arch/arm/kernel/head.S

   1 /*
   2  *  linux/arch/arm/kernel/head.S
   3  *
   4  *  Copyright (C) 1994-2002 Russell King
   5  *  Copyright (c) 2003 ARM Limited
   6  *  All Rights Reserved
   7  *
   8  * This program is free software; you can redistribute it and/or modify
   9  * it under the terms of the GNU General Public License version 2 as
  10  * published by the Free Software Foundation.
  11  *
  12  *  Kernel startup code for all 32-bit CPUs
  13  */
  14 #include <linux/config.h>
  15 #include <linux/linkage.h>
  16 #include <linux/init.h>
  17
  18 #include <asm/assembler.h>
  19 #include <asm/domain.h>
  20 #include <asm/procinfo.h>
  21 #include <asm/ptrace.h>
  22 #include <asm/asm-offsets.h>
  23 #include <asm/memory.h>
  24 #include <asm/thread_info.h>
  25 #include <asm/system.h>
  26
  27 #define PROCINFO_MMUFLAGS       8
  28 #define PROCINFO_INITFUNC       12
  29
  30 #define MACHINFO_TYPE           0
  31 #define MACHINFO_PHYSIO         4
  32 #define MACHINFO_PGOFFIO        8
  33 #define MACHINFO_NAME           12
  34
  35 #define KERNEL_RAM_ADDR (PAGE_OFFSET + TEXT_OFFSET)
  36
  37 /*
  38  * swapper_pg_dir is the virtual address of the initial page table.
  39  * We place the page tables 16K below KERNEL_RAM_ADDR.  Therefore, we must
  40  * make sure that KERNEL_RAM_ADDR is correctly set.  Currently, we expect
  41  * the least significant 16 bits to be 0x8000, but we could probably
  42  * relax this restriction to KERNEL_RAM_ADDR >= PAGE_OFFSET + 0x4000.
  43  */
  44 #if (KERNEL_RAM_ADDR & 0xffff) != 0x8000
  45 #error KERNEL_RAM_ADDR must start at 0xXXXX8000
  46 #endif
  47
  48         .globl  swapper_pg_dir
  49         .equ    swapper_pg_dir, KERNEL_RAM_ADDR - 0x4000
  50
  51         .macro  pgtbl, rd
  52         ldr     \rd, =(__virt_to_phys(KERNEL_RAM_ADDR - 0x4000))
  53         .endm
  54
  55 #ifdef CONFIG_XIP_KERNEL
  56 #define TEXTADDR  XIP_VIRT_ADDR(CONFIG_XIP_PHYS_ADDR)
  57 #else
  58 #define TEXTADDR  KERNEL_RAM_ADDR
  59 #endif
  60
  61 /*
  62  * Kernel startup entry point.
  63  * ---------------------------
  64  *
  65  * This is normally called from the decompressor code.  The requirements
  66  * are: MMU = off, D-cache = off, I-cache = dont care, r0 = 0,
  67  * r1 = machine nr.
  68  *
  69  * This code is mostly position independent, so if you link the kernel at
  70  * 0xc0008000, you call this at __pa(0xc0008000).
  71  *
  72  * See linux/arch/arm/tools/mach-types for the complete list of machine
  73  * numbers for r1.
  74  *
  75  * We're trying to keep crap to a minimum; DO NOT add any machine specific
  76  * crap here - that's what the boot loader (or in extreme, well justified
  77  * circumstances, zImage) is for.
  78  */
  79         __INIT
  80         .type   stext, %function
  81 ENTRY(stext)
  82         msr     cpsr_c, #PSR_F_BIT | PSR_I_BIT | MODE_SVC @ ensure svc mode
  83                                                 @ and irqs disabled
  84         mrc     p15, 0, r9, c0, c0              @ get processor id
  85         bl      __lookup_processor_type         @ r5=procinfo r9=cpuid
  86         movs    r10, r5                         @ invalid processor (r5=0)?
  87         beq     __error_p                       @ yes, error 'p'
  88         bl      __lookup_machine_type           @ r5=machinfo
  89         movs    r8, r5                          @ invalid machine (r5=0)?
  90         beq     __error_a                       @ yes, error 'a'
  91         bl      __create_page_tables
  92
  93         /*
  94          * The following calls CPU specific code in a position independent
  95          * manner.  See arch/arm/mm/proc-*.S for details.  r10 = base of
  96          * xxx_proc_info structure selected by __lookup_machine_type
  97          * above.  On return, the CPU will be ready for the MMU to be
  98          * turned on, and r0 will hold the CPU control register value.
