SAFE public projects git trees. - safe/jmp/linux-2.6/blob - arch/arm/mm/dma-mapping.c

   1 /*
   2  *  linux/arch/arm/mm/dma-mapping.c
   3  *
   4  *  Copyright (C) 2000-2004 Russell King
   5  *
   6  * This program is free software; you can redistribute it and/or modify
   7  * it under the terms of the GNU General Public License version 2 as
   8  * published by the Free Software Foundation.
   9  *
  10  *  DMA uncached mapping support.
  11  */
  12 #include <linux/module.h>
  13 #include <linux/mm.h>
  14 #include <linux/slab.h>
  15 #include <linux/errno.h>
  16 #include <linux/list.h>
  17 #include <linux/init.h>
  18 #include <linux/device.h>
  19 #include <linux/dma-mapping.h>
  20
  21 #include <asm/memory.h>
  22 #include <asm/highmem.h>
  23 #include <asm/cacheflush.h>
  24 #include <asm/tlbflush.h>
  25 #include <asm/sizes.h>
  26
  27 /* Sanity check size */
  28 #if (CONSISTENT_DMA_SIZE % SZ_2M)
  29 #error "CONSISTENT_DMA_SIZE must be multiple of 2MiB"
  30 #endif
  31
  32 #define CONSISTENT_END  (0xffe00000)
  33 #define CONSISTENT_BASE (CONSISTENT_END - CONSISTENT_DMA_SIZE)
  34
  35 #define CONSISTENT_OFFSET(x)    (((unsigned long)(x) - CONSISTENT_BASE) >> PAGE_SHIFT)
  36 #define CONSISTENT_PTE_INDEX(x) (((unsigned long)(x) - CONSISTENT_BASE) >> PGDIR_SHIFT)
  37 #define NUM_CONSISTENT_PTES (CONSISTENT_DMA_SIZE >> PGDIR_SHIFT)
  38
  39 static u64 get_coherent_dma_mask(struct device *dev)
  40 {
  41         u64 mask = ISA_DMA_THRESHOLD;
  42
  43         if (dev) {
  44                 mask = dev->coherent_dma_mask;
  45
  46                 /*
  47                  * Sanity check the DMA mask - it must be non-zero, and
  48                  * must be able to be satisfied by a DMA allocation.
  49                  */
  50                 if (mask == 0) {
  51                         dev_warn(dev, "coherent DMA mask is unset\n");
  52                         return 0;
  53                 }
  54
  55                 if ((~mask) & ISA_DMA_THRESHOLD) {
  56                         dev_warn(dev, "coherent DMA mask %#llx is smaller "
  57                                  "than system GFP_DMA mask %#llx\n",
  58                                  mask, (unsigned long long)ISA_DMA_THRESHOLD);
  59                         return 0;
  60                 }
  61         }
  62
  63         return mask;
  64 }
  65
  66 /*
  67  * Allocate a DMA buffer for 'dev' of size 'size' using the
  68  * specified gfp mask.  Note that 'size' must be page aligned.
  69  */
  70 static struct page *__dma_alloc_buffer(struct device *dev, size_t size, gfp_t gfp)
  71 {
  72         unsigned long order = get_order(size);
  73         struct page *page, *p, *e;
  74         void *ptr;
  75         u64 mask = get_coherent_dma_mask(dev);
  76
  77 #ifdef CONFIG_DMA_API_DEBUG
  78         u64 limit = (mask + 1) & ~mask;
  79         if (limit && size >= limit) {
  80                 dev_warn(dev, "coherent allocation too big (requested %#x mask %#llx)\n",
  81                         size, mask);
  82                 return NULL;
  83         }
  84 #endif
  85
  86         if (!mask)
  87                 return NULL;
  88
  89         if (mask < 0xffffffffULL)
  90                 gfp |= GFP_DMA;
  91
  92         page = alloc_pages(gfp, order);
  93         if (!page)
  94                 return NULL;
  95
  96         /*
  97          * Now split the huge page and free the excess pages
  98          */
  99         split_page(page, order);
 100         for (p = page + (size >> PAGE_SHIFT), e = page + (1 << order); p < e; p++)
 101                 __free_page(p);
 102
 103         /*
 104          * Ensure that the allocated pages are zeroed, and that any data
 105          * lurking in the kernel direct-mapped region is invalidated.
