Merge tag 'usb-5.11-rc3' of git://git.kernel.org/pub/scm/linux/kernel/git/gregkh/usb
[linux/fpc-iii.git] / arch / arm / kernel / head.S
blob7f62c5eccdf35d44d0d2043d294e3fe57441c62f
1 /* SPDX-License-Identifier: GPL-2.0-only */
2 /*
3  *  linux/arch/arm/kernel/head.S
4  *
5  *  Copyright (C) 1994-2002 Russell King
6  *  Copyright (c) 2003 ARM Limited
7  *  All Rights Reserved
8  *
9  *  Kernel startup code for all 32-bit CPUs
10  */
11 #include <linux/linkage.h>
12 #include <linux/init.h>
13 #include <linux/pgtable.h>
15 #include <asm/assembler.h>
16 #include <asm/cp15.h>
17 #include <asm/domain.h>
18 #include <asm/ptrace.h>
19 #include <asm/asm-offsets.h>
20 #include <asm/memory.h>
21 #include <asm/thread_info.h>
23 #if defined(CONFIG_DEBUG_LL) && !defined(CONFIG_DEBUG_SEMIHOSTING)
24 #include CONFIG_DEBUG_LL_INCLUDE
25 #endif
28  * swapper_pg_dir is the virtual address of the initial page table.
29  * We place the page tables 16K below KERNEL_RAM_VADDR.  Therefore, we must
30  * make sure that KERNEL_RAM_VADDR is correctly set.  Currently, we expect
31  * the least significant 16 bits to be 0x8000, but we could probably
32  * relax this restriction to KERNEL_RAM_VADDR >= PAGE_OFFSET + 0x4000.
33  */
34 #define KERNEL_RAM_VADDR        (PAGE_OFFSET + TEXT_OFFSET)
35 #if (KERNEL_RAM_VADDR & 0xffff) != 0x8000
36 #error KERNEL_RAM_VADDR must start at 0xXXXX8000
37 #endif
39 #ifdef CONFIG_ARM_LPAE
40         /* LPAE requires an additional page for the PGD */
41 #define PG_DIR_SIZE     0x5000
42 #define PMD_ORDER       3
43 #else
44 #define PG_DIR_SIZE     0x4000
45 #define PMD_ORDER       2
46 #endif
48         .globl  swapper_pg_dir
49         .equ    swapper_pg_dir, KERNEL_RAM_VADDR - PG_DIR_SIZE
51         .macro  pgtbl, rd, phys
52         add     \rd, \phys, #TEXT_OFFSET
53         sub     \rd, \rd, #PG_DIR_SIZE
54         .endm
57  * Kernel startup entry point.
58  * ---------------------------
59  *
60  * This is normally called from the decompressor code.  The requirements
61  * are: MMU = off, D-cache = off, I-cache = dont care, r0 = 0,
62  * r1 = machine nr, r2 = atags or dtb pointer.
63  *
64  * This code is mostly position independent, so if you link the kernel at
65  * 0xc0008000, you call this at __pa(0xc0008000).
66  *
67  * See linux/arch/arm/tools/mach-types for the complete list of machine
68  * numbers for r1.
69  *
70  * We're trying to keep crap to a minimum; DO NOT add any machine specific
71  * crap here - that's what the boot loader (or in extreme, well justified
72  * circumstances, zImage) is for.
73  */
74         .arm
76         __HEAD
77 ENTRY(stext)
78  ARM_BE8(setend be )                    @ ensure we are in BE8 mode
80  THUMB( badr    r9, 1f          )       @ Kernel is always entered in ARM.
81  THUMB( bx      r9              )       @ If this is a Thumb-2 kernel,
82  THUMB( .thumb                  )       @ switch to Thumb now.
83  THUMB(1:                       )
85 #ifdef CONFIG_ARM_VIRT_EXT
86         bl      __hyp_stub_install
87 #endif
88         @ ensure svc mode and all interrupts masked
89         safe_svcmode_maskall r9
91         mrc     p15, 0, r9, c0, c0              @ get processor id
92         bl      __lookup_processor_type         @ r5=procinfo r9=cpuid
93         movs    r10, r5                         @ invalid processor (r5=0)?
