drivers/bios_emulator/biosemu.c

   1 /****************************************************************************
   2 *
   3 *                        BIOS emulator and interface
   4 *                      to Realmode X86 Emulator Library
   5 *
   6 *  Copyright (C) 2007 Freescale Semiconductor, Inc. All rights reserved.
   7 *  Jason Jin <Jason.jin@freescale.com>
   8 *
   9 *               Copyright (C) 1996-1999 SciTech Software, Inc.
  10 *
  11 *  ========================================================================
  12 *
  13 *  Permission to use, copy, modify, distribute, and sell this software and
  14 *  its documentation for any purpose is hereby granted without fee,
  15 *  provided that the above copyright notice appear in all copies and that
  16 *  both that copyright notice and this permission notice appear in
  17 *  supporting documentation, and that the name of the authors not be used
  18 *  in advertising or publicity pertaining to distribution of the software
  19 *  without specific, written prior permission.  The authors makes no
  20 *  representations about the suitability of this software for any purpose.
  21 *  It is provided "as is" without express or implied warranty.
  22 *
  23 *  THE AUTHORS DISCLAIMS ALL WARRANTIES WITH REGARD TO THIS SOFTWARE,
  24 *  INCLUDING ALL IMPLIED WARRANTIES OF MERCHANTABILITY AND FITNESS, IN NO
  25 *  EVENT SHALL THE AUTHORS BE LIABLE FOR ANY SPECIAL, INDIRECT OR
  26 *  CONSEQUENTIAL DAMAGES OR ANY DAMAGES WHATSOEVER RESULTING FROM LOSS OF
  27 *  USE, DATA OR PROFITS, WHETHER IN AN ACTION OF CONTRACT, NEGLIGENCE OR
  28 *  OTHER TORTIOUS ACTION, ARISING OUT OF OR IN CONNECTION WITH THE USE OR
  29 *  PERFORMANCE OF THIS SOFTWARE.
  30 *
  31 *  ========================================================================
  32 *
  33 * Language:     ANSI C
  34 * Environment:  Any
  35 * Developer:    Kendall Bennett
  36 *
  37 * Description:  Module implementing the system specific functions. This
  38 *               module is always compiled and linked in the OS depedent
  39 *               libraries, and never in a binary portable driver.
  40 *
  41 *               Jason ported this file to u-boot to run the ATI video card BIOS
  42 *               in u-boot. Made all the video memory be emulated during the
  43 *               BIOS runing process which may affect the VGA function but the
  44 *               frambuffer function can work after run the BIOS.
  45 *
  46 ****************************************************************************/
  47
  48 #include "biosemui.h"
  49 #include <malloc.h>
  50
  51 #if defined(CONFIG_BIOSEMU)
  52
  53 BE_sysEnv _BE_env = {{0}};
  54 static X86EMU_memFuncs _BE_mem __attribute__((section(".got2"))) = {
  55         BE_rdb,
  56         BE_rdw,
  57         BE_rdl,
  58         BE_wrb,
  59         BE_wrw,
  60         BE_wrl,
  61         };
  62
  63 static X86EMU_pioFuncs _BE_pio __attribute__((section(".got2"))) = {
  64         BE_inb,
  65         BE_inw,
  66         BE_inl,
  67         BE_outb,
  68         BE_outw,
  69         BE_outl,
  70         };
  71
  72 #define OFF(addr)       (u16)(((addr) >> 0) & 0xffff)
  73 #define SEG(addr)       (u16)(((addr) >> 4) & 0xf000)
  74
  75 /****************************************************************************
  76 PARAMETERS:
  77 debugFlags  - Flags to enable debugging options (debug builds only)
