arch/mips/kernel/time.c

   1 /*
   2  * Copyright 2001 MontaVista Software Inc.
   3  * Author: Jun Sun, jsun@mvista.com or jsun@junsun.net
   4  * Copyright (c) 2003, 2004  Maciej W. Rozycki
   5  *
   6  * Common time service routines for MIPS machines. See
   7  * Documentation/mips/time.README.
   8  *
   9  * This program is free software; you can redistribute  it and/or modify it
  10  * under  the terms of  the GNU General  Public License as published by the
  11  * Free Software Foundation;  either version 2 of the  License, or (at your
  12  * option) any later version.
  13  */
  14 #include <linux/clocksource.h>
  15 #include <linux/types.h>
  16 #include <linux/kernel.h>
  17 #include <linux/init.h>
  18 #include <linux/sched.h>
  19 #include <linux/param.h>
  20 #include <linux/time.h>
  21 #include <linux/timex.h>
  22 #include <linux/smp.h>
  23 #include <linux/kernel_stat.h>
  24 #include <linux/spinlock.h>
  25 #include <linux/interrupt.h>
  26 #include <linux/module.h>
  27
  28 #include <asm/bootinfo.h>
  29 #include <asm/cache.h>
  30 #include <asm/compiler.h>
  31 #include <asm/cpu.h>
  32 #include <asm/cpu-features.h>
  33 #include <asm/div64.h>
  34 #include <asm/sections.h>
  35 #include <asm/time.h>
  36
  37 /*
  38  * The integer part of the number of usecs per jiffy is taken from tick,
  39  * but the fractional part is not recorded, so we calculate it using the
  40  * initial value of HZ.  This aids systems where tick isn't really an
  41  * integer (e.g. for HZ = 128).
  42  */
  43 #define USECS_PER_JIFFY         TICK_SIZE
  44 #define USECS_PER_JIFFY_FRAC    ((unsigned long)(u32)((1000000ULL << 32) / HZ))
  45
  46 #define TICK_SIZE       (tick_nsec / 1000)
  47
  48 /*
  49  * forward reference
  50  */
  51 DEFINE_SPINLOCK(rtc_lock);
  52
  53 /*
  54  * By default we provide the null RTC ops
  55  */
  56 static unsigned long null_rtc_get_time(void)
  57 {
  58         return mktime(2000, 1, 1, 0, 0, 0);
  59 }
  60
  61 static int null_rtc_set_time(unsigned long sec)
  62 {
  63         return 0;
  64 }
  65
  66 unsigned long (*rtc_mips_get_time)(void) = null_rtc_get_time;
  67 int (*rtc_mips_set_time)(unsigned long) = null_rtc_set_time;
  68 int (*rtc_mips_set_mmss)(unsigned long);
  69
  70
  71 /* how many counter cycles in a jiffy */
  72 static unsigned long cycles_per_jiffy __read_mostly;
  73
  74 /* expirelo is the count value for next CPU timer interrupt */
  75 static unsigned int expirelo;
  76
  77
  78 /*
  79  * Null timer ack for systems not needing one (e.g. i8254).
  80  */
  81 static void null_timer_ack(void) { /* nothing */ }
  82
  83 /*
  84  * Null high precision timer functions for systems lacking one.
  85  */
  86 static unsigned int null_hpt_read(void)
  87 {
  88         return 0;
  89 }
  90
  91 static void __init null_hpt_init(void)
  92 {
  93         /* nothing */
  94 }
  95
  96
  97 /*
  98  * Timer ack for an R4k-compatible timer of a known frequency.
  99  */
 100 static void c0_timer_ack(void)
 101 {
 102         unsigned int count;
 103
 104 #ifndef CONFIG_SOC_PNX8550      /* pnx8550 resets to zero */
 105         /* Ack this timer interrupt and set the next one.  */
 106         expirelo += cycles_per_jiffy;
 107 #endif
 108         write_c0_compare(expirelo);
 109
 110         /* Check to see if we have missed any timer interrupts.  */
 111         while (((count = read_c0_count()) - expirelo) < 0x7fffffff) {
 112                 /* missed_timer_count++; */
 113                 expirelo = count + cycles_per_jiffy;
 114                 write_c0_compare(expirelo);
 115         }
 116 }
 117
 118 /*
 119  * High precision timer functions for a R4k-compatible timer.
