board/MAI/bios_emulator/scitech/src/v86bios/main.c

   1 /*
   2  * Copyright 1999 Egbert Eich
   3  *
   4  * Permission to use, copy, modify, distribute, and sell this software and its
   5  * documentation for any purpose is hereby granted without fee, provided that
   6  * the above copyright notice appear in all copies and that both that
   7  * copyright notice and this permission notice appear in supporting
   8  * documentation, and that the name of the authors not be used in
   9  * advertising or publicity pertaining to distribution of the software without
  10  * specific, written prior permission.  The authors makes no representations
  11  * about the suitability of this software for any purpose.  It is provided
  12  * "as is" without express or implied warranty.
  13  *
  14  * THE AUTHORS DISCLAIMS ALL WARRANTIES WITH REGARD TO THIS SOFTWARE,
  15  * INCLUDING ALL IMPLIED WARRANTIES OF MERCHANTABILITY AND FITNESS, IN NO
  16  * EVENT SHALL THE AUTHORS BE LIABLE FOR ANY SPECIAL, INDIRECT OR
  17  * CONSEQUENTIAL DAMAGES OR ANY DAMAGES WHATSOEVER RESULTING FROM LOSS OF USE,
  18  * DATA OR PROFITS, WHETHER IN AN ACTION OF CONTRACT, NEGLIGENCE OR OTHER
  19  * TORTIOUS ACTION, ARISING OUT OF OR IN CONNECTION WITH THE USE OR
  20  * PERFORMANCE OF THIS SOFTWARE.
  21  */
  22 #define DELETE
  23 #include <unistd.h>
  24 #include <fcntl.h>
  25 #include <stdio.h>
  26 #include <sys/mman.h>
  27 #include <sys/types.h>
  28 #include <string.h>
  29 #include <stdlib.h>
  30 #include <signal.h>
  31 #include <sys/stat.h>
  32 #if defined(__alpha__) || defined (__ia64__)
  33 #include <sys/io.h>
  34 #elif defined(HAVE_SYS_PERM)
  35 #include <sys/perm.h>
  36 #endif
  37 #include "debug.h"
  38 #include "v86bios.h"
  39 #include "pci.h"
  40 #include "AsmMacros.h"
  41
  42 #define SIZE 0x100000
  43 #define VRAM_START 0xA0000
  44 #define VRAM_SIZE 0x1FFFF
  45 #define V_BIOS_SIZE 0x1FFFF
  46 #define BIOS_START 0x7C00            /* default BIOS entry */
  47
  48 /*CARD8 code[] = { 0xb8 , 0xf0 , 0xf0, 0xf4 }; */
  49 #define VB_X(x) (V_BIOS >> x) & 0xFF
  50 CARD8 code[] = { 0x9a, 0x03, 0x00, 0x00, VB_X(12), 0xf4 };
  51 /*CARD8 code[] = { 0x9a, 0x03, 0x00, 0x00, VB_X(12), 0xb8, 0x03, 0x00, */
  52 /*0xcd, 0x10, 0xf4 }; */
  53 /*CARD8 code[] = {  0xb8 , 0xf0 , 0xf0 ,0xf4 }; */
  54
  55 static void sig_handler(int);
  56 static int map(void);
  57 static void unmap(void);
  58 static void bootBIOS(CARD16 ax);
  59 static int map_vram(void);
  60 static void unmap_vram(void);
  61 static int copy_vbios(void);
  62 static int copy_sys_bios(void);
  63 static void save_bios_to_file(void);
  64 static int setup_system_bios(void);
  65 static void setup_int_vect(void);
  66 static int chksum(CARD8 *start);
  67 static void setup_bios_regs(i86biosRegsPtr regs, CARD32 ax);
  68
  69 void loadCodeToMem(unsigned char *ptr, CARD8 *code);
  70 void dprint(unsigned long start, unsigned long size);
  71
  72 static int vram_mapped = 0;
  73 static CARD8 save_msr;
  74 static CARD8 save_pos102;
  75 static CARD8 save_vse;
  76 static CARD8 save_46e8;
  77 console Console;
  78 struct config Config;
  79
  80
  81 int
  82 main(void)
  83 {
  84     int Active_is_Pci = 0;
  85 #ifdef DELETE
  86     Config.PrintPort = PRINT_PORT;
  87     Config.IoStatistics = IO_STATISTICS;
  88     Config.PrintIrq = PRINT_IRQ;
  89     Config.PrintPci = PRINT_PCI;
