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 int i8259A_auto_eoi;
  49
  50 static void mask_and_ack_8259A(unsigned int);
  51
  52 unsigned int startup_8259A_irq(unsigned int irq)
  53 {
  54         enable_8259A_irq(irq);
  55         return 0; /* never anything pending */
  56 }
  57
  58 static struct hw_interrupt_type i8259A_irq_type = {
  59         .typename = "XT-PIC",
  60         .startup = startup_8259A_irq,
  61         .shutdown = shutdown_8259A_irq,
  62         .enable = enable_8259A_irq,
  63         .disable = disable_8259A_irq,
  64         .ack = mask_and_ack_8259A,
  65         .end = end_8259A_irq,
  66 };
  67
  68 /*
  69  * 8259A PIC functions to handle ISA devices:
  70  */
  71
  72 /*
  73  * This contains the irq mask for both 8259A irq controllers,
  74  */
  75 unsigned int cached_irq_mask = 0xffff;
  76
  77 /*
  78  * Not all IRQs can be routed through the IO-APIC, eg. on certain (older)
  79  * boards the timer interrupt is not really connected to any IO-APIC pin,
  80  * it's fed to the master 8259A's IR0 line only.
  81  *
  82  * Any '1' bit in this mask means the IRQ is routed through the IO-APIC.
  83  * this 'mixed mode' IRQ handling costs nothing because it's only used
  84  * at IRQ setup time.
  85  */
  86 unsigned long io_apic_irqs;
  87
  88 void disable_8259A_irq(unsigned int irq)
  89 {
  90         unsigned int mask = 1 << irq;
  91         unsigned long flags;
  92
  93         spin_lock_irqsave(&i8259A_lock, flags);
  94         cached_irq_mask |= mask;
  95         if (irq & 8)
  96                 outb(cached_slave_mask, PIC_SLAVE_IMR);
  97         else
  98                 outb(cached_master_mask, PIC_MASTER_IMR);
  99         spin_unlock_irqrestore(&i8259A_lock, flags);
 100 }
 101
 102 void enable_8259A_irq(unsigned int irq)
 103 {
 104         unsigned int mask = ~(1 << irq);
 105         unsigned long flags;
 106
 107         spin_lock_irqsave(&i8259A_lock, flags);
 108         cached_irq_mask &= mask;
 109         if (irq & 8)
 110                 outb(cached_slave_mask, PIC_SLAVE_IMR);
 111         else
 112                 outb(cached_master_mask, PIC_MASTER_IMR);
 113         spin_unlock_irqrestore(&i8259A_lock, flags);
 114 }
 115
 116 int i8259A_irq_pending(unsigned int irq)
 117 {
 118         unsigned int mask = 1<<irq;
 119         unsigned long flags;
 120         int ret;
 121
 122         spin_lock_irqsave(&i8259A_lock, flags);
 123         if (irq < 8)
 124                 ret = inb(PIC_MASTER_CMD) & mask;
 125         else
 126                 ret = inb(PIC_SLAVE_CMD) & (mask >> 8);
 127         spin_unlock_irqrestore(&i8259A_lock, flags);
 128
 129         return ret;
 130 }
 131
 132 void make_8259A_irq(unsigned int irq)
 133 {
 134         disable_irq_nosync(irq);
 135         io_apic_irqs &= ~(1<<irq);
 136         irq_desc[irq].chip = &i8259A_irq_type;
 137         enable_irq(irq);
 138 }
 139
 140 /*
 141  * This function assumes to be called rarely. Switching between
 142  * 8259A registers is slow.
 143  * This has to be protected by the irq controller spinlock
 144  * before being called.