 106          */
 107         ptr = page_address(page);
 108         memset(ptr, 0, size);
 109         dmac_flush_range(ptr, ptr + size);
 110         outer_flush_range(__pa(ptr), __pa(ptr) + size);
 111
 112         return page;
 113 }
 114
 115 /*
 116  * Free a DMA buffer.  'size' must be page aligned.
 117  */
 118 static void __dma_free_buffer(struct page *page, size_t size)
 119 {
 120         struct page *e = page + (size >> PAGE_SHIFT);
 121
 122         while (page < e) {
 123                 __free_page(page);
 124                 page++;
 125         }
 126 }
 127
 128 #ifdef CONFIG_MMU
 129 /*
 130  * These are the page tables (2MB each) covering uncached, DMA consistent allocations
 131  */
 132 static pte_t *consistent_pte[NUM_CONSISTENT_PTES];
 133
 134 #include "vmregion.h"
 135
 136 static struct arm_vmregion_head consistent_head = {
 137         .vm_lock        = __SPIN_LOCK_UNLOCKED(&consistent_head.vm_lock),
 138         .vm_list        = LIST_HEAD_INIT(consistent_head.vm_list),
 139         .vm_start       = CONSISTENT_BASE,
 140         .vm_end         = CONSISTENT_END,
 141 };
 142
 143 #ifdef CONFIG_HUGETLB_PAGE
 144 #error ARM Coherent DMA allocator does not (yet) support huge TLB
 145 #endif
 146
 147 static void *
 148 __dma_alloc(struct device *dev, size_t size, dma_addr_t *handle, gfp_t gfp,
 149             pgprot_t prot)
 150 {
 151         struct page *page;
 152         struct arm_vmregion *c;
 153
 154         if (!consistent_pte[0]) {
 155                 printk(KERN_ERR "%s: not initialised\n", __func__);
 156                 dump_stack();
 157                 return NULL;
 158         }
 159
 160         size = PAGE_ALIGN(size);
 161
 162         page = __dma_alloc_buffer(dev, size, gfp);
 163         if (!page)
 164                 goto no_page;
 165
 166         /*
 167          * Allocate a virtual address in the consistent mapping region.
 168          */
 169         c = arm_vmregion_alloc(&consistent_head, size,
 170                             gfp & ~(__GFP_DMA | __GFP_HIGHMEM));
 171         if (c) {
 172                 pte_t *pte;
 173                 int idx = CONSISTENT_PTE_INDEX(c->vm_start);
 174                 u32 off = CONSISTENT_OFFSET(c->vm_start) & (PTRS_PER_PTE-1);
 175
 176                 pte = consistent_pte[idx] + off;
 177                 c->vm_pages = page;
 178
 179                 /*
 180                  * Set the "dma handle"
 181                  */
 182                 *handle = page_to_dma(dev, page);
 183
 184                 do {
 185                         BUG_ON(!pte_none(*pte));
 186
 187                         /*
 188                          * x86 does not mark the pages reserved...
 189                          */
 190                         SetPageReserved(page);
 191                         set_pte_ext(pte, mk_pte(page, prot), 0);
 192                         page++;
 193                         pte++;
 194                         off++;
 195                         if (off >= PTRS_PER_PTE) {
 196                                 off = 0;
 197                                 pte = consistent_pte[++idx];
 198                         }
 199                 } while (size -= PAGE_SIZE);
 200
 201                 return (void *)c->vm_start;
 202         }
 203
 204         if (page)
 205                 __dma_free_buffer(page, size);
 206  no_page:
 207         *handle = ~0;
 208         return NULL;
 209 }
 210 #else   /* !CONFIG_MMU */
 211 static void *
 212 __dma_alloc(struct device *dev, size_t size, dma_addr_t *handle, gfp_t gfp,
 213             pgprot_t prot)
 214 {
 215         struct page *page;
 216
 217         *handle = ~0;
 218         size = PAGE_ALIGN(size);
 219
 220         page = __dma_alloc_buffer(dev, size, gfp);
 221         if (!page)
 222                 return NULL;
 223
 224         *handle = page_to_dma(dev, page);
 225         return page_address(page);
 226 }
 227 #endif  /* CONFIG_MMU */
 228
 229 /*
 230  * Allocate DMA-coherent memory space and return both the kernel remapped
 231  * virtual and bus address for that space.