  99          */
 100         ldr     r13, __switch_data              @ address to jump to after
 101                                                 @ mmu has been enabled
 102         adr     lr, __enable_mmu                @ return (PIC) address
 103         add     pc, r10, #PROCINFO_INITFUNC
 104
 105         .type   __switch_data, %object
 106 __switch_data:
 107         .long   __mmap_switched
 108         .long   __data_loc                      @ r4
 109         .long   __data_start                    @ r5
 110         .long   __bss_start                     @ r6
 111         .long   _end                            @ r7
 112         .long   processor_id                    @ r4
 113         .long   __machine_arch_type             @ r5
 114         .long   cr_alignment                    @ r6
 115         .long   init_thread_union + THREAD_START_SP @ sp
 116
 117 /*
 118  * The following fragment of code is executed with the MMU on, and uses
 119  * absolute addresses; this is not position independent.
 120  *
 121  *  r0  = cp#15 control register
 122  *  r1  = machine ID
 123  *  r9  = processor ID
 124  */
 125         .type   __mmap_switched, %function
 126 __mmap_switched:
 127         adr     r3, __switch_data + 4
 128
 129         ldmia   r3!, {r4, r5, r6, r7}
 130         cmp     r4, r5                          @ Copy data segment if needed
 131 1:      cmpne   r5, r6
 132         ldrne   fp, [r4], #4
 133         strne   fp, [r5], #4
 134         bne     1b
 135
 136         mov     fp, #0                          @ Clear BSS (and zero fp)
 137 1:      cmp     r6, r7
 138         strcc   fp, [r6],#4
 139         bcc     1b
 140
 141         ldmia   r3, {r4, r5, r6, sp}
 142         str     r9, [r4]                        @ Save processor ID
 143         str     r1, [r5]                        @ Save machine type
 144         bic     r4, r0, #CR_A                   @ Clear 'A' bit
 145         stmia   r6, {r0, r4}                    @ Save control register values
 146         b       start_kernel
 147
 148 #if defined(CONFIG_SMP)
 149         .type   secondary_startup, #function
 150 ENTRY(secondary_startup)
 151         /*
 152          * Common entry point for secondary CPUs.
 153          *
 154          * Ensure that we're in SVC mode, and IRQs are disabled.  Lookup
 155          * the processor type - there is no need to check the machine type
 156          * as it has already been validated by the primary processor.
 157          */
 158         msr     cpsr_c, #PSR_F_BIT | PSR_I_BIT | MODE_SVC
 159         mrc     p15, 0, r9, c0, c0              @ get processor id
 160         bl      __lookup_processor_type
 161         movs    r10, r5                         @ invalid processor?
 162         moveq   r0, #'p'                        @ yes, error 'p'
 163         beq     __error
 164
 165         /*
 166          * Use the page tables supplied from  __cpu_up.
 167          */
 168         adr     r4, __secondary_data
 169         ldmia   r4, {r5, r6, r13}               @ address to jump to after
 170         sub     r4, r4, r5                      @ mmu has been enabled
 171         ldr     r4, [r6, r4]                    @ get secondary_data.pgdir
 172         adr     lr, __enable_mmu                @ return address
 173         add     pc, r10, #12                    @ initialise processor
 174                                                 @ (return control reg)
 175
 176         /*
 177          * r6  = &secondary_data
 178          */
 179 ENTRY(__secondary_switched)
 180         ldr     sp, [r6, #4]                    @ get secondary_data.stack
 181         mov     fp, #0
 182         b       secondary_start_kernel
 183
 184         .type   __secondary_data, %object
 185 __secondary_data:
 186         .long   .
 187         .long   secondary_data
 188         .long   __secondary_switched
 189 #endif /* defined(CONFIG_SMP) */
 190
 191
 192
 193 /*
 194  * Setup common bits before finally enabling the MMU.  Essentially
 195  * this is just loading the page table pointer and domain access
 196  * registers.