 145  */
 146 static inline int i8259A_irq_real(unsigned int irq)
 147 {
 148         int value;
 149         int irqmask = 1<<irq;
 150
 151         if (irq < 8) {
 152                 outb(0x0B,PIC_MASTER_CMD);      /* ISR register */
 153                 value = inb(PIC_MASTER_CMD) & irqmask;
 154                 outb(0x0A,PIC_MASTER_CMD);      /* back to the IRR register */
 155                 return value;
 156         }
 157         outb(0x0B,PIC_SLAVE_CMD);       /* ISR register */
 158         value = inb(PIC_SLAVE_CMD) & (irqmask >> 8);
 159         outb(0x0A,PIC_SLAVE_CMD);       /* back to the IRR register */
 160         return value;
 161 }
 162
 163 /*
 164  * Careful! The 8259A is a fragile beast, it pretty
 165  * much _has_ to be done exactly like this (mask it
 166  * first, _then_ send the EOI, and the order of EOI
 167  * to the two 8259s is important!
 168  */
 169 static void mask_and_ack_8259A(unsigned int irq)
 170 {
 171         unsigned int irqmask = 1 << irq;
 172         unsigned long flags;
 173
 174         spin_lock_irqsave(&i8259A_lock, flags);
 175         /*
 176          * Lightweight spurious IRQ detection. We do not want
 177          * to overdo spurious IRQ handling - it's usually a sign
 178          * of hardware problems, so we only do the checks we can
 179          * do without slowing down good hardware unnecessarily.
 180          *
 181          * Note that IRQ7 and IRQ15 (the two spurious IRQs
 182          * usually resulting from the 8259A-1|2 PICs) occur
 183          * even if the IRQ is masked in the 8259A. Thus we
 184          * can check spurious 8259A IRQs without doing the
 185          * quite slow i8259A_irq_real() call for every IRQ.
 186          * This does not cover 100% of spurious interrupts,
 187          * but should be enough to warn the user that there
 188          * is something bad going on ...
 189          */
 190         if (cached_irq_mask & irqmask)
 191                 goto spurious_8259A_irq;
 192         cached_irq_mask |= irqmask;
 193
 194 handle_real_irq:
 195         if (irq & 8) {
 196                 inb(PIC_SLAVE_IMR);     /* DUMMY - (do we need this?) */
 197                 outb(cached_slave_mask, PIC_SLAVE_IMR);
 198                 outb(0x60+(irq&7),PIC_SLAVE_CMD);/* 'Specific EOI' to slave */
 199                 outb(0x60+PIC_CASCADE_IR,PIC_MASTER_CMD); /* 'Specific EOI' to master-IRQ2 */
 200         } else {
 201                 inb(PIC_MASTER_IMR);    /* DUMMY - (do we need this?) */
 202                 outb(cached_master_mask, PIC_MASTER_IMR);
 203                 outb(0x60+irq,PIC_MASTER_CMD);  /* 'Specific EOI to master */
 204         }
 205         spin_unlock_irqrestore(&i8259A_lock, flags);
 206         return;
 207
 208 spurious_8259A_irq:
 209         /*
 210          * this is the slow path - should happen rarely.
 211          */
 212         if (i8259A_irq_real(irq))
 213                 /*
 214                  * oops, the IRQ _is_ in service according to the
 215                  * 8259A - not spurious, go handle it.
 216                  */
 217                 goto handle_real_irq;
 218
 219         {
 220                 static int spurious_irq_mask;
 221                 /*
 222                  * At this point we can be sure the IRQ is spurious,
 223                  * lets ACK and report it. [once per IRQ]
 224                  */
 225                 if (!(spurious_irq_mask & irqmask)) {
 226                         printk(KERN_DEBUG "spurious 8259A interrupt: IRQ%d.\n", irq);
 227                         spurious_irq_mask |= irqmask;
 228                 }
 229                 atomic_inc(&irq_err_count);
 230                 /*
 231                  * Theoretically we do not have to handle this IRQ,
 232                  * but in Linux this does not cause problems and is
 233                  * simpler for us.
