#ifndef UTSM_VIRTIO_MMIO_H #define UTSM_VIRTIO_MMIO_H /* virtio_mmio.h — UTSM virtio-mmio 设备模拟后端框架。 * * 为 Linux guest 提供 virtio-mmio 设备（block + net）。 * 设备 GPA 位于 VIRTIO_MMIO_GPA_BASE 起的高位 MMIO 区，EPT 故意不映射， * guest 访问时触发 EPT violation，vmexit handler 调用本模块的 * virtio_mmio_read/write 模拟寄存器行为。 * * 参考 Virtio Spec 1.1 §4.2 (virtio-mmio)。 * guest 通过 cmdline virtio_mmio.device= 参数发现设备（无需 PCI/ACPI）。 */ #include /* virtio-mmio 寄存器偏移（Virtio Spec 1.1 §4.2.2.1，均为 32 位寄存器） */ #define VIRTIO_MMIO_MAGIC_VALUE 0x000 /* R "virt" = 0x74726976 */ #define VIRTIO_MMIO_VERSION 0x004 /* R 1=legacy, 2=modern */ #define VIRTIO_MMIO_DEVICE_ID 0x008 /* R 1=net, 2=blk, 3=console... */ #define VIRTIO_MMIO_VENDOR_ID 0x00C /* R */ #define VIRTIO_MMIO_DEVICE_FEATURES 0x010 /* R features[31:0] (sel) */ #define VIRTIO_MMIO_DEVICE_FEATURES_SEL 0x014 /* W */ #define VIRTIO_MMIO_DRIVER_FEATURES 0x020 /* W features[31:0] (sel) */ #define VIRTIO_MMIO_DRIVER_FEATURES_SEL 0x024 /* W */ #define VIRTIO_MMIO_GUEST_PAGE_SIZE 0x028 /* W legacy only */ #define VIRTIO_MMIO_QUEUE_SEL 0x030 /* W */ #define VIRTIO_MMIO_QUEUE_NUM_MAX 0x034 /* R */ #define VIRTIO_MMIO_QUEUE_NUM 0x038 /* W */ #define VIRTIO_MMIO_QUEUE_ALIGN 0x03C /* W legacy only */ #define VIRTIO_MMIO_QUEUE_PFN 0x040 /* RW legacy only */ #define VIRTIO_MMIO_QUEUE_READY 0x044 /* RW modern */ #define VIRTIO_MMIO_QUEUE_NOTIFY 0x050 /* W */ #define VIRTIO_MMIO_INTERRUPT_STATUS 0x060 /* R */ #define VIRTIO_MMIO_INTERRUPT_ACK 0x064 /* W */ #define VIRTIO_MMIO_STATUS 0x070 /* RW */ #define VIRTIO_MMIO_QUEUE_DESC_LOW 0x080 /* W modern */ #define VIRTIO_MMIO_QUEUE_DESC_HIGH 0x084 /* W modern */ #define VIRTIO_MMIO_QUEUE_DRIVER_LOW 0x090 /* W modern */ #define VIRTIO_MMIO_QUEUE_DRIVER_HIGH 0x094 /* W modern */ #define VIRTIO_MMIO_QUEUE_DEVICE_LOW 0x0A0 /* W modern */ #define VIRTIO_MMIO_QUEUE_DEVICE_HIGH 0x0A4 /* W modern */ /* Shared-memory region (Virtio 1.1 §4.2.2). Linux virtio-gpu always probes * VIRTIO_GPU_SHM_ID_HOST_VISIBLE. A missing region MUST report length=-1; * length 0 is treated as a real window at address 0 and probe fails -EBUSY. */ #define VIRTIO_MMIO_SHM_SEL 0x0AC /* W */ #define VIRTIO_MMIO_SHM_LEN_LOW 0x0B0 /* R */ #define VIRTIO_MMIO_SHM_LEN_HIGH 0x0B4 /* R */ #define VIRTIO_MMIO_SHM_BASE_LOW 0x0B8 /* R */ #define VIRTIO_MMIO_SHM_BASE_HIGH 0x0BC /* R */ #define VIRTIO_MMIO_CONFIG_GENERATION 0x0FC /* R modern */ #define VIRTIO_MMIO_CONFIG 0x100 /* RW device-specific config */ /* device IDs */ #define VIRTIO_ID_NET 1 #define VIRTIO_ID_BLOCK 2 #define VIRTIO_ID_CONSOLE 3 #define VIRTIO_ID_INPUT 18 /* VSCode Phase 2: virtio-input (keyboard/mouse) */ #define VIRTIO_ID_GPU 16 /* VSCode Phase 3: virtio-gpu 2D */ /* device status bits */ #define VIRTIO_STATUS_ACKNOWLEDGE 1 #define VIRTIO_STATUS_DRIVER 2 #define VIRTIO_STATUS_DRIVER_OK 4 #define VIRTIO_STATUS_FEATURES_OK 8 #define VIRTIO_STATUS_FAILED 128 /* 通用 feature bits */ #define VIRTIO_F_VERSION_1 32 /* modern 设备必须提供（bit32=高32位word bit0） */ /* ===== 后端框架 API ===== */ /* 初始化 virtio-mmio 后端框架（注册 block + net 设备）。 * 在 linux_loader_init 之后、linux_launch 之前调用。 */ void virtio_mmio_init(void); /* 处理一次 virtio-mmio 寄存器读/写（由 vmexit EPT violation 调用）。 * gpa : 触发访问的 GPA（落在某设备 4KB 寄存器区） * width : 访问宽度（字节），通常为 4 * value : 写操作的数据 * 返回读操作的数据（写操作返回 0）。 */ u64 virtio_mmio_read(u64 gpa, int width); void virtio_mmio_write(u64 gpa, u64 value, int width); /* 后端驱动注册接口（virtio_blk.c / virtio_net.c 调用） */ struct virtio_backend { u32 device_id; /* VIRTIO_ID_* */ u64 gpa_base; /* 该设备的 MMIO GPA 起始 */ u32 irq; /* guest ISA IRQ 号（cmdline virtio_mmio.device=:IRQ， * legacy PIC 下 vector = 0x30 + irq；0 = 不注入中断） */ u32 num_queues; /* 队列数（blk=1, net=2） */ u32 queue_size; /* 每队列描述符数 */ u64 device_features; /* device 提供的 feature 位 */ u32 config_len; /* config 空间长度（从 0x100 起） */ /* 读取 device config 空间（offset 相对 0x100）。返回 32 位值。 */ u32 (*read_config)(u32 offset, int width); /* VSCode Phase 2: 写入 device config 空间（offset 相对 0x100）。 * virtio-input 用此通道设置 select/subsel 再读结果；其它设备 config * 只读，置 NULL 时框架忽略 config 写。 */ void (*write_config)(u32 offset, u32 value); /* 通知：guest 写入 QUEUE_NOTIFY，后端处理该队列的请求。 */ void (*queue_notify)(u32 queue_idx); /* 复位设备。 */ void (*reset)(void); }; /* 注册一个后端设备（内部使用，按 gpa_base 排序查找）。 */ int virtio_mmio_register(struct virtio_backend *dev); /* 提供 guest GPA→host 虚拟地址转换（后端访问 virtqueue/描述符用）。 * 通过 EPT 翻译 GPA 到 HPA，再加 HHDM offset 得到 host 虚拟地址。 * 返回 NULL 表示 GPA 未映射。 */ void *virtio_gpa_to_host(u64 gpa); /* ===== virtqueue 结构（Virtio Spec 1.1 §2.6 split ring） ===== */ /* 描述符：16 字节 */ struct virtq_desc { u64 addr; /* GPA of data buffer */ u32 len; /* data length */ u16 flags; /* VIRTQ_DESC_F_* */ u16 next; /* next descriptor if F_NEXT */ } __attribute__((packed)); #define VIRTQ_DESC_F_NEXT 1 #define VIRTQ_DESC_F_WRITE 2 #define VIRTQ_DESC_F_INDIRECT 4 /* avail ring（driver → device） */ struct virtq_avail { u16 flags; u16 idx; u16 ring[1]; /* queue_size entries */ } __attribute__((packed)); /* used ring 元素 */ struct virtq_used_elem { u32 id; /* descriptor chain head index */ u32 len; /* bytes written (device→driver) */ } __attribute__((packed)); /* used ring（device → driver） */ struct virtq_used { u16 flags; u16 idx; struct virtq_used_elem ring[1]; } __attribute__((packed)); /* ===== 队列状态访问 API（后端 queue_notify 用） ===== * * 后端在其 queue_notify(queue_idx) 回调中需要： * 1. 读 avail ring 取请求描述符链 * 2. 处理请求（读/写 guest 数据 buffer） * 3. 写 used ring 回执 * 以下函数按 device_id + queue_idx 定位队列，操作 guest 内存。 */ /* 取队列的 desc/avail/used 表 host 地址 + 队列大小。 * 返回 0 成功（指针填充），负值失败（队列未 ready/未映射）。 */ int virtio_queue_get_ptrs(u32 device_id, u32 queue_idx, struct virtq_desc **desc_out, struct virtq_avail **avail_out, struct virtq_used **used_out, u32 *queue_num_out); /* 更新 used ring idx（后端处理完一批请求后调用，让 guest 看到新回执）。 * 由后端在写 used ring 元素后调用，内部做内存屏障。 */ void virtio_queue_bump_used(struct virtq_used *used, u16 new_idx); /* VSCode Phase 2: 按 gpa_base 定位队列（用于 device_id 相同的多实例设备， * 如两个 virtio-input：键盘+鼠标同为 VIRTIO_ID_INPUT=18）。 * 语义与 virtio_queue_get_ptrs 一致，只是查找键由 device_id 改为 gpa_base。 */ int virtio_queue_get_ptrs_by_gpa(u64 gpa_base, u32 queue_idx, struct virtq_desc **desc_out, struct virtq_avail **avail_out, struct virtq_used **used_out, u32 *queue_num_out); /* 异步触发设备中断（设置 INTERRUPT_STATUS bit0 并向 guest 注入虚拟 IRQ）。 * 用于后端在 QUEUE_NOTIFY 上下文之外完成工作（如周期轮询收到 RX 包）。 * device_id: VIRTIO_ID_*；设备未注册或 irq==0 时为空操作。 */ void virtio_mmio_raise_irq(u32 device_id); /* VSCode Phase 2: 按 gpa_base 触发中断。用于 device_id 相同的多实例设备 *（两个 virtio-input 同为 18）：virtio_mmio_raise_irq(18) 只命中第一个。 */ void virtio_mmio_raise_irq_by_gpa(u64 gpa_base); /* 周期轮询 virtio-net RX 路径（填充 guest 已投递的 RX buffer， * 有填充时自动注入 IRQ）。由 vmexit 的 preemption timer 路径调用。 */ void virtio_net_poll(void); /* ===== VSCode Phase 2: virtio-input 后端 ===== */ /* Linux input event types/codes (subset, see ). * We only need the few event types we actually forward from Deshab. */ #define VIO_INPUT_EV_KEY 0x01 #define VIO_INPUT_EV_REL 0x02 /* relative movement (mouse) */ #define VIO_INPUT_EV_ABS 0x03 #define VIO_INPUT_EV_SYN 0x00 /* sync marker */ #define VIO_INPUT_REL_X 0x00 #define VIO_INPUT_REL_Y 0x01 #define VIO_INPUT_BTN_LEFT 0x110 #define VIO_INPUT_BTN_RIGHT 0x111 #define VIO_INPUT_BTN_MIDDLE 0x112 /* virtio_input_event (8 bytes, little-endian). Matches Linux struct * virtio_input_event in . */ struct virtio_input_event { u16 type; u16 code; u32 value; } __attribute__((packed)); /* 注册键盘+鼠标两个 virtio-input 后端（无设备时安全空操作）。 * 在 virtio_mmio_init 中调用。 */ void virtio_input_backend_init(void); /* 推送键盘事件（type=EV_KEY, code=linux keycode, value=0/1/2）。 * value: 0=release, 1=press, 2=repeat。 */ void virtio_input_push_keyboard(u16 code, u32 value); /* 推送鼠标事件。三种便捷封装： * push_mouse_rel(axis, value) — 相对位移 (EV_REL, REL_X/REL_Y) * push_mouse_button(btn, value)— 按键 (EV_KEY, BTN_LEFT/RIGHT/MIDDLE) * push_mouse_syn() — 同步标记 (EV_SYN) */ void virtio_input_push_mouse_rel(u16 axis, i32 value); void virtio_input_push_mouse_button(u16 btn, u32 value); void virtio_input_push_mouse_syn(void); /* 周期轮询：把挂起的输入事件排空到 guest eventq 已投递的空 buffer 中， * 有事件投递时自动注入 IRQ。由 vmexit 的 preemption timer 路径调用。 */ void virtio_input_poll(void); /* ===== VSCode Phase 3: virtio-gpu 2D 后端 ===== */ /* Scanout 查询结果：desktop 在 IDE attached 时读取，把 guest 图形 blit 到 * Deshab framebuffer 的 IDE host 区域。 * host_vaddr : scanout 影子缓冲的 host 虚拟地址（位于 graphics surface pool， * 16MB，足够 1920×1080×4）。guest virtio-gpu 驱动经 * TRANSFER_TO_HOST_2D + RESOURCE_FLUSH 把帧合成到这里。 * width/height/stride : scanout 几何（XRGB8888，stride = width*4） * dirty : 1 = 自上次查询以来有新帧合成（查询会清零该位） * enabled : 1 = scanout 已绑定一个 2D resource（X server 已 SET_SCANOUT） * dirty_x/y/w/h : Phase 7 累积 dirty rect（scanout 坐标系并集）， * 查询随 dirty 一并清零；dirty=0 时全为 0。 * desktop 据此只 blit 变化区域（尾部追加，ABI 兼容）。 */ struct virtio_gpu_scanout_info { void *host_vaddr; u32 width; u32 height; u32 stride; u32 dirty; u32 enabled; u32 dirty_x; u32 dirty_y; u32 dirty_w; u32 dirty_h; /* P7.6: hardware cursor state（尾部追加，ABI 兼容）。 * cursor_visible=1 时 cursor_bitmap 指向 ARGB 像素（row stride=64）， * desktop 在 blit 后 alpha-blend 叠加到 IDE host 区域。 */ u32 cursor_visible; u32 cursor_x; u32 cursor_y; u32 cursor_hot_x; u32 cursor_hot_y; u32 cursor_w; u32 cursor_h; void *cursor_bitmap; }; /* 注册 virtio-gpu 2D 后端（slot 5 @ 0xF4005000 IRQ10）。 * 在 virtio_mmio_init 中调用。无 surface pool 时安全降级（scanout disabled）。 */ void virtio_gpu_backend_init(void); /* 查询当前 scanout 状态（desktop blit 用）。返回 0 成功，-1 后端未就绪。 */ int virtio_gpu_get_scanout_info(struct virtio_gpu_scanout_info *out); #endif /* UTSM_VIRTIO_MMIO_H */