 197  */
 198         .type   __enable_mmu, %function
 199 __enable_mmu:
 200 #ifdef CONFIG_ALIGNMENT_TRAP
 201         orr     r0, r0, #CR_A
 202 #else
 203         bic     r0, r0, #CR_A
 204 #endif
 205 #ifdef CONFIG_CPU_DCACHE_DISABLE
 206         bic     r0, r0, #CR_C
 207 #endif
 208 #ifdef CONFIG_CPU_BPREDICT_DISABLE
 209         bic     r0, r0, #CR_Z
 210 #endif
 211 #ifdef CONFIG_CPU_ICACHE_DISABLE
 212         bic     r0, r0, #CR_I
 213 #endif
 214         mov     r5, #(domain_val(DOMAIN_USER, DOMAIN_MANAGER) | \
 215                       domain_val(DOMAIN_KERNEL, DOMAIN_MANAGER) | \
 216                       domain_val(DOMAIN_TABLE, DOMAIN_MANAGER) | \
 217                       domain_val(DOMAIN_IO, DOMAIN_CLIENT))
 218         mcr     p15, 0, r5, c3, c0, 0           @ load domain access register
 219         mcr     p15, 0, r4, c2, c0, 0           @ load page table pointer
 220         b       __turn_mmu_on
 221
 222 /*
 223  * Enable the MMU.  This completely changes the structure of the visible
 224  * memory space.  You will not be able to trace execution through this.
 225  * If you have an enquiry about this, *please* check the linux-arm-kernel
 226  * mailing list archives BEFORE sending another post to the list.
 227  *
 228  *  r0  = cp#15 control register
 229  *  r13 = *virtual* address to jump to upon completion
 230  *
 231  * other registers depend on the function called upon completion
 232  */
 233         .align  5
 234         .type   __turn_mmu_on, %function
 235 __turn_mmu_on:
 236         mov     r0, r0
 237         mcr     p15, 0, r0, c1, c0, 0           @ write control reg
 238         mrc     p15, 0, r3, c0, c0, 0           @ read id reg
 239         mov     r3, r3
 240         mov     r3, r3
 241         mov     pc, r13
 242
 243
 244
 245 /*
 246  * Setup the initial page tables.  We only setup the barest
 247  * amount which are required to get the kernel running, which
 248  * generally means mapping in the kernel code.
 249  *
 250  * r8  = machinfo
 251  * r9  = cpuid
 252  * r10 = procinfo
 253  *
 254  * Returns:
 255  *  r0, r3, r6, r7 corrupted
 256  *  r4 = physical page table address
 257  */
 258         .type   __create_page_tables, %function
 259 __create_page_tables:
 260         pgtbl   r4                              @ page table address
 261
 262         /*
 263          * Clear the 16K level 1 swapper page table
 264          */
 265         mov     r0, r4
 266         mov     r3, #0
 267         add     r6, r0, #0x4000
 268 1:      str     r3, [r0], #4
 269         str     r3, [r0], #4
 270         str     r3, [r0], #4
 271         str     r3, [r0], #4
 272         teq     r0, r6
 273         bne     1b
 274
 275         ldr     r7, [r10, #PROCINFO_MMUFLAGS]   @ mmuflags
 276
 277         /*
 278          * Create identity mapping for first MB of kernel to
 279          * cater for the MMU enable.  This identity mapping
 280          * will be removed by paging_init().  We use our current program
 281          * counter to determine corresponding section base address.
 282          */
 283         mov     r6, pc, lsr #20                 @ start of kernel section
 284         orr     r3, r7, r6, lsl #20             @ flags + kernel base
 285         str     r3, [r4, r6, lsl #2]            @ identity mapping
 286
 287         /*
 288          * Now setup the pagetables for our kernel direct
 289          * mapped region.  We round TEXTADDR down to the
 290          * nearest megabyte boundary.  It is assumed that
 291          * the kernel fits within 4 contigous 1MB sections.
 292          */
 293         add     r0, r4,  #(TEXTADDR & 0xff000000) >> 18 @ start of kernel
 294         str     r3, [r0, #(TEXTADDR & 0x00f00000) >> 18]!
 295         add     r3, r3, #1 << 20
 296         str     r3, [r0, #4]!                   @ KERNEL + 1MB
 297         add     r3, r3, #1 << 20
 298         str     r3, [r0, #4]!                   @ KERNEL + 2MB
 299         add     r3, r3, #1 << 20
 300         str     r3, [r0, #4]                    @ KERNEL + 3MB
 301
 302         /*
 303          * Then map first 1MB of ram in case it contains our boot params.
 304          */
 305         add     r0, r4, #PAGE_OFFSET >> 18
 306         orr     r6, r7, #PHYS_OFFSET
 307         str     r6, [r0]
 308
 309 #ifdef CONFIG_XIP_KERNEL
 310         /*
 311          * Map some ram to cover our .data and .bss areas.
 312          * Mapping 3MB should be plenty.
