sys/arch/i386/stand/cdboot/cdboot.S

   1 /*      $NetBSD: cdboot.S,v 1.12 2011/01/04 16:53:05 jakllsch Exp $     */
   2
   3 /*-
   4  * Copyright (c) 2005 The NetBSD Foundation, Inc.
   5  * All rights reserved.
   6  *
   7  * This code is derived from software contributed to The NetBSD Foundation
   8  * by Bang Jun-Young.
   9  *
  10  * Redistribution and use in source and binary forms, with or without
  11  * modification, are permitted provided that the following conditions
  12  * are met:
  13  * 1. Redistributions of source code must retain the above copyright
  14  *    notice, this list of conditions and the following disclaimer.
  15  * 2. Redistributions in binary form must reproduce the above copyright
  16  *    notice, this list of conditions and the following disclaimer in the
  17  *    documentation and/or other materials provided with the distribution.
  18  *
  19  * THIS SOFTWARE IS PROVIDED BY THE NETBSD FOUNDATION, INC. AND CONTRIBUTORS
  20  * ``AS IS'' AND ANY EXPRESS OR IMPLIED WARRANTIES, INCLUDING, BUT NOT LIMITED
  21  * TO, THE IMPLIED WARRANTIES OF MERCHANTABILITY AND FITNESS FOR A PARTICULAR
  22  * PURPOSE ARE DISCLAIMED.  IN NO EVENT SHALL THE FOUNDATION OR CONTRIBUTORS
  23  * BE LIABLE FOR ANY DIRECT, INDIRECT, INCIDENTAL, SPECIAL, EXEMPLARY, OR
  24  * CONSEQUENTIAL DAMAGES (INCLUDING, BUT NOT LIMITED TO, PROCUREMENT OF
  25  * SUBSTITUTE GOODS OR SERVICES; LOSS OF USE, DATA, OR PROFITS; OR BUSINESS
  26  * INTERRUPTION) HOWEVER CAUSED AND ON ANY THEORY OF LIABILITY, WHETHER IN
  27  * CONTRACT, STRICT LIABILITY, OR TORT (INCLUDING NEGLIGENCE OR OTHERWISE)
  28  * ARISING IN ANY WAY OUT OF THE USE OF THIS SOFTWARE, EVEN IF ADVISED OF THE
  29  * POSSIBILITY OF SUCH DAMAGE.
  30  */
  31
  32 /*
  33  * This is a primary boot loader that loads a secondary boot loader
  34  * directly from CD without performing floppy/hard disk emulation as
  35  * described by the El Torito specification.
  36  */
  37
  38 #include <machine/asm.h>
  39 #include <sys/bootblock.h>
  40
  41 #define BOOT_ADDR       0x7c00
  42 #define BLOCK_SIZE      2048            /* Default for ISO 9660 */
  43 #define VD_LBA          16              /* LBA of Volume Descriptor (VD) */
  44 #define PVD_ADDR        end             /* Where Primary VD is loaded */
  45 #define ROOTDIR_ADDR    end+BLOCK_SIZE  /* Where Root Directory is loaded */
  46 #define LOADER_ADDR     SECONDARY_LOAD_ADDRESS
  47
  48 #ifdef BOOT_FROM_FAT
  49 #define MBR_AFTERBPB    90              /* BPB size in FAT32 partition BR */
  50 #else
  51 #define MBR_AFTERBPB    62              /* BPB size in floppy master BR */
  52 #endif
  53
  54 /*
  55  * See src/sys/sys/bootblock.h for details.
  56  */
  57 #define MBR_PART_COUNT  4
  58 #define MBR_PART_OFFSET 446
  59 #define MBR_PART_SIZE   16              /* sizeof(struct mbr_partition) */
  60
  61 /*
  62  * Disk error codes
  63  */
  64 #define ERROR_TIMEOUT   0x80
  65
  66 /*
  67  * Volume Descriptor types.
