| file: boot.S
| author: chapuni([email protected])
|         ITOH Yasufumi
|
| $NetBSD: boot.S,v 1.19 2020/01/28 11:57:22 isaki Exp $

|
| (1) IPL (or previous stage loader) loads first 1KB of this primary
|     bootloader to (*).  (*) is 0x2000 (from FD) or 0x2400 (from SASI/SCSI).
|
| (2) The first 1KB loads full primary bootloader (including first 1KB) from
|     the boot partition to 0x3000.  And jump to there.
|
| (3) The full primary bootloader loads the secondary bootloader known as
|     /boot from its filesystem to 0x6000.  And jump to there.
|
| Therefore, The first 1KB must be relocatable.
| The first 1KB must be smaller than or equal to 1024 bytes.
|
|       (1)         ->        (2)         ->        (3)
|  +------------+        +------------+        +------------+    0x000000
|  :            :        :            :        :            :
|  +------------+        +------------+        +------------+    (*)
|  | first 1KB  |        | first 1KB  |        | first 1KB  |
|  +------------+        +------------+        +------------+    (*)+0x400
|  :            :        :            :        :            :
|  :            :        +------------+        +------------+    0x003000
|  :            :        |full primary|        |full primary|
|  :            :        |boot loader |        |boot loader |
|  :            :        |(text+data) |        |(text+data) |
|  :            :        +------------+        +------------+    0x005000
|  :            :        |(bss)       |        |(bss)       |
|  :            :        +------------+        +------------+    0x006000
|  :            :        :            :        | /boot      |
|  :            :        :            :        +------------+
|  :            :        :            :        :            :
|  ~            ~        ~            ~        ~            ~
|  :            :        :            :<-SP    :            :<-SP
|  + - - - - - -+        + - - - - - -+        + - - - - - -+    0x100000
|  :            :        :            :        :            :
|

#include <machine/asm.h>
#include "iocscall.h"

#define SRAM            0x00ED0000      /* SRAM stat addr */
#define SRAM_MEMSZ      (SRAM + 8)      /* (L) size of main memory */
#define MINMEM          0x00400000      /* at least 4MB required */

#define BOOT_ERROR(s)   jbsr boot_error; .asciz s; .even

       .globl  _C_LABEL(bootufs)
       .text
ASENTRY_NOPROFILE(start)
ASENTRY_NOPROFILE(top)
               bras    _ASM_LABEL(entry0)
               .ascii  "SHARP/"
               .ascii  "X680x0"
               .word   0x8199,0x94e6,0x82ea,0x82bd
               .word   0x8e9e,0x82c9,0x82cd,0x8cbb
               .word   0x8ec0,0x93a6,0x94f0,0x8149
               .word   0
| d4 �ˤϤ��Ǥ� SCSI ID ����äƤ���
ASENTRY_NOPROFILE(entry0)
               moveml  %d0-%d7/%a0-%a7,_C_LABEL(startregs)
               lea     TEXTADDR:W,%a5  | set base ptr
#define _RELOC(adr)     %a5@(((adr)-top):W)
#define ASRELOC(var)    _RELOC(_ASM_LABEL(var))
#define RELOC(var)      _RELOC(_C_LABEL(var))

               lea     RELOC(__bss_start),%a1
               bra     _ASM_LABEL(entry)

|       Disklabel= 404bytes
|       Since LABELOFFSET in <machine/disklabel.h> is 0x40,
|       entry must be after 0x000001d4 (0x000f01d4)
               .org    0x40
disklabel:
               .space  404

ASENTRY_NOPROFILE(entry)
               movew   #_end-1,%d0     | bss end (low word only)

               | clear out bss  (must be <= 64KB)
               subw    %a1,%d0
clrbss:         clrb    %a1@+
               dbra    %d0,clrbss

               movel   %d4,RELOC(ID)   | SCSI ID (if booted from SCSI)

               lea     0x00100000,%sp  | set system stack
               lea     %a5@,%a1        | set load address
                                       | a1 will be used later for IOCS calls

               | we use 68020 instructions, and check MPU beforehand
               |
               | here d0.w = -1, and the above "subw a1,d0" = 0x9049, and
               |       if MPU <= 010   loads 0x49,
               |       if MPU >= 020   loads 0x90.
               | This is a move, not a tst instruction
               | because pc-relative tsts are not available on 000/010.
chkmpu:         moveb   %pc@(clrbss-chkmpu-2:B,%d0:W:2),%d0     | 103B 02xx
               jmi     mpuok           | MC68020 or later
               BOOT_ERROR("MPU 68000?")
mpuok:          | XXX check for MMU?