 313          */
 314         sub     r3, r4, #PHYS_OFFSET
 315         mov     r3, r3, lsr #20
 316         add     r0, r0, r3, lsl #2
 317         add     r6, r6, r3, lsl #20
 318         str     r6, [r0], #4
 319         add     r6, r6, #(1 << 20)
 320         str     r6, [r0], #4
 321         add     r6, r6, #(1 << 20)
 322         str     r6, [r0]
 323 #endif
 324
 325 #ifdef CONFIG_DEBUG_LL
 326         bic     r7, r7, #0x0c                   @ turn off cacheable
 327                                                 @ and bufferable bits
 328         /*
 329          * Map in IO space for serial debugging.
 330          * This allows debug messages to be output
 331          * via a serial console before paging_init.
 332          */
 333         ldr     r3, [r8, #MACHINFO_PGOFFIO]
 334         add     r0, r4, r3
 335         rsb     r3, r3, #0x4000                 @ PTRS_PER_PGD*sizeof(long)
 336         cmp     r3, #0x0800                     @ limit to 512MB
 337         movhi   r3, #0x0800
 338         add     r6, r0, r3
 339         ldr     r3, [r8, #MACHINFO_PHYSIO]
 340         orr     r3, r3, r7
 341 1:      str     r3, [r0], #4
 342         add     r3, r3, #1 << 20
 343         teq     r0, r6
 344         bne     1b
 345 #if defined(CONFIG_ARCH_NETWINDER) || defined(CONFIG_ARCH_CATS)
 346         /*
 347          * If we're using the NetWinder or CATS, we also need to map
 348          * in the 16550-type serial port for the debug messages
 349          */
 350         add     r0, r4, #0xff000000 >> 18
 351         orr     r3, r7, #0x7c000000
 352         str     r3, [r0]
 353 #endif
 354 #ifdef CONFIG_ARCH_RPC
 355         /*
 356          * Map in screen at 0x02000000 & SCREEN2_BASE
 357          * Similar reasons here - for debug.  This is
 358          * only for Acorn RiscPC architectures.
 359          */
 360         add     r0, r4, #0x02000000 >> 18
 361         orr     r3, r7, #0x02000000
 362         str     r3, [r0]
 363         add     r0, r4, #0xd8000000 >> 18
 364         str     r3, [r0]
 365 #endif
 366 #endif
 367         mov     pc, lr
 368         .ltorg
 369
 370
 371
 372 /*
 373  * Exception handling.  Something went wrong and we can't proceed.  We
 374  * ought to tell the user, but since we don't have any guarantee that
 375  * we're even running on the right architecture, we do virtually nothing.
 376  *
 377  * If CONFIG_DEBUG_LL is set we try to print out something about the error
 378  * and hope for the best (useful if bootloader fails to pass a proper
 379  * machine ID for example).
 380  */
 381
 382         .type   __error_p, %function
 383 __error_p:
 384 #ifdef CONFIG_DEBUG_LL
 385         adr     r0, str_p1
 386         bl      printascii
 387         b       __error
 388 str_p1: .asciz  "\nError: unrecognized/unsupported processor variant.\n"
 389         .align
 390 #endif
 391
 392         .type   __error_a, %function
 393 __error_a:
 394 #ifdef CONFIG_DEBUG_LL
 395         mov     r4, r1                          @ preserve machine ID
 396         adr     r0, str_a1
 397         bl      printascii
 398         mov     r0, r4
 399         bl      printhex8
 400         adr     r0, str_a2
 401         bl      printascii
 402         adr     r3, 3f
 403         ldmia   r3, {r4, r5, r6}                @ get machine desc list
 404         sub     r4, r3, r4                      @ get offset between virt&phys
 405         add     r5, r5, r4                      @ convert virt addresses to
 406         add     r6, r6, r4                      @ physical address space
 407 1:      ldr     r0, [r5, #MACHINFO_TYPE]        @ get machine type
 408         bl      printhex8
 409         mov     r0, #'\t'
 410         bl      printch
 411         ldr     r0, [r5, #MACHINFO_NAME]        @ get machine name
 412         add     r0, r0, r4
 413         bl      printascii
 414         mov     r0, #'\n'
 415         bl      printch
 416         add     r5, r5, #SIZEOF_MACHINE_DESC    @ next machine_desc
 417         cmp     r5, r6
 418         blo     1b
 419         adr     r0, str_a3
 420         bl      printascii
 421         b       __error
 422 str_a1: .asciz  "\nError: unrecognized/unsupported machine ID (r1 = 0x"
 423 str_a2: .asciz  ").\n\nAvailable machine support:\n\nID (hex)\tNAME\n"
 424 str_a3: .asciz  "\nPlease check your kernel config and/or bootloader.\n"
 425         .align
 426 #endif
 427
 428         .type   __error, %function
 429 __error:
 430 #ifdef CONFIG_ARCH_RPC
 431 /*
 432  * Turn the screen red on a error - RiscPC only.
