USB: xhci: BIOS handoff and HW initialization.
[safe/jmp/linux-2.6] / drivers / usb / host / xhci.h
1 /*
2  * xHCI host controller driver
3  *
4  * Copyright (C) 2008 Intel Corp.
5  *
6  * Author: Sarah Sharp
7  * Some code borrowed from the Linux EHCI driver.
8  *
9  * This program is free software; you can redistribute it and/or modify
10  * it under the terms of the GNU General Public License version 2 as
11  * published by the Free Software Foundation.
12  *
13  * This program is distributed in the hope that it will be useful, but
14  * WITHOUT ANY WARRANTY; without even the implied warranty of MERCHANTABILITY
15  * or FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE.  See the GNU General Public License
16  * for more details.
17  *
18  * You should have received a copy of the GNU General Public License
19  * along with this program; if not, write to the Free Software Foundation,
20  * Inc., 675 Mass Ave, Cambridge, MA 02139, USA.
21  */
22
23 #ifndef __LINUX_XHCI_HCD_H
24 #define __LINUX_XHCI_HCD_H
25
26 #include <linux/usb.h>
27
28 #include "../core/hcd.h"
29 /* Code sharing between pci-quirks and xhci hcd */
30 #include        "xhci-ext-caps.h"
31
32 /* xHCI PCI Configuration Registers */
33 #define XHCI_SBRN_OFFSET        (0x60)
34
35 /* Max number of USB devices for any host controller - limit in section 6.1 */
36 #define MAX_HC_SLOTS            256
37
38 /*
39  * xHCI register interface.
40  * This corresponds to the eXtensible Host Controller Interface (xHCI)
41  * Revision 0.95 specification
42  *
43  * Registers should always be accessed with double word or quad word accesses.
44  *
45  * Some xHCI implementations may support 64-bit address pointers.  Registers
46  * with 64-bit address pointers should be written to with dword accesses by
47  * writing the low dword first (ptr[0]), then the high dword (ptr[1]) second.
48  * xHCI implementations that do not support 64-bit address pointers will ignore
49  * the high dword, and write order is irrelevant.
50  */
51
52 /**
53  * struct xhci_cap_regs - xHCI Host Controller Capability Registers.
54  * @hc_capbase:         length of the capabilities register and HC version number
55  * @hcs_params1:        HCSPARAMS1 - Structural Parameters 1
56  * @hcs_params2:        HCSPARAMS2 - Structural Parameters 2
57  * @hcs_params3:        HCSPARAMS3 - Structural Parameters 3
58  * @hcc_params:         HCCPARAMS - Capability Parameters
59  * @db_off:             DBOFF - Doorbell array offset
60  * @run_regs_off:       RTSOFF - Runtime register space offset
61  */
62 struct xhci_cap_regs {
63         u32     hc_capbase;
64         u32     hcs_params1;
65         u32     hcs_params2;
66         u32     hcs_params3;
67         u32     hcc_params;
68         u32     db_off;
69         u32     run_regs_off;
70         /* Reserved up to (CAPLENGTH - 0x1C) */
71 } __attribute__ ((packed));
72
73 /* hc_capbase bitmasks */
74 /* bits 7:0 - how long is the Capabilities register */
75 #define HC_LENGTH(p)            XHCI_HC_LENGTH(p)
76 /* bits 31:16   */
77 #define HC_VERSION(p)           (((p) >> 16) & 0xffff)
78
79 /* HCSPARAMS1 - hcs_params1 - bitmasks */
80 /* bits 0:7, Max Device Slots */
81 #define HCS_MAX_SLOTS(p)        (((p) >> 0) & 0xff)
82 #define HCS_SLOTS_MASK          0xff
83 /* bits 8:18, Max Interrupters */
84 #define HCS_MAX_INTRS(p)        (((p) >> 8) & 0x7ff)
85 /* bits 24:31, Max Ports - max value is 0x7F = 127 ports */
86 #define HCS_MAX_PORTS(p)        (((p) >> 24) & 0x7f)
87
88 /* HCSPARAMS2 - hcs_params2 - bitmasks */
