35086e80faa91a9db5ea225b5166d29f1b88e1b4
[linux-2.6.git] / 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 #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         (256)
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         head.next = NULL;
55         list_for_each_entry(dev, &bus->devices, bus_list) {
56                 u16 class = dev->class >> 8;
57
58                 /* Don't touch classless devices or host bridges or ioapics.  */
59                 if (class == PCI_CLASS_NOT_DEFINED ||
60                     class == PCI_CLASS_BRIDGE_HOST ||
61                     class == PCI_CLASS_SYSTEM_PIC)
62                         continue;
63
64                 pdev_sort_resources(dev, &head);
65         }
66
67         for (list = head.next; list;) {
68                 res = list->res;
69                 idx = res - &list->dev->resource[0];
70                 if (pci_assign_resource(list->dev, idx)) {
71                         res->start = 0;
72                         res->end = 0;
73                         res->flags = 0;
74                 }
75                 tmp = list;
76                 list = list->next;
77                 kfree(tmp);
78         }
79 }
80
81 void pci_setup_cardbus(struct pci_bus *bus)
82 {
83         struct pci_dev *bridge = bus->self;
84         struct pci_bus_region region;
85
86         printk("PCI: Bus %d, cardbus bridge: %s\n",
87                 bus->number, pci_name(bridge));
88
89         pcibios_resource_to_bus(bridge, &region, bus->resource[0]);
90         if (bus->resource[0]->flags & IORESOURCE_IO) {
91                 /*
92                  * The IO resource is allocated a range twice as large as it
93                  * would normally need.  This allows us to set both IO regs.
94                  */
95                 printk("  IO window: %08lx-%08lx\n",
96                         region.start, region.end);
97                 pci_write_config_dword(bridge, PCI_CB_IO_BASE_0,
98                                         region.start);
99                 pci_write_config_dword(bridge, PCI_CB_IO_LIMIT_0,
100                                         region.end);
101         }
102
103         pcibios_resource_to_bus(bridge, &region, bus->resource[1]);
104         if (bus->resource[1]->flags & IORESOURCE_IO) {
105                 printk("  IO window: %08lx-%08lx\n",
106                         region.start, 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("  PREFETCH window: %08lx-%08lx\n",
116                         region.start, region.end);
117                 pci_write_config_dword(bridge, PCI_CB_MEMORY_BASE_0,
118                                         region.start);
119                 pci_write_config_dword(bridge, PCI_CB_MEMORY_LIMIT_0,
120                                         region.end);
121         }
122
123         pcibios_resource_to_bus(bridge, &region, bus->resource[3]);
124         if (bus->resource[3]->flags & IORESOURCE_MEM) {
125                 printk("  MEM window: %08lx-%08lx\n",
126                         region.start, region.end);
127                 pci_write_config_dword(bridge, PCI_CB_MEMORY_BASE_1,
128                                         region.start);
129                 pci_write_config_dword(bridge, PCI_CB_MEMORY_LIMIT_1,
130                                         region.end);
131         }
132 }
133 EXPORT_SYMBOL(pci_setup_cardbus);
134
135 /* Initialize bridges with base/limit values we have collected.
136    PCI-to-PCI Bridge Architecture Specification rev. 1.1 (1998)
137    requires that if there is no I/O ports or memory behind the
138    bridge, corresponding range must be turned off by writing base
139    value greater than limit to the bridge's base/limit registers.
140
141    Note: care must be taken when updating I/O base/limit registers
142    of bridges which support 32-bit I/O. This update requires two
143    config space writes, so it's quite possible that an I/O window of
144    the bridge will have some undesirable address (e.g. 0) after the
145    first write. Ditto 64-bit prefetchable MMIO.  */
146 static void __devinit
147 pci_setup_bridge(struct pci_bus *bus)
148 {
149         struct pci_dev *bridge = bus->self;
150         struct pci_bus_region region;
151         u32 l, io_upper16;
152
153         DBG(KERN_INFO "PCI: Bridge: %s\n", pci_name(bridge));
154
155         /* Set up the top and bottom of the PCI I/O segment for this bus. */
156         pcibios_resource_to_bus(bridge, &region, bus->resource[0]);
157         if (bus->resource[0]->flags & IORESOURCE_IO) {
158                 pci_read_config_dword(bridge, PCI_IO_BASE, &l);
159                 l &= 0xffff0000;
160                 l |= (region.start >> 8) & 0x00f0;
161                 l |= region.end & 0xf000;
162                 /* Set up upper 16 bits of I/O base/limit. */
163                 io_upper16 = (region.end & 0xffff0000) | (region.start >> 16);
164                 DBG(KERN_INFO "  IO window: %04lx-%04lx\n",
165                                 region.start, region.end);
166         }
167         else {
168                 /* Clear upper 16 bits of I/O base/limit. */
169                 io_upper16 = 0;
170                 l = 0x00f0;
171                 DBG(KERN_INFO "  IO window: disabled.\n");
172         }
173         /* Temporarily disable the I/O range before updating PCI_IO_BASE. */
174         pci_write_config_dword(bridge, PCI_IO_BASE_UPPER16, 0x0000ffff);
175         /* Update lower 16 bits of I/O base/limit. */
176         pci_write_config_dword(bridge, PCI_IO_BASE, l);
177         /* Update upper 16 bits of I/O base/limit. */
178         pci_write_config_dword(bridge, PCI_IO_BASE_UPPER16, io_upper16);
179
180         /* Set up the top and bottom of the PCI Memory segment
181            for this bus. */
182         pcibios_resource_to_bus(bridge, &region, bus->resource[1]);
183         if (bus->resource[1]->flags & IORESOURCE_MEM) {
184                 l = (region.start >> 16) & 0xfff0;
185                 l |= region.end & 0xfff00000;
186                 DBG(KERN_INFO "  MEM window: %08lx-%08lx\n",
187                                 region.start, region.end);
188         }
189         else {
190                 l = 0x0000fff0;
191                 DBG(KERN_INFO "  MEM window: disabled.\n");
192         }
193         pci_write_config_dword(bridge, PCI_MEMORY_BASE, l);
194
195         /* Clear out the upper 32 bits of PREF limit.
