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/* SPDX-License-Identifier: GPL-2.0-only */
/*
 *  linux/arch/arm/mm/cache-v7m.S
 *
 *  Based on linux/arch/arm/mm/cache-v7.S
 *
 *  Copyright (C) 2001 Deep Blue Solutions Ltd.
 *  Copyright (C) 2005 ARM Ltd.
 *
 *  This is the "shell" of the ARMv7M processor support.
 */
#include <linux/linkage.h>
#include <linux/init.h>
#include <asm/assembler.h>
#include <asm/errno.h>
#include <asm/unwind.h>
#include <asm/v7m.h>
 
#include "proc-macros.S"
 
/* Generic V7M read/write macros for memory mapped cache operations */
.macro v7m_cache_read, rt, reg
   movw    \rt, #:lower16:BASEADDR_V7M_SCB + \reg
   movt    \rt, #:upper16:BASEADDR_V7M_SCB + \reg
   ldr     \rt, [\rt]
.endm
 
.macro v7m_cacheop, rt, tmp, op, c = al
   movw\c    \tmp, #:lower16:BASEADDR_V7M_SCB + \op
   movt\c    \tmp, #:upper16:BASEADDR_V7M_SCB + \op
   str\c    \rt, [\tmp]
.endm
 
 
.macro    read_ccsidr, rt
   v7m_cache_read \rt, V7M_SCB_CCSIDR
.endm
 
.macro read_clidr, rt
   v7m_cache_read \rt, V7M_SCB_CLIDR
.endm
 
.macro    write_csselr, rt, tmp
   v7m_cacheop \rt, \tmp, V7M_SCB_CSSELR
.endm
 
/*
 * dcisw: Invalidate data cache by set/way
 */
.macro dcisw, rt, tmp
   v7m_cacheop \rt, \tmp, V7M_SCB_DCISW
.endm
 
/*
 * dccisw: Clean and invalidate data cache by set/way
 */
.macro dccisw, rt, tmp
   v7m_cacheop \rt, \tmp, V7M_SCB_DCCISW
.endm
 
/*
 * dccimvac: Clean and invalidate data cache line by MVA to PoC.
 */
.irp    c,,eq,ne,cs,cc,mi,pl,vs,vc,hi,ls,ge,lt,gt,le,hs,lo
.macro dccimvac\c, rt, tmp
   v7m_cacheop \rt, \tmp, V7M_SCB_DCCIMVAC, \c
.endm
.endr
 
/*
 * dcimvac: Invalidate data cache line by MVA to PoC
 */
.irp    c,,eq,ne,cs,cc,mi,pl,vs,vc,hi,ls,ge,lt,gt,le,hs,lo
.macro dcimvac\c, rt, tmp
   v7m_cacheop \rt, \tmp, V7M_SCB_DCIMVAC, \c
.endm
.endr
 
/*
 * dccmvau: Clean data cache line by MVA to PoU
 */
.macro dccmvau, rt, tmp
   v7m_cacheop \rt, \tmp, V7M_SCB_DCCMVAU
.endm
 
/*
 * dccmvac: Clean data cache line by MVA to PoC
 */
.macro dccmvac,  rt, tmp
   v7m_cacheop \rt, \tmp, V7M_SCB_DCCMVAC
.endm
 
/*
 * icimvau: Invalidate instruction caches by MVA to PoU
 */
.macro icimvau, rt, tmp
   v7m_cacheop \rt, \tmp, V7M_SCB_ICIMVAU
.endm
 
/*
 * Invalidate the icache, inner shareable if SMP, invalidate BTB for UP.
 * rt data ignored by ICIALLU(IS), so can be used for the address
 */
.macro invalidate_icache, rt
   v7m_cacheop \rt, \rt, V7M_SCB_ICIALLU
   mov \rt, #0
.endm
 
/*
 * Invalidate the BTB, inner shareable if SMP.
 * rt data ignored by BPIALL, so it can be used for the address
 */
.macro invalidate_bp, rt
   v7m_cacheop \rt, \rt, V7M_SCB_BPIALL
   mov \rt, #0
.endm
 
ENTRY(v7m_invalidate_l1)
   mov    r0, #0
 
   write_csselr r0, r1
   read_ccsidr r0
 
   movw    r1, #0x7fff
   and    r2, r1, r0, lsr #13
 
   movw    r1, #0x3ff
 
   and    r3, r1, r0, lsr #3      @ NumWays - 1
   add    r2, r2, #1              @ NumSets
 
   and    r0, r0, #0x7
   add    r0, r0, #4      @ SetShift
 
   clz    r1, r3          @ WayShift
   add    r4, r3, #1      @ NumWays
1:    sub    r2, r2, #1      @ NumSets--
   mov    r3, r4          @ Temp = NumWays
2:    subs    r3, r3, #1      @ Temp--
   mov    r5, r3, lsl r1
   mov    r6, r2, lsl r0
   orr    r5, r5, r6      @ Reg = (Temp<<WayShift)|(NumSets<<SetShift)
   dcisw    r5, r6
   bgt    2b
   cmp    r2, #0
   bgt    1b
   dsb    st
   isb
   ret    lr
ENDPROC(v7m_invalidate_l1)
 
