xref: /openbmc/qemu/hw/virtio/virtio-mmio.c (revision 228aa992)
1 /*
2  * Virtio MMIO bindings
3  *
4  * Copyright (c) 2011 Linaro Limited
5  *
6  * Author:
7  *  Peter Maydell <peter.maydell@linaro.org>
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; either version 2
11  * of the License, or (at your option) any later version.
12  *
13  * This program is distributed in the hope that it will be useful,
14  * but WITHOUT ANY WARRANTY; without even the implied warranty of
15  * MERCHANTABILITY or FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE.  See the
16  * GNU General Public License for more details.
17  *
18  * You should have received a copy of the GNU General Public License along
19  * with this program; if not, see <http://www.gnu.org/licenses/>.
20  */
21 
22 #include "hw/sysbus.h"
23 #include "hw/virtio/virtio.h"
24 #include "qemu/host-utils.h"
25 #include "hw/virtio/virtio-bus.h"
26 
27 /* #define DEBUG_VIRTIO_MMIO */
28 
29 #ifdef DEBUG_VIRTIO_MMIO
30 
31 #define DPRINTF(fmt, ...) \
32 do { printf("virtio_mmio: " fmt , ## __VA_ARGS__); } while (0)
33 #else
34 #define DPRINTF(fmt, ...) do {} while (0)
35 #endif
36 
37 /* QOM macros */
38 /* virtio-mmio-bus */
39 #define TYPE_VIRTIO_MMIO_BUS "virtio-mmio-bus"
40 #define VIRTIO_MMIO_BUS(obj) \
41         OBJECT_CHECK(VirtioBusState, (obj), TYPE_VIRTIO_MMIO_BUS)
42 #define VIRTIO_MMIO_BUS_GET_CLASS(obj) \
43         OBJECT_GET_CLASS(VirtioBusClass, (obj), TYPE_VIRTIO_MMIO_BUS)
44 #define VIRTIO_MMIO_BUS_CLASS(klass) \
45         OBJECT_CLASS_CHECK(VirtioBusClass, (klass), TYPE_VIRTIO_MMIO_BUS)
46 
47 /* virtio-mmio */
48 #define TYPE_VIRTIO_MMIO "virtio-mmio"
49 #define VIRTIO_MMIO(obj) \
50         OBJECT_CHECK(VirtIOMMIOProxy, (obj), TYPE_VIRTIO_MMIO)
51 
52 /* Memory mapped register offsets */
53 #define VIRTIO_MMIO_MAGIC 0x0
54 #define VIRTIO_MMIO_VERSION 0x4
55 #define VIRTIO_MMIO_DEVICEID 0x8
56 #define VIRTIO_MMIO_VENDORID 0xc
57 #define VIRTIO_MMIO_HOSTFEATURES 0x10
58 #define VIRTIO_MMIO_HOSTFEATURESSEL 0x14
59 #define VIRTIO_MMIO_GUESTFEATURES 0x20
60 #define VIRTIO_MMIO_GUESTFEATURESSEL 0x24
61 #define VIRTIO_MMIO_GUESTPAGESIZE 0x28
62 #define VIRTIO_MMIO_QUEUESEL 0x30
63 #define VIRTIO_MMIO_QUEUENUMMAX 0x34
64 #define VIRTIO_MMIO_QUEUENUM 0x38
65 #define VIRTIO_MMIO_QUEUEALIGN 0x3c
66 #define VIRTIO_MMIO_QUEUEPFN 0x40
67 #define VIRTIO_MMIO_QUEUENOTIFY 0x50
68 #define VIRTIO_MMIO_INTERRUPTSTATUS 0x60
69 #define VIRTIO_MMIO_INTERRUPTACK 0x64
70 #define VIRTIO_MMIO_STATUS 0x70
71 /* Device specific config space starts here */
72 #define VIRTIO_MMIO_CONFIG 0x100
73 
74 #define VIRT_MAGIC 0x74726976 /* 'virt' */
75 #define VIRT_VERSION 1
76 #define VIRT_VENDOR 0x554D4551 /* 'QEMU' */
77 
78 typedef struct {
79     /* Generic */
80     SysBusDevice parent_obj;
81     MemoryRegion iomem;
82     qemu_irq irq;
83     uint32_t host_features;
84     /* Guest accessible state needing migration and reset */
85     uint32_t host_features_sel;
86     uint32_t guest_features_sel;
87     uint32_t guest_page_shift;
88     /* virtio-bus */
89     VirtioBusState bus;
90 } VirtIOMMIOProxy;
91 
92 static uint64_t virtio_mmio_read(void *opaque, hwaddr offset, unsigned size)
93 {
94     VirtIOMMIOProxy *proxy = (VirtIOMMIOProxy *)opaque;
95     VirtIODevice *vdev = virtio_bus_get_device(&proxy->bus);
96 
97     DPRINTF("virtio_mmio_read offset 0x%x\n", (int)offset);
98 
99     if (!vdev) {
100         /* If no backend is present, we treat most registers as
101          * read-as-zero, except for the magic number, version and
102          * vendor ID. This is not strictly sanctioned by the virtio
103          * spec, but it allows us to provide transports with no backend
104          * plugged in which don't confuse Linux's virtio code: the
105          * probe won't complain about the bad magic number, but the
106          * device ID of zero means no backend will claim it.
