TWL92230 qdev conversion
[qemu] / hw / etraxfs_eth.c
1 /*
2  * QEMU ETRAX Ethernet Controller.
3  *
4  * Copyright (c) 2008 Edgar E. Iglesias, Axis Communications AB.
5  *
6  * Permission is hereby granted, free of charge, to any person obtaining a copy
7  * of this software and associated documentation files (the "Software"), to deal
8  * in the Software without restriction, including without limitation the rights
9  * to use, copy, modify, merge, publish, distribute, sublicense, and/or sell
10  * copies of the Software, and to permit persons to whom the Software is
11  * furnished to do so, subject to the following conditions:
12  *
13  * The above copyright notice and this permission notice shall be included in
14  * all copies or substantial portions of the Software.
15  *
16  * THE SOFTWARE IS PROVIDED "AS IS", WITHOUT WARRANTY OF ANY KIND, EXPRESS OR
17  * IMPLIED, INCLUDING BUT NOT LIMITED TO THE WARRANTIES OF MERCHANTABILITY,
18  * FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE AND NONINFRINGEMENT. IN NO EVENT SHALL
19  * THE AUTHORS OR COPYRIGHT HOLDERS BE LIABLE FOR ANY CLAIM, DAMAGES OR OTHER
20  * LIABILITY, WHETHER IN AN ACTION OF CONTRACT, TORT OR OTHERWISE, ARISING FROM,
21  * OUT OF OR IN CONNECTION WITH THE SOFTWARE OR THE USE OR OTHER DEALINGS IN
22  * THE SOFTWARE.
23  */
24
25 #include <stdio.h>
26 #include "hw.h"
27 #include "net.h"
28 #include "etraxfs.h"
29
30 #define D(x)
31
32 /* Advertisement control register. */
33 #define ADVERTISE_10HALF        0x0020  /* Try for 10mbps half-duplex  */
34 #define ADVERTISE_10FULL        0x0040  /* Try for 10mbps full-duplex  */
35 #define ADVERTISE_100HALF       0x0080  /* Try for 100mbps half-duplex */
36 #define ADVERTISE_100FULL       0x0100  /* Try for 100mbps full-duplex */
37
38 /* 
39  * The MDIO extensions in the TDK PHY model were reversed engineered from the 
40  * linux driver (PHYID and Diagnostics reg).
41  * TODO: Add friendly names for the register nums.
42  */
43 struct qemu_phy
44 {
45         uint32_t regs[32];
46
47         int link;
48
49         unsigned int (*read)(struct qemu_phy *phy, unsigned int req);
50         void (*write)(struct qemu_phy *phy, unsigned int req, 
51                       unsigned int data);
52 };
53
54 static unsigned int tdk_read(struct qemu_phy *phy, unsigned int req)
55 {
56         int regnum;
57         unsigned r = 0;
58
59         regnum = req & 0x1f;
60
61         switch (regnum) {
62                 case 1:
63                         if (!phy->link)
64                                 break;
65                         /* MR1.  */
66                         /* Speeds and modes.  */
67                         r |= (1 << 13) | (1 << 14);
68                         r |= (1 << 11) | (1 << 12);
69                         r |= (1 << 5); /* Autoneg complete.  */
70                         r |= (1 << 3); /* Autoneg able.  */
71                         r |= (1 << 2); /* link.  */
72                         break;
73                 case 5:
74                         /* Link partner ability.