  68  */
  69 #define VD_PRIMARY              1
  70 #define VD_SUPPLEMENTARY        2
  71 #define VD_TERMINATOR           255
  72
  73 /* Only actually used entries are listed below */
  74
  75 /*
  76  * Format of Primary Volume Descriptor (8.4)
  77  */
  78 #define PVD_ROOT_DR     156     /* Offset of Root Directory Record */
  79
  80 /*
  81  * Format of Directory Record (9.1)
  82  */
  83 #define DR_LEN          0
  84 #define DR_EXTENT       2
  85 #define DR_DATA_LEN     10
  86 #define DR_NAME_LEN     32
  87 #define DR_NAME         33
  88
  89         .text
  90         .code16
  91 ENTRY(start)
  92         jmp     start1
  93
  94         . = start + MBR_AFTERBPB        /* skip BPB */
  95         . = start + MBR_DSN_OFFSET
  96         .long   0
  97
  98 /* mbr_bootsel_magic (not used here) */
  99         . = start + MBR_BS_MAGIC_OFFSET
 100         .word   0
 101
 102         . = start + MBR_PART_OFFSET
 103         . = start + MBR_MAGIC_OFFSET
 104 pbr_magic:
 105         .word   MBR_MAGIC
 106         .fill   512                     /* reserve space for disklabel */
 107 start1:
 108         jmp     1f
 109         .balign 4
 110         .long   X86_BOOT_MAGIC_1        /* checked by installboot & pbr code */
 111 boot_params:                            /* space for patchable variables */
 112         .long   1f - boot_params        /* length of this data area */
 113 #include <boot_params.S>
 114         . = start1 + 0x80               /* Space for patching unknown params */
 115
 116 1:      xorw    %ax, %ax
 117         movw    %ax, %ds
 118         movw    %ax, %es
 119         movw    %ax, %ss
 120         movw    $BOOT_ADDR, %sp
 121         movw    %sp, %si
 122         movw    $start, %di
 123         movw    $BLOCK_SIZE/2, %cx
 124         rep
 125         movsw
 126         ljmp    $0, $real_start
 127
 128 real_start:
 129         movb    %dl, boot_drive         /* Save boot drive number */
 130
 131 #ifndef DISABLE_KEYPRESS
 132         /*
 133          * We can skip boot wait when:
 134          *  - there's no hard disk present.
 135          *  - there's no active partition in the MBR of the 1st hard disk.
 136          */
 137
 138         /*
 139          * Check presence of hard disks.
 140          */
 141         movw    $0x475, %si
 142         movb    (%si), %al
 143         testb   %al, %al
 144         jz      boot_cdrom
 145
 146         /*
 147          * Find the active partition from the MBR.
 148          */
 149         movw    $0x0201, %ax            /* %al = number of sectors to read */
 150         movw    $BOOT_ADDR, %bx         /* %es:%bx = data buffer */
 151         movw    $0x0001, %cx            /* %ch = low 8 bits of cylinder no */
 152                                         /* %cl = high 2 bits of cyl no & */
 153                                         /*       sector number */
 154         movw    $0x0080, %dx            /* %dh = head number */
 155                                         /* %dl = disk number */
 156         int     $0x13                   /* Read MBR into memory */
 157         jc      boot_cdrom              /* CF set on error */
 158
 159         movb    $1, mbr_loaded
 160         movb    $MBR_PART_COUNT, %cl
 161         movw    $BOOT_ADDR+MBR_PART_OFFSET, %si
 162 1:
 163         movb    (%si), %al
 164         testb   $0x80, %al
 165         jnz     found_active
 166         addw    $MBR_PART_SIZE, %si
 167         decb    %cl
 168         testb   %cl, %cl
 169         jnz     1b                      /* If 0, no active partition found */
 170         jmp     boot_cdrom
 171
 172 found_active:
 173         movw    $str_press_key, %si
