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/gfp.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 #include <linux/dma-contiguous.h>
  21 #include <linux/highmem.h>
  22 #include <linux/memblock.h>
  23 #include <linux/slab.h>
  24 #include <linux/iommu.h>
  25 #include <linux/vmalloc.h>
  26
  27 #include <asm/memory.h>
  28 #include <asm/highmem.h>
  29 #include <asm/cacheflush.h>
  30 #include <asm/tlbflush.h>
  31 #include <asm/sizes.h>
  32 #include <asm/mach/arch.h>
  33 #include <asm/dma-iommu.h>
  34 #include <asm/mach/map.h>
  35 #include <asm/system.h>
  36 #include <asm/dma-contiguous.h>
  37
  38 #include "mm.h"
  39
  40 /*
  41  * The DMA API is built upon the notion of "buffer ownership".  A buffer
  42  * is either exclusively owned by the CPU (and therefore may be accessed
  43  * by it) or exclusively owned by the DMA device.  These helper functions
  44  * represent the transitions between these two ownership states.
  45  *
  46  * Note, however, that on later ARMs, this notion does not work due to
  47  * speculative prefetches.  We model our approach on the assumption that
  48  * the CPU does do speculative prefetches, which means we clean caches
  49  * before transfers and delay cache invalidation until transfer completion.
  50  *
  51  */
  52 static void __dma_page_cpu_to_dev(struct page *, unsigned long,
  53                 size_t, enum dma_data_direction);
  54 static void __dma_page_dev_to_cpu(struct page *, unsigned long,
  55                 size_t, enum dma_data_direction);
  56
  57 /**
  58  * arm_dma_map_page - map a portion of a page for streaming DMA
  59  * @dev: valid struct device pointer, or NULL for ISA and EISA-like devices
  60  * @page: page that buffer resides in
  61  * @offset: offset into page for start of buffer
  62  * @size: size of buffer to map
  63  * @dir: DMA transfer direction
  64  *
  65  * Ensure that any data held in the cache is appropriately discarded
  66  * or written back.
  67  *
  68  * The device owns this memory once this call has completed.  The CPU
  69  * can regain ownership by calling dma_unmap_page().
  70  */
  71 static dma_addr_t arm_dma_map_page(struct device *dev, struct page *page,
  72              unsigned long offset, size_t size, enum dma_data_direction dir,
  73              struct dma_attrs *attrs)
  74 {
  75         if (!arch_is_coherent())
  76                 __dma_page_cpu_to_dev(page, offset, size, dir);
  77         return pfn_to_dma(dev, page_to_pfn(page)) + offset;
  78 }
  79
  80 /**
  81  * arm_dma_unmap_page - unmap a buffer previously mapped through dma_map_page()
  82  * @dev: valid struct device pointer, or NULL for ISA and EISA-like devices
  83  * @handle: DMA address of buffer
  84  * @size: size of buffer (same as passed to dma_map_page)
  85  * @dir: DMA transfer direction (same as passed to dma_map_page)
  86  *
  87  * Unmap a page streaming mode DMA translation.  The handle and size
  88  * must match what was provided in the previous dma_map_page() call.
  89  * All other usages are undefined.
  90  *
  91  * After this call, reads by the CPU to the buffer are guaranteed to see
  92  * whatever the device wrote there.
  93  */
  94 static void arm_dma_unmap_page(struct device *dev, dma_addr_t handle,
  95                 size_t size, enum dma_data_direction dir,
  96                 struct dma_attrs *attrs)
  97 {
  98         if (!arch_is_coherent())
  99                 __dma_page_dev_to_cpu(pfn_to_page(dma_to_pfn(dev, handle)),
 100                                       handle & ~PAGE_MASK, size, dir);
 101 }
 102
 103 static void arm_dma_sync_single_for_cpu(struct device *dev,
 104                 dma_addr_t handle, size_t size, enum dma_data_direction dir)
 105 {
 106         unsigned int offset = handle & (PAGE_SIZE - 1);
 107         struct page *page = pfn_to_page(dma_to_pfn(dev, handle-offset));
 108         if (!arch_is_coherent())
 109                 __dma_page_dev_to_cpu(page, offset, size, dir);
 110 }
 111
 112 static void arm_dma_sync_single_for_device(struct device *dev,
 113                 dma_addr_t handle, size_t size, enum dma_data_direction dir)
 114 {
 115         unsigned int offset = handle & (PAGE_SIZE - 1);
 116         struct page *page = pfn_to_page(dma_to_pfn(dev, handle-offset));
 117         if (!arch_is_coherent())
 118                 __dma_page_cpu_to_dev(page, offset, size, dir);
 119 }
 120
 121 static int arm_dma_set_mask(struct device *dev, u64 dma_mask);
 122
 123 struct dma_map_ops arm_dma_ops = {
 124         .alloc                  = arm_dma_alloc,
 125         .free                   = arm_dma_free,
 126         .mmap                   = arm_dma_mmap,
 127         .map_page               = arm_dma_map_page,
 128         .unmap_page             = arm_dma_unmap_page,
 129         .map_sg                 = arm_dma_map_sg,
 130         .unmap_sg               = arm_dma_unmap_sg,
 131         .sync_single_for_cpu    = arm_dma_sync_single_for_cpu,
 132         .sync_single_for_device = arm_dma_sync_single_for_device,
 133         .sync_sg_for_cpu        = arm_dma_sync_sg_for_cpu,
 134         .sync_sg_for_device     = arm_dma_sync_sg_for_device,
 135         .set_dma_mask           = arm_dma_set_mask,
 136 };
 137 EXPORT_SYMBOL(arm_dma_ops);
 138
 139 static u64 get_coherent_dma_mask(struct device *dev)
 140 {
 141         u64 mask = (u64)arm_dma_limit;
 142
 143         if (dev) {
 144                 mask = dev->coherent_dma_mask;
 145
 146                 /*
 147                  * Sanity check the DMA mask - it must be non-zero, and
 148                  * must be able to be satisfied by a DMA allocation.
