arch/i386/kernel/i8259.c

   1 #include <linux/config.h>
   2 #include <linux/errno.h>
   3 #include <linux/signal.h>
   4 #include <linux/sched.h>
   5 #include <linux/ioport.h>
   6 #include <linux/interrupt.h>
   7 #include <linux/slab.h>
   8 #include <linux/random.h>
   9 #include <linux/smp_lock.h>
  10 #include <linux/init.h>
  11 #include <linux/kernel_stat.h>
  12 #include <linux/sysdev.h>
  13 #include <linux/bitops.h>
  14
  15 #include <asm/8253pit.h>
  16 #include <asm/atomic.h>
  17 #include <asm/system.h>
  18 #include <asm/io.h>
  19 #include <asm/timer.h>
  20 #include <asm/pgtable.h>
  21 #include <asm/delay.h>
  22 #include <asm/desc.h>
  23 #include <asm/apic.h>
  24 #include <asm/arch_hooks.h>
  25 #include <asm/i8259.h>
  26
  27 #include <io_ports.h>
  28
  29 /*
  30  * This is the 'legacy' 8259A Programmable Interrupt Controller,
  31  * present in the majority of PC/AT boxes.
  32  * plus some generic x86 specific things if generic specifics makes
  33  * any sense at all.
  34  * this file should become arch/i386/kernel/irq.c when the old irq.c
  35  * moves to arch independent land
  36  */
  37
  38 DEFINE_SPINLOCK(i8259A_lock);
  39
  40 static void end_8259A_irq (unsigned int irq)
  41 {
  42         if (!(irq_desc[irq].status & (IRQ_DISABLED|IRQ_INPROGRESS)) &&
  43                                                         irq_desc[irq].action)
  44                 enable_8259A_irq(irq);
  45 }
  46
  47 #define shutdown_8259A_irq      disable_8259A_irq
  48
  49 static void mask_and_ack_8259A(unsigned int);
  50
  51 unsigned int startup_8259A_irq(unsigned int irq)
  52 {
  53         enable_8259A_irq(irq);
  54         return 0; /* never anything pending */
  55 }
  56
  57 static struct hw_interrupt_type i8259A_irq_type = {
  58         .typename = "XT-PIC",
  59         .startup = startup_8259A_irq,
  60         .shutdown = shutdown_8259A_irq,
  61         .enable = enable_8259A_irq,
  62         .disable = disable_8259A_irq,
  63         .ack = mask_and_ack_8259A,
  64         .end = end_8259A_irq,
  65 };
  66
  67 /*
  68  * 8259A PIC functions to handle ISA devices:
  69  */
  70
  71 /*
  72  * This contains the irq mask for both 8259A irq controllers,
  73  */
  74 unsigned int cached_irq_mask = 0xffff;
  75
  76 /*
  77  * Not all IRQs can be routed through the IO-APIC, eg. on certain (older)
  78  * boards the timer interrupt is not really connected to any IO-APIC pin,
  79  * it's fed to the master 8259A's IR0 line only.
  80  *
  81  * Any '1' bit in this mask means the IRQ is routed through the IO-APIC.
  82  * this 'mixed mode' IRQ handling costs nothing because it's only used
  83  * at IRQ setup time.
  84  */
  85 unsigned long io_apic_irqs;
  86
  87 void disable_8259A_irq(unsigned int irq)
  88 {
  89         unsigned int mask = 1 << irq;
  90         unsigned long flags;
  91
  92         spin_lock_irqsave(&i8259A_lock, flags);
  93         cached_irq_mask |= mask;
  94         if (irq & 8)
  95                 outb(cached_slave_mask, PIC_SLAVE_IMR);
  96         else
  97                 outb(cached_master_mask, PIC_MASTER_IMR);
  98         spin_unlock_irqrestore(&i8259A_lock, flags);
  99 }
 100
 101 void enable_8259A_irq(unsigned int irq)
 102 {
 103         unsigned int mask = ~(1 << irq);
 104         unsigned long flags;
 105
 106         spin_lock_irqsave(&i8259A_lock, flags);
 107         cached_irq_mask &= mask;
 108         if (irq & 8)
 109                 outb(cached_slave_mask, PIC_SLAVE_IMR);
 110         else
 111                 outb(cached_master_mask, PIC_MASTER_IMR);
 112         spin_unlock_irqrestore(&i8259A_lock, flags);
 113 }
 114
 115 int i8259A_irq_pending(unsigned int irq)
 116 {
 117         unsigned int mask = 1<<irq;
 118         unsigned long flags;
 119         int ret;
 120
 121         spin_lock_irqsave(&i8259A_lock, flags);
 122         if (irq < 8)
 123                 ret = inb(PIC_MASTER_CMD) & mask;
 124         else
 125                 ret = inb(PIC_SLAVE_CMD) & (mask >> 8);
 126         spin_unlock_irqrestore(&i8259A_lock, flags);
 127
 128         return ret;
 129 }
 130
 131 void make_8259A_irq(unsigned int irq)
 132 {
 133         disable_irq_nosync(irq);
 134         io_apic_irqs &= ~(1<<irq);
 135         irq_desc[irq].handler = &i8259A_irq_type;
 136         enable_irq(irq);
 137 }
 138
 139 /*
 140  * This function assumes to be called rarely. Switching between
 141  * 8259A registers is slow.