               IOCS(__BOOTINF)
               lsll    #8,%d0          | clear MSByte
               lsrl    #8,%d0          |
               movel   %d0,RELOC(BOOT_INFO)

               |
               | 0x80...0x8F           SASI
               | 0x90...0x93           Floppy
               | 0xED0000...0xED3FFE   SRAM
               | others                ROM (SCSI?)
               |
               movel   %d0,%d1
               clrb    %d1
               tstl    %d1
               jne     boot_ram_rom
               |
               | SASI or Floppy
               |
               movel   %d0,%d2
               andib   #0xFC,%d0
               cmpib   #0x90,%d0
               jne     boot_dev_unsupported    | boot from SASI?
               |
               | Floppy
               |
               moveb   %d2,%d0
               andib   #0x03,%d0               | drive # (head=0)
               jbsr    check_fd_format
               moveml  %d0-%d1,RELOC(FDSECMINMAX) | min and max sec #
               lslw    #8,%d2
               moveq   #0x70,%d1
               orw     %d2,%d1         | PDA*256 + MODE
               movel   %d1,RELOC(FDMODE)
               movel   %d0,%d2         | read position (first sector)
               movel   #8192,%d3       | read bytes
               IOCS(__B_READ)
               jra     boot_read_done

#include "chkfmt.s"

boot_ram_rom:
               movel   %d0,%d1
               swap    %d1
               cmpiw   #0x00ED,%d1
               jne     boot_SCSI
               | boot from SRAM?

boot_dev_unsupported:
               BOOT_ERROR("unsupported boot device")

|
| volatile void BOOT_ERROR(const char *msg);
|       print error message, wait for key press and reboot
|
booterr_msg:    .ascii  "\r\n\n"
               .ascii  BOOT
               .asciz  ": "
reboot_msg:     .asciz  "\r\n[Hit key to reboot]"
               .even

ENTRY_NOPROFILE(BOOT_ERROR)
               addql   #4,%sp

boot_error:     lea     %pc@(booterr_msg),%a1
               IOCS(__B_PRINT)
               moveal  %sp@+,%a1
               IOCS(__B_PRINT)
               lea     %pc@(reboot_msg),%a1
               IOCS(__B_PRINT)

               | wait for a key press (or release of a modifier)
               IOCS(__B_KEYINP)

               | issue software reset
               trap    #10
               | NOTREACHED


               |
               | ROM boot ... probably from SCSI
               |
boot_SCSI:
#ifdef SCSI_ADHOC_BOOTPART
               |
               | Find out boot partition in an ad hoc manner.
               |

               | get block length of the SCSI disk
               SCSIIOCS(__S_READCAP)   | using buffer at a1
               tstl    %d0
               jeq     1f
               BOOT_ERROR("READCAP failed")
1:              moveq   #0,%d5
               moveb   %a1@(6),%d5     | 1: 256, 2: 512, 4: 1024
               lsrb    #1,%d5          | 0: 256, 1: 512, 2: 1024
               movel   %d5,RELOC(SCSI_BLKLEN)