 120  */
 121 static unsigned int c0_hpt_read(void)
 122 {
 123         return read_c0_count();
 124 }
 125
 126 /* For use both as a high precision timer and an interrupt source.  */
 127 static void __init c0_hpt_timer_init(void)
 128 {
 129         expirelo = read_c0_count() + cycles_per_jiffy;
 130         write_c0_compare(expirelo);
 131 }
 132
 133 int (*mips_timer_state)(void);
 134 void (*mips_timer_ack)(void);
 135 unsigned int (*mips_hpt_read)(void);
 136 void (*mips_hpt_init)(void) __initdata = null_hpt_init;
 137 unsigned int mips_hpt_mask = 0xffffffff;
 138
 139 /* last time when xtime and rtc are sync'ed up */
 140 static long last_rtc_update;
 141
 142 /*
 143  * local_timer_interrupt() does profiling and process accounting
 144  * on a per-CPU basis.
 145  *
 146  * In UP mode, it is invoked from the (global) timer_interrupt.
 147  *
 148  * In SMP mode, it might invoked by per-CPU timer interrupt, or
 149  * a broadcasted inter-processor interrupt which itself is triggered
 150  * by the global timer interrupt.
 151  */
 152 void local_timer_interrupt(int irq, void *dev_id)
 153 {
 154         profile_tick(CPU_PROFILING);
 155         update_process_times(user_mode(get_irq_regs()));
 156 }
 157
 158 /*
 159  * High-level timer interrupt service routines.  This function
 160  * is set as irqaction->handler and is invoked through do_IRQ.
 161  */
 162 irqreturn_t timer_interrupt(int irq, void *dev_id)
 163 {
 164         write_seqlock(&xtime_lock);
 165
 166         mips_timer_ack();
 167
 168         /*
 169          * call the generic timer interrupt handling
 170          */
 171         do_timer(1);
 172
 173         /*
 174          * If we have an externally synchronized Linux clock, then update
 175          * CMOS clock accordingly every ~11 minutes. rtc_mips_set_time() has to be
 176          * called as close as possible to 500 ms before the new second starts.
 177          */
 178         if (ntp_synced() &&
 179             xtime.tv_sec > last_rtc_update + 660 &&
 180             (xtime.tv_nsec / 1000) >= 500000 - ((unsigned) TICK_SIZE) / 2 &&
 181             (xtime.tv_nsec / 1000) <= 500000 + ((unsigned) TICK_SIZE) / 2) {
 182                 if (rtc_mips_set_mmss(xtime.tv_sec) == 0) {
 183                         last_rtc_update = xtime.tv_sec;
 184                 } else {
 185                         /* do it again in 60 s */
 186                         last_rtc_update = xtime.tv_sec - 600;
 187                 }
 188         }
 189
 190         write_sequnlock(&xtime_lock);
 191
 192         /*
 193          * In UP mode, we call local_timer_interrupt() to do profiling
 194          * and process accouting.
 195          *
 196          * In SMP mode, local_timer_interrupt() is invoked by appropriate
 197          * low-level local timer interrupt handler.
 198          */
 199         local_timer_interrupt(irq, dev_id);
 200
 201         return IRQ_HANDLED;
 202 }
 203
 204 int null_perf_irq(void)
 205 {
 206         return 0;
 207 }
 208
 209 int (*perf_irq)(void) = null_perf_irq;
 210
 211 EXPORT_SYMBOL(null_perf_irq);
 212 EXPORT_SYMBOL(perf_irq);
 213
 214 asmlinkage void ll_timer_interrupt(int irq)
 215 {
 216         int r2 = cpu_has_mips_r2;
 217
 218         irq_enter();
 219         kstat_this_cpu.irqs[irq]++;
 220
 221         /*
 222          * Suckage alert:
 223          * Before R2 of the architecture there was no way to see if a
 224          * performance counter interrupt was pending, so we have to run the
 225          * performance counter interrupt handler anyway.
 226          */
 227         if (!r2 || (read_c0_cause() & (1 << 26)))
 228                 if (perf_irq())
 229                         goto out;
 230
 231         /* we keep interrupt disabled all the time */
 232         if (!r2 || (read_c0_cause() & (1 << 30)))
 233                 timer_interrupt(irq, NULL);
 234
 235 out:
 236         irq_exit();
 237 }
 238
 239 asmlinkage void ll_local_timer_interrupt(int irq)
 240 {
 241         irq_enter();
 242         if (smp_processor_id() != 0)
 243                 kstat_this_cpu.irqs[irq]++;
 244
 245         /* we keep interrupt disabled all the time */
 246         local_timer_interrupt(irq, NULL);
 247
 248         irq_exit();
 249 }
 250
 251 /*
 252  * time_init() - it does the following things.