 232  */
 233 void *
 234 dma_alloc_coherent(struct device *dev, size_t size, dma_addr_t *handle, gfp_t gfp)
 235 {
 236         void *memory;
 237
 238         if (dma_alloc_from_coherent(dev, size, handle, &memory))
 239                 return memory;
 240
 241         if (arch_is_coherent()) {
 242                 struct page *page;
 243
 244                 page = __dma_alloc_buffer(dev, PAGE_ALIGN(size), gfp);
 245                 if (!page) {
 246                         *handle = ~0;
 247                         return NULL;
 248                 }
 249
 250                 *handle = page_to_dma(dev, page);
 251                 return page_address(page);
 252         }
 253
 254         return __dma_alloc(dev, size, handle, gfp,
 255                            pgprot_noncached(pgprot_kernel));
 256 }
 257 EXPORT_SYMBOL(dma_alloc_coherent);
 258
 259 /*
 260  * Allocate a writecombining region, in much the same way as
 261  * dma_alloc_coherent above.
 262  */
 263 void *
 264 dma_alloc_writecombine(struct device *dev, size_t size, dma_addr_t *handle, gfp_t gfp)
 265 {
 266         return __dma_alloc(dev, size, handle, gfp,
 267                            pgprot_writecombine(pgprot_kernel));
 268 }
 269 EXPORT_SYMBOL(dma_alloc_writecombine);
 270
 271 static int dma_mmap(struct device *dev, struct vm_area_struct *vma,
 272                     void *cpu_addr, dma_addr_t dma_addr, size_t size)
 273 {
 274         int ret = -ENXIO;
 275 #ifdef CONFIG_MMU
 276         unsigned long user_size, kern_size;
 277         struct arm_vmregion *c;
 278
 279         user_size = (vma->vm_end - vma->vm_start) >> PAGE_SHIFT;
 280
 281         c = arm_vmregion_find(&consistent_head, (unsigned long)cpu_addr);
 282         if (c) {
 283                 unsigned long off = vma->vm_pgoff;
 284
 285                 kern_size = (c->vm_end - c->vm_start) >> PAGE_SHIFT;
 286
 287                 if (off < kern_size &&
 288                     user_size <= (kern_size - off)) {
 289                         ret = remap_pfn_range(vma, vma->vm_start,
 290                                               page_to_pfn(c->vm_pages) + off,
 291                                               user_size << PAGE_SHIFT,
 292                                               vma->vm_page_prot);
 293                 }
 294         }
 295 #endif  /* CONFIG_MMU */
 296
 297         return ret;
 298 }
 299
 300 int dma_mmap_coherent(struct device *dev, struct vm_area_struct *vma,
 301                       void *cpu_addr, dma_addr_t dma_addr, size_t size)
 302 {
 303         vma->vm_page_prot = pgprot_noncached(vma->vm_page_prot);
 304         return dma_mmap(dev, vma, cpu_addr, dma_addr, size);
 305 }
 306 EXPORT_SYMBOL(dma_mmap_coherent);
 307
 308 int dma_mmap_writecombine(struct device *dev, struct vm_area_struct *vma,
 309                           void *cpu_addr, dma_addr_t dma_addr, size_t size)
 310 {
 311         vma->vm_page_prot = pgprot_writecombine(vma->vm_page_prot);
 312         return dma_mmap(dev, vma, cpu_addr, dma_addr, size);
 313 }
 314 EXPORT_SYMBOL(dma_mmap_writecombine);
 315
 316 /*
 317  * free a page as defined by the above mapping.
 318  * Must not be called with IRQs disabled.
