xref: /qemu/hw/riscv/riscv-iommu-pci.c (revision d13346d105c396e0d95851b58f52cac43ad55952)
1b9b28326STomasz Jeznach /*
2b9b28326STomasz Jeznach  * QEMU emulation of an RISC-V IOMMU
3b9b28326STomasz Jeznach  *
4b9b28326STomasz Jeznach  * Copyright (C) 2022-2023 Rivos Inc.
5b9b28326STomasz Jeznach  *
6b9b28326STomasz Jeznach  * This program is free software; you can redistribute it and/or modify it
7b9b28326STomasz Jeznach  * under the terms and conditions of the GNU General Public License,
8b9b28326STomasz Jeznach  * version 2 or later, as published by the Free Software Foundation.
9b9b28326STomasz Jeznach  *
10b9b28326STomasz Jeznach  * This program is distributed in the hope that it will be useful,
11b9b28326STomasz Jeznach  * but WITHOUT ANY WARRANTY; without even the implied warranty of
12b9b28326STomasz Jeznach  * MERCHANTABILITY or FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE.  See the
13b9b28326STomasz Jeznach  * GNU General Public License for more details.
14b9b28326STomasz Jeznach  *
15b9b28326STomasz Jeznach  * You should have received a copy of the GNU General Public License along
16b9b28326STomasz Jeznach  * with this program; if not, see <http://www.gnu.org/licenses/>.
17b9b28326STomasz Jeznach  */
18b9b28326STomasz Jeznach 
19b9b28326STomasz Jeznach #include "qemu/osdep.h"
20b9b28326STomasz Jeznach #include "hw/pci/msi.h"
21b9b28326STomasz Jeznach #include "hw/pci/msix.h"
22b9b28326STomasz Jeznach #include "hw/pci/pci_bus.h"
23b9b28326STomasz Jeznach #include "hw/qdev-properties.h"
24b9b28326STomasz Jeznach #include "hw/riscv/riscv_hart.h"
25b9b28326STomasz Jeznach #include "migration/vmstate.h"
26b9b28326STomasz Jeznach #include "qapi/error.h"
27b9b28326STomasz Jeznach #include "qemu/error-report.h"
28b9b28326STomasz Jeznach #include "qemu/host-utils.h"
29b9b28326STomasz Jeznach #include "qom/object.h"
30b9b28326STomasz Jeznach 
31b9b28326STomasz Jeznach #include "cpu_bits.h"
32b9b28326STomasz Jeznach #include "riscv-iommu.h"
33b9b28326STomasz Jeznach #include "riscv-iommu-bits.h"
34b9b28326STomasz Jeznach 
35b9b28326STomasz Jeznach /* RISC-V IOMMU PCI Device Emulation */
36b9b28326STomasz Jeznach #define RISCV_PCI_CLASS_SYSTEM_IOMMU     0x0806
37b9b28326STomasz Jeznach 
38b9b28326STomasz Jeznach /*
39b9b28326STomasz Jeznach  * 4 MSIx vectors for ICVEC, one for MRIF. The spec mentions in
40b9b28326STomasz Jeznach  * the "Placement and data flow" section that:
41b9b28326STomasz Jeznach  *
42b9b28326STomasz Jeznach  * "The interfaces related to recording an incoming MSI in a memory-resident
43b9b28326STomasz Jeznach  * interrupt file (MRIF) are implementation-specific. The partitioning of
44b9b28326STomasz Jeznach  * responsibility between the IOMMU and the IO bridge for recording the
45b9b28326STomasz Jeznach  * incoming MSI in an MRIF and generating the associated notice MSI are
46b9b28326STomasz Jeznach  * implementation-specific."
47b9b28326STomasz Jeznach  *
48b9b28326STomasz Jeznach  * We're making a design decision to create the MSIx for MRIF in the
49b9b28326STomasz Jeznach  * IOMMU MSIx emulation.
50b9b28326STomasz Jeznach  */
51b9b28326STomasz Jeznach #define RISCV_IOMMU_PCI_MSIX_VECTORS 5
52b9b28326STomasz Jeznach 
53b9b28326STomasz Jeznach /*
54b9b28326STomasz Jeznach  * 4 vectors that can be used by civ, fiv, pmiv and piv. Number of
55b9b28326STomasz Jeznach  * vectors is represented by 2^N, where N = number of writable bits
56b9b28326STomasz Jeznach  * in each cause. For 4 vectors we'll write 0b11 (3) in each reg.
