xref: /openbmc/qemu/hw/virtio/virtio-mmio.c (revision f6bda9cb)
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         return VIRTQUEUE_MAX_SIZE;
155     case VIRTIO_MMIO_QUEUEPFN:
156         return virtio_queue_get_addr(vdev, vdev->queue_sel)
157             >> proxy->guest_page_shift;
158     case VIRTIO_MMIO_INTERRUPTSTATUS:
159         return vdev->isr;
160     case VIRTIO_MMIO_STATUS:
161         return vdev->status;
162     case VIRTIO_MMIO_HOSTFEATURESSEL:
163     case VIRTIO_MMIO_GUESTFEATURES:
164     case VIRTIO_MMIO_GUESTFEATURESSEL:
165     case VIRTIO_MMIO_GUESTPAGESIZE:
166     case VIRTIO_MMIO_QUEUESEL:
167     case VIRTIO_MMIO_QUEUENUM:
168     case VIRTIO_MMIO_QUEUEALIGN:
169     case VIRTIO_MMIO_QUEUENOTIFY:
170     case VIRTIO_MMIO_INTERRUPTACK:
171         DPRINTF("read of write-only register\n");
172         return 0;
173     default:
174         DPRINTF("bad register offset\n");
175         return 0;
176     }
177     return 0;
178 }
179 
180 static void virtio_mmio_write(void *opaque, hwaddr offset, uint64_t value,
181                               unsigned size)
182 {
183     VirtIOMMIOProxy *proxy = (VirtIOMMIOProxy *)opaque;
184     VirtIODevice *vdev = proxy->bus.vdev;
185 
186     DPRINTF("virtio_mmio_write offset 0x%x value 0x%" PRIx64 "\n",
187             (int)offset, value);
188 
189     if (!vdev) {
190         /* If no backend is present, we just make all registers
191          * write-ignored. This allows us to provide transports with
192          * no backend plugged in.
193          */
194         return;
195     }
196 
197     if (offset >= VIRTIO_MMIO_CONFIG) {
198         offset -= VIRTIO_MMIO_CONFIG;
199         switch (size) {
200         case 1:
201             virtio_config_writeb(vdev, offset, value);
202             break;
203         case 2:
204             virtio_config_writew(vdev, offset, value);
205             break;
206         case 4:
207             virtio_config_writel(vdev, offset, value);
208             break;
209         default:
210             abort();
211         }
212         return;
213     }
214     if (size != 4) {
215         DPRINTF("wrong size access to register!\n");
216         return;
217     }
218     switch (offset) {
219     case VIRTIO_MMIO_HOSTFEATURESSEL:
220         proxy->host_features_sel = value;
221         break;
222     case VIRTIO_MMIO_GUESTFEATURES:
223         if (!proxy->guest_features_sel) {
224             virtio_set_features(vdev, value);
225         }
226         break;
227     case VIRTIO_MMIO_GUESTFEATURESSEL:
228         proxy->guest_features_sel = value;
229         break;
230     case VIRTIO_MMIO_GUESTPAGESIZE:
231         proxy->guest_page_shift = ctz32(value);
232         if (proxy->guest_page_shift > 31) {
233             proxy->guest_page_shift = 0;
234         }
235         DPRINTF("guest page size %" PRIx64 " shift %d\n", value,
236                 proxy->guest_page_shift);
237         break;
238     case VIRTIO_MMIO_QUEUESEL:
239         if (value < VIRTIO_PCI_QUEUE_MAX) {
240             vdev->queue_sel = value;
241         }
242         break;
243     case VIRTIO_MMIO_QUEUENUM:
244         DPRINTF("mmio_queue write %d max %d\n", (int)value, VIRTQUEUE_MAX_SIZE);
245         virtio_queue_set_num(vdev, vdev->queue_sel, value);
246         break;
247     case VIRTIO_MMIO_QUEUEALIGN:
248         virtio_queue_set_align(vdev, vdev->queue_sel, value);
249         break;
250     case VIRTIO_MMIO_QUEUEPFN:
251         if (value == 0) {
252             virtio_reset(vdev);
253         } else {
254             virtio_queue_set_addr(vdev, vdev->queue_sel,
255                                   value << proxy->guest_page_shift);
256         }
257         break;
258     case VIRTIO_MMIO_QUEUENOTIFY:
259         if (value < VIRTIO_PCI_QUEUE_MAX) {
260             virtio_queue_notify(vdev, value);
261         }
262         break;
263     case VIRTIO_MMIO_INTERRUPTACK:
264         vdev->isr &= ~value;
265         virtio_update_irq(vdev);
266         break;
267     case VIRTIO_MMIO_STATUS:
268         virtio_set_status(vdev, value & 0xff);
269         if (vdev->status == 0) {
270             virtio_reset(vdev);
271         }
272         break;
273     case VIRTIO_MMIO_MAGIC:
274     case VIRTIO_MMIO_VERSION:
275     case VIRTIO_MMIO_DEVICEID:
276     case VIRTIO_MMIO_VENDORID:
277     case VIRTIO_MMIO_HOSTFEATURES:
278     case VIRTIO_MMIO_QUEUENUMMAX:
279     case VIRTIO_MMIO_INTERRUPTSTATUS:
280         DPRINTF("write to readonly register\n");