 319  */
 320 #ifdef CONFIG_MMU
 321 void dma_free_coherent(struct device *dev, size_t size, void *cpu_addr, dma_addr_t handle)
 322 {
 323         struct arm_vmregion *c;
 324         unsigned long addr;
 325         pte_t *ptep;
 326         int idx;
 327         u32 off;
 328
 329         WARN_ON(irqs_disabled());
 330
 331         if (dma_release_from_coherent(dev, get_order(size), cpu_addr))
 332                 return;
 333
 334         size = PAGE_ALIGN(size);
 335
 336         if (arch_is_coherent()) {
 337                 __dma_free_buffer(dma_to_page(dev, handle), size);
 338                 return;
 339         }
 340
 341         c = arm_vmregion_find_remove(&consistent_head, (unsigned long)cpu_addr);
 342         if (!c)
 343                 goto no_area;
 344
 345         if ((c->vm_end - c->vm_start) != size) {
 346                 printk(KERN_ERR "%s: freeing wrong coherent size (%ld != %d)\n",
 347                        __func__, c->vm_end - c->vm_start, size);
 348                 dump_stack();
 349                 size = c->vm_end - c->vm_start;
 350         }
 351
 352         idx = CONSISTENT_PTE_INDEX(c->vm_start);
 353         off = CONSISTENT_OFFSET(c->vm_start) & (PTRS_PER_PTE-1);
 354         ptep = consistent_pte[idx] + off;
 355         addr = c->vm_start;
 356         do {
 357                 pte_t pte = ptep_get_and_clear(&init_mm, addr, ptep);
 358                 unsigned long pfn;
 359
 360                 ptep++;
 361                 addr += PAGE_SIZE;
 362                 off++;
 363                 if (off >= PTRS_PER_PTE) {
 364                         off = 0;
 365                         ptep = consistent_pte[++idx];
 366                 }
 367
 368                 if (!pte_none(pte) && pte_present(pte)) {
 369                         pfn = pte_pfn(pte);
 370
 371                         if (pfn_valid(pfn)) {
 372                                 struct page *page = pfn_to_page(pfn);
 373
 374                                 /*
 375                                  * x86 does not mark the pages reserved...
 376                                  */
 377                                 ClearPageReserved(page);
 378                                 continue;
 379                         }
 380                 }
 381                 printk(KERN_CRIT "%s: bad page in kernel page table\n",
 382                        __func__);
 383         } while (size -= PAGE_SIZE);
 384
 385         flush_tlb_kernel_range(c->vm_start, c->vm_end);
 386
 387         arm_vmregion_free(&consistent_head, c);
 388
 389         __dma_free_buffer(dma_to_page(dev, handle), size);
 390         return;
 391
 392  no_area:
 393         printk(KERN_ERR "%s: trying to free invalid coherent area: %p\n",
 394                __func__, cpu_addr);
 395         dump_stack();
 396 }
 397 #else   /* !CONFIG_MMU */
 398 void dma_free_coherent(struct device *dev, size_t size, void *cpu_addr, dma_addr_t handle)
 399 {
 400         if (dma_release_from_coherent(dev, get_order(size), cpu_addr))
 401                 return;
 402         __dma_free_buffer(dma_to_page(dev, handle), PAGE_ALIGN(size));
 403 }
 404 #endif  /* CONFIG_MMU */
 405 EXPORT_SYMBOL(dma_free_coherent);
 406
 407 /*
 408  * Initialise the consistent memory allocation.
 409  */
 410 static int __init consistent_init(void)
 411 {
 412         int ret = 0;
 413 #ifdef CONFIG_MMU
 414         pgd_t *pgd;
 415         pmd_t *pmd;
 416         pte_t *pte;
 417         int i = 0;
 418         u32 base = CONSISTENT_BASE;
 419
 420         do {
 421                 pgd = pgd_offset(&init_mm, base);
 422                 pmd = pmd_alloc(&init_mm, pgd, base);
 423                 if (!pmd) {
 424                         printk(KERN_ERR "%s: no pmd tables\n", __func__);
 425                         ret = -ENOMEM;
 426                         break;
 427                 }
 428                 WARN_ON(!pmd_none(*pmd));
 429
 430                 pte = pte_alloc_kernel(pmd, base);
 431                 if (!pte) {
 432                         printk(KERN_ERR "%s: no pte tables\n", __func__);
 433                         ret = -ENOMEM;
 434                         break;
 435                 }
 436
 437                 consistent_pte[i++] = pte;
 438                 base += (1 << PGDIR_SHIFT);
 439         } while (base < CONSISTENT_END);
 440 #endif  /* !CONFIG_MMU */
 441
 442         return ret;
 443 }
 444
 445 core_initcall(consistent_init);
 446
 447 /*
 448  * Make an area consistent for devices.