57b9b28326STomasz Jeznach  */
58b9b28326STomasz Jeznach #define RISCV_IOMMU_PCI_ICVEC_VECTORS 0x3333
59b9b28326STomasz Jeznach 
60b9b28326STomasz Jeznach typedef struct RISCVIOMMUStatePci {
61b9b28326STomasz Jeznach     PCIDevice        pci;     /* Parent PCIe device state */
62b9b28326STomasz Jeznach     uint16_t         vendor_id;
63b9b28326STomasz Jeznach     uint16_t         device_id;
64b9b28326STomasz Jeznach     uint8_t          revision;
65b9b28326STomasz Jeznach     MemoryRegion     bar0;    /* PCI BAR (including MSI-x config) */
66b9b28326STomasz Jeznach     RISCVIOMMUState  iommu;   /* common IOMMU state */
67b9b28326STomasz Jeznach } RISCVIOMMUStatePci;
68b9b28326STomasz Jeznach 
69b9b28326STomasz Jeznach /* interrupt delivery callback */
70b9b28326STomasz Jeznach static void riscv_iommu_pci_notify(RISCVIOMMUState *iommu, unsigned vector)
71b9b28326STomasz Jeznach {
72b9b28326STomasz Jeznach     RISCVIOMMUStatePci *s = container_of(iommu, RISCVIOMMUStatePci, iommu);
73b9b28326STomasz Jeznach 
74b9b28326STomasz Jeznach     if (msix_enabled(&(s->pci))) {
75b9b28326STomasz Jeznach         msix_notify(&(s->pci), vector);
76b9b28326STomasz Jeznach     }
77b9b28326STomasz Jeznach }
78b9b28326STomasz Jeznach 
79b9b28326STomasz Jeznach static void riscv_iommu_pci_realize(PCIDevice *dev, Error **errp)
80b9b28326STomasz Jeznach {
81b9b28326STomasz Jeznach     RISCVIOMMUStatePci *s = DO_UPCAST(RISCVIOMMUStatePci, pci, dev);
82b9b28326STomasz Jeznach     RISCVIOMMUState *iommu = &s->iommu;
83b9b28326STomasz Jeznach     uint8_t *pci_conf = dev->config;
84b9b28326STomasz Jeznach     Error *err = NULL;
85b9b28326STomasz Jeznach 
86b9b28326STomasz Jeznach     pci_set_word(pci_conf + PCI_VENDOR_ID, s->vendor_id);
87b9b28326STomasz Jeznach     pci_set_word(pci_conf + PCI_SUBSYSTEM_VENDOR_ID, s->vendor_id);
88b9b28326STomasz Jeznach     pci_set_word(pci_conf + PCI_DEVICE_ID, s->device_id);
89b9b28326STomasz Jeznach     pci_set_word(pci_conf + PCI_SUBSYSTEM_ID, s->device_id);
90b9b28326STomasz Jeznach     pci_set_byte(pci_conf + PCI_REVISION_ID, s->revision);
91b9b28326STomasz Jeznach 
92b9b28326STomasz Jeznach     /* Set device id for trace / debug */
93b9b28326STomasz Jeznach     DEVICE(iommu)->id = g_strdup_printf("%02x:%02x.%01x",
94b9b28326STomasz Jeznach         pci_dev_bus_num(dev), PCI_SLOT(dev->devfn), PCI_FUNC(dev->devfn));
95b9b28326STomasz Jeznach     qdev_realize(DEVICE(iommu), NULL, errp);
96b9b28326STomasz Jeznach 
97b9b28326STomasz Jeznach     memory_region_init(&s->bar0, OBJECT(s), "riscv-iommu-bar0",
98b9b28326STomasz Jeznach         QEMU_ALIGN_UP(memory_region_size(&iommu->regs_mr), TARGET_PAGE_SIZE));
99b9b28326STomasz Jeznach     memory_region_add_subregion(&s->bar0, 0, &iommu->regs_mr);
100b9b28326STomasz Jeznach 
101b9b28326STomasz Jeznach     pcie_endpoint_cap_init(dev, 0);
102b9b28326STomasz Jeznach 
103b9b28326STomasz Jeznach     pci_register_bar(dev, 0, PCI_BASE_ADDRESS_SPACE_MEMORY |
104b9b28326STomasz Jeznach                      PCI_BASE_ADDRESS_MEM_TYPE_64, &s->bar0);
105b9b28326STomasz Jeznach 
106b9b28326STomasz Jeznach     int ret = msix_init(dev, RISCV_IOMMU_PCI_MSIX_VECTORS,
107b9b28326STomasz Jeznach                         &s->bar0, 0, RISCV_IOMMU_REG_MSI_CONFIG,
108b9b28326STomasz Jeznach                         &s->bar0, 0, RISCV_IOMMU_REG_MSI_CONFIG + 256, 0, &err);
109b9b28326STomasz Jeznach 
110b9b28326STomasz Jeznach     if (ret == -ENOTSUP) {
111b9b28326STomasz Jeznach         /*
112b9b28326STomasz Jeznach          * MSI-x is not supported by the platform.