 234                  */
 235                 goto handle_real_irq;
 236         }
 237 }
 238
 239 static char irq_trigger[2];
 240 /**
 241  * ELCR registers (0x4d0, 0x4d1) control edge/level of IRQ
 242  */
 243 static void restore_ELCR(char *trigger)
 244 {
 245         outb(trigger[0], 0x4d0);
 246         outb(trigger[1], 0x4d1);
 247 }
 248
 249 static void save_ELCR(char *trigger)
 250 {
 251         /* IRQ 0,1,2,8,13 are marked as reserved */
 252         trigger[0] = inb(0x4d0) & 0xF8;
 253         trigger[1] = inb(0x4d1) & 0xDE;
 254 }
 255
 256 static int i8259A_resume(struct sys_device *dev)
 257 {
 258         init_8259A(i8259A_auto_eoi);
 259         restore_ELCR(irq_trigger);
 260         return 0;
 261 }
 262
 263 static int i8259A_suspend(struct sys_device *dev, pm_message_t state)
 264 {
 265         save_ELCR(irq_trigger);
 266         return 0;
 267 }
 268
 269 static int i8259A_shutdown(struct sys_device *dev)
 270 {
 271         /* Put the i8259A into a quiescent state that
 272          * the kernel initialization code can get it
 273          * out of.
 274          */
 275         outb(0xff, PIC_MASTER_IMR);     /* mask all of 8259A-1 */
 276         outb(0xff, PIC_SLAVE_IMR);      /* mask all of 8259A-1 */
 277         return 0;
 278 }
 279
 280 static struct sysdev_class i8259_sysdev_class = {
 281         set_kset_name("i8259"),
 282         .suspend = i8259A_suspend,
 283         .resume = i8259A_resume,
 284         .shutdown = i8259A_shutdown,
 285 };
 286
 287 static struct sys_device device_i8259A = {
 288         .id     = 0,
 289         .cls    = &i8259_sysdev_class,
 290 };
 291
 292 static int __init i8259A_init_sysfs(void)
 293 {
 294         int error = sysdev_class_register(&i8259_sysdev_class);
 295         if (!error)
 296                 error = sysdev_register(&device_i8259A);
 297         return error;
 298 }
 299
 300 device_initcall(i8259A_init_sysfs);
 301
 302 void init_8259A(int auto_eoi)
 303 {
 304         unsigned long flags;
 305
 306         i8259A_auto_eoi = auto_eoi;
 307
 308         spin_lock_irqsave(&i8259A_lock, flags);
 309
 310         outb(0xff, PIC_MASTER_IMR);     /* mask all of 8259A-1 */
 311         outb(0xff, PIC_SLAVE_IMR);      /* mask all of 8259A-2 */
 312
 313         /*
 314          * outb_p - this has to work on a wide range of PC hardware.
 315          */
 316         outb_p(0x11, PIC_MASTER_CMD);   /* ICW1: select 8259A-1 init */
 317         outb_p(0x20 + 0, PIC_MASTER_IMR);       /* ICW2: 8259A-1 IR0-7 mapped to 0x20-0x27 */
 318         outb_p(1U << PIC_CASCADE_IR, PIC_MASTER_IMR);   /* 8259A-1 (the master) has a slave on IR2 */
 319         if (auto_eoi)   /* master does Auto EOI */
 320                 outb_p(MASTER_ICW4_DEFAULT | PIC_ICW4_AEOI, PIC_MASTER_IMR);
 321         else            /* master expects normal EOI */
 322                 outb_p(MASTER_ICW4_DEFAULT, PIC_MASTER_IMR);
 323
 324         outb_p(0x11, PIC_SLAVE_CMD);    /* ICW1: select 8259A-2 init */
 325         outb_p(0x20 + 8, PIC_SLAVE_IMR);        /* ICW2: 8259A-2 IR0-7 mapped to 0x28-0x2f */
 326         outb_p(PIC_CASCADE_IR, PIC_SLAVE_IMR);  /* 8259A-2 is a slave on master's IR2 */
 327         outb_p(SLAVE_ICW4_DEFAULT, PIC_SLAVE_IMR); /* (slave's support for AEOI in flat mode is to be investigated) */
 328         if (auto_eoi)
 329                 /*
 330                  * in AEOI mode we just have to mask the interrupt
 331                  * when acking.