75                            We are kind; always agree with whatever best mode
76                            the guest advertises.  */
77                         r = 1 << 14; /* Success.  */
78                         /* Copy advertised modes.  */
79                         r |= phy->regs[4] & (15 << 5);
80                         /* Autoneg support.  */
81                         r |= 1;
82                         break;
83                 case 18:
84                 {
85                         /* Diagnostics reg.  */
86                         int duplex = 0;
87                         int speed_100 = 0;
88
89                         if (!phy->link)
90                                 break;
91
92                         /* Are we advertising 100 half or 100 duplex ? */
93                         speed_100 = !!(phy->regs[4] & ADVERTISE_100HALF);
94                         speed_100 |= !!(phy->regs[4] & ADVERTISE_100FULL);
95
96                         /* Are we advertising 10 duplex or 100 duplex ? */
97                         duplex = !!(phy->regs[4] & ADVERTISE_100FULL);
98                         duplex |= !!(phy->regs[4] & ADVERTISE_10FULL);
99                         r = (speed_100 << 10) | (duplex << 11);
100                 }
101                 break;
102
103                 default:
104                         r = phy->regs[regnum];
105                         break;
106         }
107         D(printf("\n%s %x = reg[%d]\n", __func__, r, regnum));
108         return r;
109 }
110
111 static void 
112 tdk_write(struct qemu_phy *phy, unsigned int req, unsigned int data)
113 {
114         int regnum;
115
116         regnum = req & 0x1f;
117         D(printf("%s reg[%d] = %x\n", __func__, regnum, data));
118         switch (regnum) {
119                 default:
120                         phy->regs[regnum] = data;
121                         break;
122         }
123 }
124
125 static void 
126 tdk_init(struct qemu_phy *phy)
127 {
128         phy->regs[0] = 0x3100;
129         /* PHY Id.  */
130         phy->regs[2] = 0x0300;
131         phy->regs[3] = 0xe400;
132         /* Autonegotiation advertisement reg.  */
133         phy->regs[4] = 0x01E1;
134         phy->link = 1;
135
136         phy->read = tdk_read;
137         phy->write = tdk_write;
138 }
139
140 struct qemu_mdio
141 {
142         /* bus.  */
143         int mdc;
144         int mdio;
145
146         /* decoder.  */
147         enum {
148                 PREAMBLE,
149                 SOF,
150                 OPC,
151                 ADDR,
152                 REQ,
153                 TURNAROUND,
154                 DATA
155         } state;
156         unsigned int drive;
157
158         unsigned int cnt;
159         unsigned int addr;
160         unsigned int opc;
161         unsigned int req;
162         unsigned int data;
163
164         struct qemu_phy *devs[32];
165 };
166
167 static void 
168 mdio_attach(struct qemu_mdio *bus, struct qemu_phy *phy, unsigned int addr)
169 {
170         bus->devs[addr & 0x1f] = phy;
171 }
172
173 #ifdef USE_THIS_DEAD_CODE
174 static void 
175 mdio_detach(struct qemu_mdio *bus, struct qemu_phy *phy, unsigned int addr)
176 {
177         bus->devs[addr & 0x1f] = NULL;  
178 }
179 #endif
180
181 static void mdio_read_req(struct qemu_mdio *bus)
182 {
183         struct qemu_phy *phy;
184
185         phy = bus->devs[bus->addr];
186         if (phy && phy->read)
187                 bus->data = phy->read(phy, bus->req);
188         else 
189                 bus->data = 0xffff;
190 }
191
192 static void mdio_write_req(struct qemu_mdio *bus)
193 {
194         struct qemu_phy *phy;
195
196         phy = bus->devs[bus->addr];
197         if (phy && phy->write)
198                 phy->write(phy, bus->req, bus->data);
199 }
200
201 static void mdio_cycle(struct qemu_mdio *bus)
202 {
203         bus->cnt++;
204
205         D(printf("mdc=%d mdio=%d state=%d cnt=%d drv=%d\n",
206                 bus->mdc, bus->mdio, bus->state, bus->cnt, bus->drive));
207 #if 0
208         if (bus->mdc)
209                 printf("%d", bus->mdio);
210 #endif
211         switch (bus->state)
212         {
213                 case PREAMBLE:
214                         if (bus->mdc) {
215                                 if (bus->cnt >= (32 * 2) && !bus->mdio) {
216                                         bus->cnt = 0;
217                                         bus->state = SOF;
218                                         bus->data = 0;
219                                 }
220                         }
221                         break;
222                 case SOF:
223                         if (bus->mdc) {