 149                  */
 150                 if (mask == 0) {
 151                         dev_warn(dev, "coherent DMA mask is unset\n");
 152                         return 0;
 153                 }
 154
 155                 if ((~mask) & (u64)arm_dma_limit) {
 156                         dev_warn(dev, "coherent DMA mask %#llx is smaller "
 157                                  "than system GFP_DMA mask %#llx\n",
 158                                  mask, (u64)arm_dma_limit);
 159                         return 0;
 160                 }
 161         }
 162
 163         return mask;
 164 }
 165
 166 static void __dma_clear_buffer(struct page *page, size_t size)
 167 {
 168         void *ptr;
 169         /*
 170          * Ensure that the allocated pages are zeroed, and that any data
 171          * lurking in the kernel direct-mapped region is invalidated.
 172          */
 173         ptr = page_address(page);
 174         if (ptr) {
 175                 memset(ptr, 0, size);
 176                 dmac_flush_range(ptr, ptr + size);
 177                 outer_flush_range(__pa(ptr), __pa(ptr) + size);
 178         }
 179 }
 180
 181 /*
 182  * Allocate a DMA buffer for 'dev' of size 'size' using the
 183  * specified gfp mask.  Note that 'size' must be page aligned.
 184  */
 185 static struct page *__dma_alloc_buffer(struct device *dev, size_t size, gfp_t gfp)
 186 {
 187         unsigned long order = get_order(size);
 188         struct page *page, *p, *e;
 189
 190         page = alloc_pages(gfp, order);
 191         if (!page)
 192                 return NULL;
 193
 194         /*
 195          * Now split the huge page and free the excess pages
 196          */
 197         split_page(page, order);
 198         for (p = page + (size >> PAGE_SHIFT), e = page + (1 << order); p < e; p++)
 199                 __free_page(p);
 200
 201         __dma_clear_buffer(page, size);
 202
 203         return page;
 204 }
 205
 206 /*
 207  * Free a DMA buffer.  'size' must be page aligned.
 208  */
 209 static void __dma_free_buffer(struct page *page, size_t size)
 210 {
 211         struct page *e = page + (size >> PAGE_SHIFT);
 212
 213         while (page < e) {
 214                 __free_page(page);
 215                 page++;
 216         }
 217 }
 218
 219 #ifdef CONFIG_MMU
 220
 221 #define CONSISTENT_OFFSET(x)    (((unsigned long)(x) - consistent_base) >> PAGE_SHIFT)
 222 #define CONSISTENT_PTE_INDEX(x) (((unsigned long)(x) - consistent_base) >> PMD_SHIFT)
 223
 224 /*
 225  * These are the page tables (2MB each) covering uncached, DMA consistent allocations
 226  */
 227 static pte_t **consistent_pte;
 228
 229 #define DEFAULT_CONSISTENT_DMA_SIZE SZ_2M
 230
 231 static unsigned long consistent_base = CONSISTENT_END - DEFAULT_CONSISTENT_DMA_SIZE;
 232
 233 void __init init_consistent_dma_size(unsigned long size)
 234 {
 235         unsigned long base = CONSISTENT_END - ALIGN(size, SZ_2M);
 236
 237         BUG_ON(consistent_pte); /* Check we're called before DMA region init */
 238         BUG_ON(base < VMALLOC_END);
 239
 240         /* Grow region to accommodate specified size  */
 241         if (base < consistent_base)
 242                 consistent_base = base;
 243 }
 244
 245 #include "vmregion.h"
 246
 247 static struct arm_vmregion_head consistent_head = {
 248         .vm_lock        = __SPIN_LOCK_UNLOCKED(&consistent_head.vm_lock),
 249         .vm_list        = LIST_HEAD_INIT(consistent_head.vm_list),
 250         .vm_end         = CONSISTENT_END,
 251 };
 252
 253 #ifdef CONFIG_HUGETLB_PAGE
 254 #warning ARM Coherent DMA allocator does not (yet) support huge TLB
 255 #endif
 256
 257 /*
 258  * Initialise the consistent memory allocation.