196            If PCI_PREF_BASE_UPPER32 was non-zero, this temporarily
197            disables PREF range, which is ok. */
198         pci_write_config_dword(bridge, PCI_PREF_LIMIT_UPPER32, 0);
199
200         /* Set up PREF base/limit. */
201         pcibios_resource_to_bus(bridge, &region, bus->resource[2]);
202         if (bus->resource[2]->flags & IORESOURCE_PREFETCH) {
203                 l = (region.start >> 16) & 0xfff0;
204                 l |= region.end & 0xfff00000;
205                 DBG(KERN_INFO "  PREFETCH window: %08lx-%08lx\n",
206                                 region.start, region.end);
207         }
208         else {
209                 l = 0x0000fff0;
210                 DBG(KERN_INFO "  PREFETCH window: disabled.\n");
211         }
212         pci_write_config_dword(bridge, PCI_PREF_MEMORY_BASE, l);
213
214         /* Clear out the upper 32 bits of PREF base. */
215         pci_write_config_dword(bridge, PCI_PREF_BASE_UPPER32, 0);
216
217         pci_write_config_word(bridge, PCI_BRIDGE_CONTROL, bus->bridge_ctl);
218 }
219
220 /* Check whether the bridge supports optional I/O and
221    prefetchable memory ranges. If not, the respective
222    base/limit registers must be read-only and read as 0. */
223 static void __devinit
224 pci_bridge_check_ranges(struct pci_bus *bus)
225 {
226         u16 io;
227         u32 pmem;
228         struct pci_dev *bridge = bus->self;
229         struct resource *b_res;
230
231         b_res = &bridge->resource[PCI_BRIDGE_RESOURCES];
232         b_res[1].flags |= IORESOURCE_MEM;
233
234         pci_read_config_word(bridge, PCI_IO_BASE, &io);
235         if (!io) {
236                 pci_write_config_word(bridge, PCI_IO_BASE, 0xf0f0);
237                 pci_read_config_word(bridge, PCI_IO_BASE, &io);
238                 pci_write_config_word(bridge, PCI_IO_BASE, 0x0);
239         }
240         if (io)
241                 b_res[0].flags |= IORESOURCE_IO;
242         /*  DECchip 21050 pass 2 errata: the bridge may miss an address
243             disconnect boundary by one PCI data phase.
244             Workaround: do not use prefetching on this device. */
245         if (bridge->vendor == PCI_VENDOR_ID_DEC && bridge->device == 0x0001)
246                 return;
247         pci_read_config_dword(bridge, PCI_PREF_MEMORY_BASE, &pmem);
248         if (!pmem) {
249                 pci_write_config_dword(bridge, PCI_PREF_MEMORY_BASE,
250                                                0xfff0fff0);
251                 pci_read_config_dword(bridge, PCI_PREF_MEMORY_BASE, &pmem);
252                 pci_write_config_dword(bridge, PCI_PREF_MEMORY_BASE, 0x0);
253         }
254         if (pmem)
255                 b_res[2].flags |= IORESOURCE_MEM | IORESOURCE_PREFETCH;
256 }
257
258 /* Helper function for sizing routines: find first available
259    bus resource of a given type. Note: we intentionally skip
260    the bus resources which have already been assigned (that is,
261    have non-NULL parent resource). */
262 static struct resource * __devinit
263 find_free_bus_resource(struct pci_bus *bus, unsigned long type)
264 {
265         int i;
266         struct resource *r;
267         unsigned long type_mask = IORESOURCE_IO | IORESOURCE_MEM |
268                                   IORESOURCE_PREFETCH;
269
270         for (i = 0; i < PCI_BUS_NUM_RESOURCES; i++) {
271                 r = bus->resource[i];
272                 if (r == &ioport_resource || r == &iomem_resource)
273                         continue;
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         list_for_each_entry(dev, &bus->devices, bus_list) {
508                 b = dev->subordinate;
509                 if (!b)
510                         continue;
511
512                 pci_bus_assign_resources(b);
513
514                 switch (dev->class >> 8) {
515                 case PCI_CLASS_BRIDGE_PCI:
516                         pci_setup_bridge(b);
517                         break;
518
519                 case PCI_CLASS_BRIDGE_CARDBUS:
520                         pci_setup_cardbus(b);
521                         break;
522
523                 default:
524                         printk(KERN_INFO "PCI: not setting up bridge %s "
525                                "for bus %d\n", pci_name(dev), b->number);
526                         break;
527                 }
528         }
529 }
530 EXPORT_SYMBOL(pci_bus_assign_resources);
531
532 void __init
533 pci_assign_unassigned_resources(void)
534 {
535         struct pci_bus *bus;
536
537         /* Depth first, calculate sizes and alignments of all
538            subordinate buses. */
539         list_for_each_entry(bus, &pci_root_buses, node) {
540                 pci_bus_size_bridges(bus);
541         }
542         /* Depth last, allocate resources and update the hardware. */
543         list_for_each_entry(bus, &pci_root_buses, node) {
544                 pci_bus_assign_resources(bus);
545                 pci_enable_bridges(bus);
546         }
547 }