224                                 if (bus->mdio != 1)
225                                         printf("WARNING: no SOF\n");
226                                 if (bus->cnt == 1*2) {
227                                         bus->cnt = 0;
228                                         bus->opc = 0;
229                                         bus->state = OPC;
230                                 }
231                         }
232                         break;
233                 case OPC:
234                         if (bus->mdc) {
235                                 bus->opc <<= 1;
236                                 bus->opc |= bus->mdio & 1;
237                                 if (bus->cnt == 2*2) {
238                                         bus->cnt = 0;
239                                         bus->addr = 0;
240                                         bus->state = ADDR;
241                                 }
242                         }
243                         break;
244                 case ADDR:
245                         if (bus->mdc) {
246                                 bus->addr <<= 1;
247                                 bus->addr |= bus->mdio & 1;
248
249                                 if (bus->cnt == 5*2) {
250                                         bus->cnt = 0;
251                                         bus->req = 0;
252                                         bus->state = REQ;
253                                 }
254                         }
255                         break;
256                 case REQ:
257                         if (bus->mdc) {
258                                 bus->req <<= 1;
259                                 bus->req |= bus->mdio & 1;
260                                 if (bus->cnt == 5*2) {
261                                         bus->cnt = 0;
262                                         bus->state = TURNAROUND;
263                                 }
264                         }
265                         break;
266                 case TURNAROUND:
267                         if (bus->mdc && bus->cnt == 2*2) {
268                                 bus->mdio = 0;
269                                 bus->cnt = 0;
270
271                                 if (bus->opc == 2) {
272                                         bus->drive = 1;
273                                         mdio_read_req(bus);
274                                         bus->mdio = bus->data & 1;
275                                 }
276                                 bus->state = DATA;
277                         }
278                         break;
279                 case DATA:                      
280                         if (!bus->mdc) {
281                                 if (bus->drive) {
282                                         bus->mdio = !!(bus->data & (1 << 15));
283                                         bus->data <<= 1;
284                                 }
285                         } else {
286                                 if (!bus->drive) {
287                                         bus->data <<= 1;
288                                         bus->data |= bus->mdio;
289                                 }
290                                 if (bus->cnt == 16 * 2) {
291                                         bus->cnt = 0;
292                                         bus->state = PREAMBLE;
293                                         if (!bus->drive)
294                                                 mdio_write_req(bus);
295                                         bus->drive = 0;
296                                 }
297                         }
298                         break;
299                 default:
300                         break;
301         }
302 }
303
304 /* ETRAX-FS Ethernet MAC block starts here.  */
305
306 #define RW_MA0_LO         0x00
307 #define RW_MA0_HI         0x01
308 #define RW_MA1_LO         0x02
309 #define RW_MA1_HI         0x03
310 #define RW_GA_LO          0x04
311 #define RW_GA_HI          0x05
312 #define RW_GEN_CTRL       0x06
313 #define RW_REC_CTRL       0x07
314 #define RW_TR_CTRL        0x08
315 #define RW_CLR_ERR        0x09
316 #define RW_MGM_CTRL       0x0a
317 #define R_STAT            0x0b
318 #define FS_ETH_MAX_REGS   0x17
319
320 struct fs_eth
321 {
322         CPUState *env;
323         qemu_irq *irq;
324         VLANClientState *vc;
325         int ethregs;
326
327         /* Two addrs in the filter.  */
328         uint8_t macaddr[2][6];
329         uint32_t regs[FS_ETH_MAX_REGS];
330
331         struct etraxfs_dma_client *dma_out;
332         struct etraxfs_dma_client *dma_in;
