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 DBGC(args)     printk args
  33 #else
  34 # define DBGC(args)
  35 #endif
  36
  37 #define ROUND_UP(x, a)          (((x) + (a) - 1) & ~((a) - 1))
  38
  39 /*
  40  * FIXME: IO should be max 256 bytes.  However, since we may
  41  * have a P2P bridge below a cardbus bridge, we need 4K.
  42  */
  43 #define CARDBUS_IO_SIZE         (4096)
  44 #define CARDBUS_MEM_SIZE        (32*1024*1024)
  45
  46 static void __devinit
  47 pbus_assign_resources_sorted(struct pci_bus *bus)
  48 {
  49         struct pci_dev *dev;
  50         struct resource *res;
  51         struct resource_list head, *list, *tmp;
  52         int idx;
  53
  54         bus->bridge_ctl &= ~PCI_BRIDGE_CTL_VGA;
  55
  56         head.next = NULL;
  57         list_for_each_entry(dev, &bus->devices, bus_list) {
  58                 u16 class = dev->class >> 8;
  59
  60                 /* Don't touch classless devices and host bridges.  */
  61                 if (class == PCI_CLASS_NOT_DEFINED ||
  62                     class == PCI_CLASS_BRIDGE_HOST)
  63                         continue;
  64
  65                 if (class == PCI_CLASS_DISPLAY_VGA ||
  66                     class == PCI_CLASS_NOT_DEFINED_VGA)
  67                         bus->bridge_ctl |= PCI_BRIDGE_CTL_VGA;
  68
  69                 pdev_sort_resources(dev, &head);
  70         }
  71
  72         for (list = head.next; list;) {
  73                 res = list->res;
  74                 idx = res - &list->dev->resource[0];
  75                 pci_assign_resource(list->dev, idx);
  76                 tmp = list;
  77                 list = list->next;
  78                 kfree(tmp);
  79         }
  80 }
  81
  82 static void __devinit
  83 pci_setup_cardbus(struct pci_bus *bus)
  84 {
  85         struct pci_dev *bridge = bus->self;
  86         struct pci_bus_region region;
  87
  88         printk("PCI: Bus %d, cardbus bridge: %s\n",
  89                 bus->number, pci_name(bridge));
  90
  91         pcibios_resource_to_bus(bridge, &region, bus->resource[0]);
  92         if (bus->resource[0]->flags & IORESOURCE_IO) {
  93                 /*
  94                  * The IO resource is allocated a range twice as large as it
  95                  * would normally need.  This allows us to set both IO regs.
  96                  */
  97                 printk("  IO window: %08lx-%08lx\n",
  98                         region.start, region.end);
  99                 pci_write_config_dword(bridge, PCI_CB_IO_BASE_0,
 100                                         region.start);
 101                 pci_write_config_dword(bridge, PCI_CB_IO_LIMIT_0,
 102                                         region.end);
 103         }
 104
 105         pcibios_resource_to_bus(bridge, &region, bus->resource[1]);
 106         if (bus->resource[1]->flags & IORESOURCE_IO) {
 107                 printk("  IO window: %08lx-%08lx\n",
 108                         region.start, region.end);
 109                 pci_write_config_dword(bridge, PCI_CB_IO_BASE_1,
 110                                         region.start);
 111                 pci_write_config_dword(bridge, PCI_CB_IO_LIMIT_1,
 112                                         region.end);
 113         }
 114
 115         pcibios_resource_to_bus(bridge, &region, bus->resource[2]);
 116         if (bus->resource[2]->flags & IORESOURCE_MEM) {
 117                 printk("  PREFETCH window: %08lx-%08lx\n",
 118                         region.start, region.end);
 119                 pci_write_config_dword(bridge, PCI_CB_MEMORY_BASE_0,
 120                                         region.start);
 121                 pci_write_config_dword(bridge, PCI_CB_MEMORY_LIMIT_0,
 122                                         region.end);
 123         }
 124
 125         pcibios_resource_to_bus(bridge, &region, bus->resource[3]);
 126         if (bus->resource[3]->flags & IORESOURCE_MEM) {
 127                 printk("  MEM window: %08lx-%08lx\n",
 128                         region.start, 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
 136 /* Initialize bridges with base/limit values we have collected.