 259  */
 260 static int __init consistent_init(void)
 261 {
 262         int ret = 0;
 263         pgd_t *pgd;
 264         pud_t *pud;
 265         pmd_t *pmd;
 266         pte_t *pte;
 267         int i = 0;
 268         unsigned long base = consistent_base;
 269         unsigned long num_ptes = (CONSISTENT_END - base) >> PMD_SHIFT;
 270
 271         if (IS_ENABLED(CONFIG_CMA) && !IS_ENABLED(CONFIG_ARM_DMA_USE_IOMMU))
 272                 return 0;
 273
 274         consistent_pte = kmalloc(num_ptes * sizeof(pte_t), GFP_KERNEL);
 275         if (!consistent_pte) {
 276                 pr_err("%s: no memory\n", __func__);
 277                 return -ENOMEM;
 278         }
 279
 280         pr_debug("DMA memory: 0x%08lx - 0x%08lx:\n", base, CONSISTENT_END);
 281         consistent_head.vm_start = base;
 282
 283         do {
 284                 pgd = pgd_offset(&init_mm, base);
 285
 286                 pud = pud_alloc(&init_mm, pgd, base);
 287                 if (!pud) {
 288                         pr_err("%s: no pud tables\n", __func__);
 289                         ret = -ENOMEM;
 290                         break;
 291                 }
 292
 293                 pmd = pmd_alloc(&init_mm, pud, base);
 294                 if (!pmd) {
 295                         pr_err("%s: no pmd tables\n", __func__);
 296                         ret = -ENOMEM;
 297                         break;
 298                 }
 299                 WARN_ON(!pmd_none(*pmd));
 300
 301                 pte = pte_alloc_kernel(pmd, base);
 302                 if (!pte) {
 303                         pr_err("%s: no pte tables\n", __func__);
 304                         ret = -ENOMEM;
 305                         break;
 306                 }
 307
 308                 consistent_pte[i++] = pte;
 309                 base += PMD_SIZE;
 310         } while (base < CONSISTENT_END);
 311
 312         return ret;
 313 }
 314 core_initcall(consistent_init);
 315
 316 static void *__alloc_from_contiguous(struct device *dev, size_t size,
 317                                      pgprot_t prot, struct page **ret_page);
 318
 319 static struct arm_vmregion_head coherent_head = {
 320         .vm_lock        = __SPIN_LOCK_UNLOCKED(&coherent_head.vm_lock),
 321         .vm_list        = LIST_HEAD_INIT(coherent_head.vm_list),
 322 };
 323
 324 static size_t coherent_pool_size = DEFAULT_CONSISTENT_DMA_SIZE / 8;
 325
 326 static int __init early_coherent_pool(char *p)
 327 {
 328         coherent_pool_size = memparse(p, &p);
 329         return 0;
 330 }
 331 early_param("coherent_pool", early_coherent_pool);
 332
 333 /*
 334  * Initialise the coherent pool for atomic allocations.
 335  */
 336 static int __init coherent_init(void)
 337 {
 338         pgprot_t prot = pgprot_dmacoherent(pgprot_kernel);
 339         size_t size = coherent_pool_size;
 340         struct page *page;
 341         void *ptr;
 342
 343         if (!IS_ENABLED(CONFIG_CMA))
 344                 return 0;
 345
 346         ptr = __alloc_from_contiguous(NULL, size, prot, &page);
 347         if (ptr) {
 348                 coherent_head.vm_start = (unsigned long) ptr;
 349                 coherent_head.vm_end = (unsigned long) ptr + size;
 350                 printk(KERN_INFO "DMA: preallocated %u KiB pool for atomic coherent allocations\n",
 351                        (unsigned)size / 1024);
 352                 return 0;
 353         }
 354         printk(KERN_ERR "DMA: failed to allocate %u KiB pool for atomic coherent allocation\n",
 355                (unsigned)size / 1024);
 356         return -ENOMEM;
 357 }
 358 /*
 359  * CMA is activated by core_initcall, so we must be called after it.