 449  * Note: Drivers should NOT use this function directly, as it will break
 450  * platforms with CONFIG_DMABOUNCE.
 451  * Use the driver DMA support - see dma-mapping.h (dma_sync_*)
 452  */
 453 void dma_cache_maint(const void *start, size_t size, int direction)
 454 {
 455         void (*inner_op)(const void *, const void *);
 456         void (*outer_op)(unsigned long, unsigned long);
 457
 458         BUG_ON(!virt_addr_valid(start) || !virt_addr_valid(start + size - 1));
 459
 460         switch (direction) {
 461         case DMA_FROM_DEVICE:           /* invalidate only */
 462                 inner_op = dmac_inv_range;
 463                 outer_op = outer_inv_range;
 464                 break;
 465         case DMA_TO_DEVICE:             /* writeback only */
 466                 inner_op = dmac_clean_range;
 467                 outer_op = outer_clean_range;
 468                 break;
 469         case DMA_BIDIRECTIONAL:         /* writeback and invalidate */
 470                 inner_op = dmac_flush_range;
 471                 outer_op = outer_flush_range;
 472                 break;
 473         default:
 474                 BUG();
 475         }
 476
 477         inner_op(start, start + size);
 478         outer_op(__pa(start), __pa(start) + size);
 479 }
 480 EXPORT_SYMBOL(dma_cache_maint);
 481
 482 static void dma_cache_maint_contiguous(struct page *page, unsigned long offset,
 483                                        size_t size, int direction)
 484 {
 485         void *vaddr;
 486         unsigned long paddr;
 487         void (*inner_op)(const void *, const void *);
 488         void (*outer_op)(unsigned long, unsigned long);
 489
 490         switch (direction) {
 491         case DMA_FROM_DEVICE:           /* invalidate only */
 492                 inner_op = dmac_inv_range;
 493                 outer_op = outer_inv_range;
 494                 break;
 495         case DMA_TO_DEVICE:             /* writeback only */
 496                 inner_op = dmac_clean_range;
 497                 outer_op = outer_clean_range;
 498                 break;
 499         case DMA_BIDIRECTIONAL:         /* writeback and invalidate */
 500                 inner_op = dmac_flush_range;
 501                 outer_op = outer_flush_range;
 502                 break;
 503         default:
 504                 BUG();
 505         }
 506
 507         if (!PageHighMem(page)) {
 508                 vaddr = page_address(page) + offset;
 509                 inner_op(vaddr, vaddr + size);
 510         } else {
 511                 vaddr = kmap_high_get(page);
 512                 if (vaddr) {
 513                         vaddr += offset;
 514                         inner_op(vaddr, vaddr + size);
 515                         kunmap_high(page);
 516                 }
 517         }
 518
 519         paddr = page_to_phys(page) + offset;
 520         outer_op(paddr, paddr + size);
 521 }
 522
 523 void dma_cache_maint_page(struct page *page, unsigned long offset,
 524                           size_t size, int dir)
 525 {
 526         /*
 527          * A single sg entry may refer to multiple physically contiguous
 528          * pages.  But we still need to process highmem pages individually.
 529          * If highmem is not configured then the bulk of this loop gets
 530          * optimized out.
 531          */
 532         size_t left = size;
 533         do {
 534                 size_t len = left;
 535                 if (PageHighMem(page) && len + offset > PAGE_SIZE) {
 536                         if (offset >= PAGE_SIZE) {
 537                                 page += offset / PAGE_SIZE;
 538                                 offset %= PAGE_SIZE;
 539                         }
 540                         len = PAGE_SIZE - offset;
 541                 }
 542                 dma_cache_maint_contiguous(page, offset, len, dir);
 543                 offset = 0;
 544                 page++;
 545                 left -= len;
 546         } while (left);
 547 }
 548 EXPORT_SYMBOL(dma_cache_maint_page);
 549
 550 /**
 551  * dma_map_sg - map a set of SG buffers for streaming mode DMA
 552  * @dev: valid struct device pointer, or NULL for ISA and EISA-like devices
 553  * @sg: list of buffers
 554  * @nents: number of buffers to map
 555  * @dir: DMA transfer direction
 556  *
 557  * Map a set of buffers described by scatterlist in streaming mode for DMA.