 137    PCI-to-PCI Bridge Architecture Specification rev. 1.1 (1998)
 138    requires that if there is no I/O ports or memory behind the
 139    bridge, corresponding range must be turned off by writing base
 140    value greater than limit to the bridge's base/limit registers.
 141
 142    Note: care must be taken when updating I/O base/limit registers
 143    of bridges which support 32-bit I/O. This update requires two
 144    config space writes, so it's quite possible that an I/O window of
 145    the bridge will have some undesirable address (e.g. 0) after the
 146    first write. Ditto 64-bit prefetchable MMIO.  */
 147 static void __devinit
 148 pci_setup_bridge(struct pci_bus *bus)
 149 {
 150         struct pci_dev *bridge = bus->self;
 151         struct pci_bus_region region;
 152         u32 l, io_upper16;
 153
 154         DBGC((KERN_INFO "PCI: Bus %d, bridge: %s\n",
 155                         bus->number, pci_name(bridge)));
 156
 157         /* Set up the top and bottom of the PCI I/O segment for this bus. */
 158         pcibios_resource_to_bus(bridge, &region, bus->resource[0]);
 159         if (bus->resource[0]->flags & IORESOURCE_IO) {
 160                 pci_read_config_dword(bridge, PCI_IO_BASE, &l);
 161                 l &= 0xffff0000;
 162                 l |= (region.start >> 8) & 0x00f0;
 163                 l |= region.end & 0xf000;
 164                 /* Set up upper 16 bits of I/O base/limit. */
 165                 io_upper16 = (region.end & 0xffff0000) | (region.start >> 16);
 166                 DBGC((KERN_INFO "  IO window: %04lx-%04lx\n",
 167                                 region.start, region.end));
 168         }
 169         else {
 170                 /* Clear upper 16 bits of I/O base/limit. */
 171                 io_upper16 = 0;
 172                 l = 0x00f0;
 173                 DBGC((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                 DBGC((KERN_INFO "  MEM window: %08lx-%08lx\n",
 189                                 region.start, region.end));
 190         }
 191         else {
 192                 l = 0x0000fff0;
 193                 DBGC((KERN_INFO "  MEM window: disabled.\n"));
 194         }
 195         pci_write_config_dword(bridge, PCI_MEMORY_BASE, l);
 196
 197         /* Clear out the upper 32 bits of PREF limit.
 198            If PCI_PREF_BASE_UPPER32 was non-zero, this temporarily
 199            disables PREF range, which is ok. */
 200         pci_write_config_dword(bridge, PCI_PREF_LIMIT_UPPER32, 0);
 201
 202         /* Set up PREF base/limit. */
 203         pcibios_resource_to_bus(bridge, &region, bus->resource[2]);
 204         if (bus->resource[2]->flags & IORESOURCE_PREFETCH) {
 205                 l = (region.start >> 16) & 0xfff0;
 206                 l |= region.end & 0xfff00000;
 207                 DBGC((KERN_INFO "  PREFETCH window: %08lx-%08lx\n",
 208                                 region.start, region.end));
 209         }
 210         else {
 211                 l = 0x0000fff0;
 212                 DBGC((KERN_INFO "  PREFETCH window: disabled.\n"));
 213         }
 214         pci_write_config_dword(bridge, PCI_PREF_MEMORY_BASE, l);
 215
 216         /* Clear out the upper 32 bits of PREF base. */
 217         pci_write_config_dword(bridge, PCI_PREF_BASE_UPPER32, 0);
 218
 219         pci_write_config_word(bridge, PCI_BRIDGE_CONTROL, bus->bridge_ctl);
 220 }
 221
 222 /* Check whether the bridge supports optional I/O and
 223    prefetchable memory ranges. If not, the respective
 224    base/limit registers must be read-only and read as 0. */
 225 static void __devinit
 226 pci_bridge_check_ranges(struct pci_bus *bus)
 227 {
 228         u16 io;
 229         u32 pmem;
 230         struct pci_dev *bridge = bus->self;
 231         struct resource *b_res;
 232
 233         b_res = &bridge->resource[PCI_BRIDGE_RESOURCES];
 234         b_res[1].flags |= IORESOURCE_MEM;
 235
 236         pci_read_config_word(bridge, PCI_IO_BASE, &io);
 237         if (!io) {
 238                 pci_write_config_word(bridge, PCI_IO_BASE, 0xf0f0);
 239                 pci_read_config_word(bridge, PCI_IO_BASE, &io);
 240                 pci_write_config_word(bridge, PCI_IO_BASE, 0x0);
 241         }
 242         if (io)
 243                 b_res[0].flags |= IORESOURCE_IO;
 244         /*  DECchip 21050 pass 2 errata: the bridge may miss an address
 245             disconnect boundary by one PCI data phase.