 174         call    message
 175 next_second:
 176         movw    $str_dot, %si
 177         call    message
 178         decb    wait_count
 179         jz      boot_hard_disk
 180         xorb    %ah, %ah                /* Get system time */
 181         int     $0x1a
 182         movw    %dx, %di                /* %cx:%dx = number of clock ticks */
 183         addw    $19, %di                /* 19 ~= 18.2 Hz */
 184 wait_key:
 185         movb    $1, %ah                 /* Check for keystroke */
 186         int     $0x16
 187         jz      not_avail               /* ZF clear if keystroke available */
 188         xorb    %ah, %ah                /* Read key to flush keyboard buf */
 189         int     $0x16
 190         jmp     boot_cdrom
 191 not_avail:
 192         xorb    %ah, %ah                /* Get system time */
 193         int     $0x1a
 194         cmpw    %dx, %di                /* Compare with saved time */
 195         jnz     wait_key
 196         jmp     next_second
 197
 198 boot_hard_disk:
 199         movw    $str_crlf, %si
 200         call    message
 201         cmpb    $1, mbr_loaded
 202         jz      1f
 203         movw    $0x0201, %ax            /* %al = number of sectors to read */
 204         movw    $BOOT_ADDR, %bx         /* %es:%bx = data buffer */
 205         movw    $0x0001, %cx            /* %ch = low 8 bits of cylinder no */
 206                                         /* %cl = high 2 bits of cyl no & */
 207                                         /*       sector number */
 208         movw    $0x0080, %dx            /* %dh = head number */
 209                                         /* %dl = disk number */
 210         int     $0x13                   /* Read MBR into memory */
 211         jc      panic                   /* CF set on error */
 212 1:
 213         movw    %cs, %ax                /* Restore initial state */
 214         movw    %ax, %ds
 215         movw    %ax, %es
 216         movw    $0x0080, %dx            /* %dl = boot drive number */
 217         jmp     $0, $BOOT_ADDR          /* Jump to MBR! */
 218         jmp     panic                   /* This should be never executed */
 219 #endif /* !DISABLE_KEYPRESS */
 220
 221 boot_cdrom:
 222         movw    $str_banner, %si
 223         call    message
 224
 225 /* Read volume descriptor sectors until Primary decriptor found */
 226         movl    $VD_LBA, %eax
 227 next_block:
 228         movb    $1, %dh                 /* Number of sectors to read */
 229         movl    $PVD_ADDR, %ebx
 230         call    read_sectors
 231         cmpb    $VD_PRIMARY, (%bx)      /* Is it Primary Volume Descriptor? */
 232         jz      pvd_found
 233         incl    %eax
 234         cmpb    $VD_TERMINATOR, (%bx)
 235         jnz     next_block
 236         movw    $str_no_pvd, %si
 237         call    message
 238         jmp     panic
 239
 240 /* Read all of root directory */
 241 pvd_found:
 242         movw    $PVD_ADDR+PVD_ROOT_DR, %bx
 243         movl    DR_EXTENT(%bx), %eax    /* LBA of the root directory */
 244         movl    DR_DATA_LEN(%bx), %edx
 245         shrl    $11, %edx               /* Convert to number of sectors */
 246         movb    %dl, %dh                /*  ... and load it to %dh */
 247         movl    $ROOTDIR_ADDR, %ebx
 248         call    read_sectors
 249
 250 /* Scan directory entries searching for /boot */
 251 next_entry:
 252         cmpb    $0, DR_LEN(%bx)
 253         jz      last_entry
 254         movw    %bx, %si
 255         addw    $DR_NAME, %si
 256         movb    DR_NAME_LEN(%bx), %cl
 257         movw    $str_loader, %di
 258 1:
