arch/i386/kernel/i8259.c

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