xref: /openbmc/qemu/hw/virtio/virtio-mmio.c (revision d9570434)
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 void virtio_mmio_bus_new(VirtioBusState *bus, VirtIOMMIOProxy *dev);
93 
94 static uint64_t virtio_mmio_read(void *opaque, hwaddr offset, unsigned size)
95 {
96     VirtIOMMIOProxy *proxy = (VirtIOMMIOProxy *)opaque;
97     VirtIODevice *vdev = proxy->bus.vdev;
98 
99     DPRINTF("virtio_mmio_read offset 0x%x\n", (int)offset);
100 
101     if (!vdev) {
102         /* If no backend is present, we treat most registers as
103          * read-as-zero, except for the magic number, version and
104          * vendor ID. This is not strictly sanctioned by the virtio
105          * spec, but it allows us to provide transports with no backend
106          * plugged in which don't confuse Linux's virtio code: the
107          * probe won't complain about the bad magic number, but the
108          * device ID of zero means no backend will claim it.
109          */
110         switch (offset) {
111         case VIRTIO_MMIO_MAGIC:
112             return VIRT_MAGIC;
113         case VIRTIO_MMIO_VERSION:
114             return VIRT_VERSION;
115         case VIRTIO_MMIO_VENDORID:
116             return VIRT_VENDOR;
117         default:
118             return 0;
119         }
120     }
121 
122     if (offset >= VIRTIO_MMIO_CONFIG) {
123         offset -= VIRTIO_MMIO_CONFIG;
124         switch (size) {
125         case 1:
126             return virtio_config_readb(vdev, offset);
127         case 2:
128             return virtio_config_readw(vdev, offset);
129         case 4:
130             return virtio_config_readl(vdev, offset);
131         default:
132             abort();
133         }
134     }
135     if (size != 4) {
136         DPRINTF("wrong size access to register!\n");
137         return 0;
138     }
139     switch (offset) {
140     case VIRTIO_MMIO_MAGIC:
141         return VIRT_MAGIC;
142     case VIRTIO_MMIO_VERSION:
143         return VIRT_VERSION;
144     case VIRTIO_MMIO_DEVICEID:
145         return vdev->device_id;
146     case VIRTIO_MMIO_VENDORID:
147         return VIRT_VENDOR;
148     case VIRTIO_MMIO_HOSTFEATURES:
149         if (proxy->host_features_sel) {
150             return 0;
151         }
152         return proxy->host_features;
153     case VIRTIO_MMIO_QUEUENUMMAX:
154         if (!virtio_queue_get_num(vdev, vdev->queue_sel)) {
155             return 0;
156         }
157         return VIRTQUEUE_MAX_SIZE;
158     case VIRTIO_MMIO_QUEUEPFN:
159         return virtio_queue_get_addr(vdev, vdev->queue_sel)
160             >> proxy->guest_page_shift;
161     case VIRTIO_MMIO_INTERRUPTSTATUS:
162         return vdev->isr;
163     case VIRTIO_MMIO_STATUS:
164         return vdev->status;
165     case VIRTIO_MMIO_HOSTFEATURESSEL:
166     case VIRTIO_MMIO_GUESTFEATURES:
167     case VIRTIO_MMIO_GUESTFEATURESSEL:
168     case VIRTIO_MMIO_GUESTPAGESIZE:
169     case VIRTIO_MMIO_QUEUESEL:
170     case VIRTIO_MMIO_QUEUENUM:
171     case VIRTIO_MMIO_QUEUEALIGN:
172     case VIRTIO_MMIO_QUEUENOTIFY:
173     case VIRTIO_MMIO_INTERRUPTACK:
174         DPRINTF("read of write-only register\n");
175         return 0;
176     default:
177         DPRINTF("bad register offset\n");
178         return 0;
179     }
180     return 0;
181 }
182 
183 static void virtio_mmio_write(void *opaque, hwaddr offset, uint64_t value,
184                               unsigned size)
185 {
186     VirtIOMMIOProxy *proxy = (VirtIOMMIOProxy *)opaque;
187     VirtIODevice *vdev = proxy->bus.vdev;
188 
189     DPRINTF("virtio_mmio_write offset 0x%x value 0x%" PRIx64 "\n",
190             (int)offset, value);
191 
192     if (!vdev) {
193         /* If no backend is present, we just make all registers
194          * write-ignored. This allows us to provide transports with
195          * no backend plugged in.