 142  * This has to be protected by the irq controller spinlock
 143  * before being called.
 144  */
 145 static inline int i8259A_irq_real(unsigned int irq)
 146 {
 147         int value;
 148         int irqmask = 1<<irq;
 149
 150         if (irq < 8) {
 151                 outb(0x0B,PIC_MASTER_CMD);      /* ISR register */
 152                 value = inb(PIC_MASTER_CMD) & irqmask;
 153                 outb(0x0A,PIC_MASTER_CMD);      /* back to the IRR register */
 154                 return value;
 155         }
 156         outb(0x0B,PIC_SLAVE_CMD);       /* ISR register */
 157         value = inb(PIC_SLAVE_CMD) & (irqmask >> 8);
 158         outb(0x0A,PIC_SLAVE_CMD);       /* back to the IRR register */
 159         return value;
 160 }
 161
 162 /*
 163  * Careful! The 8259A is a fragile beast, it pretty
 164  * much _has_ to be done exactly like this (mask it
 165  * first, _then_ send the EOI, and the order of EOI
 166  * to the two 8259s is important!
 167  */
 168 static void mask_and_ack_8259A(unsigned int irq)
 169 {
 170         unsigned int irqmask = 1 << irq;
 171         unsigned long flags;
 172
 173         spin_lock_irqsave(&i8259A_lock, flags);
 174         /*
 175          * Lightweight spurious IRQ detection. We do not want
 176          * to overdo spurious IRQ handling - it's usually a sign
 177          * of hardware problems, so we only do the checks we can
 178          * do without slowing down good hardware unnecesserily.
 179          *
 180          * Note that IRQ7 and IRQ15 (the two spurious IRQs
 181          * usually resulting from the 8259A-1|2 PICs) occur
 182          * even if the IRQ is masked in the 8259A. Thus we
 183          * can check spurious 8259A IRQs without doing the
 184          * quite slow i8259A_irq_real() call for every IRQ.
 185          * This does not cover 100% of spurious interrupts,
 186          * but should be enough to warn the user that there
 187          * is something bad going on ...
 188          */
 189         if (cached_irq_mask & irqmask)
 190                 goto spurious_8259A_irq;
 191         cached_irq_mask |= irqmask;
 192
 193 handle_real_irq:
 194         if (irq & 8) {
 195                 inb(PIC_SLAVE_IMR);     /* DUMMY - (do we need this?) */
 196                 outb(cached_slave_mask, PIC_SLAVE_IMR);
 197                 outb(0x60+(irq&7),PIC_SLAVE_CMD);/* 'Specific EOI' to slave */
 198                 outb(0x60+PIC_CASCADE_IR,PIC_MASTER_CMD); /* 'Specific EOI' to master-IRQ2 */
 199         } else {
 200                 inb(PIC_MASTER_IMR);    /* DUMMY - (do we need this?) */
 201                 outb(cached_master_mask, PIC_MASTER_IMR);
 202                 outb(0x60+irq,PIC_MASTER_CMD);  /* 'Specific EOI to master */
 203         }
 204         spin_unlock_irqrestore(&i8259A_lock, flags);
 205         return;
 206
 207 spurious_8259A_irq:
 208         /*
 209          * this is the slow path - should happen rarely.
 210          */
 211         if (i8259A_irq_real(irq))
 212                 /*
 213                  * oops, the IRQ _is_ in service according to the
 214                  * 8259A - not spurious, go handle it.