 433  */
 434         mov     r0, #0x02000000
 435         mov     r3, #0x11
 436         orr     r3, r3, r3, lsl #8
 437         orr     r3, r3, r3, lsl #16
 438         str     r3, [r0], #4
 439         str     r3, [r0], #4
 440         str     r3, [r0], #4
 441         str     r3, [r0], #4
 442 #endif
 443 1:      mov     r0, r0
 444         b       1b
 445
 446
 447 /*
 448  * Read processor ID register (CP#15, CR0), and look up in the linker-built
 449  * supported processor list.  Note that we can't use the absolute addresses
 450  * for the __proc_info lists since we aren't running with the MMU on
 451  * (and therefore, we are not in the correct address space).  We have to
 452  * calculate the offset.
 453  *
 454  *      r9 = cpuid
 455  * Returns:
 456  *      r3, r4, r6 corrupted
 457  *      r5 = proc_info pointer in physical address space
 458  *      r9 = cpuid (preserved)
 459  */
 460         .type   __lookup_processor_type, %function
 461 __lookup_processor_type:
 462         adr     r3, 3f
 463         ldmda   r3, {r5 - r7}
 464         sub     r3, r3, r7                      @ get offset between virt&phys
 465         add     r5, r5, r3                      @ convert virt addresses to
 466         add     r6, r6, r3                      @ physical address space
 467 1:      ldmia   r5, {r3, r4}                    @ value, mask
 468         and     r4, r4, r9                      @ mask wanted bits
 469         teq     r3, r4
 470         beq     2f
 471         add     r5, r5, #PROC_INFO_SZ           @ sizeof(proc_info_list)
 472         cmp     r5, r6
 473         blo     1b
 474         mov     r5, #0                          @ unknown processor
 475 2:      mov     pc, lr
 476
 477 /*
 478  * This provides a C-API version of the above function.
 479  */
 480 ENTRY(lookup_processor_type)
 481         stmfd   sp!, {r4 - r7, r9, lr}
 482         mov     r9, r0
 483         bl      __lookup_processor_type
 484         mov     r0, r5
 485         ldmfd   sp!, {r4 - r7, r9, pc}
 486
 487 /*
 488  * Look in include/asm-arm/procinfo.h and arch/arm/kernel/arch.[ch] for
 489  * more information about the __proc_info and __arch_info structures.
 490  */
 491         .long   __proc_info_begin
 492         .long   __proc_info_end
 493 3:      .long   .
 494         .long   __arch_info_begin
 495         .long   __arch_info_end
 496
 497 /*
 498  * Lookup machine architecture in the linker-build list of architectures.
 499  * Note that we can't use the absolute addresses for the __arch_info
 500  * lists since we aren't running with the MMU on (and therefore, we are
 501  * not in the correct address space).  We have to calculate the offset.
 502  *
 503  *  r1 = machine architecture number
 504  * Returns:
 505  *  r3, r4, r6 corrupted
 506  *  r5 = mach_info pointer in physical address space
 507  */
 508         .type   __lookup_machine_type, %function
 509 __lookup_machine_type:
 510         adr     r3, 3b
 511         ldmia   r3, {r4, r5, r6}
 512         sub     r3, r3, r4                      @ get offset between virt&phys
 513         add     r5, r5, r3                      @ convert virt addresses to
 514         add     r6, r6, r3                      @ physical address space
 515 1:      ldr     r3, [r5, #MACHINFO_TYPE]        @ get machine type
 516         teq     r3, r1                          @ matches loader number?
 517         beq     2f                              @ found
 518         add     r5, r5, #SIZEOF_MACHINE_DESC    @ next machine_desc
 519         cmp     r5, r6
 520         blo     1b
 521         mov     r5, #0                          @ unknown machine
 522 2:      mov     pc, lr
 523
 524 /*
 525  * This provides a C-API version of the above function.
 526  */
 527 ENTRY(lookup_machine_type)
 528         stmfd   sp!, {r4 - r6, lr}
 529         mov     r1, r0
 530         bl      __lookup_machine_type
 531         mov     r0, r5
 532         ldmfd   sp!, {r4 - r6, pc}