Enhance included bios tables.
[people/mcb30/legacybios.git] / src / system.c
1 // 16bit system callbacks
2 //
3 // Copyright (C) 2008  Kevin O'Connor <kevin@koconnor.net>
4 // Copyright (C) 2002  MandrakeSoft S.A.
5 //
6 // This file may be distributed under the terms of the GNU GPLv3 license.
7
8 #include "util.h" // irq_restore
9 #include "biosvar.h" // CONFIG_BIOS_TABLE
10 #include "ioport.h" // inb
11 #include "cmos.h" // inb_cmos
12
13 // Use PS2 System Control port A to set A20 enable
14 static inline u8
15 set_a20(u8 cond)
16 {
17     // get current setting first
18     u8 newval, oldval = inb(PORT_A20);
19     if (cond)
20         newval = oldval | 0x02;
21     else
22         newval = oldval & ~0x02;
23     outb(newval, PORT_A20);
24
25     return (newval & 0x02) != 0;
26 }
27
28 static void
29 handle_152400(struct bregs *regs)
30 {
31     set_a20(0);
32     handle_ret(regs, 0);
33 }
34
35 static void
36 handle_152401(struct bregs *regs)
37 {
38     set_a20(1);
39     handle_ret(regs, 0);
40 }
41
42 static void
43 handle_152402(struct bregs *regs)
44 {
45     regs->al = !!(inb(PORT_A20) & 0x20);
46     handle_ret(regs, 0);
47 }
48
49 static void
50 handle_152403(struct bregs *regs)
51 {
52     regs->bx = 3;
53     handle_ret(regs, 0);
54 }
55
56 static void
57 handle_1524XX(struct bregs *regs)
58 {
59     handle_ret(regs, RET_EUNSUPPORTED);
60 }
61
62 static void
63 handle_1524(struct bregs *regs)
64 {
65     switch (regs->al) {
66     case 0x00: handle_152400(regs); break;
67     case 0x01: handle_152401(regs); break;
68     case 0x02: handle_152402(regs); break;
69     case 0x03: handle_152403(regs); break;
70     default:   handle_1524XX(regs); break;
71     }
72 }
73
74 // removable media eject
75 static void
76 handle_1552(struct bregs *regs)
77 {
78     handle_ret(regs, 0);
79 }
80
81 static void
82 handle_1553(struct bregs *regs)
83 {
84     // XXX - APM call
85     handle_ret(regs, RET_EUNSUPPORTED);
86 }
87
88 // Sleep for n microseconds. currently using the
89 // refresh request port 0x61 bit4, toggling every 15usec
90 static void
91 usleep(u32 count)
92 {
93     count = count / 15;
94     u8 kbd = inb(PORT_PS2_CTRLB);
95     while (count)
96         if ((inb(PORT_PS2_CTRLB) ^ kbd) & KBD_REFRESH)
97             count--;
98 }
99
100 // Wait for CX:DX microseconds. currently using the
101 // refresh request port 0x61 bit4, toggling every 15usec
102 static void
103 handle_1586(struct bregs *regs)
104 {
105     irq_enable();
106     usleep((regs->cx << 16) | regs->dx);
107     irq_disable();
108 }
109
110 static void
111 handle_1587(struct bregs *regs)
112 {
113     // +++ should probably have descriptor checks
114     // +++ should have exception handlers
115
116     u8 prev_a20_enable = set_a20(1); // enable A20 line
117
118     // 128K max of transfer on 386+ ???
119     // source == destination ???