 558  * This is the scatter-gather version of the dma_map_single interface.
 559  * Here the scatter gather list elements are each tagged with the
 560  * appropriate dma address and length.  They are obtained via
 561  * sg_dma_{address,length}.
 562  *
 563  * Device ownership issues as mentioned for dma_map_single are the same
 564  * here.
 565  */
 566 int dma_map_sg(struct device *dev, struct scatterlist *sg, int nents,
 567                 enum dma_data_direction dir)
 568 {
 569         struct scatterlist *s;
 570         int i, j;
 571
 572         for_each_sg(sg, s, nents, i) {
 573                 s->dma_address = dma_map_page(dev, sg_page(s), s->offset,
 574                                                 s->length, dir);
 575                 if (dma_mapping_error(dev, s->dma_address))
 576                         goto bad_mapping;
 577         }
 578         return nents;
 579
 580  bad_mapping:
 581         for_each_sg(sg, s, i, j)
 582                 dma_unmap_page(dev, sg_dma_address(s), sg_dma_len(s), dir);
 583         return 0;
 584 }
 585 EXPORT_SYMBOL(dma_map_sg);
 586
 587 /**
 588  * dma_unmap_sg - unmap a set of SG buffers mapped by dma_map_sg
 589  * @dev: valid struct device pointer, or NULL for ISA and EISA-like devices
 590  * @sg: list of buffers
 591  * @nents: number of buffers to unmap (returned from dma_map_sg)
 592  * @dir: DMA transfer direction (same as was passed to dma_map_sg)
 593  *
 594  * Unmap a set of streaming mode DMA translations.  Again, CPU access
 595  * rules concerning calls here are the same as for dma_unmap_single().
 596  */
 597 void dma_unmap_sg(struct device *dev, struct scatterlist *sg, int nents,
 598                 enum dma_data_direction dir)
 599 {
 600         struct scatterlist *s;
 601         int i;
 602
 603         for_each_sg(sg, s, nents, i)
 604                 dma_unmap_page(dev, sg_dma_address(s), sg_dma_len(s), dir);
 605 }
 606 EXPORT_SYMBOL(dma_unmap_sg);
 607
 608 /**
 609  * dma_sync_sg_for_cpu
 610  * @dev: valid struct device pointer, or NULL for ISA and EISA-like devices
 611  * @sg: list of buffers
 612  * @nents: number of buffers to map (returned from dma_map_sg)
 613  * @dir: DMA transfer direction (same as was passed to dma_map_sg)
 614  */
 615 void dma_sync_sg_for_cpu(struct device *dev, struct scatterlist *sg,
 616                         int nents, enum dma_data_direction dir)
 617 {
 618         struct scatterlist *s;
 619         int i;
 620
 621         for_each_sg(sg, s, nents, i) {
 622                 dmabounce_sync_for_cpu(dev, sg_dma_address(s), 0,
 623                                         sg_dma_len(s), dir);
 624         }
 625 }
 626 EXPORT_SYMBOL(dma_sync_sg_for_cpu);
 627
 628 /**
 629  * dma_sync_sg_for_device
 630  * @dev: valid struct device pointer, or NULL for ISA and EISA-like devices
 631  * @sg: list of buffers
 632  * @nents: number of buffers to map (returned from dma_map_sg)
 633  * @dir: DMA transfer direction (same as was passed to dma_map_sg)
 634  */
 635 void dma_sync_sg_for_device(struct device *dev, struct scatterlist *sg,
 636                         int nents, enum dma_data_direction dir)
 637 {
 638         struct scatterlist *s;
 639         int i;
 640
 641         for_each_sg(sg, s, nents, i) {
 642                 if (!dmabounce_sync_for_device(dev, sg_dma_address(s), 0,
 643                                         sg_dma_len(s), dir))
 644                         continue;
 645
 646                 if (!arch_is_coherent())
 647                         dma_cache_maint_page(sg_page(s), s->offset,
 648                                              s->length, dir);
 649         }
 650 }
 651 EXPORT_SYMBOL(dma_sync_sg_for_device);