94  THUMB( it      eq )            @ force fixup-able long branch encoding
95         beq     __error_p                       @ yes, error 'p'
97 #ifdef CONFIG_ARM_LPAE
98         mrc     p15, 0, r3, c0, c1, 4           @ read ID_MMFR0
99         and     r3, r3, #0xf                    @ extract VMSA support
100         cmp     r3, #5                          @ long-descriptor translation table format?
101  THUMB( it      lo )                            @ force fixup-able long branch encoding
102         blo     __error_lpae                    @ only classic page table format
103 #endif
105 #ifndef CONFIG_XIP_KERNEL
106         adr_l   r8, _text                       @ __pa(_text)
107         sub     r8, r8, #TEXT_OFFSET            @ PHYS_OFFSET
108 #else
109         ldr     r8, =PLAT_PHYS_OFFSET           @ always constant in this case
110 #endif
112         /*
113          * r1 = machine no, r2 = atags or dtb,
114          * r8 = phys_offset, r9 = cpuid, r10 = procinfo
115          */
116         bl      __vet_atags
117 #ifdef CONFIG_SMP_ON_UP
118         bl      __fixup_smp
119 #endif
120 #ifdef CONFIG_ARM_PATCH_PHYS_VIRT
121         bl      __fixup_pv_table
122 #endif
123         bl      __create_page_tables
125         /*
126          * The following calls CPU specific code in a position independent
127          * manner.  See arch/arm/mm/proc-*.S for details.  r10 = base of
128          * xxx_proc_info structure selected by __lookup_processor_type
129          * above.
130          *
131          * The processor init function will be called with:
132          *  r1 - machine type
133          *  r2 - boot data (atags/dt) pointer
134          *  r4 - translation table base (low word)
135          *  r5 - translation table base (high word, if LPAE)
136          *  r8 - translation table base 1 (pfn if LPAE)
137          *  r9 - cpuid
138          *  r13 - virtual address for __enable_mmu -> __turn_mmu_on
139          *
140          * On return, the CPU will be ready for the MMU to be turned on,
141          * r0 will hold the CPU control register value, r1, r2, r4, and
142          * r9 will be preserved.  r5 will also be preserved if LPAE.
143          */
144         ldr     r13, =__mmap_switched           @ address to jump to after
145                                                 @ mmu has been enabled
146         badr    lr, 1f                          @ return (PIC) address
147 #ifdef CONFIG_ARM_LPAE
148         mov     r5, #0                          @ high TTBR0
149         mov     r8, r4, lsr #12                 @ TTBR1 is swapper_pg_dir pfn
150 #else
151         mov     r8, r4                          @ set TTBR1 to swapper_pg_dir
152 #endif
153         ldr     r12, [r10, #PROCINFO_INITFUNC]
154         add     r12, r12, r10
155         ret     r12
156 1:      b       __enable_mmu
157 ENDPROC(stext)
158         .ltorg
161  * Setup the initial page tables.  We only setup the barest
162  * amount which are required to get the kernel running, which
163  * generally means mapping in the kernel code.
165  * r8 = phys_offset, r9 = cpuid, r10 = procinfo
167  * Returns:
168  *  r0, r3, r5-r7 corrupted
169  *  r4 = physical page table address
170  */
171 __create_page_tables:
172         pgtbl   r4, r8                          @ page table address
174         /*
175          * Clear the swapper page table
176          */
177         mov     r0, r4
178         mov     r3, #0
179         add     r6, r0, #PG_DIR_SIZE
180 1:      str     r3, [r0], #4
181         str     r3, [r0], #4
182         str     r3, [r0], #4
183         str     r3, [r0], #4
184         teq     r0, r6
185         bne     1b
187 #ifdef CONFIG_ARM_LPAE
188         /*
189          * Build the PGD table (first level) to point to the PMD table. A PGD
190          * entry is 64-bit wide.