107          */
108         switch (offset) {
109         case VIRTIO_MMIO_MAGIC:
110             return VIRT_MAGIC;
111         case VIRTIO_MMIO_VERSION:
112             return VIRT_VERSION;
113         case VIRTIO_MMIO_VENDORID:
114             return VIRT_VENDOR;
115         default:
116             return 0;
117         }
118     }
119 
120     if (offset >= VIRTIO_MMIO_CONFIG) {
121         offset -= VIRTIO_MMIO_CONFIG;
122         switch (size) {
123         case 1:
124             return virtio_config_readb(vdev, offset);
125         case 2:
126             return virtio_config_readw(vdev, offset);
127         case 4:
128             return virtio_config_readl(vdev, offset);
129         default:
130             abort();
131         }
132     }
133     if (size != 4) {
134         DPRINTF("wrong size access to register!\n");
135         return 0;
136     }
137     switch (offset) {
138     case VIRTIO_MMIO_MAGIC:
139         return VIRT_MAGIC;
140     case VIRTIO_MMIO_VERSION:
141         return VIRT_VERSION;
142     case VIRTIO_MMIO_DEVICEID:
143         return vdev->device_id;
144     case VIRTIO_MMIO_VENDORID:
145         return VIRT_VENDOR;
146     case VIRTIO_MMIO_HOSTFEATURES:
147         if (proxy->host_features_sel) {
148             return 0;
149         }
150         return proxy->host_features;
151     case VIRTIO_MMIO_QUEUENUMMAX:
152         if (!virtio_queue_get_num(vdev, vdev->queue_sel)) {
153             return 0;
154         }
155         return VIRTQUEUE_MAX_SIZE;
156     case VIRTIO_MMIO_QUEUEPFN:
157         return virtio_queue_get_addr(vdev, vdev->queue_sel)
158             >> proxy->guest_page_shift;
159     case VIRTIO_MMIO_INTERRUPTSTATUS:
160         return vdev->isr;
161     case VIRTIO_MMIO_STATUS:
162         return vdev->status;
163     case VIRTIO_MMIO_HOSTFEATURESSEL:
164     case VIRTIO_MMIO_GUESTFEATURES:
165     case VIRTIO_MMIO_GUESTFEATURESSEL:
166     case VIRTIO_MMIO_GUESTPAGESIZE:
167     case VIRTIO_MMIO_QUEUESEL:
168     case VIRTIO_MMIO_QUEUENUM:
169     case VIRTIO_MMIO_QUEUEALIGN:
170     case VIRTIO_MMIO_QUEUENOTIFY:
171     case VIRTIO_MMIO_INTERRUPTACK:
172         DPRINTF("read of write-only register\n");
173         return 0;
174     default:
175         DPRINTF("bad register offset\n");
176         return 0;
177     }
178     return 0;
179 }
180 
181 static void virtio_mmio_write(void *opaque, hwaddr offset, uint64_t value,
182                               unsigned size)
183 {
184     VirtIOMMIOProxy *proxy = (VirtIOMMIOProxy *)opaque;
185     VirtIODevice *vdev = virtio_bus_get_device(&proxy->bus);
186 
187     DPRINTF("virtio_mmio_write offset 0x%x value 0x%" PRIx64 "\n",
188             (int)offset, value);
189 
190     if (!vdev) {
191         /* If no backend is present, we just make all registers
192          * write-ignored. This allows us to provide transports with
193          * no backend plugged in.