 332                  */
 333                 i8259A_irq_type.ack = disable_8259A_irq;
 334         else
 335                 i8259A_irq_type.ack = mask_and_ack_8259A;
 336
 337         udelay(100);            /* wait for 8259A to initialize */
 338
 339         outb(cached_master_mask, PIC_MASTER_IMR); /* restore master IRQ mask */
 340         outb(cached_slave_mask, PIC_SLAVE_IMR);   /* restore slave IRQ mask */
 341
 342         spin_unlock_irqrestore(&i8259A_lock, flags);
 343 }
 344
 345 /*
 346  * Note that on a 486, we don't want to do a SIGFPE on an irq13
 347  * as the irq is unreliable, and exception 16 works correctly
 348  * (ie as explained in the intel literature). On a 386, you
 349  * can't use exception 16 due to bad IBM design, so we have to
 350  * rely on the less exact irq13.
 351  *
 352  * Careful.. Not only is IRQ13 unreliable, but it is also
 353  * leads to races. IBM designers who came up with it should
 354  * be shot.
 355  */
 356
 357
 358 static irqreturn_t math_error_irq(int cpl, void *dev_id, struct pt_regs *regs)
 359 {
 360         extern void math_error(void __user *);
 361         outb(0,0xF0);
 362         if (ignore_fpu_irq || !boot_cpu_data.hard_math)
 363                 return IRQ_NONE;
 364         math_error((void __user *)regs->eip);
 365         return IRQ_HANDLED;
 366 }
 367
 368 /*
 369  * New motherboards sometimes make IRQ 13 be a PCI interrupt,
 370  * so allow interrupt sharing.
 371  */
 372 static struct irqaction fpu_irq = { math_error_irq, 0, CPU_MASK_NONE, "fpu", NULL, NULL };
 373
 374 void __init init_ISA_irqs (void)
 375 {
 376         int i;
 377
 378 #ifdef CONFIG_X86_LOCAL_APIC
 379         init_bsp_APIC();
 380 #endif
 381         init_8259A(0);
 382
 383         for (i = 0; i < NR_IRQS; i++) {
 384                 irq_desc[i].status = IRQ_DISABLED;
 385                 irq_desc[i].action = NULL;
 386                 irq_desc[i].depth = 1;
 387
 388                 if (i < 16) {
 389                         /*
 390                          * 16 old-style INTA-cycle interrupts:
 391                          */
 392                         irq_desc[i].chip = &i8259A_irq_type;
 393                 } else {
 394                         /*
 395                          * 'high' PCI IRQs filled in on demand
 396                          */
 397                         irq_desc[i].chip = &no_irq_type;
 398                 }
 399         }
 400 }
 401
 402 void __init init_IRQ(void)
 403 {
 404         int i;
 405
 406         /* all the set up before the call gates are initialised */
 407         pre_intr_init_hook();
 408
 409         /*
 410          * Cover the whole vector space, no vector can escape
 411          * us. (some of these will be overridden and become
 412          * 'special' SMP interrupts)
 413          */
 414         for (i = 0; i < (NR_VECTORS - FIRST_EXTERNAL_VECTOR); i++) {
 415                 int vector = FIRST_EXTERNAL_VECTOR + i;
 416                 if (i >= NR_IRQS)
 417                         break;
 418                 if (vector != SYSCALL_VECTOR)
 419                         set_intr_gate(vector, interrupt[i]);
 420         }
 421
 422         /* setup after call gates are initialised (usually add in
 423          * the architecture specific gates)
 424          */
 425         intr_init_hook();
 426
 427         /*
 428          * Set the clock to HZ Hz, we already have a valid
 429          * vector now:
 430          */
 431         setup_pit_timer();
 432
 433         /*
 434          * External FPU? Set up irq13 if so, for
 435          * original braindamaged IBM FERR coupling.
 436          */
 437         if (boot_cpu_data.hard_math && !cpu_has_fpu)
 438                 setup_irq(FPU_IRQ, &fpu_irq);
 439
 440         irq_ctx_init(smp_processor_id());
 441 }