 246             Workaround: do not use prefetching on this device. */
 247         if (bridge->vendor == PCI_VENDOR_ID_DEC && bridge->device == 0x0001)
 248                 return;
 249         pci_read_config_dword(bridge, PCI_PREF_MEMORY_BASE, &pmem);
 250         if (!pmem) {
 251                 pci_write_config_dword(bridge, PCI_PREF_MEMORY_BASE,
 252                                                0xfff0fff0);
 253                 pci_read_config_dword(bridge, PCI_PREF_MEMORY_BASE, &pmem);
 254                 pci_write_config_dword(bridge, PCI_PREF_MEMORY_BASE, 0x0);
 255         }
 256         if (pmem)
 257                 b_res[2].flags |= IORESOURCE_MEM | IORESOURCE_PREFETCH;
 258 }
 259
 260 /* Helper function for sizing routines: find first available
 261    bus resource of a given type. Note: we intentionally skip
 262    the bus resources which have already been assigned (that is,
 263    have non-NULL parent resource). */
 264 static struct resource * __devinit
 265 find_free_bus_resource(struct pci_bus *bus, unsigned long type)
 266 {
 267         int i;
 268         struct resource *r;
 269         unsigned long type_mask = IORESOURCE_IO | IORESOURCE_MEM |
 270                                   IORESOURCE_PREFETCH;
 271
 272         for (i = 0; i < PCI_BUS_NUM_RESOURCES; i++) {
 273                 r = bus->resource[i];
 274                 if (r && (r->flags & type_mask) == type && !r->parent)
 275                         return r;
 276         }
 277         return NULL;
 278 }
 279
 280 /* Sizing the IO windows of the PCI-PCI bridge is trivial,
 281    since these windows have 4K granularity and the IO ranges
 282    of non-bridge PCI devices are limited to 256 bytes.
 283    We must be careful with the ISA aliasing though. */
 284 static void __devinit
 285 pbus_size_io(struct pci_bus *bus)
 286 {
 287         struct pci_dev *dev;
 288         struct resource *b_res = find_free_bus_resource(bus, IORESOURCE_IO);
 289         unsigned long size = 0, size1 = 0;
 290
 291         if (!b_res)
 292                 return;
 293
 294         list_for_each_entry(dev, &bus->devices, bus_list) {
 295                 int i;
 296
 297                 for (i = 0; i < PCI_NUM_RESOURCES; i++) {
 298                         struct resource *r = &dev->resource[i];
 299                         unsigned long r_size;
 300
 301                         if (r->parent || !(r->flags & IORESOURCE_IO))
 302                                 continue;
 303                         r_size = r->end - r->start + 1;
 304
 305                         if (r_size < 0x400)
 306                                 /* Might be re-aligned for ISA */
 307                                 size += r_size;
 308                         else
 309                                 size1 += r_size;
 310                 }
 311         }
 312 /* To be fixed in 2.5: we should have sort of HAVE_ISA
 313    flag in the struct pci_bus. */
 314 #if defined(CONFIG_ISA) || defined(CONFIG_EISA)
 315         size = (size & 0xff) + ((size & ~0xffUL) << 2);
 316 #endif
 317         size = ROUND_UP(size + size1, 4096);
 318         if (!size) {
 319                 b_res->flags = 0;
 320                 return;
 321         }
 322         /* Alignment of the IO window is always 4K */
 323         b_res->start = 4096;
 324         b_res->end = b_res->start + size - 1;
 325 }
 326
 327 /* Calculate the size of the bus and minimal alignment which
 328    guarantees that all child resources fit in this size. */
 329 static int __devinit
 330 pbus_size_mem(struct pci_bus *bus, unsigned long mask, unsigned long type)
 331 {
 332         struct pci_dev *dev;
 333         unsigned long min_align, align, size;
 334         unsigned long aligns[12];       /* Alignments from 1Mb to 2Gb */
 335         int order, max_order;
 336         struct resource *b_res = find_free_bus_resource(bus, type);
 337