120
121     // ES:SI points to descriptor table
122     // offset   use     initially  comments
123     // ==============================================
124     // 00..07   Unused  zeros      Null descriptor
125     // 08..0f   GDT     zeros      filled in by BIOS
126     // 10..17   source  ssssssss   source of data
127     // 18..1f   dest    dddddddd   destination of data
128     // 20..27   CS      zeros      filled in by BIOS
129     // 28..2f   SS      zeros      filled in by BIOS
130
131     //es:si
132     //eeee0
133     //0ssss
134     //-----
135
136 // check for access rights of source & dest here
137
138     // Initialize GDT descriptor
139     u16 si = regs->si;
140     u16 base15_00 = (regs->es << 4) + si;
141     u16 base23_16 = regs->es >> 12;
142     if (base15_00 < (regs->es<<4))
143         base23_16++;
144     SET_VAR(ES, *(u16*)(si+0x08+0), 47);       // limit 15:00 = 6 * 8bytes/descriptor
145     SET_VAR(ES, *(u16*)(si+0x08+2), base15_00);// base 15:00
146     SET_VAR(ES, *(u8 *)(si+0x08+4), base23_16);// base 23:16
147     SET_VAR(ES, *(u8 *)(si+0x08+5), 0x93);     // access
148     SET_VAR(ES, *(u16*)(si+0x08+6), 0x0000);   // base 31:24/reserved/limit 19:16
149
150     // Initialize CS descriptor
151     SET_VAR(ES, *(u16*)(si+0x20+0), 0xffff);// limit 15:00 = normal 64K limit
152     SET_VAR(ES, *(u16*)(si+0x20+2), 0x0000);// base 15:00
153     SET_VAR(ES, *(u8 *)(si+0x20+4), 0x000f);// base 23:16
154     SET_VAR(ES, *(u8 *)(si+0x20+5), 0x9b);  // access
155     SET_VAR(ES, *(u16*)(si+0x20+6), 0x0000);// base 31:24/reserved/limit 19:16
156
157     // Initialize SS descriptor
158     u16 ss = GET_SEG(SS);
159     base15_00 = ss << 4;
160     base23_16 = ss >> 12;
161     SET_VAR(ES, *(u16*)(si+0x28+0), 0xffff);   // limit 15:00 = normal 64K limit
162     SET_VAR(ES, *(u16*)(si+0x28+2), base15_00);// base 15:00
163     SET_VAR(ES, *(u8 *)(si+0x28+4), base23_16);// base 23:16
164     SET_VAR(ES, *(u8 *)(si+0x28+5), 0x93);     // access
165     SET_VAR(ES, *(u16*)(si+0x28+6), 0x0000);   // base 31:24/reserved/limit 19:16
166
167     asm volatile(
168         // Load new descriptor tables
169         "lgdt %%es:(%1)\n"
170         "lidt %%cs:pmode_IDT_info\n"
171
172         // set PE bit in CR0
173         "movl %%cr0, %%eax\n"
174         "orb $0x01, %%al\n"
175         "movl %%eax, %%cr0\n"
176
177         // far jump to flush CPU queue after transition to protected mode
178         "ljmpw $0x0020, $1f\n"
179         "1:\n"
180
181         // GDT points to valid descriptor table, now load DS, ES
182         "movw $0x10, %%ax\n" // 010 000 = 2nd descriptor in table, TI=GDT, RPL=00
183         "movw %%ax, %%ds\n"
184         "movw $0x18, %%ax\n" // 011 000 = 3rd descriptor in table, TI=GDT, RPL=00
185         "movw %%ax, %%es\n"
186
187         // move CX words from DS:SI to ES:DI
188         "xorw %%si, %%si\n"
189         "xorw %%di, %%di\n"
190         "cld\n"
191         "rep movsw\n"
192
193         // reset PG bit in CR0 ???
194         "movl %%cr0, %%eax\n"
195         "andb $0xfe, %%al\n"
196         "movl %%eax, %%cr0\n"
197
198         // far jump to flush CPU queue after transition to real mode
199         "ljmpw $0xf000, $2f\n"
200         "2:\n"
201
202         // restore IDT to normal real-mode defaults
203         "lidt %%cs:rmode_IDT_info\n"
204
205         // Restore %ds (from %ss)
206         "movw %%ss, %%ax\n"
207         "movw %%ax, %%ds\n"
208         : : "c" (regs->cx), "r" (si + 8)
209         : "eax", "di", "si"); // XXX - also clobbers %es
210
211     set_a20(prev_a20_enable);
212
213     handle_ret(regs, 0);
214 }
215
216 // Get the amount of extended memory (above 1M)
217 static void
218 handle_1588(struct bregs *regs)
219 {
220     regs->al = inb_cmos(CMOS_EXTMEM_LOW);
221     regs->ah = inb_cmos(CMOS_EXTMEM_HIGH);
222     // According to Ralf Brown's interrupt the limit should be 15M,
223     // but real machines mostly return max. 63M.