89 /* bits 0:3, frames or uframes that SW needs to queue transactions
90  * ahead of the HW to meet periodic deadlines */
91 #define HCS_IST(p)              (((p) >> 0) & 0xf)
92 /* bits 4:7, max number of Event Ring segments */
93 #define HCS_ERST_MAX(p)         (((p) >> 4) & 0xf)
94 /* bit 26 Scratchpad restore - for save/restore HW state - not used yet */
95 /* bits 27:31 number of Scratchpad buffers SW must allocate for the HW */
96
97 /* HCSPARAMS3 - hcs_params3 - bitmasks */
98 /* bits 0:7, Max U1 to U0 latency for the roothub ports */
99 #define HCS_U1_LATENCY(p)       (((p) >> 0) & 0xff)
100 /* bits 16:31, Max U2 to U0 latency for the roothub ports */
101 #define HCS_U2_LATENCY(p)       (((p) >> 16) & 0xffff)
102
103 /* HCCPARAMS - hcc_params - bitmasks */
104 /* true: HC can use 64-bit address pointers */
105 #define HCC_64BIT_ADDR(p)       ((p) & (1 << 0))
106 /* true: HC can do bandwidth negotiation */
107 #define HCC_BANDWIDTH_NEG(p)    ((p) & (1 << 1))
108 /* true: HC uses 64-byte Device Context structures
109  * FIXME 64-byte context structures aren't supported yet.
110  */
111 #define HCC_64BYTE_CONTEXT(p)   ((p) & (1 << 2))
112 /* true: HC has port power switches */
113 #define HCC_PPC(p)              ((p) & (1 << 3))
114 /* true: HC has port indicators */
115 #define HCS_INDICATOR(p)        ((p) & (1 << 4))
116 /* true: HC has Light HC Reset Capability */
117 #define HCC_LIGHT_RESET(p)      ((p) & (1 << 5))
118 /* true: HC supports latency tolerance messaging */
119 #define HCC_LTC(p)              ((p) & (1 << 6))
120 /* true: no secondary Stream ID Support */
121 #define HCC_NSS(p)              ((p) & (1 << 7))
122 /* Max size for Primary Stream Arrays - 2^(n+1), where n is bits 12:15 */
123 #define HCC_MAX_PSA             (1 << ((((p) >> 12) & 0xf) + 1))
124 /* Extended Capabilities pointer from PCI base - section 5.3.6 */
125 #define HCC_EXT_CAPS(p)         XHCI_HCC_EXT_CAPS(p)
126
127 /* db_off bitmask - bits 0:1 reserved */
128 #define DBOFF_MASK      (~0x3)
129
130 /* run_regs_off bitmask - bits 0:4 reserved */
131 #define RTSOFF_MASK     (~0x1f)
132
133
134 /* Number of registers per port */
135 #define NUM_PORT_REGS   4
136
137 /**
138  * struct xhci_op_regs - xHCI Host Controller Operational Registers.
139  * @command:            USBCMD - xHC command register
140  * @status:             USBSTS - xHC status register
141  * @page_size:          This indicates the page size that the host controller
142  *                      supports.  If bit n is set, the HC supports a page size
143  *                      of 2^(n+12), up to a 128MB page size.
144  *                      4K is the minimum page size.
145  * @cmd_ring:           CRP - 64-bit Command Ring Pointer
146  * @dcbaa_ptr:          DCBAAP - 64-bit Device Context Base Address Array Pointer
147  * @config_reg:         CONFIG - Configure Register
148  * @port_status_base:   PORTSCn - base address for Port Status and Control
149  *                      Each port has a Port Status and Control register,
150  *                      followed by a Port Power Management Status and Control
151  *                      register, a Port Link Info register, and a reserved
152  *                      register.
153  * @port_power_base:    PORTPMSCn - base address for
154  *                      Port Power Management Status and Control
155  * @port_link_base:     PORTLIn - base address for Port Link Info (current
156  *                      Link PM state and control) for USB 2.1 and USB 3.0
157  *                      devices.