  90     Config.ShowAllDev = SHOW_ALL_DEV;
  91     Config.PrintIp = PRINT_IP;
  92     Config.SaveBios = SAVE_BIOS;
  93     Config.Trace = TRACE;
  94     Config.ConfigActiveOnly = CONFIG_ACTIVE_ONLY;
  95     Config.ConfigActiveDevice = CONFIG_ACTIVE_DEVICE;
  96     Config.MapSysBios = MAP_SYS_BIOS;
  97     Config.Resort = RESORT;
  98     Config.FixRom = FIX_ROM;
  99     Config.NoConsole = NO_CONSOLE;
 100     Config.Verbose = VERBOSE;
 101
 102     if (!map())
 103         exit(1);
 104
 105     if (!setup_system_bios())
 106         exit(1);
 107
 108     iopl(3);
 109     setup_io();
 110
 111     scan_pci();
 112     if (!CurrentPci && !Config.ConfigActiveDevice && !Config.ConfigActiveOnly)
 113         exit (1);
 114 #endif
 115     Console = open_console();
 116
 117     if (Config.ConfigActiveOnly) {
 118         CARD16 ax;
 119         int activePci = 0;
 120         int error = 0;
 121
 122         while (CurrentPci) {
 123             if (CurrentPci->active) {
 124                 activePci = 1;
 125                             if (!(mapPciRom(NULL) && chksum((CARD8*)V_BIOS)))
 126                                 error = 1;
 127                             break;
 128             }
 129             CurrentPci = CurrentPci->next;
 130         }
 131         ax = ((CARD16)(CurrentPci->bus) << 8)
 132             | (CurrentPci->dev << 3) | (CurrentPci->func & 0x7);
 133         P_printf("ax: 0x%x\n",ax);
 134         setup_int_vect();
 135         if (!error && (activePci || copy_vbios())) {
 136
 137             if (Config.SaveBios) save_bios_to_file();
 138             if  (map_vram()) {
 139                 printf("initializing ISA\n");
 140                             bootBIOS(0);
 141             }
 142         }
 143         unmap_vram();
 144         sleep(1);
 145     } else {
 146         /* disable primary card */
 147         save_msr = inb(0x3CC);
 148         save_vse = inb(0x3C3);
 149         save_46e8 = inb(0x46e8);
 150         save_pos102 = inb(0x102);
 151
 152         signal(2,sig_handler);
 153         signal(11,sig_handler);
 154
 155         outb(0x3C2,~(CARD8)0x03 & save_msr);
 156         outb(0x3C3,~(CARD8)0x01 & save_vse);
 157         outb(0x46e8, ~(CARD8)0x08 & save_46e8);
 158         outb(0x102, ~(CARD8)0x01 & save_pos102);
 159
 160         pciVideoDisable();
 161
 162         while (CurrentPci) {
 163             CARD16 ax;
 164
 165             if (CurrentPci->active) {
 166                 Active_is_Pci = 1;
 167                 if (!Config.ConfigActiveDevice) {
 168                     CurrentPci = CurrentPci->next;
 169                     continue;
 170                 }
 171             }
 172
 173             EnableCurrent();
 174
 175             if (CurrentPci->active) {
 176                 outb(0x102, save_pos102);
 177                 outb(0x46e8, save_46e8);
 178                 outb(0x3C3, save_vse);
 179                 outb(0x3C2, save_msr);
 180             }
 181
 182             /* clear interrupt vectors */
 183             setup_int_vect();
 184
 185             ax = ((CARD16)(CurrentPci->bus) << 8)
 186                 | (CurrentPci->dev << 3) | (CurrentPci->func & 0x7);
 187             P_printf("ax: 0x%x\n",ax);
 188
 189             if (!((mapPciRom(NULL) && chksum((CARD8*)V_BIOS))
 190                   || (CurrentPci->active && copy_vbios()))) {
