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