158  */
159 struct xhci_op_regs {
160         u32     command;
161         u32     status;
162         u32     page_size;
163         u32     reserved1;
164         u32     reserved2;
165         u32     dev_notification;
166         u32     cmd_ring[2];
167         /* rsvd: offset 0x20-2F */
168         u32     reserved3[4];
169         u32     dcbaa_ptr[2];
170         u32     config_reg;
171         /* rsvd: offset 0x3C-3FF */
172         u32     reserved4[241];
173         /* port 1 registers, which serve as a base address for other ports */
174         u32     port_status_base;
175         u32     port_power_base;
176         u32     port_link_base;
177         u32     reserved5;
178         /* registers for ports 2-255 */
179         u32     reserved6[NUM_PORT_REGS*254];
180 } __attribute__ ((packed));
181
182 /* USBCMD - USB command - command bitmasks */
183 /* start/stop HC execution - do not write unless HC is halted*/
184 #define CMD_RUN         XHCI_CMD_RUN
185 /* Reset HC - resets internal HC state machine and all registers (except
186  * PCI config regs).  HC does NOT drive a USB reset on the downstream ports.
187  * The xHCI driver must reinitialize the xHC after setting this bit.
188  */
189 #define CMD_RESET       (1 << 1)
190 /* Event Interrupt Enable - a '1' allows interrupts from the host controller */
191 #define CMD_EIE         XHCI_CMD_EIE
192 /* Host System Error Interrupt Enable - get out-of-band signal for HC errors */
193 #define CMD_HSEIE       XHCI_CMD_HSEIE
194 /* bits 4:6 are reserved (and should be preserved on writes). */
195 /* light reset (port status stays unchanged) - reset completed when this is 0 */
196 #define CMD_LRESET      (1 << 7)
197 /* FIXME: ignoring host controller save/restore state for now. */
198 #define CMD_CSS         (1 << 8)
199 #define CMD_CRS         (1 << 9)
200 /* Enable Wrap Event - '1' means xHC generates an event when MFINDEX wraps. */
201 #define CMD_EWE         XHCI_CMD_EWE
202 /* MFINDEX power management - '1' means xHC can stop MFINDEX counter if all root
203  * hubs are in U3 (selective suspend), disconnect, disabled, or powered-off.
204  * '0' means the xHC can power it off if all ports are in the disconnect,
205  * disabled, or powered-off state.
206  */
207 #define CMD_PM_INDEX    (1 << 11)
208 /* bits 12:31 are reserved (and should be preserved on writes). */
209
210 /* USBSTS - USB status - status bitmasks */
211 /* HC not running - set to 1 when run/stop bit is cleared. */
212 #define STS_HALT        XHCI_STS_HALT
213 /* serious error, e.g. PCI parity error.  The HC will clear the run/stop bit. */
214 #define STS_FATAL       (1 << 2)
215 /* event interrupt - clear this prior to clearing any IP flags in IR set*/
216 #define STS_EINT        (1 << 3)
217 /* port change detect */
218 #define STS_PORT        (1 << 4)
219 /* bits 5:7 reserved and zeroed */
220 /* save state status - '1' means xHC is saving state */
221 #define STS_SAVE        (1 << 8)
222 /* restore state status - '1' means xHC is restoring state */
223 #define STS_RESTORE     (1 << 9)
224 /* true: save or restore error */
225 #define STS_SRE         (1 << 10)
226 /* true: Controller Not Ready to accept doorbell or op reg writes after reset */
227 #define STS_CNR         XHCI_STS_CNR
228 /* true: internal Host Controller Error - SW needs to reset and reinitialize */
229 #define STS_HCE         (1 << 12)
230 /* bits 13:31 reserved and should be preserved */
231
232 /*
233  * DNCTRL - Device Notification Control Register - dev_notification bitmasks
234  * Generate a device notification event when the HC sees a transaction with a
235  * notification type that matches a bit set in this bit field.
236  */
237 #define DEV_NOTE_MASK           (0xffff)
238 #define ENABLE_DEV_NOTE(x)      (1 << x)
239 /* Most of the device notification types should only be used for debug.
240  * SW does need to pay attention to function wake notifications.