 338         if (!b_res)
 339                 return 0;
 340
 341         memset(aligns, 0, sizeof(aligns));
 342         max_order = 0;
 343         size = 0;
 344
 345         list_for_each_entry(dev, &bus->devices, bus_list) {
 346                 int i;
 347
 348                 for (i = 0; i < PCI_NUM_RESOURCES; i++) {
 349                         struct resource *r = &dev->resource[i];
 350                         unsigned long r_size;
 351
 352                         if (r->parent || (r->flags & mask) != type)
 353                                 continue;
 354                         r_size = r->end - r->start + 1;
 355                         /* For bridges size != alignment */
 356                         align = (i < PCI_BRIDGE_RESOURCES) ? r_size : r->start;
 357                         order = __ffs(align) - 20;
 358                         if (order > 11) {
 359                                 printk(KERN_WARNING "PCI: region %s/%d "
 360                                        "too large: %lx-%lx\n",
 361                                        pci_name(dev), i, r->start, r->end);
 362                                 r->flags = 0;
 363                                 continue;
 364                         }
 365                         size += r_size;
 366                         if (order < 0)
 367                                 order = 0;
 368                         /* Exclude ranges with size > align from
 369                            calculation of the alignment. */
 370                         if (r_size == align)
 371                                 aligns[order] += align;
 372                         if (order > max_order)
 373                                 max_order = order;
 374                 }
 375         }
 376
 377         align = 0;
 378         min_align = 0;
 379         for (order = 0; order <= max_order; order++) {
 380                 unsigned long align1 = 1UL << (order + 20);
 381
 382                 if (!align)
 383                         min_align = align1;
 384                 else if (ROUND_UP(align + min_align, min_align) < align1)
 385                         min_align = align1 >> 1;
 386                 align += aligns[order];
 387         }
 388         size = ROUND_UP(size, min_align);
 389         if (!size) {
 390                 b_res->flags = 0;
 391                 return 1;
 392         }
 393         b_res->start = min_align;
 394         b_res->end = size + min_align - 1;
 395         return 1;
 396 }
 397
 398 static void __devinit
 399 pci_bus_size_cardbus(struct pci_bus *bus)
 400 {
 401         struct pci_dev *bridge = bus->self;
 402         struct resource *b_res = &bridge->resource[PCI_BRIDGE_RESOURCES];
 403         u16 ctrl;
 404
 405         /*
 406          * Reserve some resources for CardBus.  We reserve
 407          * a fixed amount of bus space for CardBus bridges.
 408          */
 409         b_res[0].start = CARDBUS_IO_SIZE;
 410         b_res[0].end = b_res[0].start + CARDBUS_IO_SIZE - 1;
 411         b_res[0].flags |= IORESOURCE_IO;
 412
 413         b_res[1].start = CARDBUS_IO_SIZE;
 414         b_res[1].end = b_res[1].start + CARDBUS_IO_SIZE - 1;
 415         b_res[1].flags |= IORESOURCE_IO;
 416
 417         /*
 418          * Check whether prefetchable memory is supported
 419          * by this bridge.
 420          */
 421         pci_read_config_word(bridge, PCI_CB_BRIDGE_CONTROL, &ctrl);
 422         if (!(ctrl & PCI_CB_BRIDGE_CTL_PREFETCH_MEM0)) {
 423                 ctrl |= PCI_CB_BRIDGE_CTL_PREFETCH_MEM0;
 424                 pci_write_config_word(bridge, PCI_CB_BRIDGE_CONTROL, ctrl);
 425                 pci_read_config_word(bridge, PCI_CB_BRIDGE_CONTROL, &ctrl);
 426         }
 427
 428         /*
 429          * If we have prefetchable memory support, allocate
 430          * two regions.  Otherwise, allocate one region of
 431          * twice the size.