224     if (regs->ax > 0xffc0)
225         regs->ax = 0xffc0;
226     set_cf(regs, 0);
227 }
228
229 // Device busy interrupt.  Called by Int 16h when no key available
230 static void
231 handle_1590(struct bregs *regs)
232 {
233 }
234
235 // Interrupt complete.  Called by Int 16h when key becomes available
236 static void
237 handle_1591(struct bregs *regs)
238 {
239 }
240
241 // keyboard intercept
242 static void
243 handle_154f(struct bregs *regs)
244 {
245     set_cf(regs, 1);
246 }
247
248 static void
249 handle_15c0(struct bregs *regs)
250 {
251     regs->es = SEG_BIOS;
252     regs->bx = (u16)&BIOS_CONFIG_TABLE;
253     handle_ret(regs, 0);
254 }
255
256 static void
257 handle_15c1(struct bregs *regs)
258 {
259     regs->es = GET_BDA(ebda_seg);
260     set_cf(regs, 0);
261 }
262
263 static void
264 handle_15e801(struct bregs *regs)
265 {
266     // my real system sets ax and bx to 0
267     // this is confirmed by Ralph Brown list
268     // but syslinux v1.48 is known to behave
269     // strangely if ax is set to 0
270     // regs.u.r16.ax = 0;
271     // regs.u.r16.bx = 0;
272
273     // Get the amount of extended memory (above 1M)
274     regs->cl = inb_cmos(CMOS_EXTMEM_LOW);
275     regs->ch = inb_cmos(CMOS_EXTMEM_HIGH);
276
277     // limit to 15M
278     if (regs->cx > 0x3c00)
279         regs->cx = 0x3c00;
280
281     // Get the amount of extended memory above 16M in 64k blocs
282     regs->dl = inb_cmos(CMOS_EXTMEM2_LOW);
283     regs->dh = inb_cmos(CMOS_EXTMEM2_HIGH);
284
285     // Set configured memory equal to extended memory
286     regs->ax = regs->cx;
287     regs->bx = regs->dx;
288
289     set_cf(regs, 0);
290 }
291
292 #define ACPI_DATA_SIZE    0x00010000L
293
294 static void
295 set_e820_range(u16 DI, u32 start, u32 end, u16 type)
296 {
297     SET_VAR(ES, *(u16*)(DI+0), start);
298     SET_VAR(ES, *(u16*)(DI+2), start >> 16);
299     SET_VAR(ES, *(u16*)(DI+4), 0x00);
300     SET_VAR(ES, *(u16*)(DI+6), 0x00);
301
302     end -= start;
303     SET_VAR(ES, *(u16*)(DI+8), end);
304     SET_VAR(ES, *(u16*)(DI+10), end >> 16);
305     SET_VAR(ES, *(u16*)(DI+12), 0x0000);
306     SET_VAR(ES, *(u16*)(DI+14), 0x0000);
307
308     SET_VAR(ES, *(u16*)(DI+16), type);
309     SET_VAR(ES, *(u16*)(DI+18), 0x0);
310 }
311
312 // XXX - should create e820 memory map in post and just copy it here.
313 static void
314 handle_15e820(struct bregs *regs)
315 {
316     if (regs->edx != 0x534D4150) {
317         handle_ret(regs, RET_EUNSUPPORTED);
318         return;
319     }
320
321     u32 extended_memory_size = inb_cmos(CMOS_EXTMEM2_HIGH);
322     extended_memory_size <<= 8;
323     extended_memory_size |= inb_cmos(CMOS_EXTMEM2_LOW);
324     extended_memory_size *= 64;
325     // greater than EFF00000???
