Added set_timer(usec) function
[akaros.git] / kern / arch / i386 / apic.c
1 /*
2  * Copyright (c) 2009 The Regents of the University of California
3  * Barret Rhoden <brho@cs.berkeley.edu>
4  * See LICENSE for details.
5  */
6
7 #ifdef __SHARC__
8 #pragma nosharc
9 #define SINIT(x) x
10 #endif
11
12 #include <arch/mmu.h>
13 #include <arch/x86.h>
14 #include <arch/arch.h>
15 #include <arch/apic.h>
16 #include <ros/timer.h>
17 #include <assert.h>
18 #include <stdio.h>
19
20 system_timing_t RO system_timing = {0, 0, 0xffff, 0};
21
22 /*
23  * Remaps the Programmable Interrupt Controller to use IRQs 32-47
24  * http://wiki.osdev.org/PIC
25  * Not 100% on this stuff, after looking over 
26  * http://bochs.sourceforge.net/techspec/PORTS.LST  The cascading and other 
27  * stuff might need to be in one command, and after that all we are doing
28  * is toggling masks.
29  */
30 void pic_remap() 
31 {
32         // start initialization
33         outb(PIC1_CMD, 0x11);
34         outb(PIC2_CMD, 0x11);
35         // set new offsets
36         outb(PIC1_DATA, PIC1_OFFSET);
37         outb(PIC2_DATA, PIC2_OFFSET);
38         // set up cascading
39         outb(PIC1_DATA, 0x04);
40         outb(PIC2_DATA, 0x02);
41         // other stuff (put in 8086/88 mode, or whatever)
42         outb(PIC1_DATA, 0x01);
43         outb(PIC2_DATA, 0x01);
44         // set masks, defaulting to all masked for now
45         outb(PIC1_DATA, 0xff);
46         outb(PIC2_DATA, 0xff);
47 }
48
49 void pic_mask_irq(uint8_t irq)
50 {
51         if (irq > 7)
52                 outb(PIC2_DATA, inb(PIC2_DATA) | (1 << (irq - 8)));
53         else
54                 outb(PIC1_DATA, inb(PIC1_DATA) | (1 << irq));
55 }
56
57 void pic_unmask_irq(uint8_t irq)
58 {
59         if (irq > 7) {
60                 outb(PIC2_DATA, inb(PIC2_DATA) & ~(1 << (irq - 8)));
61                 outb(PIC1_DATA, inb(PIC1_DATA) & 0xfb); // make sure irq2 is unmasked
62         } else
63                 outb(PIC1_DATA, inb(PIC1_DATA) & ~(1 << irq));
64 }
65
66 /*
67  * Sets the LAPIC timer to go off after a certain number of ticks.  The primary
68  * clock freq is actually the bus clock, which we figure out during timer_init
69  * Unmasking is implied.  Ref SDM, 3A, 9.6.4
70  */
71 void __lapic_set_timer(uint32_t ticks, uint8_t vec, bool periodic, uint8_t div)
72 {
73         // clears bottom bit and then set divider
74         write_mmreg32(LAPIC_TIMER_DIVIDE, (read_mmreg32(LAPIC_TIMER_DIVIDE) &~0xf) |
75                       (div & 0xf));
76         // set LVT with interrupt handling information
77         write_mmreg32(LAPIC_LVT_TIMER, vec | (periodic << 17));
78         write_mmreg32(LAPIC_TIMER_INIT, ticks);
79         // For debugging when we expand this
80         //cprintf("LAPIC LVT Timer: 0x%08x\n", read_mmreg32(LAPIC_LVT_TIMER));
81         //cprintf("LAPIC Init Count: 0x%08x\n", read_mmreg32(LAPIC_TIMER_INIT));
82         //cprintf("LAPIC Current Count: 0x%08x\n", read_mmreg32(LAPIC_TIMER_CURRENT));
83 }
84
85 void lapic_set_timer(uint32_t usec, bool periodic)
86 {
87         // divide the bus clock by 128, which is the max.
