c43e96a938d0692343aaf16213d6d52a494007a9
[linux-2.6-microblaze.git] / arch / x86 / kernel / hpet.c
1 // SPDX-License-Identifier: GPL-2.0-only
2 #include <linux/clockchips.h>
3 #include <linux/interrupt.h>
4 #include <linux/export.h>
5 #include <linux/delay.h>
6 #include <linux/hpet.h>
7 #include <linux/cpu.h>
8 #include <linux/irq.h>
9
10 #include <asm/hpet.h>
11 #include <asm/time.h>
12
13 #undef  pr_fmt
14 #define pr_fmt(fmt) "hpet: " fmt
15
16 enum hpet_mode {
17         HPET_MODE_UNUSED,
18         HPET_MODE_LEGACY,
19         HPET_MODE_CLOCKEVT,
20         HPET_MODE_DEVICE,
21 };
22
23 struct hpet_channel {
24         struct clock_event_device       evt;
25         unsigned int                    num;
26         unsigned int                    cpu;
27         unsigned int                    irq;
28         unsigned int                    in_use;
29         enum hpet_mode                  mode;
30         unsigned int                    boot_cfg;
31         char                            name[10];
32 };
33
34 struct hpet_base {
35         unsigned int                    nr_channels;
36         unsigned int                    nr_clockevents;
37         unsigned int                    boot_cfg;
38         struct hpet_channel             *channels;
39 };
40
41 #define HPET_MASK                       CLOCKSOURCE_MASK(32)
42
43 #define HPET_MIN_CYCLES                 128
44 #define HPET_MIN_PROG_DELTA             (HPET_MIN_CYCLES + (HPET_MIN_CYCLES >> 1))
45
46 /*
47  * HPET address is set in acpi/boot.c, when an ACPI entry exists
48  */
49 unsigned long                           hpet_address;
50 u8                                      hpet_blockid; /* OS timer block num */
51 bool                                    hpet_msi_disable;
52
53 #ifdef CONFIG_PCI_MSI
54 static DEFINE_PER_CPU(struct hpet_channel *, cpu_hpet_channel);
55 static struct irq_domain                *hpet_domain;
56 #endif
57
58 static void __iomem                     *hpet_virt_address;
59
60 static struct hpet_base                 hpet_base;
61
62 static bool                             hpet_legacy_int_enabled;
63 static unsigned long                    hpet_freq;
64
65 bool                                    boot_hpet_disable;
66 bool                                    hpet_force_user;
67 static bool                             hpet_verbose;
68
69 static inline
70 struct hpet_channel *clockevent_to_channel(struct clock_event_device *evt)
71 {
72         return container_of(evt, struct hpet_channel, evt);
73 }
74
75 inline unsigned int hpet_readl(unsigned int a)
76 {
77         return readl(hpet_virt_address + a);
78 }
79
80 static inline void hpet_writel(unsigned int d, unsigned int a)
81 {
82         writel(d, hpet_virt_address + a);
83 }
84
85 static inline void hpet_set_mapping(void)
86 {
87         hpet_virt_address = ioremap_nocache(hpet_address, HPET_MMAP_SIZE);
88 }
89
90 static inline void hpet_clear_mapping(void)
91 {
92         iounmap(hpet_virt_address);
93         hpet_virt_address = NULL;
94 }
95
96 /*
97  * HPET command line enable / disable
98  */
99 static int __init hpet_setup(char *str)
100 {
101         while (str) {
102                 char *next = strchr(str, ',');
103
104                 if (next)
105                         *next++ = 0;
106                 if (!strncmp("disable", str, 7))
107                         boot_hpet_disable = true;
108                 if (!strncmp("force", str, 5))
109                         hpet_force_user = true;
110                 if (!strncmp("verbose", str, 7))
111                         hpet_verbose = true;
112                 str = next;
113         }
114         return 1;
115 }
116 __setup("hpet=", hpet_setup);
117
118 static int __init disable_hpet(char *str)
119 {
120         boot_hpet_disable = true;
121         return 1;
122 }
123 __setup("nohpet", disable_hpet);
124
125 static inline int is_hpet_capable(void)
126 {
127         return !boot_hpet_disable && hpet_address;
128 }
129
130 /**
131  * is_hpet_enabled - Check whether the legacy HPET timer interrupt is enabled
132  */
133 int is_hpet_enabled(void)
134 {
135         return is_hpet_capable() && hpet_legacy_int_enabled;
136 }
137 EXPORT_SYMBOL_GPL(is_hpet_enabled);
138
139 static void _hpet_print_config(const char *function, int line)
140 {
141         u32 i, id, period, cfg, status, channels, l, h;
142
143         pr_info("%s(%d):\n", function, line);
144
145         id = hpet_readl(HPET_ID);
146         period = hpet_readl(HPET_PERIOD);
147         pr_info("ID: 0x%x, PERIOD: 0x%x\n", id, period);
148
149         cfg = hpet_readl(HPET_CFG);
150         status = hpet_readl(HPET_STATUS);
151         pr_info("CFG: 0x%x, STATUS: 0x%x\n", cfg, status);
152
153         l = hpet_readl(HPET_COUNTER);
154         h = hpet_readl(HPET_COUNTER+4);
155         pr_info("COUNTER_l: 0x%x, COUNTER_h: 0x%x\n", l, h);
156
157         channels = ((id & HPET_ID_NUMBER) >> HPET_ID_NUMBER_SHIFT) + 1;
158
159         for (i = 0; i < channels; i++) {
160                 l = hpet_readl(HPET_Tn_CFG(i));
161                 h = hpet_readl(HPET_Tn_CFG(i)+4);
162                 pr_info("T%d: CFG_l: 0x%x, CFG_h: 0x%x\n", i, l, h);
163
164                 l = hpet_readl(HPET_Tn_CMP(i));
165                 h = hpet_readl(HPET_Tn_CMP(i)+4);
166                 pr_info("T%d: CMP_l: 0x%x, CMP_h: 0x%x\n", i, l, h);
167
168                 l = hpet_readl(HPET_Tn_ROUTE(i));
169                 h = hpet_readl(HPET_Tn_ROUTE(i)+4);
170                 pr_info("T%d ROUTE_l: 0x%x, ROUTE_h: 0x%x\n", i, l, h);
171         }
172 }
173
174 #define hpet_print_config()                                     \
175 do {                                                            \
176         if (hpet_verbose)                                       \
177                 _hpet_print_config(__func__, __LINE__); \
178 } while (0)
179
180 /*
181  * When the HPET driver (/dev/hpet) is enabled, we need to reserve
182  * timer 0 and timer 1 in case of RTC emulation.