113b9b28326STomasz Jeznach          * Driver should use timer/polling based notification handlers.
114b9b28326STomasz Jeznach          */
115b9b28326STomasz Jeznach         warn_report_err(err);
116b9b28326STomasz Jeznach     } else if (ret < 0) {
117b9b28326STomasz Jeznach         error_propagate(errp, err);
118b9b28326STomasz Jeznach         return;
119b9b28326STomasz Jeznach     } else {
120b9b28326STomasz Jeznach         /* Mark all ICVEC MSIx vectors as used */
121b9b28326STomasz Jeznach         for (int i = 0; i < RISCV_IOMMU_PCI_MSIX_VECTORS; i++) {
122b9b28326STomasz Jeznach             msix_vector_use(dev, i);
123b9b28326STomasz Jeznach         }
124b9b28326STomasz Jeznach 
125b9b28326STomasz Jeznach         iommu->notify = riscv_iommu_pci_notify;
126b9b28326STomasz Jeznach     }
127b9b28326STomasz Jeznach 
128b9b28326STomasz Jeznach     PCIBus *bus = pci_device_root_bus(dev);
129b9b28326STomasz Jeznach     if (!bus) {
130b9b28326STomasz Jeznach         error_setg(errp, "can't find PCIe root port for %02x:%02x.%x",
131b9b28326STomasz Jeznach             pci_bus_num(pci_get_bus(dev)), PCI_SLOT(dev->devfn),
132b9b28326STomasz Jeznach             PCI_FUNC(dev->devfn));
133b9b28326STomasz Jeznach         return;
134b9b28326STomasz Jeznach     }
135b9b28326STomasz Jeznach 
136b9b28326STomasz Jeznach     riscv_iommu_pci_setup_iommu(iommu, bus, errp);
137b9b28326STomasz Jeznach }
138b9b28326STomasz Jeznach 
139b9b28326STomasz Jeznach static void riscv_iommu_pci_exit(PCIDevice *pci_dev)
140b9b28326STomasz Jeznach {
141b9b28326STomasz Jeznach     pci_setup_iommu(pci_device_root_bus(pci_dev), NULL, NULL);
142b9b28326STomasz Jeznach }
143b9b28326STomasz Jeznach 
144b9b28326STomasz Jeznach static const VMStateDescription riscv_iommu_vmstate = {
145b9b28326STomasz Jeznach     .name = "riscv-iommu",
146b9b28326STomasz Jeznach     .unmigratable = 1
147b9b28326STomasz Jeznach };
148b9b28326STomasz Jeznach 
149b9b28326STomasz Jeznach static void riscv_iommu_pci_init(Object *obj)
150b9b28326STomasz Jeznach {
151b9b28326STomasz Jeznach     RISCVIOMMUStatePci *s = RISCV_IOMMU_PCI(obj);
152b9b28326STomasz Jeznach     RISCVIOMMUState *iommu = &s->iommu;
153b9b28326STomasz Jeznach 
154b9b28326STomasz Jeznach     object_initialize_child(obj, "iommu", iommu, TYPE_RISCV_IOMMU);
155b9b28326STomasz Jeznach     qdev_alias_all_properties(DEVICE(iommu), obj);
156b9b28326STomasz Jeznach 
157b9b28326STomasz Jeznach     iommu->icvec_avail_vectors = RISCV_IOMMU_PCI_ICVEC_VECTORS;
158*d13346d1SDaniel Henrique Barboza     riscv_iommu_set_cap_igs(iommu, RISCV_IOMMU_CAP_IGS_MSI);
159b9b28326STomasz Jeznach }