 360  */
 361 postcore_initcall(coherent_init);
 362
 363 struct dma_contig_early_reserve {
 364         phys_addr_t base;
 365         unsigned long size;
 366 };
 367
 368 static struct dma_contig_early_reserve dma_mmu_remap[MAX_CMA_AREAS] __initdata;
 369
 370 static int dma_mmu_remap_num __initdata;
 371
 372 void __init dma_contiguous_early_fixup(phys_addr_t base, unsigned long size)
 373 {
 374         dma_mmu_remap[dma_mmu_remap_num].base = base;
 375         dma_mmu_remap[dma_mmu_remap_num].size = size;
 376         dma_mmu_remap_num++;
 377 }
 378
 379 void __init dma_contiguous_remap(void)
 380 {
 381         int i;
 382         for (i = 0; i < dma_mmu_remap_num; i++) {
 383                 phys_addr_t start = dma_mmu_remap[i].base;
 384                 phys_addr_t end = start + dma_mmu_remap[i].size;
 385                 struct map_desc map;
 386                 unsigned long addr;
 387
 388                 if (end > arm_lowmem_limit)
 389                         end = arm_lowmem_limit;
 390                 if (start >= end)
 391                         return;
 392
 393                 map.pfn = __phys_to_pfn(start);
 394                 map.virtual = __phys_to_virt(start);
 395                 map.length = end - start;
 396                 map.type = MT_MEMORY_DMA_READY;
 397
 398                 /*
 399                  * Clear previous low-memory mapping
 400                  */
 401                 for (addr = __phys_to_virt(start); addr < __phys_to_virt(end);
 402                      addr += PMD_SIZE)
 403                         pmd_clear(pmd_off_k(addr));
 404
 405                 iotable_init(&map, 1);
 406         }
 407 }
 408
 409 static void *
 410 __dma_alloc_remap(struct page *page, size_t size, gfp_t gfp, pgprot_t prot,
 411         const void *caller)
 412 {
 413         struct arm_vmregion *c;
 414         size_t align;
 415         int bit;
 416
 417         if (!consistent_pte) {
 418                 pr_err("%s: not initialised\n", __func__);
 419                 dump_stack();
 420                 return NULL;
 421         }
 422
 423         /*
 424          * Align the virtual region allocation - maximum alignment is
 425          * a section size, minimum is a page size.  This helps reduce
 426          * fragmentation of the DMA space, and also prevents allocations
 427          * smaller than a section from crossing a section boundary.
 428          */
 429         bit = fls(size - 1);
 430         if (bit > SECTION_SHIFT)
 431                 bit = SECTION_SHIFT;
 432         align = 1 << bit;
 433
 434         /*
 435          * Allocate a virtual address in the consistent mapping region.
 436          */
 437         c = arm_vmregion_alloc(&consistent_head, align, size,
 438                             gfp & ~(__GFP_DMA | __GFP_HIGHMEM), caller);
 439         if (c) {
 440                 pte_t *pte;
 441                 int idx = CONSISTENT_PTE_INDEX(c->vm_start);
 442                 u32 off = CONSISTENT_OFFSET(c->vm_start) & (PTRS_PER_PTE-1);
 443
 444                 pte = consistent_pte[idx] + off;
 445                 c->priv = page;
 446
 447                 do {
 448                         BUG_ON(!pte_none(*pte));
 449
 450                         set_pte_ext(pte, mk_pte(page, prot), 0);
 451                         page++;
 452                         pte++;
 453                         off++;
 454                         if (off >= PTRS_PER_PTE) {
 455                                 off = 0;
 456                                 pte = consistent_pte[++idx];
 457                         }
 458                 } while (size -= PAGE_SIZE);
 459
 460                 dsb();
 461
 462                 return (void *)c->vm_start;
 463         }
 464         return NULL;
 465 }
 466
 467 static void __dma_free_remap(void *cpu_addr, size_t size)
 468 {
 469         struct arm_vmregion *c;
 470         unsigned long addr;
 471         pte_t *ptep;
 472         int idx;
 473         u32 off;
 474
 475         c = arm_vmregion_find_remove(&consistent_head, (unsigned long)cpu_addr);
 476         if (!c) {
 477                 pr_err("%s: trying to free invalid coherent area: %p\n",
 478                        __func__, cpu_addr);
 479                 dump_stack();
 480                 return;
 481         }
 482
 483         if ((c->vm_end - c->vm_start) != size) {
 484                 pr_err("%s: freeing wrong coherent size (%ld != %d)\n",
 485                        __func__, c->vm_end - c->vm_start, size);
 486                 dump_stack();
 487                 size = c->vm_end - c->vm_start;
 488         }
 489
 490         idx = CONSISTENT_PTE_INDEX(c->vm_start);
 491         off = CONSISTENT_OFFSET(c->vm_start) & (PTRS_PER_PTE-1);
 492         ptep = consistent_pte[idx] + off;
 493         addr = c->vm_start;
 494         do {
 495                 pte_t pte = ptep_get_and_clear(&init_mm, addr, ptep);
 496
 497                 ptep++;