  78 memSize     - Amount of memory to allocate for real mode machine
  79 info        - Pointer to default VGA device information
  80
  81 REMARKS:
  82 This functions initialises the BElib, and uses the passed in
  83 BIOS image as the BIOS that is used and emulated at 0xC0000.
  84 ****************************************************************************/
  85 int X86API BE_init(u32 debugFlags, int memSize, BE_VGAInfo * info, int shared)
  86 {
  87 #if !defined(__DRIVER__)  && !defined(__KERNEL__)
  88
  89         PM_init();
  90 #endif
  91         memset(&M, 0, sizeof(M));
  92         if (memSize < 20480){
  93                 printf("Emulator requires at least 20Kb of memory!\n");
  94                 return 0;
  95         }
  96
  97         M.mem_base = (unsigned long)malloc(memSize);
  98
  99         if (M.mem_base == NULL){
 100                 printf("Biosemu:Out of memory!");
 101                 return 0;
 102         }
 103         M.mem_size = memSize;
 104
 105         _BE_env.emulateVGA = 0;
 106         _BE_env.busmem_base = (unsigned long)malloc(128 * 1024);
 107         if (_BE_env.busmem_base == NULL){
 108                 printf("Biosemu:Out of memory!");
 109                 return 0;
 110         }
 111         M.x86.debug = debugFlags;
 112         _BE_bios_init((u32*)info->LowMem);
 113         X86EMU_setupMemFuncs(&_BE_mem);
 114         X86EMU_setupPioFuncs(&_BE_pio);
 115         BE_setVGA(info);
 116         return 1;
 117 }
 118
 119 /****************************************************************************
 120 PARAMETERS:
 121 info        - Pointer to VGA device information to make current
 122
 123 REMARKS:
 124 This function sets the VGA BIOS functions in the emulator to point to the
 125 specific VGA BIOS in use. This includes swapping the BIOS interrupt
 126 vectors, BIOS image and BIOS data area to the new BIOS. This allows the
 127 real mode BIOS to be swapped without resetting the entire emulator.
 128 ****************************************************************************/
 129 void X86API BE_setVGA(BE_VGAInfo * info)
 130 {
 131
 132 #ifdef __KERNEL__
 133         _BE_env.vgaInfo.function = info->function;
 134         _BE_env.vgaInfo.device = info->device;
 135         _BE_env.vgaInfo.bus = info->bus;
 136         _BE_env.vgaInfo.pcidev = info->pcidev;
 137 #else
 138         _BE_env.vgaInfo.pciInfo = info->pciInfo;
 139 #endif
 140         _BE_env.vgaInfo.BIOSImage = info->BIOSImage;
 141         if (info->BIOSImage) {
 142                 _BE_env.biosmem_base = (ulong) info->BIOSImage;
 143                 _BE_env.biosmem_limit = 0xC0000 + info->BIOSImageLen - 1;
 144         } else {
 145                 _BE_env.biosmem_base = _BE_env.busmem_base + 0x20000;
 146                 _BE_env.biosmem_limit = 0xC7FFF;
 147         }
 148         if (*((u32 *) info->LowMem) == 0)
 149                 _BE_bios_init((u32 *) info->LowMem);
 150         memcpy((u8 *) M.mem_base, info->LowMem, sizeof(info->LowMem));
 151 }
 152
 153 /****************************************************************************
 154 PARAMETERS:
 155 info        - Pointer to VGA device information to retrieve current
 156
 157 REMARKS:
 158 This function returns the VGA BIOS functions currently active in the
 159 emulator, so they can be restored at a later date.
 160 ****************************************************************************/
 161 void X86API BE_getVGA(BE_VGAInfo * info)
 162 {
 163 #ifdef __KERNEL__
 164         info->function = _BE_env.vgaInfo.function;
 165         info->device = _BE_env.vgaInfo.device;
 166         info->bus = _BE_env.vgaInfo.bus;
 167         info->pcidev = _BE_env.vgaInfo.pcidev;
 168 #else
 169         info->pciInfo = _BE_env.vgaInfo.pciInfo;
 170 #endif
 171         info->BIOSImage = _BE_env.vgaInfo.BIOSImage;
 172         memcpy(info->LowMem, (u8 *) M.mem_base, sizeof(info->LowMem));
 173 }
 174
 175 /****************************************************************************
 176 PARAMETERS:
 177 r_seg   - Segment for pointer to convert
 178 r_off   - Offset for pointer to convert
 179
 180 REMARKS:
 181 This function maps a real mode pointer in the emulator memory to a protected
 182 mode pointer that can be used to directly access the memory.
 183
 184 NOTE:   The memory is *always* in little endian format, son on non-x86
 185         systems you will need to do endian translations to access this
 186         memory.