241  */
242 #define DEV_NOTE_FWAKE          ENABLE_DEV_NOTE(1)
243
244 /* CONFIG - Configure Register - config_reg bitmasks */
245 /* bits 0:7 - maximum number of device slots enabled (NumSlotsEn) */
246 #define MAX_DEVS(p)     ((p) & 0xff)
247 /* bits 8:31 - reserved and should be preserved */
248
249 /* PORTSC - Port Status and Control Register - port_status_base bitmasks */
250 /* true: device connected */
251 #define PORT_CONNECT    (1 << 0)
252 /* true: port enabled */
253 #define PORT_PE         (1 << 1)
254 /* bit 2 reserved and zeroed */
255 /* true: port has an over-current condition */
256 #define PORT_OC         (1 << 3)
257 /* true: port reset signaling asserted */
258 #define PORT_RESET      (1 << 4)
259 /* Port Link State - bits 5:8
260  * A read gives the current link PM state of the port,
261  * a write with Link State Write Strobe set sets the link state.
262  */
263 /* true: port has power (see HCC_PPC) */
264 #define PORT_POWER      (1 << 9)
265 /* bits 10:13 indicate device speed:
266  * 0 - undefined speed - port hasn't be initialized by a reset yet
267  * 1 - full speed
268  * 2 - low speed
269  * 3 - high speed
270  * 4 - super speed
271  * 5-15 reserved
272  */
273 #define DEV_SPEED_MASK          (0xf<<10)
274 #define DEV_UNDEFSPEED(p)       (((p) & DEV_SPEED_MASK) == (0x0<<10))
275 #define DEV_FULLSPEED(p)        (((p) & DEV_SPEED_MASK) == (0x1<<10))
276 #define DEV_LOWSPEED(p)         (((p) & DEV_SPEED_MASK) == (0x2<<10))
277 #define DEV_HIGHSPEED(p)        (((p) & DEV_SPEED_MASK) == (0x3<<10))
278 #define DEV_SUPERSPEED(p)       (((p) & DEV_SPEED_MASK) == (0x4<<10))
279 /* Port Indicator Control */
280 #define PORT_LED_OFF    (0 << 14)
281 #define PORT_LED_AMBER  (1 << 14)
282 #define PORT_LED_GREEN  (2 << 14)
283 #define PORT_LED_MASK   (3 << 14)
284 /* Port Link State Write Strobe - set this when changing link state */
285 #define PORT_LINK_STROBE        (1 << 16)
286 /* true: connect status change */
287 #define PORT_CSC        (1 << 17)
288 /* true: port enable change */
289 #define PORT_PEC        (1 << 18)
290 /* true: warm reset for a USB 3.0 device is done.  A "hot" reset puts the port
291  * into an enabled state, and the device into the default state.  A "warm" reset
292  * also resets the link, forcing the device through the link training sequence.
293  * SW can also look at the Port Reset register to see when warm reset is done.
294  */
295 #define PORT_WRC        (1 << 19)
296 /* true: over-current change */
297 #define PORT_OCC        (1 << 20)
298 /* true: reset change - 1 to 0 transition of PORT_RESET */
299 #define PORT_RC         (1 << 21)
300 /* port link status change - set on some port link state transitions:
301  *  Transition                          Reason
302  *  ------------------------------------------------------------------------------
303  *  - U3 to Resume                      Wakeup signaling from a device
304  *  - Resume to Recovery to U0          USB 3.0 device resume
305  *  - Resume to U0                      USB 2.0 device resume
306  *  - U3 to Recovery to U0              Software resume of USB 3.0 device complete
307  *  - U3 to U0                          Software resume of USB 2.0 device complete
308  *  - U2 to U0                          L1 resume of USB 2.1 device complete
309  *  - U0 to U0 (???)                    L1 entry rejection by USB 2.1 device
310  *  - U0 to disabled                    L1 entry error with USB 2.1 device
311  *  - Any state to inactive             Error on USB 3.0 port
312  */
313 #define PORT_PLC        (1 << 22)
314 /* port configure error change - port failed to configure its link partner */
315 #define PORT_CEC        (1 << 23)
316 /* bit 24 reserved */
317 /* wake on connect (enable) */
318 #define PORT_WKCONN_E   (1 << 25)
319 /* wake on disconnect (enable) */
320 #define PORT_WKDISC_E   (1 << 26)
321 /* wake on over-current (enable) */
322 #define PORT_WKOC_E     (1 << 27)
323 /* bits 28:29 reserved */
324 /* true: device is removable - for USB 3.0 roothub emulation */
325 #define PORT_DEV_REMOVE (1 << 30)
326 /* Initiate a warm port reset - complete when PORT_WRC is '1' */
327 #define PORT_WR         (1 << 31)
328
329 /* Port Power Management Status and Control - port_power_base bitmasks */
330 /* Inactivity timer value for transitions into U1, in microseconds.