160b9b28326STomasz Jeznach 
161766bade2SRichard Henderson static const Property riscv_iommu_pci_properties[] = {
162b9b28326STomasz Jeznach     DEFINE_PROP_UINT16("vendor-id", RISCVIOMMUStatePci, vendor_id,
163b9b28326STomasz Jeznach                        PCI_VENDOR_ID_REDHAT),
164b9b28326STomasz Jeznach     DEFINE_PROP_UINT16("device-id", RISCVIOMMUStatePci, device_id,
165b9b28326STomasz Jeznach                        PCI_DEVICE_ID_REDHAT_RISCV_IOMMU),
166b9b28326STomasz Jeznach     DEFINE_PROP_UINT8("revision", RISCVIOMMUStatePci, revision, 0x01),
167b9b28326STomasz Jeznach     DEFINE_PROP_END_OF_LIST(),
168b9b28326STomasz Jeznach };
169b9b28326STomasz Jeznach 
170b9b28326STomasz Jeznach static void riscv_iommu_pci_class_init(ObjectClass *klass, void *data)
171b9b28326STomasz Jeznach {
172b9b28326STomasz Jeznach     DeviceClass *dc = DEVICE_CLASS(klass);
173b9b28326STomasz Jeznach     PCIDeviceClass *k = PCI_DEVICE_CLASS(klass);
174b9b28326STomasz Jeznach 
175b9b28326STomasz Jeznach     k->realize = riscv_iommu_pci_realize;
176b9b28326STomasz Jeznach     k->exit = riscv_iommu_pci_exit;
177b9b28326STomasz Jeznach     k->class_id = RISCV_PCI_CLASS_SYSTEM_IOMMU;
178b9b28326STomasz Jeznach     dc->desc = "RISCV-IOMMU DMA Remapping device";
179b9b28326STomasz Jeznach     dc->vmsd = &riscv_iommu_vmstate;
180b9b28326STomasz Jeznach     dc->hotpluggable = false;
181b9b28326STomasz Jeznach     dc->user_creatable = true;
182b9b28326STomasz Jeznach     set_bit(DEVICE_CATEGORY_MISC, dc->categories);
183b9b28326STomasz Jeznach     device_class_set_props(dc, riscv_iommu_pci_properties);
184b9b28326STomasz Jeznach }
185b9b28326STomasz Jeznach 
186b9b28326STomasz Jeznach static const TypeInfo riscv_iommu_pci = {
187b9b28326STomasz Jeznach     .name = TYPE_RISCV_IOMMU_PCI,
188b9b28326STomasz Jeznach     .parent = TYPE_PCI_DEVICE,
189b9b28326STomasz Jeznach     .class_init = riscv_iommu_pci_class_init,
190b9b28326STomasz Jeznach     .instance_init = riscv_iommu_pci_init,
191b9b28326STomasz Jeznach     .instance_size = sizeof(RISCVIOMMUStatePci),
192b9b28326STomasz Jeznach     .interfaces = (InterfaceInfo[]) {
193b9b28326STomasz Jeznach         { INTERFACE_PCIE_DEVICE },
194b9b28326STomasz Jeznach         { },
195b9b28326STomasz Jeznach     },
196b9b28326STomasz Jeznach };
197b9b28326STomasz Jeznach 
198b9b28326STomasz Jeznach static void riscv_iommu_register_pci_types(void)
199b9b28326STomasz Jeznach {
200b9b28326STomasz Jeznach     type_register_static(&riscv_iommu_pci);
201b9b28326STomasz Jeznach }
202b9b28326STomasz Jeznach 
203b9b28326STomasz Jeznach type_init(riscv_iommu_register_pci_types);
204