 253  *
 254  * 1) board_time_init() -
 255  *      a) (optional) set up RTC routines,
 256  *      b) (optional) calibrate and set the mips_hpt_frequency
 257  *          (only needed if you intended to use cpu counter as timer interrupt
 258  *           source)
 259  * 2) setup xtime based on rtc_mips_get_time().
 260  * 3) calculate a couple of cached variables for later usage
 261  * 4) plat_timer_setup() -
 262  *      a) (optional) over-write any choices made above by time_init().
 263  *      b) machine specific code should setup the timer irqaction.
 264  *      c) enable the timer interrupt
 265  */
 266
 267 void (*board_time_init)(void);
 268
 269 unsigned int mips_hpt_frequency;
 270
 271 static struct irqaction timer_irqaction = {
 272         .handler = timer_interrupt,
 273         .flags = IRQF_DISABLED,
 274         .name = "timer",
 275 };
 276
 277 static unsigned int __init calibrate_hpt(void)
 278 {
 279         u64 frequency;
 280         u32 hpt_start, hpt_end, hpt_count, hz;
 281
 282         const int loops = HZ / 10;
 283         int log_2_loops = 0;
 284         int i;
 285
 286         /*
 287          * We want to calibrate for 0.1s, but to avoid a 64-bit
 288          * division we round the number of loops up to the nearest
 289          * power of 2.
 290          */
 291         while (loops > 1 << log_2_loops)
 292                 log_2_loops++;
 293         i = 1 << log_2_loops;
 294
 295         /*
 296          * Wait for a rising edge of the timer interrupt.
 297          */
 298         while (mips_timer_state());
 299         while (!mips_timer_state());
 300
 301         /*
 302          * Now see how many high precision timer ticks happen
 303          * during the calculated number of periods between timer
 304          * interrupts.
 305          */
 306         hpt_start = mips_hpt_read();
 307         do {
 308                 while (mips_timer_state());
 309                 while (!mips_timer_state());
 310         } while (--i);
 311         hpt_end = mips_hpt_read();
 312
 313         hpt_count = (hpt_end - hpt_start) & mips_hpt_mask;
 314         hz = HZ;
 315         frequency = (u64)hpt_count * (u64)hz;
 316
 317         return frequency >> log_2_loops;
 318 }
 319
 320 static cycle_t read_mips_hpt(void)
 321 {
 322         return (cycle_t)mips_hpt_read();
 323 }
 324
 325 static struct clocksource clocksource_mips = {
 326         .name           = "MIPS",
 327         .read           = read_mips_hpt,
 328         .is_continuous  = 1,
 329 };
 330
 331 static void __init init_mips_clocksource(void)
 332 {
 333         u64 temp;
 334         u32 shift;
 335
 336         if (!mips_hpt_frequency || mips_hpt_read == null_hpt_read)
 337                 return;
 338
 339         /* Calclate a somewhat reasonable rating value */
 340         clocksource_mips.rating = 200 + mips_hpt_frequency / 10000000;
 341         /* Find a shift value */
 342         for (shift = 32; shift > 0; shift--) {
 343                 temp = (u64) NSEC_PER_SEC << shift;
 344                 do_div(temp, mips_hpt_frequency);
 345                 if ((temp >> 32) == 0)
 346                         break;
 347         }
 348         clocksource_mips.shift = shift;
 349         clocksource_mips.mult = (u32)temp;
 350         clocksource_mips.mask = mips_hpt_mask;
 351
 352         clocksource_register(&clocksource_mips);
 353 }
 354
 355 void __init time_init(void)
 356 {
 357         if (board_time_init)
 358                 board_time_init();
 359
 360         if (!rtc_mips_set_mmss)
 361                 rtc_mips_set_mmss = rtc_mips_set_time;
 362
 363         xtime.tv_sec = rtc_mips_get_time();
 364         xtime.tv_nsec = 0;
 365
 366         set_normalized_timespec(&wall_to_monotonic,
 367                                 -xtime.tv_sec, -xtime.tv_nsec);
 368
 369         /* Choose appropriate high precision timer routines.  */
 370         if (!cpu_has_counter && !mips_hpt_read)
 371                 /* No high precision timer -- sorry.  */
 372                 mips_hpt_read = null_hpt_read;
 373         else if (!mips_hpt_frequency && !mips_timer_state) {
 374                 /* A high precision timer of unknown frequency.  */