 498                 addr += PAGE_SIZE;
 499                 off++;
 500                 if (off >= PTRS_PER_PTE) {
 501                         off = 0;
 502                         ptep = consistent_pte[++idx];
 503                 }
 504
 505                 if (pte_none(pte) || !pte_present(pte))
 506                         pr_crit("%s: bad page in kernel page table\n",
 507                                 __func__);
 508         } while (size -= PAGE_SIZE);
 509
 510         flush_tlb_kernel_range(c->vm_start, c->vm_end);
 511
 512         arm_vmregion_free(&consistent_head, c);
 513 }
 514
 515 static int __dma_update_pte(pte_t *pte, pgtable_t token, unsigned long addr,
 516                             void *data)
 517 {
 518         struct page *page = virt_to_page(addr);
 519         pgprot_t prot = *(pgprot_t *)data;
 520
 521         set_pte_ext(pte, mk_pte(page, prot), 0);
 522         return 0;
 523 }
 524
 525 static void __dma_remap(struct page *page, size_t size, pgprot_t prot)
 526 {
 527         unsigned long start = (unsigned long) page_address(page);
 528         unsigned end = start + size;
 529
 530         apply_to_page_range(&init_mm, start, size, __dma_update_pte, &prot);
 531         dsb();
 532         flush_tlb_kernel_range(start, end);
 533 }
 534
 535 static void *__alloc_remap_buffer(struct device *dev, size_t size, gfp_t gfp,
 536                                  pgprot_t prot, struct page **ret_page,
 537                                  const void *caller)
 538 {
 539         struct page *page;
 540         void *ptr;
 541         page = __dma_alloc_buffer(dev, size, gfp);
 542         if (!page)
 543                 return NULL;
 544
 545         ptr = __dma_alloc_remap(page, size, gfp, prot, caller);
 546         if (!ptr) {
 547                 __dma_free_buffer(page, size);
 548                 return NULL;
 549         }
 550
 551         *ret_page = page;
 552         return ptr;
 553 }
 554
 555 static void *__alloc_from_pool(struct device *dev, size_t size,
 556                                struct page **ret_page, const void *caller)
 557 {
 558         struct arm_vmregion *c;
 559         size_t align;
 560
 561         if (!coherent_head.vm_start) {
 562                 printk(KERN_ERR "%s: coherent pool not initialised!\n",
 563                        __func__);
 564                 dump_stack();
 565                 return NULL;
 566         }
 567
 568         /*
 569          * Align the region allocation - allocations from pool are rather
 570          * small, so align them to their order in pages, minimum is a page
 571          * size. This helps reduce fragmentation of the DMA space.
 572          */
 573         align = PAGE_SIZE << get_order(size);
 574         c = arm_vmregion_alloc(&coherent_head, align, size, 0, caller);
 575         if (c) {
 576                 void *ptr = (void *)c->vm_start;
 577                 struct page *page = virt_to_page(ptr);
 578                 *ret_page = page;
 579                 return ptr;
 580         }
 581         return NULL;
 582 }
 583
 584 static int __free_from_pool(void *cpu_addr, size_t size)
 585 {
 586         unsigned long start = (unsigned long)cpu_addr;
 587         unsigned long end = start + size;
 588         struct arm_vmregion *c;
 589
 590         if (start < coherent_head.vm_start || end > coherent_head.vm_end)
 591                 return 0;
 592
 593         c = arm_vmregion_find_remove(&coherent_head, (unsigned long)start);
 594
 595         if ((c->vm_end - c->vm_start) != size) {
 596                 printk(KERN_ERR "%s: freeing wrong coherent size (%ld != %d)\n",
 597                        __func__, c->vm_end - c->vm_start, size);
 598                 dump_stack();
 599                 size = c->vm_end - c->vm_start;
 600         }
 601
 602         arm_vmregion_free(&coherent_head, c);
 603         return 1;
 604 }
 605
 606 static void *__alloc_from_contiguous(struct device *dev, size_t size,
 607                                      pgprot_t prot, struct page **ret_page)
 608 {
 609         unsigned long order = get_order(size);
 610         size_t count = size >> PAGE_SHIFT;
 611         struct page *page;
 612
 613         page = dma_alloc_from_contiguous(dev, count, order);
 614         if (!page)
 615                 return NULL;
 616
 617         __dma_clear_buffer(page, size);
 618         __dma_remap(page, size, prot);
 619
 620         *ret_page = page;
 621         return page_address(page);
 622 }
 623
 624 static void __free_from_contiguous(struct device *dev, struct page *page,
 625                                    size_t size)
 626 {
 627         __dma_remap(page, size, pgprot_kernel);
 628         dma_release_from_contiguous(dev, page, size >> PAGE_SHIFT);
 629 }
 630
 631 static inline pgprot_t __get_dma_pgprot(struct dma_attrs *attrs, pgprot_t prot)
 632 {
 633         prot = dma_get_attr(DMA_ATTR_WRITE_COMBINE, attrs) ?