183  */
184 #ifdef CONFIG_HPET
185
186 static void __init hpet_reserve_platform_timers(void)
187 {
188         struct hpet_data hd;
189         unsigned int i;
190
191         memset(&hd, 0, sizeof(hd));
192         hd.hd_phys_address      = hpet_address;
193         hd.hd_address           = hpet_virt_address;
194         hd.hd_nirqs             = hpet_base.nr_channels;
195
196         /*
197          * NOTE that hd_irq[] reflects IOAPIC input pins (LEGACY_8254
198          * is wrong for i8259!) not the output IRQ.  Many BIOS writers
199          * don't bother configuring *any* comparator interrupts.
200          */
201         hd.hd_irq[0] = HPET_LEGACY_8254;
202         hd.hd_irq[1] = HPET_LEGACY_RTC;
203
204         for (i = 0; i < hpet_base.nr_channels; i++) {
205                 struct hpet_channel *hc = hpet_base.channels + i;
206
207                 if (i >= 2)
208                         hd.hd_irq[i] = hc->irq;
209
210                 switch (hc->mode) {
211                 case HPET_MODE_UNUSED:
212                 case HPET_MODE_DEVICE:
213                         hc->mode = HPET_MODE_DEVICE;
214                         break;
215                 case HPET_MODE_CLOCKEVT:
216                 case HPET_MODE_LEGACY:
217                         hpet_reserve_timer(&hd, hc->num);
218                         break;
219                 }
220         }
221
222         hpet_alloc(&hd);
223 }
224
225 static void __init hpet_select_device_channel(void)
226 {
227         int i;
228
229         for (i = 0; i < hpet_base.nr_channels; i++) {
230                 struct hpet_channel *hc = hpet_base.channels + i;
231
232                 /* Associate the first unused channel to /dev/hpet */
233                 if (hc->mode == HPET_MODE_UNUSED) {
234                         hc->mode = HPET_MODE_DEVICE;
235                         return;
236                 }
237         }
238 }
239
240 #else
241 static inline void hpet_reserve_platform_timers(void) { }
242 static inline void hpet_select_device_channel(void) {}
243 #endif
244
245 /* Common HPET functions */
246 static void hpet_stop_counter(void)
247 {
248         u32 cfg = hpet_readl(HPET_CFG);
249
250         cfg &= ~HPET_CFG_ENABLE;
251         hpet_writel(cfg, HPET_CFG);
252 }
253
254 static void hpet_reset_counter(void)
255 {
256         hpet_writel(0, HPET_COUNTER);
257         hpet_writel(0, HPET_COUNTER + 4);
258 }
259
260 static void hpet_start_counter(void)
261 {
262         unsigned int cfg = hpet_readl(HPET_CFG);
263
264         cfg |= HPET_CFG_ENABLE;
265         hpet_writel(cfg, HPET_CFG);
266 }
267
268 static void hpet_restart_counter(void)
269 {
270         hpet_stop_counter();
271         hpet_reset_counter();
272         hpet_start_counter();
273 }
274
275 static void hpet_resume_device(void)
276 {
277         force_hpet_resume();
278 }
279
280 static void hpet_resume_counter(struct clocksource *cs)
281 {
282         hpet_resume_device();
283         hpet_restart_counter();
284 }
285
286 static void hpet_enable_legacy_int(void)
287 {
288         unsigned int cfg = hpet_readl(HPET_CFG);
289
290         cfg |= HPET_CFG_LEGACY;
291         hpet_writel(cfg, HPET_CFG);
292         hpet_legacy_int_enabled = true;
293 }
294
295 static int hpet_clkevt_set_state_periodic(struct clock_event_device *evt)
296 {
297         unsigned int channel = clockevent_to_channel(evt)->num;
298         unsigned int cfg, cmp, now;
299         uint64_t delta;
300
301         hpet_stop_counter();
302         delta = ((uint64_t)(NSEC_PER_SEC / HZ)) * evt->mult;
303         delta >>= evt->shift;
304         now = hpet_readl(HPET_COUNTER);
305         cmp = now + (unsigned int)delta;
306         cfg = hpet_readl(HPET_Tn_CFG(channel));
307         cfg |= HPET_TN_ENABLE | HPET_TN_PERIODIC | HPET_TN_SETVAL |
308                HPET_TN_32BIT;
309         hpet_writel(cfg, HPET_Tn_CFG(channel));
310         hpet_writel(cmp, HPET_Tn_CMP(channel));
311         udelay(1);
312         /*
313          * HPET on AMD 81xx needs a second write (with HPET_TN_SETVAL
314          * cleared) to T0_CMP to set the period. The HPET_TN_SETVAL
315          * bit is automatically cleared after the first write.