194          */
195         return;
196     }
197 
198     if (offset >= VIRTIO_MMIO_CONFIG) {
199         offset -= VIRTIO_MMIO_CONFIG;
200         switch (size) {
201         case 1:
202             virtio_config_writeb(vdev, offset, value);
203             break;
204         case 2:
205             virtio_config_writew(vdev, offset, value);
206             break;
207         case 4:
208             virtio_config_writel(vdev, offset, value);
209             break;
210         default:
211             abort();
212         }
213         return;
214     }
215     if (size != 4) {
216         DPRINTF("wrong size access to register!\n");
217         return;
218     }
219     switch (offset) {
220     case VIRTIO_MMIO_HOSTFEATURESSEL:
221         proxy->host_features_sel = value;
222         break;
223     case VIRTIO_MMIO_GUESTFEATURES:
224         if (!proxy->guest_features_sel) {
225             virtio_set_features(vdev, value);
226         }
227         break;
228     case VIRTIO_MMIO_GUESTFEATURESSEL:
229         proxy->guest_features_sel = value;
230         break;
231     case VIRTIO_MMIO_GUESTPAGESIZE:
232         proxy->guest_page_shift = ctz32(value);
233         if (proxy->guest_page_shift > 31) {
234             proxy->guest_page_shift = 0;
235         }
236         DPRINTF("guest page size %" PRIx64 " shift %d\n", value,
237                 proxy->guest_page_shift);
238         break;
239     case VIRTIO_MMIO_QUEUESEL:
240         if (value < VIRTIO_PCI_QUEUE_MAX) {
241             vdev->queue_sel = value;
242         }
243         break;
244     case VIRTIO_MMIO_QUEUENUM:
245         DPRINTF("mmio_queue write %d max %d\n", (int)value, VIRTQUEUE_MAX_SIZE);
246         virtio_queue_set_num(vdev, vdev->queue_sel, value);
247         break;
248     case VIRTIO_MMIO_QUEUEALIGN:
249         virtio_queue_set_align(vdev, vdev->queue_sel, value);
250         break;
251     case VIRTIO_MMIO_QUEUEPFN:
252         if (value == 0) {
253             virtio_reset(vdev);
254         } else {
255             virtio_queue_set_addr(vdev, vdev->queue_sel,
256                                   value << proxy->guest_page_shift);
257         }
258         break;
259     case VIRTIO_MMIO_QUEUENOTIFY:
260         if (value < VIRTIO_PCI_QUEUE_MAX) {
261             virtio_queue_notify(vdev, value);
262         }
263         break;
264     case VIRTIO_MMIO_INTERRUPTACK:
265         vdev->isr &= ~value;
266         virtio_update_irq(vdev);
267         break;
268     case VIRTIO_MMIO_STATUS:
269         virtio_set_status(vdev, value & 0xff);
270         if (vdev->status == 0) {
271             virtio_reset(vdev);
272         }
273         break;
274     case VIRTIO_MMIO_MAGIC:
275     case VIRTIO_MMIO_VERSION:
276     case VIRTIO_MMIO_DEVICEID:
277     case VIRTIO_MMIO_VENDORID:
278     case VIRTIO_MMIO_HOSTFEATURES:
279     case VIRTIO_MMIO_QUEUENUMMAX:
280     case VIRTIO_MMIO_INTERRUPTSTATUS:
281         DPRINTF("write to readonly register\n");
282         break;
283 
284     default:
285         DPRINTF("bad register offset\n");
286     }
287 }
288 
289 static const MemoryRegionOps virtio_mem_ops = {
290     .read = virtio_mmio_read,
291     .write = virtio_mmio_write,
292     .endianness = DEVICE_NATIVE_ENDIAN,
293 };
294 
295 static void virtio_mmio_update_irq(DeviceState *opaque, uint16_t vector)
296 {
297     VirtIOMMIOProxy *proxy = VIRTIO_MMIO(opaque);
298     VirtIODevice *vdev = virtio_bus_get_device(&proxy->bus);
299     int level;
300 
301     if (!vdev) {
302         return;
303     }
304     level = (vdev->isr != 0);
305     DPRINTF("virtio_mmio setting IRQ %d\n", level);
306     qemu_set_irq(proxy->irq, level);
307 }
308 
309 static unsigned int virtio_mmio_get_features(DeviceState *opaque)
310 {