               | find out the start position of the boot partition
               | XXX VERY AD HOC
               |
               | ROM firmware:
               |       pass read pos (in block #) in d2
               |       Human68k-style partition table does not exist
               |       d2 is 4 at the maximum
               | SCSI IPLs (genuine and SxSI):
               |       pass read pos (in kilobytes) in d2
               |       d2 is bigger than 0x20
               |       partition table on the memory is destroyed
               | BOOT MENU Ver.2.22:
               |       passes partition table entry address in a0
               |       d2 is cleared to zero
               | No other IPL is supported.  XXX FIXME
               tstl    %d2
               jne     sc1
               | no information in d2 -- probably from BOOT MENU
               | a0 points the partiion table entry
               movel   %a0@(0x0008),%d2 | in KByte
sc1:            cmpl    #0x20,%d2
               jcs     sc2
               lsll    #8,%d2          | clear MSByte
               lsrl    #6,%d2          |
               lsrl    %d5,%d2         | in sector
sc2:
               | read entire boot
               moveq   #8192/256,%d3   | size is 8KB
               lsrl    %d5,%d3         | in sector
               jbsr    scsiread        | read at  %a1

               cmpil   #5,%d2
               bcc     sc3
               movql   #0,%d2
sc3:            movel   %d2,RELOC(SCSI_PARTTOP)
#else
               moveq   #1,%d5          | 512bytes/sec
               movel   %d5,%sp@-
               moveq   #8192/512,%d3   | �ɤ߹������祵����
               moveq   #0x40,%d2       | ���������Ǥ�(sd*a �Τ�)
               SCSIIOCS(__S_READ)
#endif

boot_read_done:
               jmp     first_kbyte

read_error:     BOOT_ERROR("read error")

#undef RELOC    /* base register  a5  is no longer available */
#undef ASRELOC
#undef _RELOC

|
|       read SCSI
|
|       input:  d2.l: pos in sector
|               d3.l: len in sector
|               d4: target SCSI ID
|               d5: sector length (0: 256, 1: 512, 2: 1024)
|               a1: buffer address
|       destroy:
|               d0, d1, a1
|
scsiread:
               moveml  %d2-%d3/%d6-%d7/%a2,%sp@-
               | if (pos >= 0x200000 || (len > 255 && pos + len >= 0x200000))
               |       use READEXT
               | else
               |       use READ
               moveq   #0x20,%d0
               swap    %d0             | d0.l = 0x00200000
               moveq   #0,%d6
               subqb   #1,%d6          | d6.l = 255
               moveq   #8,%d7
               addb    %d5,%d7         | d7.b = (sector length: 0-2) + 8
               cmpl    %d0,%d2
               jcc     scsiread_ext
               moveq   #__S_READ,%d1
               cmpl    %d3,%d6
               jcc     scsiread_noext
               subl    %d2,%d0         | d0.0 = 0x200000 - pos
               cmpl    %d0,%d3         |       <= len
               jcs     scsiread_noext  | no

scsiread_ext:   | use READEXT
               extw    %d6             | d6.l = 65535
               moveq   #__S_READEXT,%d1

scsiread_noext: | use READ
loop_scsiread:
               | d1: SCSI IOCS call #
               | d6: max sector count at a time
               movel   %d3,%a2         | save original len in a2
               cmpl    %d3,%d6
               jcc     1f
               movel   %d6,%d3
1:              IOCS(__SCSIDRV)         | SCSIIOCS(d1)
               tstl    %d0
               jne     read_error
               movel   %d3,%d0         | addr += read count << (8 + sec len)
               asll    %d7,%d0
               addl    %d0,%a1
               exg     %d3,%a2         | restore original len to d3
               addl    %a2,%d2         | pos += read count
               subl    %a2,%d3         | len -= read count
               jne     loop_scsiread
               moveml  %sp@+,%d2-%d3/%d6-%d7/%a2
               rts

|
|       The former part must reside in the first 1KB.
|
               .globl  first_kbyte
first_kbyte:
|--------------------------------------------------------------------------
|
|       The latter text+data part is not accessible at the first boot time.
|       PC-relative can be used from here.
|
               | Initialize the screen here.  Some IPL (060turbo ROM or
               | genuine boot selector) don't initialize the screen.
               | Such initialization should be done as early as possible
               | but it's too severe to place it in first_kbyte area.
               | Therefore do it here.
               moveq   #0x10,%d1
               IOCS(__CRTMOD)

               jmp     _C_LABEL(bootufs)       | 0x0Fxxxx �����Ǥ椯

               .word   0

| int badbaddr __P((void *adr));
|       check if the given address is valid for byte read
|       return: 0: valid, 1: not valid