 187 ****************************************************************************/
 188 void *X86API BE_mapRealPointer(uint r_seg, uint r_off)
 189 {
 190         u32 addr = ((u32) r_seg << 4) + r_off;
 191
 192         if (addr >= 0xC0000 && addr <= _BE_env.biosmem_limit) {
 193                 return (void *)(_BE_env.biosmem_base + addr - 0xC0000);
 194         } else if (addr >= 0xA0000 && addr <= 0xFFFFF) {
 195                 return (void *)(_BE_env.busmem_base + addr - 0xA0000);
 196         }
 197         return (void *)(M.mem_base + addr);
 198 }
 199
 200 /****************************************************************************
 201 PARAMETERS:
 202 len     - Return the length of the VESA buffer
 203 rseg    - Place to store VESA buffer segment
 204 roff    - Place to store VESA buffer offset
 205
 206 REMARKS:
 207 This function returns the address of the VESA transfer buffer in real
 208 _BE_piomode emulator memory. The VESA transfer buffer is always 1024 bytes long,
 209 and located at 15Kb into the start of the real mode memory (16Kb is where
 210 we put the real mode code we execute for issuing interrupts).
 211
 212 NOTE:   The memory is *always* in little endian format, son on non-x86
 213         systems you will need to do endian translations to access this
 214         memory.
 215 ****************************************************************************/
 216 void *X86API BE_getVESABuf(uint * len, uint * rseg, uint * roff)
 217 {
 218         *len = 1024;
 219         *rseg = SEG(0x03C00);
 220         *roff = OFF(0x03C00);
 221         return (void *)(M.mem_base + ((u32) * rseg << 4) + *roff);
 222 }
 223
 224 /****************************************************************************
 225 REMARKS:
 226 Cleans up and exits the emulator.
 227 ****************************************************************************/
 228 void X86API BE_exit(void)
 229 {
 230         free(M.mem_base);
 231         free(_BE_env.busmem_base);
 232 }
 233
 234 /****************************************************************************
 235 PARAMETERS:
 236 seg     - Segment of code to call
 237 off     - Offset of code to call
 238 regs    - Real mode registers to load
 239 sregs   - Real mode segment registers to load
 240
 241 REMARKS:
 242 This functions calls a real mode far function at the specified address,
 243 and loads all the x86 registers from the passed in registers structure.
 244 On exit the registers returned from the call are returned in the same
 245 structures.
 246 ****************************************************************************/
 247 void X86API BE_callRealMode(uint seg, uint off, RMREGS * regs, RMSREGS * sregs)
 248 {
 249         M.x86.R_EAX = regs->e.eax;
 250         M.x86.R_EBX = regs->e.ebx;
 251         M.x86.R_ECX = regs->e.ecx;
 252         M.x86.R_EDX = regs->e.edx;
 253         M.x86.R_ESI = regs->e.esi;
 254         M.x86.R_EDI = regs->e.edi;
 255         M.x86.R_DS = sregs->ds;
 256         M.x86.R_ES = sregs->es;
 257         M.x86.R_FS = sregs->fs;
 258         M.x86.R_GS = sregs->gs;
 259
 260         ((u8 *) M.mem_base)[0x4000] = 0x9A;
 261         ((u8 *) M.mem_base)[0x4001] = (u8) off;
 262         ((u8 *) M.mem_base)[0x4002] = (u8) (off >> 8);
 263         ((u8 *) M.mem_base)[0x4003] = (u8) seg;
 264         ((u8 *) M.mem_base)[0x4004] = (u8) (seg >> 8);
 265         ((u8 *) M.mem_base)[0x4005] = 0xF1;     /* Illegal op-code */
 266         M.x86.R_CS = SEG(0x04000);
 267         M.x86.R_IP = OFF(0x04000);
 268
 269         M.x86.R_SS = SEG(M.mem_size - 2);
 270         M.x86.R_SP = OFF(M.mem_size - 2) + 2;
 271
 272         X86EMU_exec();
 273
 274         regs->e.cflag = M.x86.R_EFLG & F_CF;
 275         regs->e.eax = M.x86.R_EAX;
 276         regs->e.ebx = M.x86.R_EBX;
 277         regs->e.ecx = M.x86.R_ECX;
 278         regs->e.edx = M.x86.R_EDX;
 279         regs->e.esi = M.x86.R_ESI;
 280         regs->e.edi = M.x86.R_EDI;
 281         sregs->ds = M.x86.R_DS;
 282         sregs->es = M.x86.R_ES;
 283         sregs->fs = M.x86.R_FS;
 284         sregs->gs = M.x86.R_GS;
 285 }
 286
 287 /****************************************************************************
 288 PARAMETERS:
 289 intno   - Interrupt number to execute
 290 in      - Real mode registers to load
 291 out     - Place to store resulting real mode registers
 292
 293 REMARKS:
 294 This functions calls a real mode interrupt function at the specified address,
 295 and loads all the x86 registers from the passed in registers structure.