 191                 CurrentPci = CurrentPci->next;
 192                 continue;
 193             }
 194             if (!map_vram()) {
 195                 CurrentPci = CurrentPci->next;
 196                 continue;
 197             }
 198             if (Config.SaveBios) save_bios_to_file();
 199             printf("initializing PCI bus: %i dev: %i func: %i\n",CurrentPci->bus,
 200                    CurrentPci->dev,CurrentPci->func);
 201             bootBIOS(ax);
 202             unmap_vram();
 203
 204             CurrentPci = CurrentPci->next;
 205         }
 206
 207         /* We have an ISA device - configure if requested */
 208         if (!Active_is_Pci && Config.ConfigActiveDevice) {
 209             pciVideoDisable();
 210
 211             outb(0x102, save_pos102);
 212             outb(0x46e8, save_46e8);
 213             outb(0x3C3, save_vse);
 214             outb(0x3C2, save_msr);
 215
 216             setup_int_vect();
 217             if (copy_vbios()) {
 218
 219                 if (Config.SaveBios) save_bios_to_file();
 220                 if  (map_vram()) {
 221                     printf("initializing ISA\n");
 222                     bootBIOS(0);
 223                 }
 224             }
 225
 226             unmap_vram();
 227             sleep(1);
 228         }
 229
 230         pciVideoRestore();
 231
 232         outb(0x102, save_pos102);
 233         outb(0x46e8, save_46e8);
 234         outb(0x3C3, save_vse);
 235         outb(0x3C2, save_msr);
 236     }
 237
 238     close_console(Console);
 239 #ifdef DELETE
 240     iopl(0);
 241     unmap();
 242
 243     printf("done !\n");
 244 #endif
 245     if (Config.IoStatistics)
 246         io_statistics();
 247 #ifdef DELETE
 248     exit(0);
 249 #endif
 250 }
 251
 252 int
 253 map(void)
 254 {
 255     void* mem;
 256
 257     mem = mmap(0, (size_t)SIZE,
 258                PROT_EXEC | PROT_READ | PROT_WRITE,
 259                MAP_FIXED | MAP_PRIVATE | MAP_ANON,
 260                -1, 0 );
 261     if (mem != 0) {
 262         perror("anonymous map");
 263         return (0);
 264     }
 265     memset(mem,0,SIZE);
 266
 267     loadCodeToMem((unsigned char *) BIOS_START, code);
 268     return (1);
 269 }
 270
 271 static void
 272 unmap(void)
 273 {
 274     munmap(0,SIZE);
 275 }
 276
 277 static void
 278 bootBIOS(CARD16 ax)
 279 {
 280     i86biosRegs bRegs;
 281 #ifdef V86BIOS_DEBUG
 282     printf("starting BIOS\n");
 283 #endif
 284     setup_bios_regs(&bRegs, ax);
 285     do_x86(BIOS_START,&bRegs);
 286 #ifdef V86BIOS_DEBUG
 287     printf("done\n");
 288 #endif
 289 }
 290
 291 static int
 292 map_vram(void)
 293 {
 294     int mem_fd;
 295
 296 #ifdef __ia64__
 297     if ((mem_fd = open(MEM_FILE,O_RDWR | O_SYNC))<0)
 298 #else
 299     if ((mem_fd = open(MEM_FILE,O_RDWR))<0)
 300 #endif
 301       {
 302         perror("opening memory");
 303         return 0;
 304     }
 305
 306 #ifndef __alpha__
 307     if (mmap((void *) VRAM_START, (size_t) VRAM_SIZE,
 308                      PROT_EXEC | PROT_READ | PROT_WRITE, MAP_SHARED | MAP_FIXED,
 309                      mem_fd, VRAM_START) == (void *) -1)
 310 #else
 311          if (!_bus_base()) sparse_shift = 7; /* Uh, oh, JENSEN... */
 312          if (!_bus_base_sparse()) sparse_shift = 0;
 313          if ((vram_map = mmap(0,(size_t) (VRAM_SIZE << sparse_shift),