316          * (See AMD-8111 HyperTransport I/O Hub Data Sheet,
317          * Publication # 24674)
318          */
319         hpet_writel((unsigned int)delta, HPET_Tn_CMP(channel));
320         hpet_start_counter();
321         hpet_print_config();
322
323         return 0;
324 }
325
326 static int hpet_clkevt_set_state_oneshot(struct clock_event_device *evt)
327 {
328         unsigned int channel = clockevent_to_channel(evt)->num;
329         unsigned int cfg;
330
331         cfg = hpet_readl(HPET_Tn_CFG(channel));
332         cfg &= ~HPET_TN_PERIODIC;
333         cfg |= HPET_TN_ENABLE | HPET_TN_32BIT;
334         hpet_writel(cfg, HPET_Tn_CFG(channel));
335
336         return 0;
337 }
338
339 static int hpet_clkevt_set_state_shutdown(struct clock_event_device *evt)
340 {
341         unsigned int channel = clockevent_to_channel(evt)->num;
342         unsigned int cfg;
343
344         cfg = hpet_readl(HPET_Tn_CFG(channel));
345         cfg &= ~HPET_TN_ENABLE;
346         hpet_writel(cfg, HPET_Tn_CFG(channel));
347
348         return 0;
349 }
350
351 static int hpet_clkevt_legacy_resume(struct clock_event_device *evt)
352 {
353         hpet_enable_legacy_int();
354         hpet_print_config();
355         return 0;
356 }
357
358 static int
359 hpet_clkevt_set_next_event(unsigned long delta, struct clock_event_device *evt)
360 {
361         unsigned int channel = clockevent_to_channel(evt)->num;
362         u32 cnt;
363         s32 res;
364
365         cnt = hpet_readl(HPET_COUNTER);
366         cnt += (u32) delta;
367         hpet_writel(cnt, HPET_Tn_CMP(channel));
368
369         /*
370          * HPETs are a complete disaster. The compare register is
371          * based on a equal comparison and neither provides a less
372          * than or equal functionality (which would require to take
373          * the wraparound into account) nor a simple count down event
374          * mode. Further the write to the comparator register is
375          * delayed internally up to two HPET clock cycles in certain
376          * chipsets (ATI, ICH9,10). Some newer AMD chipsets have even
377          * longer delays. We worked around that by reading back the
378          * compare register, but that required another workaround for
379          * ICH9,10 chips where the first readout after write can
380          * return the old stale value. We already had a minimum
381          * programming delta of 5us enforced, but a NMI or SMI hitting
382          * between the counter readout and the comparator write can
383          * move us behind that point easily. Now instead of reading
384          * the compare register back several times, we make the ETIME
385          * decision based on the following: Return ETIME if the
386          * counter value after the write is less than HPET_MIN_CYCLES
387          * away from the event or if the counter is already ahead of
388          * the event. The minimum programming delta for the generic
389          * clockevents code is set to 1.5 * HPET_MIN_CYCLES.
390          */
391         res = (s32)(cnt - hpet_readl(HPET_COUNTER));
392
393         return res < HPET_MIN_CYCLES ? -ETIME : 0;
394 }
395
396 static void hpet_init_clockevent(struct hpet_channel *hc, unsigned int rating)
397 {
398         struct clock_event_device *evt = &hc->evt;
399
400         evt->rating             = rating;
401         evt->irq                = hc->irq;
402         evt->name               = hc->name;
403         evt->cpumask            = cpumask_of(hc->cpu);
404         evt->set_state_oneshot  = hpet_clkevt_set_state_oneshot;
405         evt->set_next_event     = hpet_clkevt_set_next_event;
406         evt->set_state_shutdown = hpet_clkevt_set_state_shutdown;
407
408         evt->features = CLOCK_EVT_FEAT_ONESHOT;
409         if (hc->boot_cfg & HPET_TN_PERIODIC) {
410                 evt->features           |= CLOCK_EVT_FEAT_PERIODIC;
411                 evt->set_state_periodic = hpet_clkevt_set_state_periodic;
412         }
413 }
414
415 static void __init hpet_legacy_clockevent_register(struct hpet_channel *hc)
416 {
417         /*
418          * Start HPET with the boot CPU's cpumask and make it global after
419          * the IO_APIC has been initialized.
420          */
421         hc->cpu = boot_cpu_data.cpu_index;
422         strncpy(hc->name, "hpet", sizeof(hc->name));
423         hpet_init_clockevent(hc, 50);
424
425         hc->evt.tick_resume     = hpet_clkevt_legacy_resume;
426
427         /*
428          * Legacy horrors and sins from the past. HPET used periodic mode
429          * unconditionally forever on the legacy channel 0. Removing the
430          * below hack and using the conditional in hpet_init_clockevent()
431          * makes at least Qemu and one hardware machine fail to boot.
432          * There are two issues which cause the boot failure:
433          *
434          * #1 After the timer delivery test in IOAPIC and the IOAPIC setup
435          *    the next interrupt is not delivered despite the HPET channel
436          *    being programmed correctly. Reprogramming the HPET after
437          *    switching to IOAPIC makes it work again. After fixing this,
438          *    the next issue surfaces:
439          *
440          * #2 Due to the unconditional periodic mode availability the Local
441          *    APIC timer calibration can hijack the global clockevents
442          *    event handler without causing damage. Using oneshot at this
443          *    stage makes if hang because the HPET does not get
444          *    reprogrammed due to the handler hijacking. Duh, stupid me!
445          *
446          * Both issues require major surgery and especially the kick HPET
447          * again after enabling IOAPIC results in really nasty hackery.
448          * This 'assume periodic works' magic has survived since HPET
449          * support got added, so it's questionable whether this should be
450          * fixed. Both Qemu and the failing hardware machine support
451          * periodic mode despite the fact that both don't advertise it in
452          * the configuration register and both need that extra kick after
453          * switching to IOAPIC. Seems to be a feature...
454          */
455         hc->evt.features                |= CLOCK_EVT_FEAT_PERIODIC;
456         hc->evt.set_state_periodic      = hpet_clkevt_set_state_periodic;
457
458         /* Start HPET legacy interrupts */
459         hpet_enable_legacy_int();
460
461         clockevents_config_and_register(&hc->evt, hpet_freq,
462                                         HPET_MIN_PROG_DELTA, 0x7FFFFFFF);
463         global_clock_event = &hc->evt;
464         pr_debug("Clockevent registered\n");
465 }
466
467 /*
468  * HPET MSI Support
469  */
470 #ifdef CONFIG_PCI_MSI
471
472 void hpet_msi_unmask(struct irq_data *data)
473 {
474         struct hpet_channel *hc = irq_data_get_irq_handler_data(data);
475         unsigned int cfg;
476
477         cfg = hpet_readl(HPET_Tn_CFG(hc->num));
478         cfg |= HPET_TN_ENABLE | HPET_TN_FSB;
479         hpet_writel(cfg, HPET_Tn_CFG(hc->num));
480 }
481
482 void hpet_msi_mask(struct irq_data *data)
483 {
484         struct hpet_channel *hc = irq_data_get_irq_handler_data(data);
485         unsigned int cfg;
486
487         cfg = hpet_readl(HPET_Tn_CFG(hc->num));
488         cfg &= ~(HPET_TN_ENABLE | HPET_TN_FSB);
489         hpet_writel(cfg, HPET_Tn_CFG(hc->num));
490 }
491
492 void hpet_msi_write(struct hpet_channel *hc, struct msi_msg *msg)
493 {
494         hpet_writel(msg->data, HPET_Tn_ROUTE(hc->num));
495         hpet_writel(msg->address_lo, HPET_Tn_ROUTE(hc->num) + 4);
496 }
497
498 static int hpet_clkevt_msi_resume(struct clock_event_device *evt)
499 {
500         struct hpet_channel *hc = clockevent_to_channel(evt);
501         struct irq_data *data = irq_get_irq_data(hc->irq);
502         struct msi_msg msg;
503
504         /* Restore the MSI msg and unmask the interrupt */
505         irq_chip_compose_msi_msg(data, &msg);
506         hpet_msi_write(hc, &msg);
507         hpet_msi_unmask(data);
508         return 0;
509 }
510
511 static irqreturn_t hpet_msi_interrupt_handler(int irq, void *data)
512 {
513         struct hpet_channel *hc = data;
514         struct clock_event_device *evt = &hc->evt;
515
516         if (!evt->event_handler) {
517                 pr_info("Spurious interrupt HPET channel %d\n", hc->num);
518                 return IRQ_HANDLED;
519         }
520
521         evt->event_handler(evt);
522         return IRQ_HANDLED;
523 }
524
525 static int hpet_setup_msi_irq(struct hpet_channel *hc)
526 {
527         if (request_irq(hc->irq, hpet_msi_interrupt_handler,
528                         IRQF_TIMER | IRQF_NOBALANCING,
529                         hc->name, hc))
530                 return -1;
531
532         disable_irq(hc->irq);
533         irq_set_affinity(hc->irq, cpumask_of(hc->cpu));
534         enable_irq(hc->irq);
535
536         pr_debug("%s irq %u for MSI\n", hc->name, hc->irq);
537
538         return 0;
539 }
540
541 /* Invoked from the hotplug callback on @cpu */
542 static void init_one_hpet_msi_clockevent(struct hpet_channel *hc, int cpu)
543 {
544         struct clock_event_device *evt = &hc->evt;
545
546         hc->cpu = cpu;
547         per_cpu(cpu_hpet_channel, cpu) = hc;
548         hpet_setup_msi_irq(hc);
549
550         hpet_init_clockevent(hc, 110);
551         evt->tick_resume = hpet_clkevt_msi_resume;
552
553         clockevents_config_and_register(evt, hpet_freq, HPET_MIN_PROG_DELTA,
554                                         0x7FFFFFFF);
555 }
556
557 static struct hpet_channel *hpet_get_unused_clockevent(void)
558 {
559         int i;
560
561         for (i = 0; i < hpet_base.nr_channels; i++) {
562                 struct hpet_channel *hc = hpet_base.channels + i;
563
564                 if (hc->mode != HPET_MODE_CLOCKEVT || hc->in_use)
565                         continue;
566                 hc->in_use = 1;
567                 return hc;
568         }
569         return NULL;
570 }
571
572 static int hpet_cpuhp_online(unsigned int cpu)
573 {
574         struct hpet_channel *hc = hpet_get_unused_clockevent();
575
576         if (hc)
577                 init_one_hpet_msi_clockevent(hc, cpu);
578         return 0;
579 }
580
581 static int hpet_cpuhp_dead(unsigned int cpu)
582 {
583         struct hpet_channel *hc = per_cpu(cpu_hpet_channel, cpu);
584
585         if (!hc)
586                 return 0;
587         free_irq(hc->irq, hc);
588         hc->in_use = 0;
589         per_cpu(cpu_hpet_channel, cpu) = NULL;
590         return 0;
591 }
592
593 static void __init hpet_select_clockevents(void)
594 {
595         unsigned int i;
596
597         hpet_base.nr_clockevents = 0;
598
599         /* No point if MSI is disabled or CPU has an Always Runing APIC Timer */
600         if (hpet_msi_disable || boot_cpu_has(X86_FEATURE_ARAT))
601                 return;
602
603         hpet_print_config();
604
605         hpet_domain = hpet_create_irq_domain(hpet_blockid);
606         if (!hpet_domain)
607                 return;
608
609         for (i = 0; i < hpet_base.nr_channels; i++) {
610                 struct hpet_channel *hc = hpet_base.channels + i;
611                 int irq;
612
613                 if (hc->mode != HPET_MODE_UNUSED)
614                         continue;
615
616                 /* Only consider HPET channel with MSI support */
617                 if (!(hc->boot_cfg & HPET_TN_FSB_CAP))
618                         continue;
619
620                 sprintf(hc->name, "hpet%d", i);
621
622                 irq = hpet_assign_irq(hpet_domain, hc, hc->num);
623                 if (irq <= 0)
624                         continue;
625
626                 hc->irq = irq;
627                 hc->mode = HPET_MODE_CLOCKEVT;
628
629                 if (++hpet_base.nr_clockevents == num_possible_cpus())
630                         break;
631         }
632
633         pr_info("%d channels of %d reserved for per-cpu timers\n",
634                 hpet_base.nr_channels, hpet_base.nr_clockevents);
635 }
636
637 #else
638
639 static inline void hpet_select_clockevents(void) { }
640
641 #define hpet_cpuhp_online       NULL
642 #define hpet_cpuhp_dead         NULL
643
644 #endif
645
646 /*
647  * Clock source related code
648  */
649 #if defined(CONFIG_SMP) && defined(CONFIG_64BIT)
650 /*
651  * Reading the HPET counter is a very slow operation. If a large number of
652  * CPUs are trying to access the HPET counter simultaneously, it can cause
653  * massive delays and slow down system performance dramatically. This may
654  * happen when HPET is the default clock source instead of TSC. For a
655  * really large system with hundreds of CPUs, the slowdown may be so
656  * severe, that it can actually crash the system because of a NMI watchdog
657  * soft lockup, for example.
658  *
659  * If multiple CPUs are trying to access the HPET counter at the same time,
660  * we don't actually need to read the counter multiple times. Instead, the
661  * other CPUs can use the counter value read by the first CPU in the group.
662  *
663  * This special feature is only enabled on x86-64 systems. It is unlikely
664  * that 32-bit x86 systems will have enough CPUs to require this feature
665  * with its associated locking overhead. We also need 64-bit atomic read.
666  *
667  * The lock and the HPET value are stored together and can be read in a
668  * single atomic 64-bit read. It is explicitly assumed that arch_spinlock_t
669  * is 32 bits in size.
670  */
671 union hpet_lock {
672         struct {
673                 arch_spinlock_t lock;
674                 u32 value;
675         };
676         u64 lockval;
677 };
678
679 static union hpet_lock hpet __cacheline_aligned = {
680         { .lock = __ARCH_SPIN_LOCK_UNLOCKED, },
681 };
682
683 static u64 read_hpet(struct clocksource *cs)
684 {
685         unsigned long flags;
686         union hpet_lock old, new;
687
688         BUILD_BUG_ON(sizeof(union hpet_lock) != 8);
689
690         /*
691          * Read HPET directly if in NMI.
692          */
693         if (in_nmi())
694                 return (u64)hpet_readl(HPET_COUNTER);
695
696         /*
697          * Read the current state of the lock and HPET value atomically.
698          */
699         old.lockval = READ_ONCE(hpet.lockval);
700
701         if (arch_spin_is_locked(&old.lock))
702                 goto contended;
703
704         local_irq_save(flags);
705         if (arch_spin_trylock(&hpet.lock)) {
706                 new.value = hpet_readl(HPET_COUNTER);
707                 /*
708                  * Use WRITE_ONCE() to prevent store tearing.
709                  */
710                 WRITE_ONCE(hpet.value, new.value);
711                 arch_spin_unlock(&hpet.lock);
712                 local_irq_restore(flags);
713                 return (u64)new.value;
714         }
715         local_irq_restore(flags);
716
717 contended:
718         /*
719          * Contended case
720          * --------------
721          * Wait until the HPET value change or the lock is free to indicate
722          * its value is up-to-date.
723          *
724          * It is possible that old.value has already contained the latest
725          * HPET value while the lock holder was in the process of releasing
726          * the lock. Checking for lock state change will enable us to return
727          * the value immediately instead of waiting for the next HPET reader
728          * to come along.
729          */
730         do {
731                 cpu_relax();
732                 new.lockval = READ_ONCE(hpet.lockval);
733         } while ((new.value == old.value) && arch_spin_is_locked(&new.lock));
734
735         return (u64)new.value;
736 }
737 #else
738 /*
739  * For UP or 32-bit.
740  */
741 static u64 read_hpet(struct clocksource *cs)
742 {
743         return (u64)hpet_readl(HPET_COUNTER);
744 }
745 #endif
746
747 static struct clocksource clocksource_hpet = {
748         .name           = "hpet",
749         .rating         = 250,
750         .read           = read_hpet,
751         .mask           = HPET_MASK,
752         .flags          = CLOCK_SOURCE_IS_CONTINUOUS,
753         .resume         = hpet_resume_counter,
754 };
755
756 /*
757  * AMD SB700 based systems with spread spectrum enabled use a SMM based
758  * HPET emulation to provide proper frequency setting.
759  *
760  * On such systems the SMM code is initialized with the first HPET register
761  * access and takes some time to complete. During this time the config
762  * register reads 0xffffffff. We check for max 1000 loops whether the
763  * config register reads a non-0xffffffff value to make sure that the
764  * HPET is up and running before we proceed any further.
765  *
766  * A counting loop is safe, as the HPET access takes thousands of CPU cycles.
767  *
768  * On non-SB700 based machines this check is only done once and has no
769  * side effects.
770  */
771 static bool __init hpet_cfg_working(void)
772 {
773         int i;
774
775         for (i = 0; i < 1000; i++) {
776                 if (hpet_readl(HPET_CFG) != 0xFFFFFFFF)
777                         return true;
778         }
779
780         pr_warn("Config register invalid. Disabling HPET\n");
781         return false;
782 }
783
784 static bool __init hpet_counting(void)
785 {
786         u64 start, now, t1;
787
788         hpet_restart_counter();
789
790         t1 = hpet_readl(HPET_COUNTER);
791         start = rdtsc();
792
793         /*
794          * We don't know the TSC frequency yet, but waiting for
795          * 200000 TSC cycles is safe:
796          * 4 GHz == 50us
797          * 1 GHz == 200us
798          */
799         do {
800                 if (t1 != hpet_readl(HPET_COUNTER))
801                         return true;
802                 now = rdtsc();
803         } while ((now - start) < 200000UL);
804
805         pr_warn("Counter not counting. HPET disabled\n");
806         return false;
807 }
808
809 /**
810  * hpet_enable - Try to setup the HPET timer. Returns 1 on success.
811  */
812 int __init hpet_enable(void)
813 {
814         u32 hpet_period, cfg, id, irq;
815         unsigned int i, channels;
816         struct hpet_channel *hc;
817         u64 freq;
818
819         if (!is_hpet_capable())
820                 return 0;
821
822         hpet_set_mapping();
823         if (!hpet_virt_address)
824                 return 0;
825
826         /* Validate that the config register is working */
827         if (!hpet_cfg_working())
828                 goto out_nohpet;
829
830         /* Validate that the counter is counting */
831         if (!hpet_counting())
832                 goto out_nohpet;
833
834         /*
835          * Read the period and check for a sane value:
836          */
837         hpet_period = hpet_readl(HPET_PERIOD);
838         if (hpet_period < HPET_MIN_PERIOD || hpet_period > HPET_MAX_PERIOD)
839                 goto out_nohpet;
840
841         /* The period is a femtoseconds value. Convert it to a frequency. */
842         freq = FSEC_PER_SEC;
843         do_div(freq, hpet_period);
844         hpet_freq = freq;
845
846         /*
847          * Read the HPET ID register to retrieve the IRQ routing
848          * information and the number of channels
849          */
850         id = hpet_readl(HPET_ID);
851         hpet_print_config();
852
853         /* This is the HPET channel number which is zero based */
854         channels = ((id & HPET_ID_NUMBER) >> HPET_ID_NUMBER_SHIFT) + 1;
855
856         /*
857          * The legacy routing mode needs at least two channels, tick timer
858          * and the rtc emulation channel.
859          */
860         if (IS_ENABLED(CONFIG_HPET_EMULATE_RTC) && channels < 2)
861                 goto out_nohpet;
862
863         hc = kcalloc(channels, sizeof(*hc), GFP_KERNEL);
864         if (!hc) {
865                 pr_warn("Disabling HPET.\n");
866                 goto out_nohpet;
867         }
868         hpet_base.channels = hc;
869         hpet_base.nr_channels = channels;
870
871         /* Read, store and sanitize the global configuration */
872         cfg = hpet_readl(HPET_CFG);
873         hpet_base.boot_cfg = cfg;
874         cfg &= ~(HPET_CFG_ENABLE | HPET_CFG_LEGACY);
875         hpet_writel(cfg, HPET_CFG);
876         if (cfg)
877                 pr_warn("Global config: Unknown bits %#x\n", cfg);
878
879         /* Read, store and sanitize the per channel configuration */
880         for (i = 0; i < channels; i++, hc++) {
881                 hc->num = i;
882
883                 cfg = hpet_readl(HPET_Tn_CFG(i));
884                 hc->boot_cfg = cfg;
885                 irq = (cfg & Tn_INT_ROUTE_CNF_MASK) >> Tn_INT_ROUTE_CNF_SHIFT;
886                 hc->irq = irq;
887
888                 cfg &= ~(HPET_TN_ENABLE | HPET_TN_LEVEL | HPET_TN_FSB);
889                 hpet_writel(cfg, HPET_Tn_CFG(i));
890
891                 cfg &= ~(HPET_TN_PERIODIC | HPET_TN_PERIODIC_CAP
892                          | HPET_TN_64BIT_CAP | HPET_TN_32BIT | HPET_TN_ROUTE
893                          | HPET_TN_FSB | HPET_TN_FSB_CAP);
894                 if (cfg)
895                         pr_warn("Channel #%u config: Unknown bits %#x\n", i, cfg);
896         }
897         hpet_print_config();
898
899         clocksource_register_hz(&clocksource_hpet, (u32)hpet_freq);
900
901         if (id & HPET_ID_LEGSUP) {
902                 hpet_legacy_clockevent_register(&hpet_base.channels[0]);
903                 hpet_base.channels[0].mode = HPET_MODE_LEGACY;
904                 if (IS_ENABLED(CONFIG_HPET_EMULATE_RTC))
905                         hpet_base.channels[1].mode = HPET_MODE_LEGACY;
906                 return 1;
907         }
908         return 0;
909
910 out_nohpet:
911         kfree(hpet_base.channels);
912         hpet_base.channels = NULL;
913         hpet_base.nr_channels = 0;
914         hpet_clear_mapping();
915         hpet_address = 0;
916         return 0;
917 }
918
919 /*
920  * The late initialization runs after the PCI quirks have been invoked
921  * which might have detected a system on which the HPET can be enforced.
922  *
923  * Also, the MSI machinery is not working yet when the HPET is initialized
924  * early.
925  *
926  * If the HPET is enabled, then:
927  *
928  *  1) Reserve one channel for /dev/hpet if CONFIG_HPET=y
929  *  2) Reserve up to num_possible_cpus() channels as per CPU clockevents
930  *  3) Setup /dev/hpet if CONFIG_HPET=y
931  *  4) Register hotplug callbacks when clockevents are available
932  */
933 static __init int hpet_late_init(void)
934 {
935         int ret;
936
937         if (!hpet_address) {
938                 if (!force_hpet_address)
939                         return -ENODEV;
940
941                 hpet_address = force_hpet_address;
942                 hpet_enable();
943         }
944
945         if (!hpet_virt_address)
946                 return -ENODEV;
947
948         hpet_select_device_channel();
949         hpet_select_clockevents();
950         hpet_reserve_platform_timers();
951         hpet_print_config();
952
953         if (!hpet_base.nr_clockevents)
954                 return 0;
955
956         ret = cpuhp_setup_state(CPUHP_AP_X86_HPET_ONLINE, "x86/hpet:online",
957                                 hpet_cpuhp_online, NULL);
958         if (ret)
959                 return ret;
960         ret = cpuhp_setup_state(CPUHP_X86_HPET_DEAD, "x86/hpet:dead", NULL,
961                                 hpet_cpuhp_dead);
962         if (ret)
963                 goto err_cpuhp;
964         return 0;
965
966 err_cpuhp:
967         cpuhp_remove_state(CPUHP_AP_X86_HPET_ONLINE);
968         return ret;
969 }
970 fs_initcall(hpet_late_init);
971
972 void hpet_disable(void)
973 {
974         unsigned int i;
975         u32 cfg;
976
977         if (!is_hpet_capable() || !hpet_virt_address)
978                 return;
979
980         /* Restore boot configuration with the enable bit cleared */
981         cfg = hpet_base.boot_cfg;
982         cfg &= ~HPET_CFG_ENABLE;
983         hpet_writel(cfg, HPET_CFG);
984
985         /* Restore the channel boot configuration */
986         for (i = 0; i < hpet_base.nr_channels; i++)
987                 hpet_writel(hpet_base.channels[i].boot_cfg, HPET_Tn_CFG(i));
988
989         /* If the HPET was enabled at boot time, reenable it */
990         if (hpet_base.boot_cfg & HPET_CFG_ENABLE)
991                 hpet_writel(hpet_base.boot_cfg, HPET_CFG);
992 }
993
994 #ifdef CONFIG_HPET_EMULATE_RTC
995
996 /*
997  * HPET in LegacyReplacement mode eats up the RTC interrupt line. When HPET
998  * is enabled, we support RTC interrupt functionality in software.
999  *
1000  * RTC has 3 kinds of interrupts:
1001  *
1002  *  1) Update Interrupt - generate an interrupt, every second, when the
1003  *     RTC clock is updated
1004  *  2) Alarm Interrupt - generate an interrupt at a specific time of day
1005  *  3) Periodic Interrupt - generate periodic interrupt, with frequencies
1006  *     2Hz-8192Hz (2Hz-64Hz for non-root user) (all frequencies in powers of 2)
1007  *
1008  * (1) and (2) above are implemented using polling at a frequency of 64 Hz:
1009  * DEFAULT_RTC_INT_FREQ.
1010  *
1011  * The exact frequency is a tradeoff between accuracy and interrupt overhead.
1012  *
1013  * For (3), we use interrupts at 64 Hz, or the user specified periodic frequency,
1014  * if it's higher.
1015  */
1016 #include <linux/mc146818rtc.h>
1017 #include <linux/rtc.h>
1018
1019 #define DEFAULT_RTC_INT_FREQ    64
1020 #define DEFAULT_RTC_SHIFT       6
1021 #define RTC_NUM_INTS            1
1022
1023 static unsigned long hpet_rtc_flags;
1024 static int hpet_prev_update_sec;
1025 static struct rtc_time hpet_alarm_time;
1026 static unsigned long hpet_pie_count;
1027 static u32 hpet_t1_cmp;
1028 static u32 hpet_default_delta;
1029 static u32 hpet_pie_delta;
1030 static unsigned long hpet_pie_limit;
1031
1032 static rtc_irq_handler irq_handler;
1033
1034 /*
1035  * Check that the HPET counter c1 is ahead of c2
1036  */
1037 static inline int hpet_cnt_ahead(u32 c1, u32 c2)
1038 {
1039         return (s32)(c2 - c1) < 0;
1040 }
1041
1042 /*
1043  * Registers a IRQ handler.
1044  */
1045 int hpet_register_irq_handler(rtc_irq_handler handler)
1046 {
1047         if (!is_hpet_enabled())
1048                 return -ENODEV;
1049         if (irq_handler)
1050                 return -EBUSY;
1051
1052         irq_handler = handler;
1053
1054         return 0;
1055 }
1056 EXPORT_SYMBOL_GPL(hpet_register_irq_handler);
1057
1058 /*
1059  * Deregisters the IRQ handler registered with hpet_register_irq_handler()
1060  * and does cleanup.
1061  */
1062 void hpet_unregister_irq_handler(rtc_irq_handler handler)
1063 {
1064         if (!is_hpet_enabled())
1065                 return;
1066
1067         irq_handler = NULL;
1068         hpet_rtc_flags = 0;
1069 }
1070 EXPORT_SYMBOL_GPL(hpet_unregister_irq_handler);
1071
1072 /*
1073  * Channel 1 for RTC emulation. We use one shot mode, as periodic mode
1074  * is not supported by all HPET implementations for channel 1.
1075  *
1076  * hpet_rtc_timer_init() is called when the rtc is initialized.
1077  */
1078 int hpet_rtc_timer_init(void)
1079 {
1080         unsigned int cfg, cnt, delta;
1081         unsigned long flags;
1082
1083         if (!is_hpet_enabled())
1084                 return 0;
1085
1086         if (!hpet_default_delta) {
1087                 struct clock_event_device *evt = &hpet_base.channels[0].evt;
1088                 uint64_t clc;
1089
1090                 clc = (uint64_t) evt->mult * NSEC_PER_SEC;
1091                 clc >>= evt->shift + DEFAULT_RTC_SHIFT;
1092                 hpet_default_delta = clc;
1093         }
1094
1095         if (!(hpet_rtc_flags & RTC_PIE) || hpet_pie_limit)
1096                 delta = hpet_default_delta;
1097         else
1098                 delta = hpet_pie_delta;
1099
1100         local_irq_save(flags);
1101
1102         cnt = delta + hpet_readl(HPET_COUNTER);
1103         hpet_writel(cnt, HPET_T1_CMP);
1104         hpet_t1_cmp = cnt;
1105
1106         cfg = hpet_readl(HPET_T1_CFG);
1107         cfg &= ~HPET_TN_PERIODIC;
1108         cfg |= HPET_TN_ENABLE | HPET_TN_32BIT;
1109         hpet_writel(cfg, HPET_T1_CFG);
1110
1111         local_irq_restore(flags);
1112
1113         return 1;
1114 }
1115 EXPORT_SYMBOL_GPL(hpet_rtc_timer_init);
1116
1117 static void hpet_disable_rtc_channel(void)
1118 {
1119         u32 cfg = hpet_readl(HPET_T1_CFG);
1120
1121         cfg &= ~HPET_TN_ENABLE;
1122         hpet_writel(cfg, HPET_T1_CFG);
1123 }
1124
1125 /*
1126  * The functions below are called from rtc driver.