 432          */
 433         if (ctrl & PCI_CB_BRIDGE_CTL_PREFETCH_MEM0) {
 434                 b_res[2].start = CARDBUS_MEM_SIZE;
 435                 b_res[2].end = b_res[2].start + CARDBUS_MEM_SIZE - 1;
 436                 b_res[2].flags |= IORESOURCE_MEM | IORESOURCE_PREFETCH;
 437
 438                 b_res[3].start = CARDBUS_MEM_SIZE;
 439                 b_res[3].end = b_res[3].start + CARDBUS_MEM_SIZE - 1;
 440                 b_res[3].flags |= IORESOURCE_MEM;
 441         } else {
 442                 b_res[3].start = CARDBUS_MEM_SIZE * 2;
 443                 b_res[3].end = b_res[3].start + CARDBUS_MEM_SIZE * 2 - 1;
 444                 b_res[3].flags |= IORESOURCE_MEM;
 445         }
 446 }
 447
 448 void __devinit
 449 pci_bus_size_bridges(struct pci_bus *bus)
 450 {
 451         struct pci_dev *dev;
 452         unsigned long mask, prefmask;
 453
 454         list_for_each_entry(dev, &bus->devices, bus_list) {
 455                 struct pci_bus *b = dev->subordinate;
 456                 if (!b)
 457                         continue;
 458
 459                 switch (dev->class >> 8) {
 460                 case PCI_CLASS_BRIDGE_CARDBUS:
 461                         pci_bus_size_cardbus(b);
 462                         break;
 463
 464                 case PCI_CLASS_BRIDGE_PCI:
 465                 default:
 466                         pci_bus_size_bridges(b);
 467                         break;
 468                 }
 469         }
 470
 471         /* The root bus? */
 472         if (!bus->self)
 473                 return;
 474
 475         switch (bus->self->class >> 8) {
 476         case PCI_CLASS_BRIDGE_CARDBUS:
 477                 /* don't size cardbuses yet. */
 478                 break;
 479
 480         case PCI_CLASS_BRIDGE_PCI:
 481                 pci_bridge_check_ranges(bus);
 482         default:
 483                 pbus_size_io(bus);
 484                 /* If the bridge supports prefetchable range, size it
 485                    separately. If it doesn't, or its prefetchable window
 486                    has already been allocated by arch code, try
 487                    non-prefetchable range for both types of PCI memory
 488                    resources. */
 489                 mask = IORESOURCE_MEM;
 490                 prefmask = IORESOURCE_MEM | IORESOURCE_PREFETCH;
 491                 if (pbus_size_mem(bus, prefmask, prefmask))
 492                         mask = prefmask; /* Success, size non-prefetch only. */
 493                 pbus_size_mem(bus, mask, IORESOURCE_MEM);
 494                 break;
 495         }
 496 }
 497 EXPORT_SYMBOL(pci_bus_size_bridges);
 498
 499 void __devinit
 500 pci_bus_assign_resources(struct pci_bus *bus)
 501 {
 502         struct pci_bus *b;
 503         struct pci_dev *dev;
 504
 505         pbus_assign_resources_sorted(bus);
 506
 507         if (bus->bridge_ctl & PCI_BRIDGE_CTL_VGA) {
 508                 /* Propagate presence of the VGA to upstream bridges */
 509                 for (b = bus; b->parent; b = b->parent) {
 510                         b->bridge_ctl |= PCI_BRIDGE_CTL_VGA;
 511                 }
 512         }
 513         list_for_each_entry(dev, &bus->devices, bus_list) {
 514                 b = dev->subordinate;
 515                 if (!b)
 516                         continue;
 517
 518                 pci_bus_assign_resources(b);
 519
 520                 switch (dev->class >> 8) {
 521                 case PCI_CLASS_BRIDGE_PCI:
 522                         pci_setup_bridge(b);
 523                         break;
 524
 525                 case PCI_CLASS_BRIDGE_CARDBUS:
 526                         pci_setup_cardbus(b);
 527                         break;
 528
 529                 default:
 530                         printk(KERN_INFO "PCI: not setting up bridge %s "
 531                                "for bus %d\n", pci_name(dev), b->number);
 532                         break;
 533                 }
 534         }
 535 }
 536 EXPORT_SYMBOL(pci_bus_assign_resources);
 537
 538 void __init
 539 pci_assign_unassigned_resources(void)
 540 {
 541         struct pci_bus *bus;
 542
 543         /* Depth first, calculate sizes and alignments of all
 544            subordinate buses. */
 545         list_for_each_entry(bus, &pci_root_buses, node) {
 546                 pci_bus_size_bridges(bus);
 547         }
 548         /* Depth last, allocate resources and update the hardware. */
 549         list_for_each_entry(bus, &pci_root_buses, node) {
 550                 pci_bus_assign_resources(bus);
 551                 pci_enable_bridges(bus);
 552         }
 553 }