191          */
192         mov     r0, r4
193         add     r3, r4, #0x1000                 @ first PMD table address
194         orr     r3, r3, #3                      @ PGD block type
195         mov     r6, #4                          @ PTRS_PER_PGD
196         mov     r7, #1 << (55 - 32)             @ L_PGD_SWAPPER
198 #ifdef CONFIG_CPU_ENDIAN_BE8
199         str     r7, [r0], #4                    @ set top PGD entry bits
200         str     r3, [r0], #4                    @ set bottom PGD entry bits
201 #else
202         str     r3, [r0], #4                    @ set bottom PGD entry bits
203         str     r7, [r0], #4                    @ set top PGD entry bits
204 #endif
205         add     r3, r3, #0x1000                 @ next PMD table
206         subs    r6, r6, #1
207         bne     1b
209         add     r4, r4, #0x1000                 @ point to the PMD tables
210 #ifdef CONFIG_CPU_ENDIAN_BE8
211         add     r4, r4, #4                      @ we only write the bottom word
212 #endif
213 #endif
215         ldr     r7, [r10, #PROCINFO_MM_MMUFLAGS] @ mm_mmuflags
217         /*
218          * Create identity mapping to cater for __enable_mmu.
219          * This identity mapping will be removed by paging_init().
220          */
221         adr_l   r5, __turn_mmu_on               @ _pa(__turn_mmu_on)
222         adr_l   r6, __turn_mmu_on_end           @ _pa(__turn_mmu_on_end)
223         mov     r5, r5, lsr #SECTION_SHIFT
224         mov     r6, r6, lsr #SECTION_SHIFT
226 1:      orr     r3, r7, r5, lsl #SECTION_SHIFT  @ flags + kernel base
227         str     r3, [r4, r5, lsl #PMD_ORDER]    @ identity mapping
228         cmp     r5, r6
229         addlo   r5, r5, #1                      @ next section
230         blo     1b
232         /*
233          * Map our RAM from the start to the end of the kernel .bss section.
234          */
235         add     r0, r4, #PAGE_OFFSET >> (SECTION_SHIFT - PMD_ORDER)
236         ldr     r6, =(_end - 1)
237         orr     r3, r8, r7
238         add     r6, r4, r6, lsr #(SECTION_SHIFT - PMD_ORDER)
239 1:      str     r3, [r0], #1 << PMD_ORDER
240         add     r3, r3, #1 << SECTION_SHIFT
241         cmp     r0, r6
242         bls     1b
244 #ifdef CONFIG_XIP_KERNEL
245         /*
246          * Map the kernel image separately as it is not located in RAM.
247          */
248 #define XIP_START XIP_VIRT_ADDR(CONFIG_XIP_PHYS_ADDR)
249         mov     r3, pc
250         mov     r3, r3, lsr #SECTION_SHIFT
251         orr     r3, r7, r3, lsl #SECTION_SHIFT
252         add     r0, r4,  #(XIP_START & 0xff000000) >> (SECTION_SHIFT - PMD_ORDER)
253         str     r3, [r0, #((XIP_START & 0x00f00000) >> SECTION_SHIFT) << PMD_ORDER]!
254         ldr     r6, =(_edata_loc - 1)
255         add     r0, r0, #1 << PMD_ORDER
256         add     r6, r4, r6, lsr #(SECTION_SHIFT - PMD_ORDER)
257 1:      cmp     r0, r6
258         add     r3, r3, #1 << SECTION_SHIFT
259         strls   r3, [r0], #1 << PMD_ORDER
260         bls     1b
261 #endif
263         /*
264          * Then map boot params address in r2 if specified.
265          * We map 2 sections in case the ATAGs/DTB crosses a section boundary.