/*
 *    v7m_flush_icache_all()
 *
 *    Flush the whole I-cache.
 *
 *    Registers:
 *    r0 - set to 0
 */
ENTRY(v7m_flush_icache_all)
   invalidate_icache r0
   ret    lr
ENDPROC(v7m_flush_icache_all)
 
/*
 *    v7m_flush_dcache_all()
 *
 *    Flush the whole D-cache.
 *
 *    Corrupted registers: r0-r7, r9-r11
 */
ENTRY(v7m_flush_dcache_all)
   dmb                    @ ensure ordering with previous memory accesses
   read_clidr r0
   mov    r3, r0, lsr #23            @ move LoC into position
   ands    r3, r3, #7 << 1            @ extract LoC*2 from clidr
   beq    finished            @ if loc is 0, then no need to clean
start_flush_levels:
   mov    r10, #0                @ start clean at cache level 0
flush_levels:
   add    r2, r10, r10, lsr #1        @ work out 3x current cache level
   mov    r1, r0, lsr r2            @ extract cache type bits from clidr
   and    r1, r1, #7            @ mask of the bits for current cache only
   cmp    r1, #2                @ see what cache we have at this level
   blt    skip                @ skip if no cache, or just i-cache
#ifdef CONFIG_PREEMPTION
   save_and_disable_irqs_notrace r9    @ make cssr&csidr read atomic
#endif
   write_csselr r10, r1            @ set current cache level
   isb                    @ isb to sych the new cssr&csidr
   read_ccsidr r1                @ read the new csidr
#ifdef CONFIG_PREEMPTION
   restore_irqs_notrace r9
#endif
   and    r2, r1, #7            @ extract the length of the cache lines
   add    r2, r2, #4            @ add 4 (line length offset)
   movw    r4, #0x3ff
   ands    r4, r4, r1, lsr #3        @ find maximum number on the way size
   clz    r5, r4                @ find bit position of way size increment
   movw    r7, #0x7fff
   ands    r7, r7, r1, lsr #13        @ extract max number of the index size
loop1:
   mov    r9, r7                @ create working copy of max index
loop2:
   lsl    r6, r4, r5
   orr    r11, r10, r6            @ factor way and cache number into r11
   lsl    r6, r9, r2
   orr    r11, r11, r6            @ factor index number into r11
   dccisw    r11, r6                @ clean/invalidate by set/way
   subs    r9, r9, #1            @ decrement the index
   bge    loop2
   subs    r4, r4, #1            @ decrement the way
   bge    loop1
skip:
   add    r10, r10, #2            @ increment cache number
   cmp    r3, r10
   bgt    flush_levels
finished:
   mov    r10, #0                @ switch back to cache level 0
   write_csselr r10, r3            @ select current cache level in cssr
   dsb    st
   isb
   ret    lr
ENDPROC(v7m_flush_dcache_all)
 
/*
 *    v7m_flush_cache_all()
 *
 *    Flush the entire cache system.
 *  The data cache flush is now achieved using atomic clean / invalidates
 *  working outwards from L1 cache. This is done using Set/Way based cache
 *  maintenance instructions.
 *  The instruction cache can still be invalidated back to the point of
 *  unification in a single instruction.
 *
 */
ENTRY(v7m_flush_kern_cache_all)
   stmfd    sp!, {r4-r7, r9-r11, lr}
   bl    v7m_flush_dcache_all
   invalidate_icache r0
   ldmfd    sp!, {r4-r7, r9-r11, lr}
   ret    lr
ENDPROC(v7m_flush_kern_cache_all)
 
/*
 *    v7m_flush_cache_all()
 *
 *    Flush all TLB entries in a particular address space
 *
 *    - mm    - mm_struct describing address space
 */
ENTRY(v7m_flush_user_cache_all)
   /*FALLTHROUGH*/
 
/*
 *    v7m_flush_cache_range(start, end, flags)
 *
 *    Flush a range of TLB entries in the specified address space.
 *
 *    - start - start address (may not be aligned)
 *    - end   - end address (exclusive, may not be aligned)
 *    - flags    - vm_area_struct flags describing address space
 *
 *    It is assumed that:
 *    - we have a VIPT cache.
 */
ENTRY(v7m_flush_user_cache_range)
   ret    lr
ENDPROC(v7m_flush_user_cache_all)
ENDPROC(v7m_flush_user_cache_range)
 
/*
 *    v7m_coherent_kern_range(start,end)
 *
 *    Ensure that the I and D caches are coherent within specified
 *    region.  This is typically used when code has been written to
 *    a memory region, and will be executed.
 *
 *    - start   - virtual start address of region
 *    - end     - virtual end address of region
 *
 *    It is assumed that:
 *    - the Icache does not read data from the write buffer
 */
ENTRY(v7m_coherent_kern_range)
   /* FALLTHROUGH */
 