333
334         /* MDIO bus.  */
335         struct qemu_mdio mdio_bus;
336         unsigned int phyaddr;
337         int duplex_mismatch;
338
339         /* PHY.  */
340         struct qemu_phy phy;
341 };
342
343 static void eth_validate_duplex(struct fs_eth *eth)
344 {
345         struct qemu_phy *phy;
346         unsigned int phy_duplex;
347         unsigned int mac_duplex;
348         int new_mm = 0;
349
350         phy = eth->mdio_bus.devs[eth->phyaddr];
351         phy_duplex = !!(phy->read(phy, 18) & (1 << 11));
352         mac_duplex = !!(eth->regs[RW_REC_CTRL] & 128);
353
354         if (mac_duplex != phy_duplex)
355                 new_mm = 1;
356
357         if (eth->regs[RW_GEN_CTRL] & 1) {
358                 if (new_mm != eth->duplex_mismatch) {
359                         if (new_mm)
360                                 printf("HW: WARNING "
361                                        "ETH duplex mismatch MAC=%d PHY=%d\n",
362                                        mac_duplex, phy_duplex);
363                         else
364                                 printf("HW: ETH duplex ok.\n");
365                 }
366                 eth->duplex_mismatch = new_mm;
367         }
368 }
369
370 static uint32_t eth_readl (void *opaque, target_phys_addr_t addr)
371 {
372         struct fs_eth *eth = opaque;
373         uint32_t r = 0;
374
375         addr >>= 2;
376
377         switch (addr) {
378                 case R_STAT:
379                         r = eth->mdio_bus.mdio & 1;
380                         break;
381         default:
382                 r = eth->regs[addr];
383                 D(printf ("%s %x\n", __func__, addr * 4));
384                 break;
385         }
386         return r;
387 }
388
389 static void eth_update_ma(struct fs_eth *eth, int ma)
390 {
391         int reg;
392         int i = 0;
393
394         ma &= 1;
395
396         reg = RW_MA0_LO;
397         if (ma)
398                 reg = RW_MA1_LO;
399
400         eth->macaddr[ma][i++] = eth->regs[reg];
401         eth->macaddr[ma][i++] = eth->regs[reg] >> 8;
402         eth->macaddr[ma][i++] = eth->regs[reg] >> 16;
403         eth->macaddr[ma][i++] = eth->regs[reg] >> 24;
404         eth->macaddr[ma][i++] = eth->regs[reg + 1];
405         eth->macaddr[ma][i++] = eth->regs[reg + 1] >> 8;
406
407         D(printf("set mac%d=%x.%x.%x.%x.%x.%x\n", ma,
408                  eth->macaddr[ma][0], eth->macaddr[ma][1],
409                  eth->macaddr[ma][2], eth->macaddr[ma][3],
410                  eth->macaddr[ma][4], eth->macaddr[ma][5]));
411 }
412
413 static void
414 eth_writel (void *opaque, target_phys_addr_t addr, uint32_t value)
415 {
416         struct fs_eth *eth = opaque;
417
418         addr >>= 2;
419         switch (addr)
420         {
421                 case RW_MA0_LO:
422                 case RW_MA0_HI:
423                         eth->regs[addr] = value;
424                         eth_update_ma(eth, 0);
425                         break;
426                 case RW_MA1_LO:
427                 case RW_MA1_HI:
428                         eth->regs[addr] = value;
429                         eth_update_ma(eth, 1);
430                         break;
431
432                 case RW_MGM_CTRL:
433                         /* Attach an MDIO/PHY abstraction.  */
434                         if (value & 2)
435                                 eth->mdio_bus.mdio = value & 1;
436                         if (eth->mdio_bus.mdc != (value & 4)) {
437                                 mdio_cycle(&eth->mdio_bus);
438                                 eth_validate_duplex(eth);
439                         }
440                         eth->mdio_bus.mdc = !!(value & 4);
441                         break;
442
443                 case RW_REC_CTRL:
444                         eth->regs[addr] = value;
445                         eth_validate_duplex(eth);
446                         break;
447
448                 default:
449                         eth->regs[addr] = value;
450                         D(printf ("%s %x %x\n",
451                                   __func__, addr, value));
452                         break;
453         }
454 }
455
456 /* The ETRAX FS has a groupt address table (GAT) which works like a k=1 bloom
457    filter dropping group addresses we have not joined.  The filter has 64
458    bits (m). The has function is a simple nible xor of the group addr.  */
459 static int eth_match_groupaddr(struct fs_eth *eth, const unsigned char *sa)
460 {
461         unsigned int hsh;
462         int m_individual = eth->regs[RW_REC_CTRL] & 4;
463         int match;
464