 215                  */
 216                 goto handle_real_irq;
 217
 218         {
 219                 static int spurious_irq_mask;
 220                 /*
 221                  * At this point we can be sure the IRQ is spurious,
 222                  * lets ACK and report it. [once per IRQ]
 223                  */
 224                 if (!(spurious_irq_mask & irqmask)) {
 225                         printk(KERN_DEBUG "spurious 8259A interrupt: IRQ%d.\n", irq);
 226                         spurious_irq_mask |= irqmask;
 227                 }
 228                 atomic_inc(&irq_err_count);
 229                 /*
 230                  * Theoretically we do not have to handle this IRQ,
 231                  * but in Linux this does not cause problems and is
 232                  * simpler for us.
 233                  */
 234                 goto handle_real_irq;
 235         }
 236 }
 237
 238 static char irq_trigger[2];
 239 /**
 240  * ELCR registers (0x4d0, 0x4d1) control edge/level of IRQ
 241  */
 242 static void restore_ELCR(char *trigger)
 243 {
 244         outb(trigger[0], 0x4d0);
 245         outb(trigger[1], 0x4d1);
 246 }
 247
 248 static void save_ELCR(char *trigger)
 249 {
 250         /* IRQ 0,1,2,8,13 are marked as reserved */
 251         trigger[0] = inb(0x4d0) & 0xF8;
 252         trigger[1] = inb(0x4d1) & 0xDE;
 253 }
 254
 255 static int i8259A_resume(struct sys_device *dev)
 256 {
 257         init_8259A(0);
 258         restore_ELCR(irq_trigger);
 259         return 0;
 260 }
 261
 262 static int i8259A_suspend(struct sys_device *dev, pm_message_t state)
 263 {
 264         save_ELCR(irq_trigger);
 265         return 0;
 266 }
 267
 268 static int i8259A_shutdown(struct sys_device *dev)
 269 {
 270         /* Put the i8259A into a quiescent state that
 271          * the kernel initialization code can get it
 272          * out of.
 273          */
 274         outb(0xff, 0x21);       /* mask all of 8259A-1 */
 275         outb(0xff, 0xA1);       /* mask all of 8259A-1 */
 276         return 0;
 277 }
 278
 279 static struct sysdev_class i8259_sysdev_class = {
 280         set_kset_name("i8259"),
 281         .suspend = i8259A_suspend,
 282         .resume = i8259A_resume,
 283         .shutdown = i8259A_shutdown,
 284 };
 285
 286 static struct sys_device device_i8259A = {
 287         .id     = 0,
 288         .cls    = &i8259_sysdev_class,
 289 };
 290
 291 static int __init i8259A_init_sysfs(void)
 292 {
 293         int error = sysdev_class_register(&i8259_sysdev_class);
 294         if (!error)
 295                 error = sysdev_register(&device_i8259A);
 296         return error;
 297 }
 298
 299 device_initcall(i8259A_init_sysfs);
 300
 301 void init_8259A(int auto_eoi)
 302 {
 303         unsigned long flags;
 304
 305         spin_lock_irqsave(&i8259A_lock, flags);
 306
 307         outb(0xff, PIC_MASTER_IMR);     /* mask all of 8259A-1 */
 308         outb(0xff, PIC_SLAVE_IMR);      /* mask all of 8259A-2 */
 309
 310         /*
 311          * outb_p - this has to work on a wide range of PC hardware.
 312          */
 313         outb_p(0x11, PIC_MASTER_CMD);   /* ICW1: select 8259A-1 init */
 314         outb_p(0x20 + 0, PIC_MASTER_IMR);       /* ICW2: 8259A-1 IR0-7 mapped to 0x20-0x27 */
 315         outb_p(1U << PIC_CASCADE_IR, PIC_MASTER_IMR);   /* 8259A-1 (the master) has a slave on IR2 */
 316         if (auto_eoi)   /* master does Auto EOI */
 317                 outb_p(MASTER_ICW4_DEFAULT | PIC_ICW4_AEOI, PIC_MASTER_IMR);
 318         else            /* master expects normal EOI */
 319                 outb_p(MASTER_ICW4_DEFAULT, PIC_MASTER_IMR);
 320
 321         outb_p(0x11, PIC_SLAVE_CMD);    /* ICW1: select 8259A-2 init */
 322         outb_p(0x20 + 8, PIC_SLAVE_IMR);        /* ICW2: 8259A-2 IR0-7 mapped to 0x28-0x2f */
 323         outb_p(PIC_CASCADE_IR, PIC_SLAVE_IMR);  /* 8259A-2 is a slave on master's IR2 */
 324         outb_p(SLAVE_ICW4_DEFAULT, PIC_SLAVE_IMR); /* (slave's support for AEOI in flat mode is to be investigated) */
 325         if (auto_eoi)
 326                 /*
 327                  * in AEOI mode we just have to mask the interrupt
 328                  * when acking.