326     if (extended_memory_size > 0x3bc000)
327         // everything after this is reserved memory until we get to 0x100000000
328         extended_memory_size = 0x3bc000;
329     extended_memory_size *= 1024;
330     extended_memory_size += (16L * 1024 * 1024);
331
332     if (extended_memory_size <= (16L * 1024 * 1024)) {
333         extended_memory_size = inb_cmos(CMOS_EXTMEM_HIGH);
334         extended_memory_size <<= 8;
335         extended_memory_size |= inb_cmos(CMOS_EXTMEM_LOW);
336         extended_memory_size *= 1024;
337     }
338
339     switch (regs->bx) {
340     case 0:
341         set_e820_range(regs->di, 0x0000000L, 0x0009fc00L, 1);
342         regs->ebx = 1;
343         regs->eax = 0x534D4150;
344         regs->ecx = 0x14;
345         set_cf(regs, 0);
346         break;
347     case 1:
348         set_e820_range(regs->di, 0x0009fc00L, 0x000a0000L, 2);
349         regs->ebx = 2;
350         regs->eax = 0x534D4150;
351         regs->ecx = 0x14;
352         set_cf(regs, 0);
353         break;
354     case 2:
355         set_e820_range(regs->di, 0x000e8000L, 0x00100000L, 2);
356         regs->ebx = 3;
357         regs->eax = 0x534D4150;
358         regs->ecx = 0x14;
359         set_cf(regs, 0);
360         break;
361     case 3:
362         set_e820_range(regs->di, 0x00100000L,
363                        extended_memory_size - ACPI_DATA_SIZE, 1);
364         regs->ebx = 4;
365         regs->eax = 0x534D4150;
366         regs->ecx = 0x14;
367         set_cf(regs, 0);
368         break;
369     case 4:
370         set_e820_range(regs->di,
371                        extended_memory_size - ACPI_DATA_SIZE,
372                        extended_memory_size, 3); // ACPI RAM
373         regs->ebx = 5;
374         regs->eax = 0x534D4150;
375         regs->ecx = 0x14;
376         set_cf(regs, 0);
377         break;
378     case 5:
379         /* 256KB BIOS area at the end of 4 GB */
380         set_e820_range(regs->di, 0xfffc0000L, 0x00000000L, 2);
381         regs->ebx = 0;
382         regs->eax = 0x534D4150;
383         regs->ecx = 0x14;
384         set_cf(regs, 0);
385         break;
386     default:  /* AX=E820, DX=534D4150, BX unrecognized */
387         handle_ret(regs, RET_EUNSUPPORTED);
388     }
389 }
390
391 static void
392 handle_15e8XX(struct bregs *regs)
393 {
394     handle_ret(regs, RET_EUNSUPPORTED);
395 }
396
397 static void
398 handle_15e8(struct bregs *regs)
399 {
400     switch (regs->al) {
401     case 0x01: handle_15e801(regs); break;
402     case 0x20: handle_15e820(regs); break;
403     default:   handle_15e8XX(regs); break;
404     }
405 }
406
407 static void
408 handle_15XX(struct bregs *regs)
409 {
410     handle_ret(regs, RET_EUNSUPPORTED);
411 }
412
413 // INT 15h System Services Entry Point
414 void VISIBLE
415 handle_15(struct bregs *regs)
416 {
417     //debug_enter(regs);
418     switch (regs->ah) {
419     case 0x24: handle_1524(regs); break;
420     case 0x4f: handle_154f(regs); break;
421     case 0x52: handle_1552(regs); break;
422     case 0x53: handle_1553(regs); break;
423     case 0x83: handle_1583(regs); break;
424     case 0x86: handle_1586(regs); break;
425     case 0x87: handle_1587(regs); break;
426     case 0x88: handle_1588(regs); break;
427     case 0x90: handle_1590(regs); break;
428     case 0x91: handle_1591(regs); break;
429     case 0xc0: handle_15c0(regs); break;
430     case 0xc1: handle_15c1(regs); break;
431     case 0xc2: handle_15c2(regs); break;
432     case 0xe8: handle_15e8(regs); break;
433     default:   handle_15XX(regs); break;
434     }
435     debug_exit(regs);
436 }
437
438 // INT 12h Memory Size Service Entry Point
439 void VISIBLE
440 handle_12(struct bregs *regs)
441 {
442     debug_enter(regs);
443     regs->ax = GET_BDA(mem_size_kb);
444     debug_exit(regs);
445 }
446
447 // INT 11h Equipment List Service Entry Point
448 void VISIBLE
449 handle_11(struct bregs *regs)
450 {
451     debug_enter(regs);
452     regs->ax = GET_BDA(equipment_list_flags);
453     debug_exit(regs);
454 }
455
456 // INT 05h Print Screen Service Entry Point
457 void VISIBLE
458 handle_05(struct bregs *regs)
459 {
460     debug_enter(regs);
461 }
462
463 // INT 10h Video Support Service Entry Point
464 void VISIBLE
465 handle_10(struct bregs *regs)
466 {
467     debug_enter(regs);
468     // dont do anything, since the VGA BIOS handles int10h requests
469 }
470
471 void VISIBLE
472 handle_nmi(struct bregs *regs)
473 {
474     debug_enter(regs);
475     // XXX
476 }
477
478 // INT 75 - IRQ13 - MATH COPROCESSOR EXCEPTION
479 void VISIBLE
480 handle_75(struct bregs *regs)
481 {
482     debug_enter(regs);
483
484     // clear irq13
485     outb(0, PORT_MATH_CLEAR);
486     // clear interrupt
487     eoi_both_pics();
488     // legacy nmi call
489     struct bregs br;
490     memset(&br, 0, sizeof(br));
491     call16_int(0x02, &br);
492 }