465         /* First bit on the wire of a MAC address signals multicast or
466            physical address.  */
467         if (!m_individual && !sa[0] & 1)
468                 return 0;
469
470         /* Calculate the hash index for the GA registers. */
471         hsh = 0;
472         hsh ^= (*sa) & 0x3f;
473         hsh ^= ((*sa) >> 6) & 0x03;
474         ++sa;
475         hsh ^= ((*sa) << 2) & 0x03c;
476         hsh ^= ((*sa) >> 4) & 0xf;
477         ++sa;
478         hsh ^= ((*sa) << 4) & 0x30;
479         hsh ^= ((*sa) >> 2) & 0x3f;
480         ++sa;
481         hsh ^= (*sa) & 0x3f;
482         hsh ^= ((*sa) >> 6) & 0x03;
483         ++sa;
484         hsh ^= ((*sa) << 2) & 0x03c;
485         hsh ^= ((*sa) >> 4) & 0xf;
486         ++sa;
487         hsh ^= ((*sa) << 4) & 0x30;
488         hsh ^= ((*sa) >> 2) & 0x3f;
489
490         hsh &= 63;
491         if (hsh > 31)
492                 match = eth->regs[RW_GA_HI] & (1 << (hsh - 32));
493         else
494                 match = eth->regs[RW_GA_LO] & (1 << hsh);
495         D(printf("hsh=%x ga=%x.%x mtch=%d\n", hsh,
496                  eth->regs[RW_GA_HI], eth->regs[RW_GA_LO], match));
497         return match;
498 }
499
500 static int eth_can_receive(void *opaque)
501 {
502         return 1;
503 }
504
505 static void eth_receive(void *opaque, const uint8_t *buf, int size)
506 {
507         unsigned char sa_bcast[6] = {0xff, 0xff, 0xff, 0xff, 0xff, 0xff };
508         struct fs_eth *eth = opaque;
509         int use_ma0 = eth->regs[RW_REC_CTRL] & 1;
510         int use_ma1 = eth->regs[RW_REC_CTRL] & 2;
511         int r_bcast = eth->regs[RW_REC_CTRL] & 8;
512
513         if (size < 12)
514                 return;
515
516         D(printf("%x.%x.%x.%x.%x.%x ma=%d %d bc=%d\n",
517                  buf[0], buf[1], buf[2], buf[3], buf[4], buf[5],
518                  use_ma0, use_ma1, r_bcast));
519                
520         /* Does the frame get through the address filters?  */
521         if ((!use_ma0 || memcmp(buf, eth->macaddr[0], 6))
522             && (!use_ma1 || memcmp(buf, eth->macaddr[1], 6))
523             && (!r_bcast || memcmp(buf, sa_bcast, 6))
524             && !eth_match_groupaddr(eth, buf))
525                 return;
526
527         /* FIXME: Find another way to pass on the fake csum.  */
528         etraxfs_dmac_input(eth->dma_in, (void *)buf, size + 4, 1);
529 }
530
531 static int eth_tx_push(void *opaque, unsigned char *buf, int len)
532 {
533         struct fs_eth *eth = opaque;
534
535         D(printf("%s buf=%p len=%d\n", __func__, buf, len));
536         qemu_send_packet(eth->vc, buf, len);
537         return len;
538 }
539
540 static void eth_set_link(VLANClientState *vc)
541 {
542         struct fs_eth *eth = vc->opaque;
543         D(printf("%s %d\n", __func__, vc->link_down));
544         eth->phy.link = !vc->link_down;
545 }
546
547 static CPUReadMemoryFunc *eth_read[] = {
548         NULL, NULL,
549         &eth_readl,
550 };
551
552 static CPUWriteMemoryFunc *eth_write[] = {
553         NULL, NULL,
554         &eth_writel,
555 };
556
557 static void eth_cleanup(VLANClientState *vc)
558 {
559         struct fs_eth *eth = vc->opaque;
560
561         cpu_unregister_io_memory(eth->ethregs);
562
563         qemu_free(eth->dma_out);
564         qemu_free(eth);
565 }
566
567 void *etraxfs_eth_init(NICInfo *nd, CPUState *env, 
568                        qemu_irq *irq, target_phys_addr_t base, int phyaddr)
569 {
570         struct etraxfs_dma_client *dma = NULL;  
571         struct fs_eth *eth = NULL;
572
573         qemu_check_nic_model(nd, "fseth");
574
575         dma = qemu_mallocz(sizeof *dma * 2);
576
577         eth = qemu_mallocz(sizeof *eth);
578
579         dma[0].client.push = eth_tx_push;
580         dma[0].client.opaque = eth;
581         dma[1].client.opaque = eth;
582         dma[1].client.pull = NULL;
583
584         eth->env = env;
585         eth->irq = irq;
586         eth->dma_out = dma;
587         eth->dma_in = dma + 1;
588
589         /* Connect the phy.  */
590         eth->phyaddr = phyaddr & 0x1f;
591         tdk_init(&eth->phy);
592         mdio_attach(&eth->mdio_bus, &eth->phy, eth->phyaddr);
593
594         eth->ethregs = cpu_register_io_memory(0, eth_read, eth_write, eth);
595         cpu_register_physical_memory (base, 0x5c, eth->ethregs);
596
597         eth->vc = qemu_new_vlan_client(nd->vlan, nd->model, nd->name,
598                                        eth_receive, eth_can_receive,
599                                        eth_cleanup, eth);
600         eth->vc->opaque = eth;
601         eth->vc->link_status_changed = eth_set_link;
602
603         return dma;
604 }