 259         movb    (%si), %al
 260         cmpb    %al, (%di)
 261         jnz     fail
 262         incw    %si
 263         incw    %di
 264         decb    %cl
 265         jnz     1b
 266         jmp     load_loader
 267 fail:
 268         addw    DR_LEN(%bx), %bx
 269         jmp     next_entry
 270 last_entry:
 271         movw    $str_no_loader, %si
 272         call    message
 273         jmp     panic
 274
 275 /* Found /boot, read contents to 0x1000:0 */
 276 load_loader:
 277         movl    DR_EXTENT(%bx), %eax
 278         movl    DR_DATA_LEN(%bx), %edx
 279         addl    $(BLOCK_SIZE-1), %edx   /* Convert file length to */
 280         shrl    $11, %edx               /*  ... number of sectors */
 281         movb    %dl, %dh
 282         movl    $LOADER_ADDR, %ebx
 283         call    read_sectors
 284
 285 /* Finally call into code of /boot */
 286         movl    $boot_params, %esi      /* Provide boot_params */
 287         xorl    %edx, %edx
 288         movb    boot_drive, %dl
 289         xorl    %ebx, %ebx              /* Zero sector number */
 290         lcall   $LOADER_ADDR/16, $0
 291         /* fall through on load failure */
 292 panic:
 293         hlt
 294         jmp     panic
 295
 296 /*
 297  * Read disk sector(s) into memory
 298  *
 299  * %eax = LBA of starting sector
 300  * %ebx = buffer to store sectors
 301  * %dh = number of sectors to read
 302  *
 303  * Long transfers are split onto multiple 64k reads
 304  */
 305 #define MAX_SECTORS (0x10000/BLOCK_SIZE)
 306 read_sectors:
 307         pushal
 308         movl    %eax, edd_lba
 309         shrl    $4, %ebx                /* Convert buffer addr to seg:0 */
 310         movw    %bx, edd_segment
 311 1:      movb    %dh, edd_nsecs
 312         cmpb    $MAX_SECTORS, %dh
 313         jle     2f                      /* j if less than 64k */
 314         movb    $MAX_SECTORS, edd_nsecs /* Read 32 sectors - 64k bytes */
 315 2:      movb    boot_drive, %dl
 316         movw    $edd_packet, %si
 317 read_again:
 318         movb    $0x42, %ah
 319         push    %dx                     /* bios shouldn't kill %dh, but ... */
 320         int     $0x13
 321         pop     %dx                     /* ... better safe than sorry! */
 322         jc      read_fail
 323         addw    $0x1000, edd_segment    /* Advance segment addr by 64k bytes */
 324         addl    $MAX_SECTORS, edd_lba   /* And sector number to match */
 325         sub     edd_nsecs, %dh          /* Number of sectors remaining */
 326         jnz     1b
 327         popal
 328         ret
 329
 330 read_fail:
 331         cmpb    $ERROR_TIMEOUT, %ah
 332         jz      read_again
 333         movw    $str_read_error, %si
 334         call    message
 335         jmp     panic
 336
 337 #include <message.S>
 338
 339 edd_packet:
 340 edd_len:        .word   16
 341 edd_nsecs:      .word   0               /* Number of sectors to transfer */
 342 edd_offset:     .word   0
 343 edd_segment:    .word   0
 344 edd_lba:        .quad   0
 345
 346 wait_count:     .byte   6
 347 boot_drive:     .byte   0
 348 mbr_loaded:     .byte   0
 349
 350 str_banner:     .ascii  "\r\nNetBSD/x86 cd9660 Primary Bootstrap"
 351 str_crlf:       .asciz  "\r\n"
 352 str_press_key:  .asciz  "\r\nPress any key to boot from CD"
 353 str_dot:        .asciz  "."
 354 str_read_error: .asciz  "Can't read CD"
 355 str_no_pvd:     .asciz  "Can't find Primary Volume Descriptor"
 356 str_no_loader:  .asciz  "Can't find /boot"
 357 str_loader:     .asciz  "BOOT.;1"
 358
 359 /* Used to calculate free bytes */
 360 free_space = end - .
 361
 362         . = start + BLOCK_SIZE
 363 end: