hw/arm/virt.c

   1 /*
   2  * ARM mach-virt emulation
   3  *
   4  * Copyright (c) 2013 Linaro Limited
   5  *
   6  * This program is free software; you can redistribute it and/or modify it
   7  * under the terms and conditions of the GNU General Public License,
   8  * version 2 or later, as published by the Free Software Foundation.
   9  *
  10  * This program is distributed in the hope it will be useful, but WITHOUT
  11  * ANY WARRANTY; without even the implied warranty of MERCHANTABILITY or
  12  * FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE.  See the GNU General Public License for
  13  * more details.
  14  *
  15  * You should have received a copy of the GNU General Public License along with
  16  * this program.  If not, see <http://www.gnu.org/licenses/>.
  17  *
  18  * Emulate a virtual board which works by passing Linux all the information
  19  * it needs about what devices are present via the device tree.
  20  * There are some restrictions about what we can do here:
  21  *  + we can only present devices whose Linux drivers will work based
  22  *    purely on the device tree with no platform data at all
  23  *  + we want to present a very stripped-down minimalist platform,
  24  *    both because this reduces the security attack surface from the guest
  25  *    and also because it reduces our exposure to being broken when
  26  *    the kernel updates its device tree bindings and requires further
  27  *    information in a device binding that we aren't providing.
  28  * This is essentially the same approach kvmtool uses.
  29  */
  30
  31 #include "hw/sysbus.h"
  32 #include "hw/arm/arm.h"
  33 #include "hw/arm/primecell.h"
  34 #include "hw/arm/virt.h"
  35 #include "hw/devices.h"
  36 #include "net/net.h"
  37 #include "sysemu/block-backend.h"
  38 #include "sysemu/device_tree.h"
  39 #include "sysemu/sysemu.h"
  40 #include "sysemu/kvm.h"
  41 #include "hw/boards.h"
  42 #include "hw/loader.h"
  43 #include "exec/address-spaces.h"
  44 #include "qemu/bitops.h"
  45 #include "qemu/error-report.h"
  46 #include "hw/pci-host/gpex.h"
  47 #include "hw/arm/virt-acpi-build.h"
  48 #include "hw/arm/sysbus-fdt.h"
  49 #include "hw/platform-bus.h"
  50
  51 /* Number of external interrupt lines to configure the GIC with */
  52 #define NUM_IRQS 256
  53
  54 #define GIC_FDT_IRQ_TYPE_SPI 0
  55 #define GIC_FDT_IRQ_TYPE_PPI 1
  56
  57 #define GIC_FDT_IRQ_FLAGS_EDGE_LO_HI 1
  58 #define GIC_FDT_IRQ_FLAGS_EDGE_HI_LO 2
  59 #define GIC_FDT_IRQ_FLAGS_LEVEL_HI 4
  60 #define GIC_FDT_IRQ_FLAGS_LEVEL_LO 8
  61
  62 #define GIC_FDT_IRQ_PPI_CPU_START 8
  63 #define GIC_FDT_IRQ_PPI_CPU_WIDTH 8
  64
  65 #define PLATFORM_BUS_NUM_IRQS 64
  66
  67 static ARMPlatformBusSystemParams platform_bus_params;
  68
  69 typedef struct VirtBoardInfo {
  70     struct arm_boot_info bootinfo;
  71     const char *cpu_model;
  72     const MemMapEntry *memmap;
  73     const int *irqmap;
  74     int smp_cpus;
  75     void *fdt;
  76     int fdt_size;
  77     uint32_t clock_phandle;
  78     uint32_t gic_phandle;
  79     uint32_t v2m_phandle;
  80 } VirtBoardInfo;
  81
  82 typedef struct {
  83     MachineClass parent;
  84     VirtBoardInfo *daughterboard;
  85 } VirtMachineClass;
  86
  87 typedef struct {
  88     MachineState parent;
  89     bool secure;
  90 } VirtMachineState;
  91
  92 #define TYPE_VIRT_MACHINE   "virt"
  93 #define VIRT_MACHINE(obj) \
  94     OBJECT_CHECK(VirtMachineState, (obj), TYPE_VIRT_MACHINE)
  95 #define VIRT_MACHINE_GET_CLASS(obj) \
  96     OBJECT_GET_CLASS(VirtMachineClass, obj, TYPE_VIRT_MACHINE)
  97 #define VIRT_MACHINE_CLASS(klass) \
  98     OBJECT_CLASS_CHECK(VirtMachineClass, klass, TYPE_VIRT_MACHINE)
  99
 100 /* Addresses and sizes of our components.
 101  * 0..128MB is space for a flash device so we can run bootrom code such as UEFI.
 102  * 128MB..256MB is used for miscellaneous device I/O.
 103  * 256MB..1GB is reserved for possible future PCI support (ie where the
 104  * PCI memory window will go if we add a PCI host controller).
 105  * 1GB and up is RAM (which may happily spill over into the
 106  * high memory region beyond 4GB).
 107  * This represents a compromise between how much RAM can be given to
 108  * a 32 bit VM and leaving space for expansion and in particular for PCI.
 109  * Note that devices should generally be placed at multiples of 0x10000,
 110  * to accommodate guests using 64K pages.
 111  */
 112 static const MemMapEntry a15memmap[] = {
 113     /* Space up to 0x8000000 is reserved for a boot ROM */
 114     [VIRT_FLASH] =              {          0, 0x08000000 },
 115     [VIRT_CPUPERIPHS] =         { 0x08000000, 0x00020000 },
 116     /* GIC distributor and CPU interfaces sit inside the CPU peripheral space */
 117     [VIRT_GIC_DIST] =           { 0x08000000, 0x00010000 },
 118     [VIRT_GIC_CPU] =            { 0x08010000, 0x00010000 },
 119     [VIRT_GIC_V2M] =            { 0x08020000, 0x00001000 },
 120     [VIRT_UART] =               { 0x09000000, 0x00001000 },
 121     [VIRT_RTC] =                { 0x09010000, 0x00001000 },
 122     [VIRT_FW_CFG] =             { 0x09020000, 0x0000000a },
 123     [VIRT_MMIO] =               { 0x0a000000, 0x00000200 },
 124     /* ...repeating for a total of NUM_VIRTIO_TRANSPORTS, each of that size */
 125     [VIRT_PLATFORM_BUS] =       { 0x0c000000, 0x02000000 },
 126     [VIRT_PCIE_MMIO] =          { 0x10000000, 0x2eff0000 },
 127     [VIRT_PCIE_PIO] =           { 0x3eff0000, 0x00010000 },
 128     [VIRT_PCIE_ECAM] =          { 0x3f000000, 0x01000000 },
 129     [VIRT_MEM] =                { 0x40000000, 30ULL * 1024 * 1024 * 1024 },
 130 };
 131
 132 static const int a15irqmap[] = {
 133     [VIRT_UART] = 1,
 134     [VIRT_RTC] = 2,
 135     [VIRT_PCIE] = 3, /* ... to 6 */
 136     [VIRT_MMIO] = 16, /* ...to 16 + NUM_VIRTIO_TRANSPORTS - 1 */
 137     [VIRT_GIC_V2M] = 48, /* ...to 48 + NUM_GICV2M_SPIS - 1 */
 138     [VIRT_PLATFORM_BUS] = 112, /* ...to 112 + PLATFORM_BUS_NUM_IRQS -1 */
 139 };
 140
 141 static VirtBoardInfo machines[] = {
 142     {
 143         .cpu_model = "cortex-a15",
 144         .memmap = a15memmap,
 145         .irqmap = a15irqmap,
 146     },
 147     {
 148         .cpu_model = "cortex-a57",
 149         .memmap = a15memmap,
 150         .irqmap = a15irqmap,
 151     },
 152     {
 153         .cpu_model = "host",
 154         .memmap = a15memmap,
 155         .irqmap = a15irqmap,
 156     },
 157 };
 158
 159 static VirtBoardInfo *find_machine_info(const char *cpu)
 160 {
 161     int i;
 162
 163     for (i = 0; i < ARRAY_SIZE(machines); i++) {
 164         if (strcmp(cpu, machines[i].cpu_model) == 0) {
 165             return &machines[i];
 166         }
 167     }
 168     return NULL;
 169 }
 170
 171 static void create_fdt(VirtBoardInfo *vbi)
 172 {
 173     void *fdt = create_device_tree(&vbi->fdt_size);
 174
 175     if (!fdt) {
 176         error_report("create_device_tree() failed");
 177         exit(1);
 178     }
 179
 180     vbi->fdt = fdt;
 181
 182     /* Header */
 183     qemu_fdt_setprop_string(fdt, "/", "compatible", "linux,dummy-virt");
 184     qemu_fdt_setprop_cell(fdt, "/", "#address-cells", 0x2);
 185     qemu_fdt_setprop_cell(fdt, "/", "#size-cells", 0x2);
 186
 187     /*
 188      * /chosen and /memory nodes must exist for load_dtb
 189      * to fill in necessary properties later
 190      */
 191     qemu_fdt_add_subnode(fdt, "/chosen");
 192     qemu_fdt_add_subnode(fdt, "/memory");
 193     qemu_fdt_setprop_string(fdt, "/memory", "device_type", "memory");
 194
 195     /* Clock node, for the benefit of the UART. The kernel device tree
 196      * binding documentation claims the PL011 node clock properties are
 197      * optional but in practice if you omit them the kernel refuses to
 198      * probe for the device.
 199      */
 200     vbi->clock_phandle = qemu_fdt_alloc_phandle(fdt);
 201     qemu_fdt_add_subnode(fdt, "/apb-pclk");
 202     qemu_fdt_setprop_string(fdt, "/apb-pclk", "compatible", "fixed-clock");
 203     qemu_fdt_setprop_cell(fdt, "/apb-pclk", "#clock-cells", 0x0);
 204     qemu_fdt_setprop_cell(fdt, "/apb-pclk", "clock-frequency", 24000000);
 205     qemu_fdt_setprop_string(fdt, "/apb-pclk", "clock-output-names",
 206                                 "clk24mhz");
 207     qemu_fdt_setprop_cell(fdt, "/apb-pclk", "phandle", vbi->clock_phandle);
 208
 209 }
 210
 211 static void fdt_add_psci_node(const VirtBoardInfo *vbi)
 212 {
 213     uint32_t cpu_suspend_fn;
 214     uint32_t cpu_off_fn;
 215     uint32_t cpu_on_fn;
 216     uint32_t migrate_fn;
 217     void *fdt = vbi->fdt;
 218     ARMCPU *armcpu = ARM_CPU(qemu_get_cpu(0));
 219
 220     qemu_fdt_add_subnode(fdt, "/psci");
 221     if (armcpu->psci_version == 2) {
 222         const char comp[] = "arm,psci-0.2\0arm,psci";
 223         qemu_fdt_setprop(fdt, "/psci", "compatible", comp, sizeof(comp));
 224
 225         cpu_off_fn = QEMU_PSCI_0_2_FN_CPU_OFF;
 226         if (arm_feature(&armcpu->env, ARM_FEATURE_AARCH64)) {
 227             cpu_suspend_fn = QEMU_PSCI_0_2_FN64_CPU_SUSPEND;
 228             cpu_on_fn = QEMU_PSCI_0_2_FN64_CPU_ON;
 229             migrate_fn = QEMU_PSCI_0_2_FN64_MIGRATE;
 230         } else {
 231             cpu_suspend_fn = QEMU_PSCI_0_2_FN_CPU_SUSPEND;
 232             cpu_on_fn = QEMU_PSCI_0_2_FN_CPU_ON;
 233             migrate_fn = QEMU_PSCI_0_2_FN_MIGRATE;
 234         }
 235     } else {
 236         qemu_fdt_setprop_string(fdt, "/psci", "compatible", "arm,psci");
 237
 238         cpu_suspend_fn = QEMU_PSCI_0_1_FN_CPU_SUSPEND;
 239         cpu_off_fn = QEMU_PSCI_0_1_FN_CPU_OFF;
 240         cpu_on_fn = QEMU_PSCI_0_1_FN_CPU_ON;
 241         migrate_fn = QEMU_PSCI_0_1_FN_MIGRATE;
 242     }
 243
 244     /* We adopt the PSCI spec's nomenclature, and use 'conduit' to refer
 245      * to the instruction that should be used to invoke PSCI functions.
 246      * However, the device tree binding uses 'method' instead, so that is
 247      * what we should use here.
 248      */
 249     qemu_fdt_setprop_string(fdt, "/psci", "method", "hvc");
 250
 251     qemu_fdt_setprop_cell(fdt, "/psci", "cpu_suspend", cpu_suspend_fn);
 252     qemu_fdt_setprop_cell(fdt, "/psci", "cpu_off", cpu_off_fn);
 253     qemu_fdt_setprop_cell(fdt, "/psci", "cpu_on", cpu_on_fn);
 254     qemu_fdt_setprop_cell(fdt, "/psci", "migrate", migrate_fn);
 255 }
 256
 257 static void fdt_add_timer_nodes(const VirtBoardInfo *vbi)
 258 {
 259     /* Note that on A15 h/w these interrupts are level-triggered,
 260      * but for the GIC implementation provided by both QEMU and KVM
 261      * they are edge-triggered.
 262      */
 263     ARMCPU *armcpu;
 264     uint32_t irqflags = GIC_FDT_IRQ_FLAGS_EDGE_LO_HI;
 265
 266     irqflags = deposit32(irqflags, GIC_FDT_IRQ_PPI_CPU_START,
 267                          GIC_FDT_IRQ_PPI_CPU_WIDTH, (1 << vbi->smp_cpus) - 1);
 268
 269     qemu_fdt_add_subnode(vbi->fdt, "/timer");
 270
 271     armcpu = ARM_CPU(qemu_get_cpu(0));
 272     if (arm_feature(&armcpu->env, ARM_FEATURE_V8)) {
 273         const char compat[] = "arm,armv8-timer\0arm,armv7-timer";
 274         qemu_fdt_setprop(vbi->fdt, "/timer", "compatible",
 275                          compat, sizeof(compat));
 276     } else {
 277         qemu_fdt_setprop_string(vbi->fdt, "/timer", "compatible",
 278                                 "arm,armv7-timer");
 279     }
 280     qemu_fdt_setprop_cells(vbi->fdt, "/timer", "interrupts",
 281                        GIC_FDT_IRQ_TYPE_PPI, ARCH_TIMER_S_EL1_IRQ, irqflags,
 282                        GIC_FDT_IRQ_TYPE_PPI, ARCH_TIMER_NS_EL1_IRQ, irqflags,
 283                        GIC_FDT_IRQ_TYPE_PPI, ARCH_TIMER_VIRT_IRQ, irqflags,
 284                        GIC_FDT_IRQ_TYPE_PPI, ARCH_TIMER_NS_EL2_IRQ, irqflags);
 285 }
 286
 287 static void fdt_add_cpu_nodes(const VirtBoardInfo *vbi)
 288 {
 289     int cpu;
 290
 291     qemu_fdt_add_subnode(vbi->fdt, "/cpus");
 292     qemu_fdt_setprop_cell(vbi->fdt, "/cpus", "#address-cells", 0x1);
 293     qemu_fdt_setprop_cell(vbi->fdt, "/cpus", "#size-cells", 0x0);
 294
 295     for (cpu = vbi->smp_cpus - 1; cpu >= 0; cpu--) {
 296         char *nodename = g_strdup_printf("/cpus/cpu@%d", cpu);
 297         ARMCPU *armcpu = ARM_CPU(qemu_get_cpu(cpu));
 298
 299         qemu_fdt_add_subnode(vbi->fdt, nodename);
 300         qemu_fdt_setprop_string(vbi->fdt, nodename, "device_type", "cpu");
 301         qemu_fdt_setprop_string(vbi->fdt, nodename, "compatible",
 302                                     armcpu->dtb_compatible);
 303
 304         if (vbi->smp_cpus > 1) {
 305             qemu_fdt_setprop_string(vbi->fdt, nodename,
 306                                         "enable-method", "psci");
 307         }
 308
 309         qemu_fdt_setprop_cell(vbi->fdt, nodename, "reg", cpu);
 310         g_free(nodename);
 311     }
 312 }
 313
 314 static void fdt_add_v2m_gic_node(VirtBoardInfo *vbi)
 315 {
 316     vbi->v2m_phandle = qemu_fdt_alloc_phandle(vbi->fdt);
 317     qemu_fdt_add_subnode(vbi->fdt, "/intc/v2m");
 318     qemu_fdt_setprop_string(vbi->fdt, "/intc/v2m", "compatible",
 319                             "arm,gic-v2m-frame");
 320     qemu_fdt_setprop(vbi->fdt, "/intc/v2m", "msi-controller", NULL, 0);
 321     qemu_fdt_setprop_sized_cells(vbi->fdt, "/intc/v2m", "reg",
 322                                  2, vbi->memmap[VIRT_GIC_V2M].base,
 323                                  2, vbi->memmap[VIRT_GIC_V2M].size);
 324     qemu_fdt_setprop_cell(vbi->fdt, "/intc/v2m", "phandle", vbi->v2m_phandle);
 325 }
 326
 327 static void fdt_add_gic_node(VirtBoardInfo *vbi)
 328 {
 329     vbi->gic_phandle = qemu_fdt_alloc_phandle(vbi->fdt);
 330     qemu_fdt_setprop_cell(vbi->fdt, "/", "interrupt-parent", vbi->gic_phandle);
 331
 332     qemu_fdt_add_subnode(vbi->fdt, "/intc");
 333     /* 'cortex-a15-gic' means 'GIC v2' */
 334     qemu_fdt_setprop_string(vbi->fdt, "/intc", "compatible",
 335                             "arm,cortex-a15-gic");
 336     qemu_fdt_setprop_cell(vbi->fdt, "/intc", "#interrupt-cells", 3);
 337     qemu_fdt_setprop(vbi->fdt, "/intc", "interrupt-controller", NULL, 0);
 338     qemu_fdt_setprop_sized_cells(vbi->fdt, "/intc", "reg",
 339                                      2, vbi->memmap[VIRT_GIC_DIST].base,
 340                                      2, vbi->memmap[VIRT_GIC_DIST].size,
 341                                      2, vbi->memmap[VIRT_GIC_CPU].base,
 342                                      2, vbi->memmap[VIRT_GIC_CPU].size);
 343     qemu_fdt_setprop_cell(vbi->fdt, "/intc", "#address-cells", 0x2);
 344     qemu_fdt_setprop_cell(vbi->fdt, "/intc", "#size-cells", 0x2);
 345     qemu_fdt_setprop(vbi->fdt, "/intc", "ranges", NULL, 0);
 346     qemu_fdt_setprop_cell(vbi->fdt, "/intc", "phandle", vbi->gic_phandle);
 347 }
 348
 349 static void create_v2m(VirtBoardInfo *vbi, qemu_irq *pic)
 350 {
 351     int i;
 352     int irq = vbi->irqmap[VIRT_GIC_V2M];
 353     DeviceState *dev;
 354
 355     dev = qdev_create(NULL, "arm-gicv2m");
 356     sysbus_mmio_map(SYS_BUS_DEVICE(dev), 0, vbi->memmap[VIRT_GIC_V2M].base);
 357     qdev_prop_set_uint32(dev, "base-spi", irq);
 358     qdev_prop_set_uint32(dev, "num-spi", NUM_GICV2M_SPIS);
 359     qdev_init_nofail(dev);
 360
 361     for (i = 0; i < NUM_GICV2M_SPIS; i++) {
 362         sysbus_connect_irq(SYS_BUS_DEVICE(dev), i, pic[irq + i]);
 363     }
 364
 365     fdt_add_v2m_gic_node(vbi);
 366 }
 367
 368 static void create_gic(VirtBoardInfo *vbi, qemu_irq *pic)
 369 {
 370     /* We create a standalone GIC v2 */
 371     DeviceState *gicdev;
 372     SysBusDevice *gicbusdev;
 373     const char *gictype = "arm_gic";
 374     int i;
 375
 376     if (kvm_irqchip_in_kernel()) {
 377         gictype = "kvm-arm-gic";
 378     }
 379
 380     gicdev = qdev_create(NULL, gictype);
 381     qdev_prop_set_uint32(gicdev, "revision", 2);
 382     qdev_prop_set_uint32(gicdev, "num-cpu", smp_cpus);
 383     /* Note that the num-irq property counts both internal and external
 384      * interrupts; there are always 32 of the former (mandated by GIC spec).
 385      */
 386     qdev_prop_set_uint32(gicdev, "num-irq", NUM_IRQS + 32);
 387     qdev_init_nofail(gicdev);
 388     gicbusdev = SYS_BUS_DEVICE(gicdev);
 389     sysbus_mmio_map(gicbusdev, 0, vbi->memmap[VIRT_GIC_DIST].base);
 390     sysbus_mmio_map(gicbusdev, 1, vbi->memmap[VIRT_GIC_CPU].base);
 391
 392     /* Wire the outputs from each CPU's generic timer to the
 393      * appropriate GIC PPI inputs, and the GIC's IRQ output to
 394      * the CPU's IRQ input.
 395      */
 396     for (i = 0; i < smp_cpus; i++) {
 397         DeviceState *cpudev = DEVICE(qemu_get_cpu(i));
 398         int ppibase = NUM_IRQS + i * 32;
 399         /* physical timer; we wire it up to the non-secure timer's ID,
 400          * since a real A15 always has TrustZone but QEMU doesn't.
 401          */
 402         qdev_connect_gpio_out(cpudev, 0,
 403                               qdev_get_gpio_in(gicdev, ppibase + 30));
 404         /* virtual timer */
 405         qdev_connect_gpio_out(cpudev, 1,
 406                               qdev_get_gpio_in(gicdev, ppibase + 27));
 407
 408         sysbus_connect_irq(gicbusdev, i, qdev_get_gpio_in(cpudev, ARM_CPU_IRQ));
 409         sysbus_connect_irq(gicbusdev, i + smp_cpus,
 410                            qdev_get_gpio_in(cpudev, ARM_CPU_FIQ));
 411     }
 412
 413     for (i = 0; i < NUM_IRQS; i++) {
 414         pic[i] = qdev_get_gpio_in(gicdev, i);
 415     }
 416
 417     fdt_add_gic_node(vbi);
 418
 419     create_v2m(vbi, pic);
 420 }
 421
 422 static void create_uart(const VirtBoardInfo *vbi, qemu_irq *pic)
 423 {
 424     char *nodename;
 425     hwaddr base = vbi->memmap[VIRT_UART].base;
 426     hwaddr size = vbi->memmap[VIRT_UART].size;
 427     int irq = vbi->irqmap[VIRT_UART];
 428     const char compat[] = "arm,pl011\0arm,primecell";
 429     const char clocknames[] = "uartclk\0apb_pclk";
 430
 431     sysbus_create_simple("pl011", base, pic[irq]);
 432
 433     nodename = g_strdup_printf("/pl011@%" PRIx64, base);
 434     qemu_fdt_add_subnode(vbi->fdt, nodename);
 435     /* Note that we can't use setprop_string because of the embedded NUL */
 436     qemu_fdt_setprop(vbi->fdt, nodename, "compatible",
 437                          compat, sizeof(compat));
 438     qemu_fdt_setprop_sized_cells(vbi->fdt, nodename, "reg",
 439                                      2, base, 2, size);
 440     qemu_fdt_setprop_cells(vbi->fdt, nodename, "interrupts",
 441                                GIC_FDT_IRQ_TYPE_SPI, irq,
 442                                GIC_FDT_IRQ_FLAGS_LEVEL_HI);
 443     qemu_fdt_setprop_cells(vbi->fdt, nodename, "clocks",
 444                                vbi->clock_phandle, vbi->clock_phandle);
 445     qemu_fdt_setprop(vbi->fdt, nodename, "clock-names",
 446                          clocknames, sizeof(clocknames));
 447
 448     qemu_fdt_setprop_string(vbi->fdt, "/chosen", "stdout-path", nodename);
 449     g_free(nodename);
 450 }
 451
 452 static void create_rtc(const VirtBoardInfo *vbi, qemu_irq *pic)
 453 {
 454     char *nodename;
 455     hwaddr base = vbi->memmap[VIRT_RTC].base;
 456     hwaddr size = vbi->memmap[VIRT_RTC].size;
 457     int irq = vbi->irqmap[VIRT_RTC];
 458     const char compat[] = "arm,pl031\0arm,primecell";
 459
 460     sysbus_create_simple("pl031", base, pic[irq]);
 461
 462     nodename = g_strdup_printf("/pl031@%" PRIx64, base);
 463     qemu_fdt_add_subnode(vbi->fdt, nodename);
 464     qemu_fdt_setprop(vbi->fdt, nodename, "compatible", compat, sizeof(compat));
 465     qemu_fdt_setprop_sized_cells(vbi->fdt, nodename, "reg",
 466                                  2, base, 2, size);
 467     qemu_fdt_setprop_cells(vbi->fdt, nodename, "interrupts",
 468                            GIC_FDT_IRQ_TYPE_SPI, irq,
 469                            GIC_FDT_IRQ_FLAGS_LEVEL_HI);
 470     qemu_fdt_setprop_cell(vbi->fdt, nodename, "clocks", vbi->clock_phandle);
 471     qemu_fdt_setprop_string(vbi->fdt, nodename, "clock-names", "apb_pclk");
 472     g_free(nodename);
 473 }
 474
 475 static void create_virtio_devices(const VirtBoardInfo *vbi, qemu_irq *pic)
 476 {
 477     int i;
 478     hwaddr size = vbi->memmap[VIRT_MMIO].size;
 479
 480     /* We create the transports in forwards order. Since qbus_realize()
 481      * prepends (not appends) new child buses, the incrementing loop below will
 482      * create a list of virtio-mmio buses with decreasing base addresses.
 483      *
 484      * When a -device option is processed from the command line,
 485      * qbus_find_recursive() picks the next free virtio-mmio bus in forwards
 486      * order. The upshot is that -device options in increasing command line
 487      * order are mapped to virtio-mmio buses with decreasing base addresses.
 488      *
 489      * When this code was originally written, that arrangement ensured that the
 490      * guest Linux kernel would give the lowest "name" (/dev/vda, eth0, etc) to
 491      * the first -device on the command line. (The end-to-end order is a
 492      * function of this loop, qbus_realize(), qbus_find_recursive(), and the
 493      * guest kernel's name-to-address assignment strategy.)
 494      *
 495      * Meanwhile, the kernel's traversal seems to have been reversed; see eg.
 496      * the message, if not necessarily the code, of commit 70161ff336.
 497      * Therefore the loop now establishes the inverse of the original intent.
 498      *
 499      * Unfortunately, we can't counteract the kernel change by reversing the
 500      * loop; it would break existing command lines.
 501      *
 502      * In any case, the kernel makes no guarantee about the stability of
 503      * enumeration order of virtio devices (as demonstrated by it changing
 504      * between kernel versions). For reliable and stable identification
 505      * of disks users must use UUIDs or similar mechanisms.
 506      */
 507     for (i = 0; i < NUM_VIRTIO_TRANSPORTS; i++) {
 508         int irq = vbi->irqmap[VIRT_MMIO] + i;
 509         hwaddr base = vbi->memmap[VIRT_MMIO].base + i * size;
 510
 511         sysbus_create_simple("virtio-mmio", base, pic[irq]);
 512     }
 513
 514     /* We add dtb nodes in reverse order so that they appear in the finished
 515      * device tree lowest address first.
 516      *
 517      * Note that this mapping is independent of the loop above. The previous
 518      * loop influences virtio device to virtio transport assignment, whereas
 519      * this loop controls how virtio transports are laid out in the dtb.
 520      */
 521     for (i = NUM_VIRTIO_TRANSPORTS - 1; i >= 0; i--) {
 522         char *nodename;
 523         int irq = vbi->irqmap[VIRT_MMIO] + i;
 524         hwaddr base = vbi->memmap[VIRT_MMIO].base + i * size;
 525
 526         nodename = g_strdup_printf("/virtio_mmio@%" PRIx64, base);
 527         qemu_fdt_add_subnode(vbi->fdt, nodename);
 528         qemu_fdt_setprop_string(vbi->fdt, nodename,
 529                                 "compatible", "virtio,mmio");
 530         qemu_fdt_setprop_sized_cells(vbi->fdt, nodename, "reg",
 531                                      2, base, 2, size);
 532         qemu_fdt_setprop_cells(vbi->fdt, nodename, "interrupts",
 533                                GIC_FDT_IRQ_TYPE_SPI, irq,
 534                                GIC_FDT_IRQ_FLAGS_EDGE_LO_HI);
 535         g_free(nodename);
 536     }
 537 }
 538
 539 static void create_one_flash(const char *name, hwaddr flashbase,
 540                              hwaddr flashsize)
 541 {
 542     /* Create and map a single flash device. We use the same
 543      * parameters as the flash devices on the Versatile Express board.
 544      */
 545     DriveInfo *dinfo = drive_get_next(IF_PFLASH);
 546     DeviceState *dev = qdev_create(NULL, "cfi.pflash01");
 547     const uint64_t sectorlength = 256 * 1024;
 548
 549     if (dinfo) {
 550         qdev_prop_set_drive(dev, "drive", blk_by_legacy_dinfo(dinfo),
 551                             &error_abort);
 552     }
 553
 554     qdev_prop_set_uint32(dev, "num-blocks", flashsize / sectorlength);
 555     qdev_prop_set_uint64(dev, "sector-length", sectorlength);
 556     qdev_prop_set_uint8(dev, "width", 4);
 557     qdev_prop_set_uint8(dev, "device-width", 2);
 558     qdev_prop_set_bit(dev, "big-endian", false);
 559     qdev_prop_set_uint16(dev, "id0", 0x89);
 560     qdev_prop_set_uint16(dev, "id1", 0x18);
 561     qdev_prop_set_uint16(dev, "id2", 0x00);
 562     qdev_prop_set_uint16(dev, "id3", 0x00);
 563     qdev_prop_set_string(dev, "name", name);
 564     qdev_init_nofail(dev);
 565
 566     sysbus_mmio_map(SYS_BUS_DEVICE(dev), 0, flashbase);
 567 }
 568
 569 static void create_flash(const VirtBoardInfo *vbi)
 570 {
 571     /* Create two flash devices to fill the VIRT_FLASH space in the memmap.
 572      * Any file passed via -bios goes in the first of these.
 573      */
 574     hwaddr flashsize = vbi->memmap[VIRT_FLASH].size / 2;
 575     hwaddr flashbase = vbi->memmap[VIRT_FLASH].base;
 576     char *nodename;
 577
 578     if (bios_name) {
 579         char *fn;
 580         int image_size;
 581
 582         if (drive_get(IF_PFLASH, 0, 0)) {
 583             error_report("The contents of the first flash device may be "
 584                          "specified with -bios or with -drive if=pflash... "
 585                          "but you cannot use both options at once");
 586             exit(1);
 587         }
 588         fn = qemu_find_file(QEMU_FILE_TYPE_BIOS, bios_name);
 589         if (!fn) {
 590             error_report("Could not find ROM image '%s'", bios_name);
 591             exit(1);
 592         }
 593         image_size = load_image_targphys(fn, flashbase, flashsize);
 594         g_free(fn);
 595         if (image_size < 0) {
 596             error_report("Could not load ROM image '%s'", bios_name);
 597             exit(1);
 598         }
 599     }
 600
 601     create_one_flash("virt.flash0", flashbase, flashsize);
 602     create_one_flash("virt.flash1", flashbase + flashsize, flashsize);
 603
 604     nodename = g_strdup_printf("/flash@%" PRIx64, flashbase);
 605     qemu_fdt_add_subnode(vbi->fdt, nodename);
 606     qemu_fdt_setprop_string(vbi->fdt, nodename, "compatible", "cfi-flash");
 607     qemu_fdt_setprop_sized_cells(vbi->fdt, nodename, "reg",
 608                                  2, flashbase, 2, flashsize,
 609                                  2, flashbase + flashsize, 2, flashsize);
 610     qemu_fdt_setprop_cell(vbi->fdt, nodename, "bank-width", 4);
 611     g_free(nodename);
 612 }
 613
 614 static void create_fw_cfg(const VirtBoardInfo *vbi)
 615 {
 616     hwaddr base = vbi->memmap[VIRT_FW_CFG].base;
 617     hwaddr size = vbi->memmap[VIRT_FW_CFG].size;
 618     char *nodename;
 619
 620     fw_cfg_init_mem_wide(base + 8, base, 8);
 621
 622     nodename = g_strdup_printf("/fw-cfg@%" PRIx64, base);
 623     qemu_fdt_add_subnode(vbi->fdt, nodename);
 624     qemu_fdt_setprop_string(vbi->fdt, nodename,
 625                             "compatible", "qemu,fw-cfg-mmio");
 626     qemu_fdt_setprop_sized_cells(vbi->fdt, nodename, "reg",
 627                                  2, base, 2, size);
 628     g_free(nodename);
 629 }
 630
 631 static void create_pcie_irq_map(const VirtBoardInfo *vbi, uint32_t gic_phandle,
 632                                 int first_irq, const char *nodename)
 633 {
 634     int devfn, pin;
 635     uint32_t full_irq_map[4 * 4 * 10] = { 0 };
 636     uint32_t *irq_map = full_irq_map;
 637
 638     for (devfn = 0; devfn <= 0x18; devfn += 0x8) {
 639         for (pin = 0; pin < 4; pin++) {
 640             int irq_type = GIC_FDT_IRQ_TYPE_SPI;
 641             int irq_nr = first_irq + ((pin + PCI_SLOT(devfn)) % PCI_NUM_PINS);
 642             int irq_level = GIC_FDT_IRQ_FLAGS_LEVEL_HI;
 643             int i;
 644
 645             uint32_t map[] = {
 646                 devfn << 8, 0, 0,                           /* devfn */
 647                 pin + 1,                                    /* PCI pin */
 648                 gic_phandle, 0, 0, irq_type, irq_nr, irq_level }; /* GIC irq */
 649
 650             /* Convert map to big endian */
 651             for (i = 0; i < 10; i++) {
 652                 irq_map[i] = cpu_to_be32(map[i]);
 653             }
 654             irq_map += 10;
 655         }
 656     }
 657
 658     qemu_fdt_setprop(vbi->fdt, nodename, "interrupt-map",
 659                      full_irq_map, sizeof(full_irq_map));
 660
 661     qemu_fdt_setprop_cells(vbi->fdt, nodename, "interrupt-map-mask",
 662                            0x1800, 0, 0, /* devfn (PCI_SLOT(3)) */
 663                            0x7           /* PCI irq */);
 664 }
 665
 666 static void create_pcie(const VirtBoardInfo *vbi, qemu_irq *pic)
 667 {
 668     hwaddr base_mmio = vbi->memmap[VIRT_PCIE_MMIO].base;
 669     hwaddr size_mmio = vbi->memmap[VIRT_PCIE_MMIO].size;
 670     hwaddr base_pio = vbi->memmap[VIRT_PCIE_PIO].base;
 671     hwaddr size_pio = vbi->memmap[VIRT_PCIE_PIO].size;
 672     hwaddr base_ecam = vbi->memmap[VIRT_PCIE_ECAM].base;
 673     hwaddr size_ecam = vbi->memmap[VIRT_PCIE_ECAM].size;
 674     hwaddr base = base_mmio;
 675     int nr_pcie_buses = size_ecam / PCIE_MMCFG_SIZE_MIN;
 676     int irq = vbi->irqmap[VIRT_PCIE];
 677     MemoryRegion *mmio_alias;
 678     MemoryRegion *mmio_reg;
 679     MemoryRegion *ecam_alias;
 680     MemoryRegion *ecam_reg;
 681     DeviceState *dev;
 682     char *nodename;
 683     int i;
 684
 685     dev = qdev_create(NULL, TYPE_GPEX_HOST);
 686     qdev_init_nofail(dev);
 687
 688     /* Map only the first size_ecam bytes of ECAM space */
 689     ecam_alias = g_new0(MemoryRegion, 1);
 690     ecam_reg = sysbus_mmio_get_region(SYS_BUS_DEVICE(dev), 0);
 691     memory_region_init_alias(ecam_alias, OBJECT(dev), "pcie-ecam",
 692                              ecam_reg, 0, size_ecam);
 693     memory_region_add_subregion(get_system_memory(), base_ecam, ecam_alias);
 694
 695     /* Map the MMIO window into system address space so as to expose
 696      * the section of PCI MMIO space which starts at the same base address
 697      * (ie 1:1 mapping for that part of PCI MMIO space visible through
 698      * the window).
 699      */
 700     mmio_alias = g_new0(MemoryRegion, 1);
 701     mmio_reg = sysbus_mmio_get_region(SYS_BUS_DEVICE(dev), 1);
 702     memory_region_init_alias(mmio_alias, OBJECT(dev), "pcie-mmio",
 703                              mmio_reg, base_mmio, size_mmio);
 704     memory_region_add_subregion(get_system_memory(), base_mmio, mmio_alias);
 705
 706     /* Map IO port space */
 707     sysbus_mmio_map(SYS_BUS_DEVICE(dev), 2, base_pio);
 708
 709     for (i = 0; i < GPEX_NUM_IRQS; i++) {
 710         sysbus_connect_irq(SYS_BUS_DEVICE(dev), i, pic[irq + i]);
 711     }
 712
 713     nodename = g_strdup_printf("/pcie@%" PRIx64, base);
 714     qemu_fdt_add_subnode(vbi->fdt, nodename);
 715     qemu_fdt_setprop_string(vbi->fdt, nodename,
 716                             "compatible", "pci-host-ecam-generic");
 717     qemu_fdt_setprop_string(vbi->fdt, nodename, "device_type", "pci");
 718     qemu_fdt_setprop_cell(vbi->fdt, nodename, "#address-cells", 3);
 719     qemu_fdt_setprop_cell(vbi->fdt, nodename, "#size-cells", 2);
 720     qemu_fdt_setprop_cells(vbi->fdt, nodename, "bus-range", 0,
 721                            nr_pcie_buses - 1);
 722
 723     qemu_fdt_setprop_cells(vbi->fdt, nodename, "msi-parent", vbi->v2m_phandle);
 724
 725     qemu_fdt_setprop_sized_cells(vbi->fdt, nodename, "reg",
 726                                  2, base_ecam, 2, size_ecam);
 727     qemu_fdt_setprop_sized_cells(vbi->fdt, nodename, "ranges",
 728                                  1, FDT_PCI_RANGE_IOPORT, 2, 0,
 729                                  2, base_pio, 2, size_pio,
 730                                  1, FDT_PCI_RANGE_MMIO, 2, base_mmio,
 731                                  2, base_mmio, 2, size_mmio);
 732
 733     qemu_fdt_setprop_cell(vbi->fdt, nodename, "#interrupt-cells", 1);
 734     create_pcie_irq_map(vbi, vbi->gic_phandle, irq, nodename);
 735
 736     g_free(nodename);
 737 }
 738
 739 static void create_platform_bus(VirtBoardInfo *vbi, qemu_irq *pic)
 740 {
 741     DeviceState *dev;
 742     SysBusDevice *s;
 743     int i;
 744     ARMPlatformBusFDTParams *fdt_params = g_new(ARMPlatformBusFDTParams, 1);
 745     MemoryRegion *sysmem = get_system_memory();
 746
 747     platform_bus_params.platform_bus_base = vbi->memmap[VIRT_PLATFORM_BUS].base;
 748     platform_bus_params.platform_bus_size = vbi->memmap[VIRT_PLATFORM_BUS].size;
 749     platform_bus_params.platform_bus_first_irq = vbi->irqmap[VIRT_PLATFORM_BUS];
 750     platform_bus_params.platform_bus_num_irqs = PLATFORM_BUS_NUM_IRQS;
 751
 752     fdt_params->system_params = &platform_bus_params;
 753     fdt_params->binfo = &vbi->bootinfo;
 754     fdt_params->intc = "/intc";
 755     /*
 756      * register a machine init done notifier that creates the device tree
 757      * nodes of the platform bus and its children dynamic sysbus devices
 758      */
 759     arm_register_platform_bus_fdt_creator(fdt_params);
 760
 761     dev = qdev_create(NULL, TYPE_PLATFORM_BUS_DEVICE);
 762     dev->id = TYPE_PLATFORM_BUS_DEVICE;
 763     qdev_prop_set_uint32(dev, "num_irqs",
 764         platform_bus_params.platform_bus_num_irqs);
 765     qdev_prop_set_uint32(dev, "mmio_size",
 766         platform_bus_params.platform_bus_size);
 767     qdev_init_nofail(dev);
 768     s = SYS_BUS_DEVICE(dev);
 769
 770     for (i = 0; i < platform_bus_params.platform_bus_num_irqs; i++) {
 771         int irqn = platform_bus_params.platform_bus_first_irq + i;
 772         sysbus_connect_irq(s, i, pic[irqn]);
 773     }
 774
 775     memory_region_add_subregion(sysmem,
 776                                 platform_bus_params.platform_bus_base,
 777                                 sysbus_mmio_get_region(s, 0));
 778 }
 779
 780 static void *machvirt_dtb(const struct arm_boot_info *binfo, int *fdt_size)
 781 {
 782     const VirtBoardInfo *board = (const VirtBoardInfo *)binfo;
 783
 784     *fdt_size = board->fdt_size;
 785     return board->fdt;
 786 }
 787
 788 static
 789 void virt_guest_info_machine_done(Notifier *notifier, void *data)
 790 {
 791     VirtGuestInfoState *guest_info_state = container_of(notifier,
 792                                               VirtGuestInfoState, machine_done);
 793     virt_acpi_setup(&guest_info_state->info);
 794 }
 795
 796 static void machvirt_init(MachineState *machine)
 797 {
 798     VirtMachineState *vms = VIRT_MACHINE(machine);
 799     qemu_irq pic[NUM_IRQS];
 800     MemoryRegion *sysmem = get_system_memory();
 801     int n;
 802     MemoryRegion *ram = g_new(MemoryRegion, 1);
 803     const char *cpu_model = machine->cpu_model;
 804     VirtBoardInfo *vbi;
 805     VirtGuestInfoState *guest_info_state = g_malloc0(sizeof *guest_info_state);
 806     VirtGuestInfo *guest_info = &guest_info_state->info;
 807     char **cpustr;
 808
 809     if (!cpu_model) {
 810         cpu_model = "cortex-a15";
 811     }
 812
 813     /* Separate the actual CPU model name from any appended features */
 814     cpustr = g_strsplit(cpu_model, ",", 2);
 815
 816     vbi = find_machine_info(cpustr[0]);
 817
 818     if (!vbi) {
 819         error_report("mach-virt: CPU %s not supported", cpustr[0]);
 820         exit(1);
 821     }
 822
 823     vbi->smp_cpus = smp_cpus;
 824
 825     if (machine->ram_size > vbi->memmap[VIRT_MEM].size) {
 826         error_report("mach-virt: cannot model more than 30GB RAM");
 827         exit(1);
 828     }
 829
 830     create_fdt(vbi);
 831
 832     for (n = 0; n < smp_cpus; n++) {
 833         ObjectClass *oc = cpu_class_by_name(TYPE_ARM_CPU, cpustr[0]);
 834         CPUClass *cc = CPU_CLASS(oc);
 835         Object *cpuobj;
 836         Error *err = NULL;
 837         char *cpuopts = g_strdup(cpustr[1]);
 838
 839         if (!oc) {
 840             fprintf(stderr, "Unable to find CPU definition\n");
 841             exit(1);
 842         }
 843         cpuobj = object_new(object_class_get_name(oc));
 844
 845         /* Handle any CPU options specified by the user */
 846         cc->parse_features(CPU(cpuobj), cpuopts, &err);
 847         g_free(cpuopts);
 848         if (err) {
 849             error_report_err(err);
 850             exit(1);
 851         }
 852
 853         if (!vms->secure) {
 854             object_property_set_bool(cpuobj, false, "has_el3", NULL);
 855         }
 856
 857         object_property_set_int(cpuobj, QEMU_PSCI_CONDUIT_HVC, "psci-conduit",
 858                                 NULL);
 859
 860         /* Secondary CPUs start in PSCI powered-down state */
 861         if (n > 0) {
 862             object_property_set_bool(cpuobj, true, "start-powered-off", NULL);
 863         }
 864
 865         if (object_property_find(cpuobj, "reset-cbar", NULL)) {
 866             object_property_set_int(cpuobj, vbi->memmap[VIRT_CPUPERIPHS].base,
 867                                     "reset-cbar", &error_abort);
 868         }
 869
 870         object_property_set_bool(cpuobj, true, "realized", NULL);
 871     }
 872     g_strfreev(cpustr);
 873     fdt_add_timer_nodes(vbi);
 874     fdt_add_cpu_nodes(vbi);
 875     fdt_add_psci_node(vbi);
 876
 877     memory_region_allocate_system_memory(ram, NULL, "mach-virt.ram",
 878                                          machine->ram_size);
 879     memory_region_add_subregion(sysmem, vbi->memmap[VIRT_MEM].base, ram);
 880
 881     create_flash(vbi);
 882
 883     create_gic(vbi, pic);
 884
 885     create_uart(vbi, pic);
 886
 887     create_rtc(vbi, pic);
 888
 889     create_pcie(vbi, pic);
 890
 891     /* Create mmio transports, so the user can create virtio backends
 892      * (which will be automatically plugged in to the transports). If
 893      * no backend is created the transport will just sit harmlessly idle.
 894      */
 895     create_virtio_devices(vbi, pic);
 896
 897     create_fw_cfg(vbi);
 898     rom_set_fw(fw_cfg_find());
 899
 900     guest_info->smp_cpus = smp_cpus;
 901     guest_info->fw_cfg = fw_cfg_find();
 902     guest_info->memmap = vbi->memmap;
 903     guest_info->irqmap = vbi->irqmap;
 904     guest_info_state->machine_done.notify = virt_guest_info_machine_done;
 905     qemu_add_machine_init_done_notifier(&guest_info_state->machine_done);
 906
 907     vbi->bootinfo.ram_size = machine->ram_size;
 908     vbi->bootinfo.kernel_filename = machine->kernel_filename;
 909     vbi->bootinfo.kernel_cmdline = machine->kernel_cmdline;
 910     vbi->bootinfo.initrd_filename = machine->initrd_filename;
 911     vbi->bootinfo.nb_cpus = smp_cpus;
 912     vbi->bootinfo.board_id = -1;
 913     vbi->bootinfo.loader_start = vbi->memmap[VIRT_MEM].base;
 914     vbi->bootinfo.get_dtb = machvirt_dtb;
 915     vbi->bootinfo.firmware_loaded = bios_name || drive_get(IF_PFLASH, 0, 0);
 916     arm_load_kernel(ARM_CPU(first_cpu), &vbi->bootinfo);
 917
 918     /*
 919      * arm_load_kernel machine init done notifier registration must
 920      * happen before the platform_bus_create call. In this latter,
 921      * another notifier is registered which adds platform bus nodes.
 922      * Notifiers are executed in registration reverse order.
 923      */
 924     create_platform_bus(vbi, pic);
 925 }
 926
 927 static bool virt_get_secure(Object *obj, Error **errp)
 928 {
 929     VirtMachineState *vms = VIRT_MACHINE(obj);
 930
 931     return vms->secure;
 932 }
 933
 934 static void virt_set_secure(Object *obj, bool value, Error **errp)
 935 {
 936     VirtMachineState *vms = VIRT_MACHINE(obj);
 937
 938     vms->secure = value;
 939 }
 940
 941 static void virt_instance_init(Object *obj)
 942 {
 943     VirtMachineState *vms = VIRT_MACHINE(obj);
 944
 945     /* EL3 is enabled by default on virt */
 946     vms->secure = true;
 947     object_property_add_bool(obj, "secure", virt_get_secure,
 948                              virt_set_secure, NULL);
 949     object_property_set_description(obj, "secure",
 950                                     "Set on/off to enable/disable the ARM "
 951                                     "Security Extensions (TrustZone)",
 952                                     NULL);
 953 }
 954
 955 static void virt_class_init(ObjectClass *oc, void *data)
 956 {
 957     MachineClass *mc = MACHINE_CLASS(oc);
 958
 959     mc->name = TYPE_VIRT_MACHINE;
 960     mc->desc = "ARM Virtual Machine",
 961     mc->init = machvirt_init;
 962     mc->max_cpus = 8;
 963     mc->has_dynamic_sysbus = true;
 964 }
 965
 966 static const TypeInfo machvirt_info = {
 967     .name = TYPE_VIRT_MACHINE,
 968     .parent = TYPE_MACHINE,
 969     .instance_size = sizeof(VirtMachineState),
 970     .instance_init = virt_instance_init,
 971     .class_size = sizeof(VirtMachineClass),
 972     .class_init = virt_class_init,
 973 };
 974
 975 static void machvirt_machine_init(void)
 976 {
 977     type_register_static(&machvirt_info);
 978 }
 979
 980 machine_init(machvirt_machine_init);