ENTRY_NOPROFILE(badbaddr)
               lea     0x0008:W,%a1            | MPU Bus Error vector
               moveq   #1,%d0
               lea     %pc@(badr1),%a0
               movew   %sr,%sp@-
               oriw    #0x0700,%sr             | keep out interrupts
               movel   %a1@,%sp@-
               movel   %a0,%a1@                | set bus error vector
               movel   %sp,%d1                 | save sp
               moveal  %sp@(10),%a0
               tstb    %a0@                    | try read...
               moveq   #0,%d0                  | this is skipped on bus error
badr1:          moveal  %d1,%sp                 | restore sp
               movel   %sp@+,%a1@
               movew   %sp@+,%sr
               rts

| void RAW_READ __P((void *buf, u_int32_t blkpos, size_t bytelen));
| inputs:
|       buf:     input buffer address
|       blkpos:  read start position in the partition in 512byte-blocks
|       bytelen: read length in bytes

Lraw_read_buf=4+(4*11)
Lraw_read_pos_=Lraw_read_buf+4
Lraw_read_len=Lraw_read_buf+8

#ifdef SCSI_ADHOC_BOOTPART
|       RAW_READ of physical disk
ENTRY_NOPROFILE(RAW_READ0)
               moveq   #0,%d0
               jra     raw_read1
#endif

ENTRY_NOPROFILE(RAW_READ)
#ifdef SCSI_ADHOC_BOOTPART
               movel   _C_LABEL(SCSI_PARTTOP),%d0
raw_read1:
#endif
               moveml  %d2-%d7/%a2-%a6,%sp@-
               moveml  %sp@(Lraw_read_buf),%d1-%d3
               movel   %d1,%a1
               | d2.l:         pos in 512byte-blocks
               | d3.l:         length in bytes
               | a1 (=d1):     buffer address

               lea     TEXTADDR:W,%a5  | set base ptr
#define _RELOC(adr)     %a5@(((adr)-top):W)
#define ASRELOC(var)    _RELOC(_ASM_LABEL(var))
#define RELOC(var)      _RELOC(_C_LABEL(var))

               tstb    _RELOC(_C_LABEL(BOOT_INFO)+1) | simple check.  may be incorrect!
               beqs    raw_read_floppy

raw_read_scsi:
               movel   RELOC(ID),%d4   | SCSI ID
#ifdef SCSI_ADHOC_BOOTPART
               movel   RELOC(SCSI_BLKLEN),%d5 | sector size: 0-2
               | XXX length must be sector aligned
               lsrl    #8,%d3          | size in 256byte-blocks
               lsrl    %d5,%d3         | size in sector
               bcss    read_half       | minimal error check
               lsll    #1,%d2          | X flag and d2: pos in 256byte-blocks
               roxrl   %d5,%d2         | pos in sector
               addl    %d0,%d2         | physical pos in sector
#else
               moveq   #1,%d5          | 512bytes/sec
               moveq   #9,%d0          | shift count
               addl    #511,%d3
               lsrl    %d0,%d3
               bcss    read_half       | minimal error check

               addl    #0x40,%d2       | 'a' partition starts here
#endif
|               jcc     1f
|               BOOT_ERROR("out of seek")       | pos exceeds 32bit
|1:
               jbsr    scsiread
               bras    raw_read_end

raw_read_floppy:
               |
               | Floppy read routine
               |

               | convert to seek position

               asll    #2,%d2          | size in 128byte-blocks

               | sec = raw_read_pos    (d2)
               | sec >>= 7 + (sector length: 0-3)

               lea     RELOC(FDSECMINMAX),%a0
               moveq   #0,%d1
               moveb   %a0@,%d1        | d1: sector length (0-3)
               lsrl    %d1,%d2         | d2: pos in sector
               bcss    read_half       | error check

               | trk = sec / (# sectors)
               | sec = sec % (# sectors)