266          */
267         mov     r0, r2, lsr #SECTION_SHIFT
268         cmp     r2, #0
269         ldrne   r3, =FDT_FIXED_BASE >> (SECTION_SHIFT - PMD_ORDER)
270         addne   r3, r3, r4
271         orrne   r6, r7, r0, lsl #SECTION_SHIFT
272         strne   r6, [r3], #1 << PMD_ORDER
273         addne   r6, r6, #1 << SECTION_SHIFT
274         strne   r6, [r3]
276 #if defined(CONFIG_ARM_LPAE) && defined(CONFIG_CPU_ENDIAN_BE8)
277         sub     r4, r4, #4                      @ Fixup page table pointer
278                                                 @ for 64-bit descriptors
279 #endif
281 #ifdef CONFIG_DEBUG_LL
282 #if !defined(CONFIG_DEBUG_ICEDCC) && !defined(CONFIG_DEBUG_SEMIHOSTING)
283         /*
284          * Map in IO space for serial debugging.
285          * This allows debug messages to be output
286          * via a serial console before paging_init.
287          */
288         addruart r7, r3, r0
290         mov     r3, r3, lsr #SECTION_SHIFT
291         mov     r3, r3, lsl #PMD_ORDER
293         add     r0, r4, r3
294         mov     r3, r7, lsr #SECTION_SHIFT
295         ldr     r7, [r10, #PROCINFO_IO_MMUFLAGS] @ io_mmuflags
296         orr     r3, r7, r3, lsl #SECTION_SHIFT
297 #ifdef CONFIG_ARM_LPAE
298         mov     r7, #1 << (54 - 32)             @ XN
299 #ifdef CONFIG_CPU_ENDIAN_BE8
300         str     r7, [r0], #4
301         str     r3, [r0], #4
302 #else
303         str     r3, [r0], #4
304         str     r7, [r0], #4
305 #endif
306 #else
307         orr     r3, r3, #PMD_SECT_XN
308         str     r3, [r0], #4
309 #endif
311 #else /* CONFIG_DEBUG_ICEDCC || CONFIG_DEBUG_SEMIHOSTING */
312         /* we don't need any serial debugging mappings */
313         ldr     r7, [r10, #PROCINFO_IO_MMUFLAGS] @ io_mmuflags
314 #endif
316 #if defined(CONFIG_ARCH_NETWINDER) || defined(CONFIG_ARCH_CATS)
317         /*
318          * If we're using the NetWinder or CATS, we also need to map
319          * in the 16550-type serial port for the debug messages
320          */
321         add     r0, r4, #0xff000000 >> (SECTION_SHIFT - PMD_ORDER)
322         orr     r3, r7, #0x7c000000
323         str     r3, [r0]
324 #endif
325 #ifdef CONFIG_ARCH_RPC
326         /*
327          * Map in screen at 0x02000000 & SCREEN2_BASE
328          * Similar reasons here - for debug.  This is
329          * only for Acorn RiscPC architectures.
330          */
331         add     r0, r4, #0x02000000 >> (SECTION_SHIFT - PMD_ORDER)
332         orr     r3, r7, #0x02000000
333         str     r3, [r0]
334         add     r0, r4, #0xd8000000 >> (SECTION_SHIFT - PMD_ORDER)
335         str     r3, [r0]
336 #endif
337 #endif
338 #ifdef CONFIG_ARM_LPAE
339         sub     r4, r4, #0x1000         @ point to the PGD table
340 #endif
341         ret     lr
342 ENDPROC(__create_page_tables)
343         .ltorg
345 #if defined(CONFIG_SMP)
346         .text
347         .arm
348 ENTRY(secondary_startup_arm)
349  THUMB( badr    r9, 1f          )       @ Kernel is entered in ARM.
350  THUMB( bx      r9              )       @ If this is a Thumb-2 kernel,
351  THUMB( .thumb                  )       @ switch to Thumb now.
352  THUMB(1:                       )
353 ENTRY(secondary_startup)
354         /*
355          * Common entry point for secondary CPUs.
356          *
357          * Ensure that we're in SVC mode, and IRQs are disabled.  Lookup
358          * the processor type - there is no need to check the machine type
359          * as it has already been validated by the primary processor.