311     VirtIOMMIOProxy *proxy = VIRTIO_MMIO(opaque);
312 
313     return proxy->host_features;
314 }
315 
316 static int virtio_mmio_load_config(DeviceState *opaque, QEMUFile *f)
317 {
318     VirtIOMMIOProxy *proxy = VIRTIO_MMIO(opaque);
319 
320     proxy->host_features_sel = qemu_get_be32(f);
321     proxy->guest_features_sel = qemu_get_be32(f);
322     proxy->guest_page_shift = qemu_get_be32(f);
323     return 0;
324 }
325 
326 static void virtio_mmio_save_config(DeviceState *opaque, QEMUFile *f)
327 {
328     VirtIOMMIOProxy *proxy = VIRTIO_MMIO(opaque);
329 
330     qemu_put_be32(f, proxy->host_features_sel);
331     qemu_put_be32(f, proxy->guest_features_sel);
332     qemu_put_be32(f, proxy->guest_page_shift);
333 }
334 
335 static void virtio_mmio_reset(DeviceState *d)
336 {
337     VirtIOMMIOProxy *proxy = VIRTIO_MMIO(d);
338 
339     virtio_bus_reset(&proxy->bus);
340     proxy->host_features_sel = 0;
341     proxy->guest_features_sel = 0;
342     proxy->guest_page_shift = 0;
343 }
344 
345 /* virtio-mmio device */
346 
347 /* This is called by virtio-bus just after the device is plugged. */
348 static void virtio_mmio_device_plugged(DeviceState *opaque)
349 {
350     VirtIOMMIOProxy *proxy = VIRTIO_MMIO(opaque);
351 
352     proxy->host_features |= (0x1 << VIRTIO_F_NOTIFY_ON_EMPTY);
353     proxy->host_features = virtio_bus_get_vdev_features(&proxy->bus,
354                                                         proxy->host_features);
355 }
356 
357 static void virtio_mmio_realizefn(DeviceState *d, Error **errp)
358 {
359     VirtIOMMIOProxy *proxy = VIRTIO_MMIO(d);
360     SysBusDevice *sbd = SYS_BUS_DEVICE(d);
361 
362     qbus_create_inplace(&proxy->bus, sizeof(proxy->bus), TYPE_VIRTIO_MMIO_BUS,
363                         d, NULL);
364     sysbus_init_irq(sbd, &proxy->irq);
365     memory_region_init_io(&proxy->iomem, OBJECT(d), &virtio_mem_ops, proxy,
366                           TYPE_VIRTIO_MMIO, 0x200);
367     sysbus_init_mmio(sbd, &proxy->iomem);
368 }
369 
370 static Property virtio_mmio_properties[] = {
371     DEFINE_VIRTIO_COMMON_FEATURES(VirtIOMMIOProxy, host_features),
372     DEFINE_PROP_END_OF_LIST(),
373 };
374 
375 static void virtio_mmio_class_init(ObjectClass *klass, void *data)
376 {
377     DeviceClass *dc = DEVICE_CLASS(klass);
378 
379     dc->props = virtio_mmio_properties;
380     dc->realize = virtio_mmio_realizefn;
381     dc->reset = virtio_mmio_reset;
382     set_bit(DEVICE_CATEGORY_MISC, dc->categories);
383 }
384 
385 static const TypeInfo virtio_mmio_info = {
386     .name          = TYPE_VIRTIO_MMIO,
387     .parent        = TYPE_SYS_BUS_DEVICE,
388     .instance_size = sizeof(VirtIOMMIOProxy),
389     .class_init    = virtio_mmio_class_init,
390 };
391 
392 /* virtio-mmio-bus. */
393 
394 static void virtio_mmio_bus_class_init(ObjectClass *klass, void *data)
395 {
396     BusClass *bus_class = BUS_CLASS(klass);
397     VirtioBusClass *k = VIRTIO_BUS_CLASS(klass);
398 
399     k->notify = virtio_mmio_update_irq;
400     k->save_config = virtio_mmio_save_config;
401     k->load_config = virtio_mmio_load_config;
402     k->get_features = virtio_mmio_get_features;
403     k->device_plugged = virtio_mmio_device_plugged;
404     k->has_variable_vring_alignment = true;
405     bus_class->max_dev = 1;
406 }
407 
408 static const TypeInfo virtio_mmio_bus_info = {
409     .name          = TYPE_VIRTIO_MMIO_BUS,
410     .parent        = TYPE_VIRTIO_BUS,
411     .instance_size = sizeof(VirtioBusState),
412     .class_init    = virtio_mmio_bus_class_init,
413 };
414 
415 static void virtio_mmio_register_types(void)
416 {
417     type_register_static(&virtio_mmio_bus_info);
418     type_register_static(&virtio_mmio_info);
419 }
420 
421 type_init(virtio_mmio_register_types)
422