 329                  */
 330                 i8259A_irq_type.ack = disable_8259A_irq;
 331         else
 332                 i8259A_irq_type.ack = mask_and_ack_8259A;
 333
 334         udelay(100);            /* wait for 8259A to initialize */
 335
 336         outb(cached_master_mask, PIC_MASTER_IMR); /* restore master IRQ mask */
 337         outb(cached_slave_mask, PIC_SLAVE_IMR);   /* restore slave IRQ mask */
 338
 339         spin_unlock_irqrestore(&i8259A_lock, flags);
 340 }
 341
 342 /*
 343  * Note that on a 486, we don't want to do a SIGFPE on an irq13
 344  * as the irq is unreliable, and exception 16 works correctly
 345  * (ie as explained in the intel literature). On a 386, you
 346  * can't use exception 16 due to bad IBM design, so we have to
 347  * rely on the less exact irq13.
 348  *
 349  * Careful.. Not only is IRQ13 unreliable, but it is also
 350  * leads to races. IBM designers who came up with it should
 351  * be shot.
 352  */
 353
 354
 355 static irqreturn_t math_error_irq(int cpl, void *dev_id, struct pt_regs *regs)
 356 {
 357         extern void math_error(void __user *);
 358         outb(0,0xF0);
 359         if (ignore_fpu_irq || !boot_cpu_data.hard_math)
 360                 return IRQ_NONE;
 361         math_error((void __user *)regs->eip);
 362         return IRQ_HANDLED;
 363 }
 364
 365 /*
 366  * New motherboards sometimes make IRQ 13 be a PCI interrupt,
 367  * so allow interrupt sharing.
 368  */
 369 static struct irqaction fpu_irq = { math_error_irq, 0, CPU_MASK_NONE, "fpu", NULL, NULL };
 370
 371 void __init init_ISA_irqs (void)
 372 {
 373         int i;
 374
 375 #ifdef CONFIG_X86_LOCAL_APIC
 376         init_bsp_APIC();
 377 #endif
 378         init_8259A(0);
 379
 380         for (i = 0; i < NR_IRQS; i++) {
 381                 irq_desc[i].status = IRQ_DISABLED;
 382                 irq_desc[i].action = NULL;
 383                 irq_desc[i].depth = 1;
 384
 385                 if (i < 16) {
 386                         /*
 387                          * 16 old-style INTA-cycle interrupts:
 388                          */
 389                         irq_desc[i].handler = &i8259A_irq_type;
 390                 } else {
 391                         /*
 392                          * 'high' PCI IRQs filled in on demand
 393                          */
 394                         irq_desc[i].handler = &no_irq_type;
 395                 }
 396         }
 397 }
 398
 399 void __init init_IRQ(void)
 400 {
 401         int i;
 402
 403         /* all the set up before the call gates are initialised */
 404         pre_intr_init_hook();
 405
 406         /*
 407          * Cover the whole vector space, no vector can escape
 408          * us. (some of these will be overridden and become
 409          * 'special' SMP interrupts)
 410          */
 411         for (i = 0; i < (NR_VECTORS - FIRST_EXTERNAL_VECTOR); i++) {
 412                 int vector = FIRST_EXTERNAL_VECTOR + i;
 413                 if (i >= NR_IRQS)
 414                         break;
 415                 if (vector != SYSCALL_VECTOR)
 416                         set_intr_gate(vector, interrupt[i]);
 417         }
 418
 419         /* setup after call gates are initialised (usually add in
 420          * the architecture specific gates)
 421          */
 422         intr_init_hook();
 423
 424         /*
 425          * Set the clock to HZ Hz, we already have a valid
 426          * vector now:
 427          */
 428         setup_pit_timer();
 429
 430         /*
 431          * External FPU? Set up irq13 if so, for
 432          * original braindamaged IBM FERR coupling.
 433          */
 434         if (boot_cpu_data.hard_math && !cpu_has_fpu)
 435                 setup_irq(FPU_IRQ, &fpu_irq);
 436
 437         irq_ctx_init(smp_processor_id());
 438 }