360          */
362  ARM_BE8(setend be)                             @ ensure we are in BE8 mode
364 #ifdef CONFIG_ARM_VIRT_EXT
365         bl      __hyp_stub_install_secondary
366 #endif
367         safe_svcmode_maskall r9
369         mrc     p15, 0, r9, c0, c0              @ get processor id
370         bl      __lookup_processor_type
371         movs    r10, r5                         @ invalid processor?
372         moveq   r0, #'p'                        @ yes, error 'p'
373  THUMB( it      eq )            @ force fixup-able long branch encoding
374         beq     __error_p
376         /*
377          * Use the page tables supplied from  __cpu_up.
378          */
379         adr_l   r3, secondary_data
380         mov_l   r12, __secondary_switched
381         ldrd    r4, r5, [r3, #0]                @ get secondary_data.pgdir
382 ARM_BE8(eor     r4, r4, r5)                     @ Swap r5 and r4 in BE:
383 ARM_BE8(eor     r5, r4, r5)                     @ it can be done in 3 steps
384 ARM_BE8(eor     r4, r4, r5)                     @ without using a temp reg.
385         ldr     r8, [r3, #8]                    @ get secondary_data.swapper_pg_dir
386         badr    lr, __enable_mmu                @ return address
387         mov     r13, r12                        @ __secondary_switched address
388         ldr     r12, [r10, #PROCINFO_INITFUNC]
389         add     r12, r12, r10                   @ initialise processor
390                                                 @ (return control reg)
391         ret     r12
392 ENDPROC(secondary_startup)
393 ENDPROC(secondary_startup_arm)
395 ENTRY(__secondary_switched)
396         ldr_l   r7, secondary_data + 12         @ get secondary_data.stack
397         mov     sp, r7
398         mov     fp, #0
399         b       secondary_start_kernel
400 ENDPROC(__secondary_switched)
402 #endif /* defined(CONFIG_SMP) */
407  * Setup common bits before finally enabling the MMU.  Essentially
408  * this is just loading the page table pointer and domain access
409  * registers.  All these registers need to be preserved by the
410  * processor setup function (or set in the case of r0)
412  *  r0  = cp#15 control register
413  *  r1  = machine ID
414  *  r2  = atags or dtb pointer
415  *  r4  = TTBR pointer (low word)
416  *  r5  = TTBR pointer (high word if LPAE)
417  *  r9  = processor ID
418  *  r13 = *virtual* address to jump to upon completion
419  */
420 __enable_mmu:
421 #if defined(CONFIG_ALIGNMENT_TRAP) && __LINUX_ARM_ARCH__ < 6
422         orr     r0, r0, #CR_A
423 #else
424         bic     r0, r0, #CR_A
425 #endif
426 #ifdef CONFIG_CPU_DCACHE_DISABLE
427         bic     r0, r0, #CR_C
428 #endif
429 #ifdef CONFIG_CPU_BPREDICT_DISABLE
430         bic     r0, r0, #CR_Z
431 #endif
432 #ifdef CONFIG_CPU_ICACHE_DISABLE
433         bic     r0, r0, #CR_I
434 #endif
435 #ifdef CONFIG_ARM_LPAE
436         mcrr    p15, 0, r4, r5, c2              @ load TTBR0
437 #else
438         mov     r5, #DACR_INIT
439         mcr     p15, 0, r5, c3, c0, 0           @ load domain access register
440         mcr     p15, 0, r4, c2, c0, 0           @ load page table pointer
441 #endif
442         b       __turn_mmu_on
443 ENDPROC(__enable_mmu)
446  * Enable the MMU.  This completely changes the structure of the visible
447  * memory space.  You will not be able to trace execution through this.
448  * If you have an enquiry about this, *please* check the linux-arm-kernel
449  * mailing list archives BEFORE sending another post to the list.