331  * Timeout can be up to 127us.  0xFF means an infinite timeout.
332  */
333 #define PORT_U1_TIMEOUT(p)      ((p) & 0xff)
334 /* Inactivity timer value for transitions into U2 */
335 #define PORT_U2_TIMEOUT(p)      (((p) & 0xff) << 8)
336 /* Bits 24:31 for port testing */
337
338
339 /**
340  * struct intr_reg - Interrupt Register Set
341  * @irq_pending:        IMAN - Interrupt Management Register.  Used to enable
342  *                      interrupts and check for pending interrupts.
343  * @irq_control:        IMOD - Interrupt Moderation Register.
344  *                      Used to throttle interrupts.
345  * @erst_size:          Number of segments in the Event Ring Segment Table (ERST).
346  * @erst_base:          ERST base address.
347  * @erst_dequeue:       Event ring dequeue pointer.
348  *
349  * Each interrupter (defined by a MSI-X vector) has an event ring and an Event
350  * Ring Segment Table (ERST) associated with it.  The event ring is comprised of
351  * multiple segments of the same size.  The HC places events on the ring and
352  * "updates the Cycle bit in the TRBs to indicate to software the current
353  * position of the Enqueue Pointer." The HCD (Linux) processes those events and
354  * updates the dequeue pointer.
355  */
356 struct intr_reg {
357         u32     irq_pending;
358         u32     irq_control;
359         u32     erst_size;
360         u32     rsvd;
361         u32     erst_base[2];
362         u32     erst_dequeue[2];
363 } __attribute__ ((packed));
364
365 /* irq_pending bitmasks */
366 #define ER_IRQ_PENDING(p)       ((p) & 0x1)
367 /* bits 2:31 need to be preserved */
368 #define ER_IRQ_CLEAR(p)         ((p) & 0xfffffffe)
369 #define ER_IRQ_ENABLE(p)        ((ER_IRQ_CLEAR(p)) | 0x2)
370 #define ER_IRQ_DISABLE(p)       ((ER_IRQ_CLEAR(p)) & ~(0x2))
371
372 /* irq_control bitmasks */
373 /* Minimum interval between interrupts (in 250ns intervals).  The interval
374  * between interrupts will be longer if there are no events on the event ring.
375  * Default is 4000 (1 ms).
376  */
377 #define ER_IRQ_INTERVAL_MASK    (0xffff)
378 /* Counter used to count down the time to the next interrupt - HW use only */
379 #define ER_IRQ_COUNTER_MASK     (0xffff << 16)
380
381 /* erst_size bitmasks */
382 /* Preserve bits 16:31 of erst_size */
383 #define ERST_SIZE_MASK          (0xffff << 16)
384
385 /* erst_dequeue bitmasks */
386 /* Dequeue ERST Segment Index (DESI) - Segment number (or alias)
387  * where the current dequeue pointer lies.  This is an optional HW hint.
388  */
389 #define ERST_DESI_MASK          (0x7)
390 /* Event Handler Busy (EHB) - is the event ring scheduled to be serviced by
391  * a work queue (or delayed service routine)?