 375                 if (!mips_hpt_read)
 376                         /* No external high precision timer -- use R4k.  */
 377                         mips_hpt_read = c0_hpt_read;
 378         } else {
 379                 /* We know counter frequency.  Or we can get it.  */
 380                 if (!mips_hpt_read) {
 381                         /* No external high precision timer -- use R4k.  */
 382                         mips_hpt_read = c0_hpt_read;
 383
 384                         if (!mips_timer_state) {
 385                                 /* No external timer interrupt -- use R4k.  */
 386                                 mips_hpt_init = c0_hpt_timer_init;
 387                                 mips_timer_ack = c0_timer_ack;
 388                         }
 389                 }
 390                 if (!mips_hpt_frequency)
 391                         mips_hpt_frequency = calibrate_hpt();
 392
 393                 /* Calculate cache parameters.  */
 394                 cycles_per_jiffy = (mips_hpt_frequency + HZ / 2) / HZ;
 395
 396                 /* Report the high precision timer rate for a reference.  */
 397                 printk("Using %u.%03u MHz high precision timer.\n",
 398                        ((mips_hpt_frequency + 500) / 1000) / 1000,
 399                        ((mips_hpt_frequency + 500) / 1000) % 1000);
 400         }
 401
 402         if (!mips_timer_ack)
 403                 /* No timer interrupt ack (e.g. i8254).  */
 404                 mips_timer_ack = null_timer_ack;
 405
 406         /* This sets up the high precision timer for the first interrupt.  */
 407         mips_hpt_init();
 408
 409         /*
 410          * Call board specific timer interrupt setup.
 411          *
 412          * this pointer must be setup in machine setup routine.
 413          *
 414          * Even if a machine chooses to use a low-level timer interrupt,
 415          * it still needs to setup the timer_irqaction.
 416          * In that case, it might be better to set timer_irqaction.handler
 417          * to be NULL function so that we are sure the high-level code
 418          * is not invoked accidentally.
 419          */
 420         plat_timer_setup(&timer_irqaction);
 421
 422         init_mips_clocksource();
 423 }
 424
 425 #define FEBRUARY                2
 426 #define STARTOFTIME             1970
 427 #define SECDAY                  86400L
 428 #define SECYR                   (SECDAY * 365)
 429 #define leapyear(y)             ((!((y) % 4) && ((y) % 100)) || !((y) % 400))
 430 #define days_in_year(y)         (leapyear(y) ? 366 : 365)
 431 #define days_in_month(m)        (month_days[(m) - 1])
 432
 433 static int month_days[12] = {
 434         31, 28, 31, 30, 31, 30, 31, 31, 30, 31, 30, 31
 435 };
 436
 437 void to_tm(unsigned long tim, struct rtc_time *tm)
 438 {
 439         long hms, day, gday;
 440         int i;
 441
 442         gday = day = tim / SECDAY;
 443         hms = tim % SECDAY;
 444
 445         /* Hours, minutes, seconds are easy */
 446         tm->tm_hour = hms / 3600;
 447         tm->tm_min = (hms % 3600) / 60;
 448         tm->tm_sec = (hms % 3600) % 60;
 449
 450         /* Number of years in days */
 451         for (i = STARTOFTIME; day >= days_in_year(i); i++)
 452                 day -= days_in_year(i);
 453         tm->tm_year = i;
 454
 455         /* Number of months in days left */
 456         if (leapyear(tm->tm_year))
 457                 days_in_month(FEBRUARY) = 29;
 458         for (i = 1; day >= days_in_month(i); i++)
 459                 day -= days_in_month(i);
 460         days_in_month(FEBRUARY) = 28;
 461         tm->tm_mon = i - 1;             /* tm_mon starts from 0 to 11 */
 462
 463         /* Days are what is left over (+1) from all that. */
 464         tm->tm_mday = day + 1;
 465
 466         /*
 467          * Determine the day of week
 468          */
 469         tm->tm_wday = (gday + 4) % 7;   /* 1970/1/1 was Thursday */
 470 }
 471
 472 EXPORT_SYMBOL(rtc_lock);
 473 EXPORT_SYMBOL(to_tm);
 474 EXPORT_SYMBOL(rtc_mips_set_time);
 475 EXPORT_SYMBOL(rtc_mips_get_time);
 476
 477 unsigned long long sched_clock(void)
 478 {
 479         return (unsigned long long)jiffies*(1000000000/HZ);
 480 }