 314                                                  PROT_READ | PROT_WRITE,
 315                                                  MAP_SHARED,
 316                                                  mem_fd, (VRAM_START << sparse_shift)
 317                                                  | _bus_base_sparse())) == (void *) -1)
 318 #endif
 319       {
 320         perror("mmap error in map_hardware_ram");
 321             close(mem_fd);
 322             return (0);
 323         }
 324     vram_mapped = 1;
 325     close(mem_fd);
 326     return (1);
 327 }
 328
 329 static void
 330 unmap_vram(void)
 331 {
 332     if (!vram_mapped) return;
 333
 334     munmap((void*)VRAM_START,VRAM_SIZE);
 335     vram_mapped = 0;
 336 }
 337
 338 static int
 339 copy_vbios(void)
 340 {
 341     int mem_fd;
 342     unsigned char *tmp;
 343     int size;
 344
 345     if ((mem_fd = open(MEM_FILE,O_RDONLY))<0) {
 346         perror("opening memory");
 347         return (0);
 348     }
 349
 350     if (lseek(mem_fd,(off_t) V_BIOS, SEEK_SET) != (off_t) V_BIOS) {
 351           fprintf(stderr,"Cannot lseek\n");
 352           goto Error;
 353       }
 354     tmp = (unsigned char *)malloc(3);
 355     if (read(mem_fd, (char *)tmp, (size_t) 3) != (size_t) 3) {
 356             fprintf(stderr,"Cannot read\n");
 357         goto Error;
 358     }
 359     if (lseek(mem_fd,(off_t) V_BIOS,SEEK_SET) != (off_t) V_BIOS)
 360         goto Error;
 361
 362     if (*tmp != 0x55 || *(tmp+1) != 0xAA ) {
 363 #ifdef DEBUG
 364         dprint((unsigned long)tmp,0x100);
 365 #endif
 366         fprintf(stderr,"No bios found at: 0x%x\n",V_BIOS);
 367         goto Error;
 368     }
 369     size = *(tmp+2) * 512;
 370
 371     if (read(mem_fd, (char *)V_BIOS, (size_t) size) != (size_t) size) {
 372             fprintf(stderr,"Cannot read\n");
 373         goto Error;
 374     }
 375     free(tmp);
 376     close(mem_fd);
 377     if (!chksum((CARD8)V_BIOS))
 378         return (0);
 379
 380     return (1);
 381
 382 Error:
 383     perror("v_bios");
 384     close(mem_fd);
 385     return (0);
 386 }
 387
 388 static int
 389 copy_sys_bios(void)
 390 {
 391 #define SYS_BIOS 0xF0000
 392     int mem_fd;
 393
 394     if ((mem_fd = open(MEM_FILE,O_RDONLY))<0) {
 395         perror("opening memory");
 396         return (0);
 397     }
 398
 399     if (lseek(mem_fd,(off_t) SYS_BIOS,SEEK_SET) != (off_t) SYS_BIOS)
 400         goto Error;
 401     if (read(mem_fd, (char *)SYS_BIOS, (size_t) 0xFFFF) != (size_t) 0xFFFF)
 402         goto Error;
 403
 404     close(mem_fd);
 405     return (1);
 406
 407 Error:
 408     perror("sys_bios");
 409     close(mem_fd);
 410     return (0);
 411 }
 412
 413 void
 414 loadCodeToMem(unsigned char *ptr, CARD8 code[])
 415 {
 416     int i;
 417     CARD8 val;
 418
 419     for ( i=0;;i++) {
 420         val = code[i];
 421         *ptr++ = val;
 422         if (val == 0xf4) break;
 423     }
 424     return;
 425 }
 426
 427 void
 428 dprint(unsigned long start, unsigned long size)
 429 {
 430     int i,j;
 431     char *c = (char *)start;
 432
 433     for (j = 0; j < (size >> 4); j++) {
 434     char *d = c;
 435     printf("\n0x%lx:  ",(unsigned long)c);
 436     for (i = 0; i<16; i++)
 437         printf("%2.2x ",(unsigned char) (*(c++)));
 438     c = d;
 439     for (i = 0; i<16; i++) {
 440         printf("%c",((((CARD8)(*c)) > 32) && (((CARD8)(*c)) < 128)) ?