 634                             pgprot_writecombine(prot) :
 635                             pgprot_dmacoherent(prot);
 636         return prot;
 637 }
 638
 639 #define nommu() 0
 640
 641 #else   /* !CONFIG_MMU */
 642
 643 #define nommu() 1
 644
 645 #define __get_dma_pgprot(attrs, prot)   __pgprot(0)
 646 #define __alloc_remap_buffer(dev, size, gfp, prot, ret, c)      NULL
 647 #define __alloc_from_pool(dev, size, ret_page, c)               NULL
 648 #define __alloc_from_contiguous(dev, size, prot, ret)           NULL
 649 #define __free_from_pool(cpu_addr, size)                        0
 650 #define __free_from_contiguous(dev, page, size)                 do { } while (0)
 651 #define __dma_free_remap(cpu_addr, size)                        do { } while (0)
 652
 653 #endif  /* CONFIG_MMU */
 654
 655 static void *__alloc_simple_buffer(struct device *dev, size_t size, gfp_t gfp,
 656                                    struct page **ret_page)
 657 {
 658         struct page *page;
 659         page = __dma_alloc_buffer(dev, size, gfp);
 660         if (!page)
 661                 return NULL;
 662
 663         *ret_page = page;
 664         return page_address(page);
 665 }
 666
 667
 668
 669 static void *__dma_alloc(struct device *dev, size_t size, dma_addr_t *handle,
 670                          gfp_t gfp, pgprot_t prot, const void *caller)
 671 {
 672         u64 mask = get_coherent_dma_mask(dev);
 673         struct page *page;
 674         void *addr;
 675
 676 #ifdef CONFIG_DMA_API_DEBUG
 677         u64 limit = (mask + 1) & ~mask;
 678         if (limit && size >= limit) {
 679                 dev_warn(dev, "coherent allocation too big (requested %#x mask %#llx)\n",
 680                         size, mask);
 681                 return NULL;
 682         }
 683 #endif
 684
 685         if (!mask)
 686                 return NULL;
 687
 688         if (mask < 0xffffffffULL)
 689                 gfp |= GFP_DMA;
 690
 691         /*
 692          * Following is a work-around (a.k.a. hack) to prevent pages
 693          * with __GFP_COMP being passed to split_page() which cannot
 694          * handle them.  The real problem is that this flag probably
 695          * should be 0 on ARM as it is not supported on this
 696          * platform; see CONFIG_HUGETLBFS.
 697          */
 698         gfp &= ~(__GFP_COMP);
 699
 700         *handle = DMA_ERROR_CODE;
 701         size = PAGE_ALIGN(size);
 702
 703         if (arch_is_coherent() || nommu())
 704                 addr = __alloc_simple_buffer(dev, size, gfp, &page);
 705         else if (!IS_ENABLED(CONFIG_CMA))
 706                 addr = __alloc_remap_buffer(dev, size, gfp, prot, &page, caller);
 707         else if (gfp & GFP_ATOMIC)
 708                 addr = __alloc_from_pool(dev, size, &page, caller);
 709         else
 710                 addr = __alloc_from_contiguous(dev, size, prot, &page);
 711
 712         if (addr)
 713                 *handle = pfn_to_dma(dev, page_to_pfn(page));
 714
 715         return addr;
 716 }
 717
 718 /*
 719  * Allocate DMA-coherent memory space and return both the kernel remapped
 720  * virtual and bus address for that space.
 721  */
 722 void *arm_dma_alloc(struct device *dev, size_t size, dma_addr_t *handle,
 723                     gfp_t gfp, struct dma_attrs *attrs)
 724 {
 725         pgprot_t prot = __get_dma_pgprot(attrs, pgprot_kernel);
 726         void *memory;
 727
 728         if (dma_alloc_from_coherent(dev, size, handle, &memory))
 729                 return memory;
 730
 731         return __dma_alloc(dev, size, handle, gfp, prot,
 732                            __builtin_return_address(0));
 733 }
 734
 735 /*
 736  * Create userspace mapping for the DMA-coherent memory.
