From 520657b8def87ce2a9aee2822728982618e43ebf Mon Sep 17 00:00:00 2001
From: Virgil Dupras <hsoft@hardcoded.net>
Date: Wed, 24 May 2023 10:26:53 -0400
Subject: [PATCH] rpi: kernel runs on actual hardware

My rpi is a model 1B+, not a 1A+, but it works.
---
 Makefile                   |  3 ++-
 fs/xcomp/arm/rpi/kernel.fs | 35 +++++++++++++++++++++--------------
 2 files changed, 23 insertions(+), 15 deletions(-)

diff --git a/Makefile b/Makefile
index 642f73e1..4c6fd55e 100644
--- a/Makefile
+++ b/Makefile
@@ -47,7 +47,8 @@ rpi.img: dusk $(ALLSRCS)
 
 .PHONY: rpirun
 rpirun: rpi.img
-	qemu-system-arm -M raspi1ap -serial stdio -display none -kernel rpi.img
+	qemu-system-arm -M raspi1ap -serial stdio -display none \
+		-device loader,addr=0x8000,file=rpi.img
 
 .PHONY: run
 run: dusk
diff --git a/fs/xcomp/arm/rpi/kernel.fs b/fs/xcomp/arm/rpi/kernel.fs
index f2c4207d..df53c9cb 100644
--- a/fs/xcomp/arm/rpi/kernel.fs
+++ b/fs/xcomp/arm/rpi/kernel.fs
@@ -1,6 +1,6 @@
 ?f<< /asm/arm.fs
 
-\ For RPI model 1A
+\ For RPI model 1
 $20000000 const MMIO_BASE
 $200000 const GPIO_BASE
 $94 const GPPUD
@@ -25,10 +25,14 @@ $84 const UART0_ITIP
 $88 const UART0_ITOP
 $8c const UART0_TDR
 
+: delay, ( ncycles -- )
+  mov) r0 rd) swap ( ncycles ) i) ,)
+  pc sub) r0 rd) r0 rn) 1 i) f) ,) ( pc ) abs>rel b) ne) ,) ;
+
 : values ( n -- ) for 0 value next ;
 2 values lblemit lblmsg
 
-$10000 to binstart
+$8000 to binstart
 0 align4 here to org
 forward b) ,)
 pc to lblmsg ," Hello World!\0" 0 align4
@@ -36,34 +40,37 @@ pc to lblemit \ r0=char
   pc
     ldr) r1 rd) r7 rn) UART0_FR +i) ,)
     tst) r1 rn) $20 i) f) ,)
-    b) ne) ,)
+    abs>rel b) ne) ,)
   str) r0 rd) r7 rn) UART0_DR +i) ,)
   mov) rPC rd) rLR rm) ,)
 forward!
-mov) r0 rd) MMIO_BASE i) ,) \ r0 = MMIO_BASE
-add) r8 rd) r0 rn) GPIO_BASE i) ,) \ r8 = GPIO_BASE
+mov) rSP rd) binstart i) ,)
+mov) r9 rd) MMIO_BASE i) ,) \ r9 = MMIO_BASE
+add) r8 rd) r9 rn) GPIO_BASE i) ,) \ r8 = GPIO_BASE
 add) r7 rd) r8 rn) UART0_BASE i) ,) \ r7 = UART0_BASE
 \ Disable UART0
 mov) r1 rd) 0 i) ,) str) r1 rd) r7 rn) UART0_CR +i) ,)
 \ Disable pull up/down for all GPIO pins & delay for 150 cycles.
 ( r1=0 ) str) r1 rd) r8 rn) GPPUD +i) ,)
-\ TODO: add delay
+150 delay,
 \ Disable pull up/down for pin 14,15 & delay for 150 cycles.
 mov) r1 rd) $c000 i) ,) str) r1 rd) r8 rn) GPPUDCLK0 +i) ,)
-\ TODO: add delay
-\ Write 0 to GPPUDCLK0 to make it take effect.
-mov) r1 rd) 0 i) ,) str) r1 rd) r8 rn) GPPUDCLK0 +i) ,)
+150 delay,
+\ Write 0 to GPPUD and GPPUDCLK0 to make it take effect.
+mov) r1 rd) 0 i) ,)
+str) r1 rd) r8 rn) GPPUD +i) ,)
+str) r1 rd) r8 rn) GPPUDCLK0 +i) ,)
 \ Clear pending interrupts.
 mov) r1 rd) $700 i) ,) add) r1 rd) r1 rn) $ff i) ,)
 str) r1 rd) r7 rn) UART0_ICR +i) ,)
 \ Set integer & fractional part of baud rate.
+\ UART_CLOCK on rpi1 is 48Mhz
 \ Divider = UART_CLOCK/(16 * Baud)
-\ Fraction part register = (Fractional part * 64) + 0.5
+\ Fraction part register = 64th of the unit
 \ Baud = 115200.
-\ Divider = 3000000 / (16 * 115200) = 1.627 = ~1.
-mov) r1 rd) 1 i) ,) str) r1 rd) r7 rn) UART0_IBRD +i) ,)
-\ Fractional part register = (.627 * 64) + 0.5 = 40.6 = ~40.
-mov) r1 rd) 40 i) ,) str) r1 rd) r7 rn) UART0_FBRD +i) ,)
+\ Divider = 48000000 / (16 * 115200) = 26.042
+mov) r1 rd) 26 i) ,) str) r1 rd) r7 rn) UART0_IBRD +i) ,)
+mov) r1 rd) 3 i) ,) str) r1 rd) r7 rn) UART0_FBRD +i) ,)
 \ Enable FIFO & 8 bit data transmission (1 stop bit, no parity).
 mov) r1 rd) $70 i) ,) str) r1 rd) r7 rn) UART0_LCRH +i) ,)
 \ Mask all interrupts.
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2.38.5