 441            (unsigned char) (*(c)): '.');
 442         c++;
 443     }
 444     }
 445     printf("\n");
 446 }
 447
 448 static void
 449 save_bios_to_file(void)
 450 {
 451     static int num = 0;
 452     int size, count;
 453     char file_name[256];
 454     int fd;
 455
 456     sprintf(file_name,"bios_%i.fil",num);
 457     if ((fd =  open(file_name,O_WRONLY | O_CREAT | O_TRUNC,00644)) == -1)
 458         return;
 459     size = (*(unsigned char*)(V_BIOS + 2)) * 512;
 460 #ifdef V86BIOS_DEBUG
 461     dprint(V_BIOS,20);
 462 #endif
 463     if ((count = write(fd,(void *)(V_BIOS),size)) != size)
 464         fprintf(stderr,"only saved %i of %i bytes\n",size,count);
 465     num++;
 466 }
 467
 468 static void
 469 sig_handler(int unused)
 470 {
 471     fflush(stdout);
 472     fflush(stderr);
 473
 474     /* put system back in a save state */
 475     unmap_vram();
 476     pciVideoRestore();
 477     outb(0x102, save_pos102);
 478     outb(0x46e8, save_46e8);
 479     outb(0x3C3, save_vse);
 480     outb(0x3C2, save_msr);
 481
 482     close_console(Console);
 483     iopl(0);
 484     unmap();
 485
 486     exit(1);
 487 }
 488
 489 /*
 490  * For initialization we just pass ax to the BIOS.
 491  * PCI BIOSes need this. All other register are set 0.
 492  */
 493 static void setup_bios_regs(i86biosRegsPtr regs, CARD32 ax)
 494 {
 495     regs->ax = ax;
 496     regs->bx = 0;
 497     regs->cx = 0;
 498     regs->dx = 0;
 499     regs->es = 0;
 500     regs->di = 0;
 501 }
 502
 503 /*
 504  * here we are really paranoid about faking a "real"
 505  * BIOS. Most of this information was pulled from
 506  * dosem.