451  *  r0  = cp#15 control register
452  *  r1  = machine ID
453  *  r2  = atags or dtb pointer
454  *  r9  = processor ID
455  *  r13 = *virtual* address to jump to upon completion
457  * other registers depend on the function called upon completion
458  */
459         .align  5
460         .pushsection    .idmap.text, "ax"
461 ENTRY(__turn_mmu_on)
462         mov     r0, r0
463         instr_sync
464         mcr     p15, 0, r0, c1, c0, 0           @ write control reg
465         mrc     p15, 0, r3, c0, c0, 0           @ read id reg
466         instr_sync
467         mov     r3, r3
468         mov     r3, r13
469         ret     r3
470 __turn_mmu_on_end:
471 ENDPROC(__turn_mmu_on)
472         .popsection
475 #ifdef CONFIG_SMP_ON_UP
476         __HEAD
477 __fixup_smp:
478         and     r3, r9, #0x000f0000     @ architecture version
479         teq     r3, #0x000f0000         @ CPU ID supported?
480         bne     __fixup_smp_on_up       @ no, assume UP
482         bic     r3, r9, #0x00ff0000
483         bic     r3, r3, #0x0000000f     @ mask 0xff00fff0
484         mov     r4, #0x41000000
485         orr     r4, r4, #0x0000b000
486         orr     r4, r4, #0x00000020     @ val 0x4100b020
487         teq     r3, r4                  @ ARM 11MPCore?
488         reteq   lr                      @ yes, assume SMP
490         mrc     p15, 0, r0, c0, c0, 5   @ read MPIDR
491         and     r0, r0, #0xc0000000     @ multiprocessing extensions and
492         teq     r0, #0x80000000         @ not part of a uniprocessor system?
493         bne    __fixup_smp_on_up        @ no, assume UP
495         @ Core indicates it is SMP. Check for Aegis SOC where a single
496         @ Cortex-A9 CPU is present but SMP operations fault.
497         mov     r4, #0x41000000
498         orr     r4, r4, #0x0000c000
499         orr     r4, r4, #0x00000090
500         teq     r3, r4                  @ Check for ARM Cortex-A9
501         retne   lr                      @ Not ARM Cortex-A9,
503         @ If a future SoC *does* use 0x0 as the PERIPH_BASE, then the
504         @ below address check will need to be #ifdef'd or equivalent
505         @ for the Aegis platform.
506         mrc     p15, 4, r0, c15, c0     @ get SCU base address
507         teq     r0, #0x0                @ '0' on actual UP A9 hardware
508         beq     __fixup_smp_on_up       @ So its an A9 UP
509         ldr     r0, [r0, #4]            @ read SCU Config
510 ARM_BE8(rev     r0, r0)                 @ byteswap if big endian
511         and     r0, r0, #0x3            @ number of CPUs
512         teq     r0, #0x0                @ is 1?
513         retne   lr
515 __fixup_smp_on_up:
516         adr_l   r4, __smpalt_begin
517         adr_l   r5, __smpalt_end
518         b       __do_fixup_smp_on_up
519 ENDPROC(__fixup_smp)
521         .pushsection .data
522         .align  2
523         .globl  smp_on_up
524 smp_on_up:
525         ALT_SMP(.long   1)
526         ALT_UP(.long    0)
527         .popsection
528 #endif
530         .text
531 __do_fixup_smp_on_up:
532         cmp     r4, r5
533         reths   lr
534         ldmia   r4, {r0, r6}
535  ARM(   str     r6, [r0, r4]    )
536  THUMB( add     r0, r0, r4      )
537         add     r4, r4, #8
538 #ifdef __ARMEB__
539  THUMB( mov     r6, r6, ror #16 )       @ Convert word order for big-endian.
540 #endif
541  THUMB( strh    r6, [r0], #2    )       @ For Thumb-2, store as two halfwords
542  THUMB( mov     r6, r6, lsr #16 )       @ to be robust against misaligned r0.
543  THUMB( strh    r6, [r0]        )
544         b       __do_fixup_smp_on_up
545 ENDPROC(__do_fixup_smp_on_up)
547 ENTRY(fixup_smp)
548         stmfd   sp!, {r4 - r6, lr}
549         mov     r4, r0
550         add     r5, r0, r1
551         bl      __do_fixup_smp_on_up
552         ldmfd   sp!, {r4 - r6, pc}
553 ENDPROC(fixup_smp)
555 #include "head-common.S"