392  */
393 #define ERST_EHB                (1 << 3)
394
395 /**
396  * struct xhci_run_regs
397  * @microframe_index:
398  *              MFINDEX - current microframe number
399  *
400  * Section 5.5 Host Controller Runtime Registers:
401  * "Software should read and write these registers using only Dword (32 bit)
402  * or larger accesses"
403  */
404 struct xhci_run_regs {
405         u32     microframe_index;
406         u32     rsvd[7];
407         struct intr_reg ir_set[128];
408 } __attribute__ ((packed));
409
410
411 /* There is one ehci_hci structure per controller */
412 struct xhci_hcd {
413         /* glue to PCI and HCD framework */
414         struct xhci_cap_regs __iomem *cap_regs;
415         struct xhci_op_regs __iomem *op_regs;
416         struct xhci_run_regs __iomem *run_regs;
417         /* Our HCD's current interrupter register set */
418         struct  intr_reg __iomem *ir_set;
419
420         /* Cached register copies of read-only HC data */
421         __u32           hcs_params1;
422         __u32           hcs_params2;
423         __u32           hcs_params3;
424         __u32           hcc_params;
425
426         spinlock_t      lock;
427
428         /* packed release number */
429         u8              sbrn;
430         u16             hci_version;
431         u8              max_slots;
432         u8              max_interrupters;
433         u8              max_ports;
434         u8              isoc_threshold;
435         int             event_ring_max;
436         int             addr_64;
437         /* 4KB min, 128MB max */
438         int             page_size;
439         /* Valid values are 12 to 20, inclusive */
440         int             page_shift;
441         /* only one MSI vector for now, but might need more later */
442         int             msix_count;
443         struct msix_entry       *msix_entries;
444 };
445
446 /* convert between an HCD pointer and the corresponding EHCI_HCD */
447 static inline struct xhci_hcd *hcd_to_xhci(struct usb_hcd *hcd)
448 {
449         return (struct xhci_hcd *) (hcd->hcd_priv);
450 }
451
452 static inline struct usb_hcd *xhci_to_hcd(struct xhci_hcd *xhci)
453 {
454         return container_of((void *) xhci, struct usb_hcd, hcd_priv);
455 }
456
457 #ifdef CONFIG_USB_XHCI_HCD_DEBUGGING
458 #define XHCI_DEBUG      1
459 #else
460 #define XHCI_DEBUG      0
461 #endif
462
463 #define xhci_dbg(xhci, fmt, args...) \
464         do { if (XHCI_DEBUG) dev_dbg(xhci_to_hcd(xhci)->self.controller , fmt , ## args); } while (0)
465 #define xhci_info(xhci, fmt, args...) \
466         do { if (XHCI_DEBUG) dev_info(xhci_to_hcd(xhci)->self.controller , fmt , ## args); } while (0)
467 #define xhci_err(xhci, fmt, args...) \
468         dev_err(xhci_to_hcd(xhci)->self.controller , fmt , ## args)
469 #define xhci_warn(xhci, fmt, args...) \
470         dev_warn(xhci_to_hcd(xhci)->self.controller , fmt , ## args)
471
472 /* TODO: copied from ehci.h - can be refactored? */
473 /* xHCI spec says all registers are little endian */
474 static inline unsigned int xhci_readl(const struct xhci_hcd *xhci,
475                 __u32 __iomem *regs)
476 {
477         return readl(regs);
478 }
479 static inline void xhci_writel(const struct xhci_hcd *xhci,
480                 const unsigned int val, __u32 __iomem *regs)
481 {
482         if (!in_interrupt())
483                 xhci_dbg(xhci, "`MEM_WRITE_DWORD(3'b000, 32'h%0x, 32'h%0x, 4'hf);\n",
484                                 (unsigned int) regs, val);
485         writel(val, regs);
486 }
487
488 /* xHCI debugging */
489 void xhci_print_ir_set(struct xhci_hcd *xhci, struct intr_reg *ir_set, int set_num);
490 void xhci_print_registers(struct xhci_hcd *xhci);
491
492 /* xHCI memory managment */
493 void xhci_mem_cleanup(struct xhci_hcd *xhci);
494 int xhci_mem_init(struct xhci_hcd *xhci, gfp_t flags);
495
496 #ifdef CONFIG_PCI
497 /* xHCI PCI glue */
498 int xhci_register_pci(void);
499 void xhci_unregister_pci(void);
500 #endif
501
502 /* xHCI host controller glue */
503 int xhci_halt(struct xhci_hcd *xhci);
504 int xhci_reset(struct xhci_hcd *xhci);
505 int xhci_init(struct usb_hcd *hcd);
506 int xhci_run(struct usb_hcd *hcd);
507 void xhci_stop(struct usb_hcd *hcd);
508 void xhci_shutdown(struct usb_hcd *hcd);
509 int xhci_get_frame(struct usb_hcd *hcd);
510
511 #endif /* __LINUX_XHCI_HCD_H */