88         uint32_t ticks = (usec * system_timing.bus_freq / 128) / 1000000;
89         __lapic_set_timer(ticks, LAPIC_TIMER_DEFAULT_VECTOR, periodic,
90                           LAPIC_TIMER_DEFAULT_DIVISOR);
91 }
92
93 void set_timer(uint32_t usec)
94 {
95         lapic_set_timer(usec,!!usec);
96 }
97
98 uint32_t lapic_get_default_id(void)
99 {
100         uint32_t ebx;
101         cpuid(1, 0, &ebx, 0, 0);
102         // p6 family only uses 4 bits here, and 0xf is reserved for the IOAPIC
103         return (ebx & 0xFF000000) >> 24;
104 }
105
106 // timer init calibrates both tsc timer and lapic timer using PIT
107 void timer_init(void){
108         uint64_t tscval[2];
109         long timercount[2];
110         pit_set_timer(0xffff, TIMER_RATEGEN);
111         // assume tsc exist
112         tscval[0] = read_tsc();
113         udelay_pit(1000000);
114         tscval[1] = read_tsc();
115         system_timing.tsc_freq = SINIT(tscval[1] - tscval[0]);
116         
117         cprintf("TSC Frequency: %llu\n", system_timing.tsc_freq);
118
119         __lapic_set_timer(0xffffffff, LAPIC_TIMER_DEFAULT_VECTOR, FALSE,
120                           LAPIC_TIMER_DEFAULT_DIVISOR);
121         // Mask the LAPIC Timer, so we never receive this interrupt (minor race)
122         mask_lapic_lvt(LAPIC_LVT_TIMER);
123         timercount[0] = read_mmreg32(LAPIC_TIMER_CURRENT);
124         udelay_pit(1000000);
125         timercount[1] = read_mmreg32(LAPIC_TIMER_CURRENT);
126         system_timing.bus_freq = SINIT((timercount[0] - timercount[1])*128);
127                 
128         cprintf("Bus Frequency: %llu\n", system_timing.bus_freq);
129 }
130
131 void pit_set_timer(uint32_t divisor, uint32_t mode)
132 {
133         if (divisor & 0xffff0000)
134                 warn("Divisor too large!");
135         mode = TIMER_SEL0|TIMER_16BIT|mode;
136         outb(TIMER_MODE, mode); 
137         outb(TIMER_CNTR0, divisor & 0xff);
138         outb(TIMER_CNTR0, (divisor >> 8) );
139         system_timing.pit_mode = SINIT(mode);
140         system_timing.pit_divisor = SINIT(divisor);
141         // cprintf("timer mode set to %d, divisor %d\n",mode, divisor);
142 }
143
144 static int getpit()
145 {
146     int high, low;
147         // TODO: need a lock to protect access to PIT
148
149     /* Select timer0 and latch counter value. */
150     outb(TIMER_MODE, TIMER_SEL0 | TIMER_LATCH);
151     
152     low = inb(TIMER_CNTR0);
153     high = inb(TIMER_CNTR0);
154
155     return ((high << 8) | low);
156 }
157
158 // forces cpu to relax for usec miliseconds.  declared in kern/include/timing.h
159 void udelay(uint64_t usec)
160 {
161         #if !defined(__BOCHS__)
162         if (system_timing.tsc_freq != 0)
163         {
164                 uint64_t start, end, now;
165
166                 start = read_tsc();
167         end = start + (system_timing.tsc_freq * usec) / 1000000;
168         //cprintf("start %llu, end %llu\n", start, end);
169                 if (end == 0) cprintf("This is terribly wrong \n");
170                 do {
171             cpu_relax();
172             now = read_tsc();
173                         //cprintf("now %llu\n", now);
174                 } while (now < end || (now > start && end < start));
175         return;
176
177         } else
178         #endif
179         {
180                 udelay_pit(usec);
181         }
182 }
183
184 void udelay_pit(uint64_t usec)
185 {
186         
187         int64_t delta, prev_tick, tick, ticks_left;
188         prev_tick = getpit();
189         /*
190          * Calculate (n * (i8254_freq / 1e6)) without using floating point
191          * and without any avoidable overflows.
192          */
193         if (usec <= 0)
194                 ticks_left = 0;
195         // some optimization from bsd code
196         else if (usec < 256)
197                 /*
198                  * Use fixed point to avoid a slow division by 1000000.
199                  * 39099 = 1193182 * 2^15 / 10^6 rounded to nearest.
200                  * 2^15 is the first power of 2 that gives exact results
201                  * for n between 0 and 256.
202                  */
203                 ticks_left = ((uint64_t)usec * 39099 + (1 << 15) - 1) >> 15;
204         else
205                 // round up the ticks left
206                 ticks_left = ((uint64_t)usec * (long long)PIT_FREQ+ 999999)
207                              / 1000000; 
208         while (ticks_left > 0) {
209                 tick = getpit();
210                 delta = prev_tick - tick;
211                 prev_tick = tick;
212                 if (delta < 0) {
213                         // counter looped around during the delta time period
214                         delta += system_timing.pit_divisor; // maximum count 
215                         if (delta < 0)
216                                 delta = 0;
217                 }
218                 ticks_left -= delta;
219         }
220 }
221
222 uint64_t gettimer(void)
223 {
224         return read_tsc();      
225 }
226
227 uint64_t getfreq(void)
228 {
229         return system_timing.tsc_freq;
230 }
231