 507  */
 508 static void
 509 setup_int_vect(void)
 510 {
 511     const CARD16 cs = 0x0000;
 512     const CARD16 ip = 0x0;
 513     int i;
 514
 515     /* let the int vects point to the SYS_BIOS seg */
 516     for (i=0; i<0x80; i++) {
 517         ((CARD16*)0)[i<<1] = ip;
 518         ((CARD16*)0)[(i<<1)+1] = cs;
 519     }
 520     /* video interrupts default location */
 521     ((CARD16*)0)[(0x42<<1)+1] = 0xf000;
 522     ((CARD16*)0)[0x42<<1] = 0xf065;
 523     ((CARD16*)0)[(0x10<<1)+1] = 0xf000;
 524     ((CARD16*)0)[0x10<<1] = 0xf065;
 525     /* video param table default location (int 1d) */
 526     ((CARD16*)0)[(0x1d<<1)+1] = 0xf000;
 527     ((CARD16*)0)[0x1d<<1] = 0xf0A4;
 528     /* font tables default location (int 1F) */
 529     ((CARD16*)0)[(0x1f<<1)+1] = 0xf000;
 530     ((CARD16*)0)[0x1f<<1] = 0xfa6e;
 531
 532     /* int 11 default location */
 533     ((CARD16*)0)[(0x11<1)+1] = 0xf000;
 534     ((CARD16*)0)[0x11<<1] = 0xf84d;
 535     /* int 12 default location */
 536     ((CARD16*)0)[(0x12<<1)+1] = 0xf000;
 537     ((CARD16*)0)[0x12<<1] = 0xf841;
 538     /* int 15 default location */
 539     ((CARD16*)0)[(0x15<<1)+1] = 0xf000;
 540     ((CARD16*)0)[0x15<<1] = 0xf859;
 541     /* int 1A default location */
 542     ((CARD16*)0)[(0x1a<<1)+1] = 0xf000;
 543     ((CARD16*)0)[0x1a<<1] = 0xff6e;
 544     /* int 05 default location */
 545     ((CARD16*)0)[(0x05<<1)+1] = 0xf000;
 546     ((CARD16*)0)[0x05<<1] = 0xff54;
 547     /* int 08 default location */
 548     ((CARD16*)0)[(0x8<<1)+1] = 0xf000;
 549     ((CARD16*)0)[0x8<<1] = 0xfea5;
 550     /* int 13 default location (fdd) */
 551     ((CARD16*)0)[(0x13<<1)+1] = 0xf000;
 552     ((CARD16*)0)[0x13<<1] = 0xec59;
 553     /* int 0E default location */
 554     ((CARD16*)0)[(0xe<<1)+1] = 0xf000;
 555     ((CARD16*)0)[0xe<<1] = 0xef57;
 556     /* int 17 default location */
 557     ((CARD16*)0)[(0x17<<1)+1] = 0xf000;
 558     ((CARD16*)0)[0x17<<1] = 0xefd2;
 559     /* fdd table default location (int 1e) */
 560     ((CARD16*)0)[(0x1e<<1)+1] = 0xf000;
 561     ((CARD16*)0)[0x1e<<1] = 0xefc7;
 562 }
 563
 564 static int
 565 setup_system_bios(void)
 566 {
 567     char *date = "06/01/99";
 568     char *eisa_ident = "PCI/ISA";
 569
 570 #if MAP_SYS_BIOS
 571     if (!copy_sys_bios()) return 0;
 572     return 1;
 573 #endif
 574 /*    memset((void *)0xF0000,0xf4,0xfff7); */
 575
 576     /*
 577      * we trap the "industry standard entry points" to the BIOS
 578      * and all other locations by filling them with "hlt"
 579      * TODO: implement hlt-handler for these
 580      */
 581     memset((void *)0xF0000,0xf4,0x10000);
 582
 583     /*
 584      * TODO: we should copy the fdd table (0xfec59-0xfec5b)
 585      * the video parameter table (0xf0ac-0xf0fb)
 586      * and the font tables (0xfa6e-0xfe6d)
 587      * from the original bios here
 588      */
 589
 590     /* set bios date */
 591     strcpy((char *)0xFFFF5,date);
 592     /* set up eisa ident string */
 593     strcpy((char *)0xFFFD9,eisa_ident);
 594     /* write system model id for IBM-AT */
 595     ((char *)0)[0xFFFFE] = 0xfc;
 596
 597     return 1;
 598 }
 599
 600 static int
 601 chksum(CARD8 *start)
 602 {
 603   CARD16 size;
 604   CARD8 val = 0;
 605   int i;
 606
 607   size = *(start+2) * 512;
 608   for (i = 0; i<size; i++)
 609     val += *(start + i);
 610
 611   if (!val)
 612     return 1;
 613
 614     fprintf(stderr,"BIOS cksum wrong!\n");
 615   return 0;
 616 }