281         break;
282 
283     default:
284         DPRINTF("bad register offset\n");
285     }
286 }
287 
288 static const MemoryRegionOps virtio_mem_ops = {
289     .read = virtio_mmio_read,
290     .write = virtio_mmio_write,
291     .endianness = DEVICE_NATIVE_ENDIAN,
292 };
293 
294 static void virtio_mmio_update_irq(DeviceState *opaque, uint16_t vector)
295 {
296     VirtIOMMIOProxy *proxy = VIRTIO_MMIO(opaque);
297     int level;
298 
299     if (!proxy->bus.vdev) {
300         return;
301     }
302     level = (proxy->bus.vdev->isr != 0);
303     DPRINTF("virtio_mmio setting IRQ %d\n", level);
304     qemu_set_irq(proxy->irq, level);
305 }
306 
307 static unsigned int virtio_mmio_get_features(DeviceState *opaque)
308 {
309     VirtIOMMIOProxy *proxy = VIRTIO_MMIO(opaque);
310 
311     return proxy->host_features;
312 }
313 
314 static int virtio_mmio_load_config(DeviceState *opaque, QEMUFile *f)
315 {
316     VirtIOMMIOProxy *proxy = VIRTIO_MMIO(opaque);
317 
318     proxy->host_features_sel = qemu_get_be32(f);
319     proxy->guest_features_sel = qemu_get_be32(f);
320     proxy->guest_page_shift = qemu_get_be32(f);
321     return 0;
322 }
323 
324 static void virtio_mmio_save_config(DeviceState *opaque, QEMUFile *f)
325 {
326     VirtIOMMIOProxy *proxy = VIRTIO_MMIO(opaque);
327 
328     qemu_put_be32(f, proxy->host_features_sel);
329     qemu_put_be32(f, proxy->guest_features_sel);
330     qemu_put_be32(f, proxy->guest_page_shift);
331 }
332 
333 static void virtio_mmio_reset(DeviceState *d)
334 {
335     VirtIOMMIOProxy *proxy = VIRTIO_MMIO(d);
336 
337     virtio_bus_reset(&proxy->bus);
338     proxy->host_features_sel = 0;
339     proxy->guest_features_sel = 0;
340     proxy->guest_page_shift = 0;
341 }
342 
343 /* virtio-mmio device */
344 
345 /* This is called by virtio-bus just after the device is plugged. */
346 static void virtio_mmio_device_plugged(DeviceState *opaque)
347 {
348     VirtIOMMIOProxy *proxy = VIRTIO_MMIO(opaque);
349 
350     proxy->host_features |= (0x1 << VIRTIO_F_NOTIFY_ON_EMPTY);
351     proxy->host_features = virtio_bus_get_vdev_features(&proxy->bus,
352                                                         proxy->host_features);
353 }
354 
355 static void virtio_mmio_realizefn(DeviceState *d, Error **errp)
356 {
357     VirtIOMMIOProxy *proxy = VIRTIO_MMIO(d);
358     SysBusDevice *sbd = SYS_BUS_DEVICE(d);
359 
360     virtio_mmio_bus_new(&proxy->bus, proxy);
361     sysbus_init_irq(sbd, &proxy->irq);
362     memory_region_init_io(&proxy->iomem, OBJECT(d), &virtio_mem_ops, proxy,
363                           TYPE_VIRTIO_MMIO, 0x200);
364     sysbus_init_mmio(sbd, &proxy->iomem);
365 }
366 
367 static void virtio_mmio_class_init(ObjectClass *klass, void *data)
368 {
369     DeviceClass *dc = DEVICE_CLASS(klass);
370 
371     dc->realize = virtio_mmio_realizefn;
372     dc->reset = virtio_mmio_reset;
373     set_bit(DEVICE_CATEGORY_MISC, dc->categories);
374 }
375 
376 static const TypeInfo virtio_mmio_info = {
377     .name          = TYPE_VIRTIO_MMIO,
378     .parent        = TYPE_SYS_BUS_DEVICE,
379     .instance_size = sizeof(VirtIOMMIOProxy),
380     .class_init    = virtio_mmio_class_init,
381 };
382 
383 /* virtio-mmio-bus. */
384 
385 static void virtio_mmio_bus_new(VirtioBusState *bus, VirtIOMMIOProxy *dev)
386 {
387     DeviceState *qdev = DEVICE(dev);
388     BusState *qbus;
389 
390     qbus_create_inplace((BusState *)bus, TYPE_VIRTIO_MMIO_BUS, qdev, NULL);
391     qbus = BUS(bus);
392     qbus->allow_hotplug = 0;
393 }
394 
395 static void virtio_mmio_bus_class_init(ObjectClass *klass, void *data)
396 {
397     BusClass *bus_class = BUS_CLASS(klass);
398     VirtioBusClass *k = VIRTIO_BUS_CLASS(klass);
399 
400     k->notify = virtio_mmio_update_irq;
401     k->save_config = virtio_mmio_save_config;
402     k->load_config = virtio_mmio_load_config;
403     k->get_features = virtio_mmio_get_features;
404     k->device_plugged = virtio_mmio_device_plugged;
405     k->has_variable_vring_alignment = true;
406     bus_class->max_dev = 1;
407 }
408 
409 static const TypeInfo virtio_mmio_bus_info = {
410     .name          = TYPE_VIRTIO_MMIO_BUS,
411     .parent        = TYPE_VIRTIO_BUS,
412     .instance_size = sizeof(VirtioBusState),
413     .class_init    = virtio_mmio_bus_class_init,
414 };
415 
416 static void virtio_mmio_register_types(void)
417 {
418     type_register_static(&virtio_mmio_bus_info);
419     type_register_static(&virtio_mmio_info);
420 }
421 
422 type_init(virtio_mmio_register_types)
423