1127  * Return 0 if HPET is not being used.
1128  * Otherwise do the necessary changes and return 1.
1129  */
1130 int hpet_mask_rtc_irq_bit(unsigned long bit_mask)
1131 {
1132         if (!is_hpet_enabled())
1133                 return 0;
1134
1135         hpet_rtc_flags &= ~bit_mask;
1136         if (unlikely(!hpet_rtc_flags))
1137                 hpet_disable_rtc_channel();
1138
1139         return 1;
1140 }
1141 EXPORT_SYMBOL_GPL(hpet_mask_rtc_irq_bit);
1142
1143 int hpet_set_rtc_irq_bit(unsigned long bit_mask)
1144 {
1145         unsigned long oldbits = hpet_rtc_flags;
1146
1147         if (!is_hpet_enabled())
1148                 return 0;
1149
1150         hpet_rtc_flags |= bit_mask;
1151
1152         if ((bit_mask & RTC_UIE) && !(oldbits & RTC_UIE))
1153                 hpet_prev_update_sec = -1;
1154
1155         if (!oldbits)
1156                 hpet_rtc_timer_init();
1157
1158         return 1;
1159 }
1160 EXPORT_SYMBOL_GPL(hpet_set_rtc_irq_bit);
1161
1162 int hpet_set_alarm_time(unsigned char hrs, unsigned char min, unsigned char sec)
1163 {
1164         if (!is_hpet_enabled())
1165                 return 0;
1166
1167         hpet_alarm_time.tm_hour = hrs;
1168         hpet_alarm_time.tm_min = min;
1169         hpet_alarm_time.tm_sec = sec;
1170
1171         return 1;
1172 }
1173 EXPORT_SYMBOL_GPL(hpet_set_alarm_time);
1174
1175 int hpet_set_periodic_freq(unsigned long freq)
1176 {
1177         uint64_t clc;
1178
1179         if (!is_hpet_enabled())
1180                 return 0;
1181
1182         if (freq <= DEFAULT_RTC_INT_FREQ) {
1183                 hpet_pie_limit = DEFAULT_RTC_INT_FREQ / freq;
1184         } else {
1185                 struct clock_event_device *evt = &hpet_base.channels[0].evt;
1186
1187                 clc = (uint64_t) evt->mult * NSEC_PER_SEC;
1188                 do_div(clc, freq);
1189                 clc >>= evt->shift;
1190                 hpet_pie_delta = clc;
1191                 hpet_pie_limit = 0;
1192         }
1193
1194         return 1;
1195 }
1196 EXPORT_SYMBOL_GPL(hpet_set_periodic_freq);
1197
1198 int hpet_rtc_dropped_irq(void)
1199 {
1200         return is_hpet_enabled();
1201 }
1202 EXPORT_SYMBOL_GPL(hpet_rtc_dropped_irq);
1203
1204 static void hpet_rtc_timer_reinit(void)
1205 {
1206         unsigned int delta;
1207         int lost_ints = -1;
1208
1209         if (unlikely(!hpet_rtc_flags))
1210                 hpet_disable_rtc_channel();
1211
1212         if (!(hpet_rtc_flags & RTC_PIE) || hpet_pie_limit)
1213                 delta = hpet_default_delta;
1214         else
1215                 delta = hpet_pie_delta;
1216
1217         /*
1218          * Increment the comparator value until we are ahead of the
1219          * current count.
1220          */
1221         do {
1222                 hpet_t1_cmp += delta;
1223                 hpet_writel(hpet_t1_cmp, HPET_T1_CMP);
1224                 lost_ints++;
1225         } while (!hpet_cnt_ahead(hpet_t1_cmp, hpet_readl(HPET_COUNTER)));
1226
1227         if (lost_ints) {
1228                 if (hpet_rtc_flags & RTC_PIE)
1229                         hpet_pie_count += lost_ints;
1230                 if (printk_ratelimit())
1231                         pr_warn("Lost %d RTC interrupts\n", lost_ints);
1232         }
1233 }
1234
1235 irqreturn_t hpet_rtc_interrupt(int irq, void *dev_id)
1236 {
1237         struct rtc_time curr_time;
1238         unsigned long rtc_int_flag = 0;
1239
1240         hpet_rtc_timer_reinit();
1241         memset(&curr_time, 0, sizeof(struct rtc_time));
1242
1243         if (hpet_rtc_flags & (RTC_UIE | RTC_AIE))
1244                 mc146818_get_time(&curr_time);
1245
1246         if (hpet_rtc_flags & RTC_UIE &&
1247             curr_time.tm_sec != hpet_prev_update_sec) {
1248                 if (hpet_prev_update_sec >= 0)
1249                         rtc_int_flag = RTC_UF;
1250                 hpet_prev_update_sec = curr_time.tm_sec;
1251         }
1252
1253         if (hpet_rtc_flags & RTC_PIE && ++hpet_pie_count >= hpet_pie_limit) {
1254                 rtc_int_flag |= RTC_PF;
1255                 hpet_pie_count = 0;
1256         }
1257
1258         if (hpet_rtc_flags & RTC_AIE &&
1259             (curr_time.tm_sec == hpet_alarm_time.tm_sec) &&
1260             (curr_time.tm_min == hpet_alarm_time.tm_min) &&
1261             (curr_time.tm_hour == hpet_alarm_time.tm_hour))
1262                 rtc_int_flag |= RTC_AF;
1263
1264         if (rtc_int_flag) {
1265                 rtc_int_flag |= (RTC_IRQF | (RTC_NUM_INTS << 8));
1266                 if (irq_handler)
1267                         irq_handler(rtc_int_flag, dev_id);
1268         }
1269         return IRQ_HANDLED;
1270 }
1271 EXPORT_SYMBOL_GPL(hpet_rtc_interrupt);
1272 #endif