0, str_a1
 383         bl      printascii
 384         mov     r0, r4
 385         bl      printhex8
 386         adr     r0, str_a2
 387         bl      printascii
 388         adr     r3, 3f
 389         ldmia   r3, {r4, r5, r6}                @ get machine desc list
 390         sub     r4, r3, r4                      @ get offset between virt&phys
 391         add     r5, r5, r4                      @ convert virt addresses to
 392         add     r6, r6, r4                      @ physical address space
 393 1:      ldr     r0, [r5, #MACHINFO_TYPE]        @ get machine type
 394         bl      printhex8
 395         mov     r0, #'\t'
 396         bl      printch
 397         ldr     r0, [r5, #MACHINFO_NAME]        @ get machine name
 398         add     r0, r0, r4
 399         bl      printascii
 400         mov     r0, #'\n'
 401         bl      printch
 402         add     r5, r5, #SIZEOF_MACHINE_DESC    @ next machine_desc
 403         cmp     r5, r6
 404         blo     1b
 405         adr     r0, str_a3
 406         bl      printascii
 407         b       __error
 408 str_a1: .asciz  "\nError: unrecognized/unsupported machine ID (r1 = 0x"
 409 str_a2: .asciz  ").\n\nAvailable machine support:\n\nID (hex)\tNAME\n"
 410 str_a3: .asciz  "\nPlease check your kernel config and/or bootloader.\n"
 411         .align
 412 #endif
 413
 414         .type   __error, %function
 415 __error:
 416 #ifdef CONFIG_ARCH_RPC
 417 /*
 418  * Turn the screen red on a error - RiscPC only.
 419  */
 420         mov     r0, #0x02000000
 421         mov     r3, #0x11
 422         orr     r3, r3, r3, lsl #8
 423         orr     r3, r3, r3, lsl #16
 424         str     r3, [r0], #4
 425         str     r3, [r0], #4
 426         str     r3, [r0], #4
 427         str     r3, [r0], #4
 428 #endif
 429 1:      mov     r0, r0
 430         b       1b
 431
 432
 433 /*
 434  * Read processor ID register (CP#15, CR0), and look up in the linker-built
 435  * supported processor list.  Note that we can't use the absolute addresses
 436  * for the __proc_info lists since we aren't running with the MMU on
 437  * (and therefore, we are not in the correct address space).  We have to
 438  * calculate the offset.
 439  *
 440  * Returns:
 441  *      r3, r4, r6 corrupted
 442  *      r5 = proc_info pointer in physical address space
 443  *      r9 = cpuid
 444  */
 445         .type   __lookup_processor_type, %function
 446 __lookup_processor_type:
 447         adr     r3, 3f
 448         ldmda   r3, {r5, r6, r9}
 449         sub     r3, r3, r9                      @ get offset between virt&phys
 450         add     r5, r5, r3                      @ convert virt addresses to
 451         add     r6, r6, r3                      @ physical address space
 452         mrc     p15, 0, r9, c0, c0              @ get processor id
 453 1:      ldmia   r5, {r3, r4}                    @ value, mask
 454         and     r4, r4, r9                      @ mask wanted bits
 455         teq     r3, r4
 456         beq     2f
 457         add     r5, r5, #PROC_INFO_SZ           @ sizeof(proc_info_list)
 458         cmp     r5, r6
 459         blo     1b
 460         mov     r5, #0                          @ unknown processor
 461 2:      mov     pc, lr
 462
 463 /*
 464  * This provides a C-API version of the above function.
 465  */
 466 ENTRY(lookup_processor_type)
 467         stmfd   sp!, {r4 - r6, r9, lr}
 468         bl      __lookup_processor_type
 469         mov     r0, r5
 470         ldmfd   sp!, {r4 - r6, r9, pc}
 471
 472 /*
 473  * Look in include/asm-arm/procinfo.h and arch/arm/kernel/arch.[ch] for
 474  * more information about the __proc_info and __arch_info structures.
 475  */
 476         .long   __proc_info_begin
 477         .long   __proc_info_end
 478 3:      .long   .
 479         .long   __arch_info_begin
 480         .long   __arch_info_end
 481
 482 /*
 483  * Lookup machine architecture in the linker-build list of architectures.
 484  * Note that we can't use the absolute addresses for the __arch_info
 485  * lists since we aren't running with the MMU on (and therefore, we are
 486  * not in the correct address space).  We have to calculate the offset.
 487  *
 488  *  r1 = machine architecture number
 489  * Returns:
 490  *  r3, r4, r6 corrupted
 491  *  r5 = mach_info pointer in physical address space
 492  */
 493         .type   __lookup_machine_type, %function
 494 __lookup_machine_type:
 495         adr     r3, 3b
 496         ldmia   r3, {r4, r5, r6}
 497         sub     r3, r3, r4                      @ get offset between virt&phys
 498         add     r5, r5, r3                      @ convert virt addresses to
 499         add     r6, r6, r3                      @ physical address space
 500 1:      ldr     r3, [r5, #MACHINFO_TYPE]        @ get machine type
 501         teq     r3, r1                          @ matches loader number?
 502         beq     2f                              @ found
 503         add     r5, r5, #SIZEOF_MACHINE_DESC    @ next machine_desc
 504         cmp     r5, r6
 505         blo     1b
 506         mov     r5, #0                          @ unknown machine
 507 2:      mov     pc, lr
 508
 509 /*
 510  * This provides a C-API version of the above function.
 511  */
 512 ENTRY(lookup_machine_type)
 513         stmfd   sp!, {r4 - r6, lr}
 514         mov     r1, r0
 515         bl      __lookup_machine_type
 516         mov     r0, r5
 517         ldmfd   sp!, {r4 - r6, pc}