196          */
197         return;
198     }
199 
200     if (offset >= VIRTIO_MMIO_CONFIG) {
201         offset -= VIRTIO_MMIO_CONFIG;
202         switch (size) {
203         case 1:
204             virtio_config_writeb(vdev, offset, value);
205             break;
206         case 2:
207             virtio_config_writew(vdev, offset, value);
208             break;
209         case 4:
210             virtio_config_writel(vdev, offset, value);
211             break;
212         default:
213             abort();
214         }
215         return;
216     }
217     if (size != 4) {
218         DPRINTF("wrong size access to register!\n");
219         return;
220     }
221     switch (offset) {
222     case VIRTIO_MMIO_HOSTFEATURESSEL:
223         proxy->host_features_sel = value;
224         break;
225     case VIRTIO_MMIO_GUESTFEATURES:
226         if (!proxy->guest_features_sel) {
227             virtio_set_features(vdev, value);
228         }
229         break;
230     case VIRTIO_MMIO_GUESTFEATURESSEL:
231         proxy->guest_features_sel = value;
232         break;
233     case VIRTIO_MMIO_GUESTPAGESIZE:
234         proxy->guest_page_shift = ctz32(value);
235         if (proxy->guest_page_shift > 31) {
236             proxy->guest_page_shift = 0;
237         }
238         DPRINTF("guest page size %" PRIx64 " shift %d\n", value,
239                 proxy->guest_page_shift);
240         break;
241     case VIRTIO_MMIO_QUEUESEL:
242         if (value < VIRTIO_PCI_QUEUE_MAX) {
243             vdev->queue_sel = value;
244         }
245         break;
246     case VIRTIO_MMIO_QUEUENUM:
247         DPRINTF("mmio_queue write %d max %d\n", (int)value, VIRTQUEUE_MAX_SIZE);
248         virtio_queue_set_num(vdev, vdev->queue_sel, value);
249         break;
250     case VIRTIO_MMIO_QUEUEALIGN:
251         virtio_queue_set_align(vdev, vdev->queue_sel, value);
252         break;
253     case VIRTIO_MMIO_QUEUEPFN:
254         if (value == 0) {
255             virtio_reset(vdev);
256         } else {
257             virtio_queue_set_addr(vdev, vdev->queue_sel,
258                                   value << proxy->guest_page_shift);
259         }
260         break;
261     case VIRTIO_MMIO_QUEUENOTIFY:
262         if (value < VIRTIO_PCI_QUEUE_MAX) {
263             virtio_queue_notify(vdev, value);
264         }
265         break;
266     case VIRTIO_MMIO_INTERRUPTACK:
267         vdev->isr &= ~value;
268         virtio_update_irq(vdev);
269         break;
270     case VIRTIO_MMIO_STATUS:
271         virtio_set_status(vdev, value & 0xff);
272         if (vdev->status == 0) {
273             virtio_reset(vdev);
274         }
275         break;
276     case VIRTIO_MMIO_MAGIC:
277     case VIRTIO_MMIO_VERSION:
278     case VIRTIO_MMIO_DEVICEID:
279     case VIRTIO_MMIO_VENDORID:
280     case VIRTIO_MMIO_HOSTFEATURES:
281     case VIRTIO_MMIO_QUEUENUMMAX:
282     case VIRTIO_MMIO_INTERRUPTSTATUS:
283         DPRINTF("write to readonly register\n");
284         break;
285 
286     default:
287         DPRINTF("bad register offset\n");
288     }
289 }
290 
291 static const MemoryRegionOps virtio_mem_ops = {
292     .read = virtio_mmio_read,
293     .write = virtio_mmio_write,
294     .endianness = DEVICE_NATIVE_ENDIAN,
295 };
296 
297 static void virtio_mmio_update_irq(DeviceState *opaque, uint16_t vector)
298 {
299     VirtIOMMIOProxy *proxy = VIRTIO_MMIO(opaque);
300     int level;
301 
302     if (!proxy->bus.vdev) {
303         return;
304     }
305     level = (proxy->bus.vdev->isr != 0);
306     DPRINTF("virtio_mmio setting IRQ %d\n", level);
307     qemu_set_irq(proxy->irq, level);
308 }
309 