/*
 *    v7m_coherent_user_range(start,end)
 *
 *    Ensure that the I and D caches are coherent within specified
 *    region.  This is typically used when code has been written to
 *    a memory region, and will be executed.
 *
 *    - start   - virtual start address of region
 *    - end     - virtual end address of region
 *
 *    It is assumed that:
 *    - the Icache does not read data from the write buffer
 */
ENTRY(v7m_coherent_user_range)
 UNWIND(.fnstart        )
   dcache_line_size r2, r3
   sub    r3, r2, #1
   bic    r12, r0, r3
1:
/*
 * We use open coded version of dccmvau otherwise USER() would
 * point at movw instruction.
 */
   dccmvau    r12, r3
   add    r12, r12, r2
   cmp    r12, r1
   blo    1b
   dsb    ishst
   icache_line_size r2, r3
   sub    r3, r2, #1
   bic    r12, r0, r3
2:
   icimvau r12, r3
   add    r12, r12, r2
   cmp    r12, r1
   blo    2b
   invalidate_bp r0
   dsb    ishst
   isb
   ret    lr
 UNWIND(.fnend        )
ENDPROC(v7m_coherent_kern_range)
ENDPROC(v7m_coherent_user_range)
 
/*
 *    v7m_flush_kern_dcache_area(void *addr, size_t size)
 *
 *    Ensure that the data held in the page kaddr is written back
 *    to the page in question.
 *
 *    - addr    - kernel address
 *    - size    - region size
 */
ENTRY(v7m_flush_kern_dcache_area)
   dcache_line_size r2, r3
   add    r1, r0, r1
   sub    r3, r2, #1
   bic    r0, r0, r3
1:
   dccimvac r0, r3        @ clean & invalidate D line / unified line
   add    r0, r0, r2
   cmp    r0, r1
   blo    1b
   dsb    st
   ret    lr
ENDPROC(v7m_flush_kern_dcache_area)
 
/*
 *    v7m_dma_inv_range(start,end)
 *
 *    Invalidate the data cache within the specified region; we will
 *    be performing a DMA operation in this region and we want to
 *    purge old data in the cache.
 *
 *    - start   - virtual start address of region
 *    - end     - virtual end address of region
 */
v7m_dma_inv_range:
   dcache_line_size r2, r3
   sub    r3, r2, #1
   tst    r0, r3
   bic    r0, r0, r3
   dccimvacne r0, r3
   addne    r0, r0, r2
   subne    r3, r2, #1    @ restore r3, corrupted by v7m's dccimvac
   tst    r1, r3
   bic    r1, r1, r3
   dccimvacne r1, r3
   cmp    r0, r1
1:
   dcimvaclo r0, r3
   addlo    r0, r0, r2
   cmplo    r0, r1
   blo    1b
   dsb    st
   ret    lr
ENDPROC(v7m_dma_inv_range)
 
/*
 *    v7m_dma_clean_range(start,end)
 *    - start   - virtual start address of region
 *    - end     - virtual end address of region
 */
v7m_dma_clean_range:
   dcache_line_size r2, r3
   sub    r3, r2, #1
   bic    r0, r0, r3
1:
   dccmvac r0, r3            @ clean D / U line
   add    r0, r0, r2
   cmp    r0, r1
   blo    1b
   dsb    st
   ret    lr
ENDPROC(v7m_dma_clean_range)
 
/*
 *    v7m_dma_flush_range(start,end)
 *    - start   - virtual start address of region
 *    - end     - virtual end address of region
 */
ENTRY(v7m_dma_flush_range)
   dcache_line_size r2, r3
   sub    r3, r2, #1
   bic    r0, r0, r3
1:
   dccimvac r0, r3             @ clean & invalidate D / U line
   add    r0, r0, r2
   cmp    r0, r1
   blo    1b
   dsb    st
   ret    lr
ENDPROC(v7m_dma_flush_range)
 
/*
 *    dma_map_area(start, size, dir)
 *    - start    - kernel virtual start address
 *    - size    - size of region
 *    - dir    - DMA direction
 */
ENTRY(v7m_dma_map_area)
   add    r1, r1, r0
   teq    r2, #DMA_FROM_DEVICE
   beq    v7m_dma_inv_range
   b    v7m_dma_clean_range
ENDPROC(v7m_dma_map_area)
 
/*
 *    dma_unmap_area(start, size, dir)
 *    - start    - kernel virtual start address
 *    - size    - size of region
 *    - dir    - DMA direction
 */
ENTRY(v7m_dma_unmap_area)
   add    r1, r1, r0
   teq    r2, #DMA_TO_DEVICE
   bne    v7m_dma_inv_range
   ret    lr
ENDPROC(v7m_dma_unmap_area)
 
   .globl    v7m_flush_kern_cache_louis
   .equ    v7m_flush_kern_cache_louis, v7m_flush_kern_cache_all
 
   __INITDATA
 
   @ define struct cpu_cache_fns (see <asm/cacheflush.h> and proc-macros.S)
   define_cache_functions v7m