 296 On exit the registers returned from the call are returned in out stucture.
 297 ****************************************************************************/
 298 int X86API BE_int86(int intno, RMREGS * in, RMREGS * out)
 299 {
 300         M.x86.R_EAX = in->e.eax;
 301         M.x86.R_EBX = in->e.ebx;
 302         M.x86.R_ECX = in->e.ecx;
 303         M.x86.R_EDX = in->e.edx;
 304         M.x86.R_ESI = in->e.esi;
 305         M.x86.R_EDI = in->e.edi;
 306         ((u8 *) M.mem_base)[0x4000] = 0xCD;
 307         ((u8 *) M.mem_base)[0x4001] = (u8) intno;
 308         ((u8 *) M.mem_base)[0x4002] = 0xF1;
 309         M.x86.R_CS = SEG(0x04000);
 310         M.x86.R_IP = OFF(0x04000);
 311
 312         M.x86.R_SS = SEG(M.mem_size - 1);
 313         M.x86.R_SP = OFF(M.mem_size - 1) - 1;
 314
 315         X86EMU_exec();
 316         out->e.cflag = M.x86.R_EFLG & F_CF;
 317         out->e.eax = M.x86.R_EAX;
 318         out->e.ebx = M.x86.R_EBX;
 319         out->e.ecx = M.x86.R_ECX;
 320         out->e.edx = M.x86.R_EDX;
 321         out->e.esi = M.x86.R_ESI;
 322         out->e.edi = M.x86.R_EDI;
 323         return out->x.ax;
 324 }
 325
 326 /****************************************************************************
 327 PARAMETERS:
 328 intno   - Interrupt number to execute
 329 in      - Real mode registers to load
 330 out     - Place to store resulting real mode registers
 331 sregs   - Real mode segment registers to load
 332
 333 REMARKS:
 334 This functions calls a real mode interrupt function at the specified address,
 335 and loads all the x86 registers from the passed in registers structure.
 336 On exit the registers returned from the call are returned in out stucture.
 337 ****************************************************************************/
 338 int X86API BE_int86x(int intno, RMREGS * in, RMREGS * out, RMSREGS * sregs)
 339 {
 340         M.x86.R_EAX = in->e.eax;
 341         M.x86.R_EBX = in->e.ebx;
 342         M.x86.R_ECX = in->e.ecx;
 343         M.x86.R_EDX = in->e.edx;
 344         M.x86.R_ESI = in->e.esi;
 345         M.x86.R_EDI = in->e.edi;
 346         M.x86.R_DS = sregs->ds;
 347         M.x86.R_ES = sregs->es;
 348         M.x86.R_FS = sregs->fs;
 349         M.x86.R_GS = sregs->gs;
 350         ((u8 *) M.mem_base)[0x4000] = 0xCD;
 351         ((u8 *) M.mem_base)[0x4001] = (u8) intno;
 352         ((u8 *) M.mem_base)[0x4002] = 0xF1;
 353         M.x86.R_CS = SEG(0x04000);
 354         M.x86.R_IP = OFF(0x04000);
 355
 356         M.x86.R_SS = SEG(M.mem_size - 1);
 357         M.x86.R_SP = OFF(M.mem_size - 1) - 1;
 358
 359         X86EMU_exec();
 360         out->e.cflag = M.x86.R_EFLG & F_CF;
 361         out->e.eax = M.x86.R_EAX;
 362         out->e.ebx = M.x86.R_EBX;
 363         out->e.ecx = M.x86.R_ECX;
 364         out->e.edx = M.x86.R_EDX;
 365         out->e.esi = M.x86.R_ESI;
 366         out->e.edi = M.x86.R_EDI;
 367         sregs->ds = M.x86.R_DS;
 368         sregs->es = M.x86.R_ES;
 369         sregs->fs = M.x86.R_FS;
 370         sregs->gs = M.x86.R_GS;
 371         return out->x.ax;
 372 }
 373 #endif