 737  */
 738 int arm_dma_mmap(struct device *dev, struct vm_area_struct *vma,
 739                  void *cpu_addr, dma_addr_t dma_addr, size_t size,
 740                  struct dma_attrs *attrs)
 741 {
 742         int ret = -ENXIO;
 743 #ifdef CONFIG_MMU
 744         unsigned long pfn = dma_to_pfn(dev, dma_addr);
 745         vma->vm_page_prot = __get_dma_pgprot(attrs, vma->vm_page_prot);
 746
 747         if (dma_mmap_from_coherent(dev, vma, cpu_addr, size, &ret))
 748                 return ret;
 749
 750         ret = remap_pfn_range(vma, vma->vm_start,
 751                               pfn + vma->vm_pgoff,
 752                               vma->vm_end - vma->vm_start,
 753                               vma->vm_page_prot);
 754 #endif  /* CONFIG_MMU */
 755
 756         return ret;
 757 }
 758
 759 /*
 760  * Free a buffer as defined by the above mapping.
 761  */
 762 void arm_dma_free(struct device *dev, size_t size, void *cpu_addr,
 763                   dma_addr_t handle, struct dma_attrs *attrs)
 764 {
 765         struct page *page = pfn_to_page(dma_to_pfn(dev, handle));
 766
 767         if (dma_release_from_coherent(dev, get_order(size), cpu_addr))
 768                 return;
 769
 770         size = PAGE_ALIGN(size);
 771
 772         if (arch_is_coherent() || nommu()) {
 773                 __dma_free_buffer(page, size);
 774         } else if (__free_from_pool(cpu_addr, size)) {
 775                 return;
 776         } else if (!IS_ENABLED(CONFIG_CMA)) {
 777                 __dma_free_remap(cpu_addr, size);
 778                 __dma_free_buffer(page, size);
 779         } else {
 780                 /*
 781                  * Non-atomic allocations cannot be freed with IRQs disabled
 782                  */
 783                 WARN_ON(irqs_disabled());
 784                 __free_from_contiguous(dev, page, size);
 785         }
 786 }
 787
 788 static void dma_cache_maint_page(struct page *page, unsigned long offset,
 789         size_t size, enum dma_data_direction dir,
 790         void (*op)(const void *, size_t, int))
 791 {
 792         unsigned long pfn;
 793         size_t left = size;
 794
 795         pfn = page_to_pfn(page) + offset / PAGE_SIZE;
 796         offset %= PAGE_SIZE;
 797
 798         /*
 799          * A single sg entry may refer to multiple physically contiguous
 800          * pages.  But we still need to process highmem pages individually.
 801          * If highmem is not configured then the bulk of this loop gets
 802          * optimized out.
 803          */
 804         do {
 805                 size_t len = left;
 806                 void *vaddr;
 807
 808                 page = pfn_to_page(pfn);
 809
 810                 if (PageHighMem(page)) {
 811                         if (len + offset > PAGE_SIZE)
 812                                 len = PAGE_SIZE - offset;
 813                         vaddr = kmap_high_get(page);
 814                         if (vaddr) {
 815                                 vaddr += offset;
 816                                 op(vaddr, len, dir);
 817                                 kunmap_high(page);
 818                         } else if (cache_is_vipt()) {
 819                                 /* unmapped pages might still be cached */
 820                                 vaddr = kmap_atomic(page);
 821                                 op(vaddr + offset, len, dir);
 822                                 kunmap_atomic(vaddr);
 823                         }
 824                 } else {
 825                         vaddr = page_address(page) + offset;
 826                         op(vaddr, len, dir);
 827                 }
 828                 offset = 0;
 829                 pfn++;
 830                 left -= len;
 831         } while (left);
 832 }
 833
 834 /*
 835  * Make an area consistent for devices.
 836  * Note: Drivers should NOT use this function directly, as it will break
 837  * platforms with CONFIG_DMABOUNCE.