               moveb   %a0@(7),%d1     | d1: max sector #
               subb    %a0@(3),%d1     |   - min sector #
               addqb   #1,%d1          | d1: # sectors
               divu    %d1,%d2         | d2: (sec << 16) | track

               | position = (sec length << 24) | (track/2 << 16)
               |               | (track%2 << 8) | (min sec # + sec)

               movel   %a0@,%d0        | d0: (sec len << 24) | min sec #
               lsrw    #1,%d2          | d2: (sec << 16) | (track / 2)
               jcc     1f
               bset    #8,%d0          | |= (track % 2) << 8
1:              swap    %d2             | d2: ((track / 2) << 16) | sec
               addl    %d0,%d2         | d2: position

               | read
               movel   RELOC(FDMODE),%d1       | PDA*256 + MODE

               | B_READ (for floppy)
               |  d1.w: PDA x 256 + MODE
               |       PDA: 0x90 (drive 0) ... 0x93 (drive 3)
               |       MODE:   bit6: MFM
               |               bit5: retry
               |               bit4: seek
               |  d2.l: position
               |       bit31-24: sector length (0: 128, 1: 256, 2: 512, 3: 1K)
               |       bit23-16: track # (0-79)
               |       bit15-08: side (0 or 1)
               |       bit07-00: sector # (1-)
               |  d3.l: read bytes
               |  a1:   read address
               | return:
               |  d0:  bit 31-24       ST0
               |       bit 23-16       ST1
               |       bit 15- 8       ST2
               |       bit  7- 0       C
               |       -1 on parameter error
               | destroy: d0, d2, d3, a1
               IOCS(__B_READ)
               andil   #0xf8ffff00,%d0         | check status (must be zero)
               jne     read_error

raw_read_end:
               moveml  %sp@+,%a2-%a6/%d2-%d7
               rts
#undef _RELOC   /* base register  a5  is no longer available */
#undef ASRELOC
#undef RELOC

read_half:      BOOT_ERROR("read half of block")


ENTRY_NOPROFILE(B_PUTC)
               movel   %sp@(4),%d1
               IOCS(__B_PUTC)
               rts

ENTRY_NOPROFILE(B_PRINT)
               movel   %sp@(4),%a1
               IOCS(__B_PRINT)
               rts

|
| void memcpy(void *dst, const void *src, size_t count);
| void memmove(void *dst, const void *src, size_t count);
|
|       small and slow memcpy...
|       THIS FUNCTION DOES NOT CONFORM THE ANSI STANDARD
|
ENTRY_NOPROFILE(memcpy)
ENTRY_NOPROFILE(memmove)
       lea     %sp@(12),%a1
       movel   %a1@,%d1        | count
       jeq     Lmcpret
       moveal  %a1@-,%a0       | src
       moveal  %a1@-,%a1       | dest
       cmpl    %a1,%a0
       jcc     Lmcpfw
       | copy backward
       addal   %d1,%a0
       addal   %d1,%a1
1:      moveb   %a0@-,%a1@-
       subql   #1,%d1
       jne     1b
       jra     Lmcpret
Lmcpfw: | copy forward
1:      moveb   %a0@+,%a1@+
       subql   #1,%d1
       jne     1b
Lmcpret:
|       movel   %sp@(8),%d0     | uncomment this to conform ANSI
       rts


|
|       global variables
|
       BSS(ID, 4)                      | SCSI ID
       BSS(BOOT_INFO, 4)               | result of IOCS(__BOOTINF)
       BSS(FDMODE, 4)                  | Floppy access mode: PDA x 256 + MODE
       BSS(FDSECMINMAX, 8)             | +0: (min sector) sector length
                                       | +1: (min sector) track #
                                       | +2: (min sector) side
                                       | +3: (min sector) sector #
                                       | +4: (max sector) sector length
                                       | +5: (max sector) track #
                                       | +6: (max sector) side
                                       | +7: (max sector) sector #
#ifdef SCSI_ADHOC_BOOTPART
       BSS(SCSI_PARTTOP, 4)            | start sector of boot partition
       BSS(SCSI_BLKLEN ,4)             | sector len 0: 256, 1: 512, 2: 1024
#endif