310 static unsigned int virtio_mmio_get_features(DeviceState *opaque)
311 {
312     VirtIOMMIOProxy *proxy = VIRTIO_MMIO(opaque);
313 
314     return proxy->host_features;
315 }
316 
317 static int virtio_mmio_load_config(DeviceState *opaque, QEMUFile *f)
318 {
319     VirtIOMMIOProxy *proxy = VIRTIO_MMIO(opaque);
320 
321     proxy->host_features_sel = qemu_get_be32(f);
322     proxy->guest_features_sel = qemu_get_be32(f);
323     proxy->guest_page_shift = qemu_get_be32(f);
324     return 0;
325 }
326 
327 static void virtio_mmio_save_config(DeviceState *opaque, QEMUFile *f)
328 {
329     VirtIOMMIOProxy *proxy = VIRTIO_MMIO(opaque);
330 
331     qemu_put_be32(f, proxy->host_features_sel);
332     qemu_put_be32(f, proxy->guest_features_sel);
333     qemu_put_be32(f, proxy->guest_page_shift);
334 }
335 
336 static void virtio_mmio_reset(DeviceState *d)
337 {
338     VirtIOMMIOProxy *proxy = VIRTIO_MMIO(d);
339 
340     virtio_bus_reset(&proxy->bus);
341     proxy->host_features_sel = 0;
342     proxy->guest_features_sel = 0;
343     proxy->guest_page_shift = 0;
344 }
345 
346 /* virtio-mmio device */
347 
348 /* This is called by virtio-bus just after the device is plugged. */
349 static void virtio_mmio_device_plugged(DeviceState *opaque)
350 {
351     VirtIOMMIOProxy *proxy = VIRTIO_MMIO(opaque);
352 
353     proxy->host_features |= (0x1 << VIRTIO_F_NOTIFY_ON_EMPTY);
354     proxy->host_features = virtio_bus_get_vdev_features(&proxy->bus,
355                                                         proxy->host_features);
356 }
357 
358 static void virtio_mmio_realizefn(DeviceState *d, Error **errp)
359 {
360     VirtIOMMIOProxy *proxy = VIRTIO_MMIO(d);
361     SysBusDevice *sbd = SYS_BUS_DEVICE(d);
362 
363     virtio_mmio_bus_new(&proxy->bus, proxy);
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 void virtio_mmio_class_init(ObjectClass *klass, void *data)
371 {
372     DeviceClass *dc = DEVICE_CLASS(klass);
373 
374     dc->realize = virtio_mmio_realizefn;
375     dc->reset = virtio_mmio_reset;
376     set_bit(DEVICE_CATEGORY_MISC, dc->categories);
377 }
378 
379 static const TypeInfo virtio_mmio_info = {
380     .name          = TYPE_VIRTIO_MMIO,
381     .parent        = TYPE_SYS_BUS_DEVICE,
382     .instance_size = sizeof(VirtIOMMIOProxy),
383     .class_init    = virtio_mmio_class_init,
384 };
385 
386 /* virtio-mmio-bus. */
387 
388 static void virtio_mmio_bus_new(VirtioBusState *bus, VirtIOMMIOProxy *dev)
389 {
390     DeviceState *qdev = DEVICE(dev);
391     BusState *qbus;
392 
393     qbus_create_inplace((BusState *)bus, TYPE_VIRTIO_MMIO_BUS, qdev, NULL);
394     qbus = BUS(bus);
395     qbus->allow_hotplug = 0;
396 }
397 
398 static void virtio_mmio_bus_class_init(ObjectClass *klass, void *data)
399 {
400     BusClass *bus_class = BUS_CLASS(klass);
401     VirtioBusClass *k = VIRTIO_BUS_CLASS(klass);
402 
403     k->notify = virtio_mmio_update_irq;
404     k->save_config = virtio_mmio_save_config;
405     k->load_config = virtio_mmio_load_config;
406     k->get_features = virtio_mmio_get_features;
407     k->device_plugged = virtio_mmio_device_plugged;
408     k->has_variable_vring_alignment = true;
409     bus_class->max_dev = 1;
410 }
411 
412 static const TypeInfo virtio_mmio_bus_info = {
413     .name          = TYPE_VIRTIO_MMIO_BUS,
414     .parent        = TYPE_VIRTIO_BUS,
415     .instance_size = sizeof(VirtioBusState),
416     .class_init    = virtio_mmio_bus_class_init,
417 };
418 
419 static void virtio_mmio_register_types(void)
420 {
421     type_register_static(&virtio_mmio_bus_info);
422     type_register_static(&virtio_mmio_info);
423 }
424 
425 type_init(virtio_mmio_register_types)
426