 838  * Use the driver DMA support - see dma-mapping.h (dma_sync_*)
 839  */
 840 static void __dma_page_cpu_to_dev(struct page *page, unsigned long off,
 841         size_t size, enum dma_data_direction dir)
 842 {
 843         unsigned long paddr;
 844
 845         dma_cache_maint_page(page, off, size, dir, dmac_map_area);
 846
 847         paddr = page_to_phys(page) + off;
 848         if (dir == DMA_FROM_DEVICE) {
 849                 outer_inv_range(paddr, paddr + size);
 850         } else {
 851                 outer_clean_range(paddr, paddr + size);
 852         }
 853         /* FIXME: non-speculating: flush on bidirectional mappings? */
 854 }
 855
 856 static void __dma_page_dev_to_cpu(struct page *page, unsigned long off,
 857         size_t size, enum dma_data_direction dir)
 858 {
 859         unsigned long paddr = page_to_phys(page) + off;
 860
 861         /* FIXME: non-speculating: not required */
 862         /* don't bother invalidating if DMA to device */
 863         if (dir != DMA_TO_DEVICE)
 864                 outer_inv_range(paddr, paddr + size);
 865
 866         dma_cache_maint_page(page, off, size, dir, dmac_unmap_area);
 867
 868         /*
 869          * Mark the D-cache clean for this page to avoid extra flushing.
 870          */
 871         if (dir != DMA_TO_DEVICE && off == 0 && size >= PAGE_SIZE)
 872                 set_bit(PG_dcache_clean, &page->flags);
 873 }
 874
 875 /**
 876  * arm_dma_map_sg - map a set of SG buffers for streaming mode DMA
 877  * @dev: valid struct device pointer, or NULL for ISA and EISA-like devices
 878  * @sg: list of buffers
 879  * @nents: number of buffers to map
 880  * @dir: DMA transfer direction
 881  *
 882  * Map a set of buffers described by scatterlist in streaming mode for DMA.
 883  * This is the scatter-gather version of the dma_map_single interface.
 884  * Here the scatter gather list elements are each tagged with the
 885  * appropriate dma address and length.  They are obtained via
 886  * sg_dma_{address,length}.
 887  *
 888  * Device ownership issues as mentioned for dma_map_single are the same
 889  * here.
 890  */
 891 int arm_dma_map_sg(struct device *dev, struct scatterlist *sg, int nents,
 892                 enum dma_data_direction dir, struct dma_attrs *attrs)
 893 {
 894         struct dma_map_ops *ops = get_dma_ops(dev);
 895         struct scatterlist *s;
 896         int i, j;
 897
 898         for_each_sg(sg, s, nents, i) {
 899 #ifdef CONFIG_NEED_SG_DMA_LENGTH
 900                 s->dma_length = s->length;
 901 #endif
 902                 s->dma_address = ops->map_page(dev, sg_page(s), s->offset,
 903                                                 s->length, dir, attrs);
 904                 if (dma_mapping_error(dev, s->dma_address))
 905                         goto bad_mapping;
 906         }
 907         return nents;
 908
 909  bad_mapping:
 910         for_each_sg(sg, s, i, j)
 911                 ops->unmap_page(dev, sg_dma_address(s), sg_dma_len(s), dir, attrs);
 912         return 0;
 913 }
 914
 915 /**
 916  * arm_dma_unmap_sg - unmap a set of SG buffers mapped by dma_map_sg
 917  * @dev: valid struct device pointer, or NULL for ISA and EISA-like devices
 918  * @sg: list of buffers
 919  * @nents: number of buffers to unmap (same as was passed to dma_map_sg)
 920  * @dir: DMA transfer direction (same as was passed to dma_map_sg)
 921  *
 922  * Unmap a set of streaming mode DMA translations.  Again, CPU access
 923  * rules concerning calls here are the same as for dma_unmap_single().
 924  */
 925 void arm_dma_unmap_sg(struct device *dev, struct scatterlist *sg, int nents,
 926                 enum dma_data_direction dir, struct dma_attrs *attrs)
 927 {
 928         struct dma_map_ops *ops = get_dma_ops(dev);
 929         struct scatterlist *s;
 930
 931         int i;
 932
 933         for_each_sg(sg, s, nents, i)
 934                 ops->unmap_page(dev, sg_dma_address(s), sg_dma_len(s), dir, attrs);
 935 }
 936
 937 /**
 938  * arm_dma_sync_sg_for_cpu
 939  * @dev: valid struct device pointer, or NULL for ISA and EISA-like devices
 940  * @sg: list of buffers
 941  * @nents: number of buffers to map (returned from dma_map_sg)
 942  * @dir: DMA transfer direction (same as was passed to dma_map_sg)
 943  */
 944 void arm_dma_sync_sg_for_cpu(struct device *dev, struct scatterlist *sg,
 945                         int nents, enum dma_data_direction dir)
 946 {
 947         struct dma_map_ops *ops = get_dma_ops(dev);
 948         struct scatterlist *s;
 949         int i;
 950
 951         for_each_sg(sg, s, nents, i)
 952                 ops->sync_single_for_cpu(dev, sg_dma_address(s), s->length,
 953                                          dir);
 954 }
 955
 956 /**
 957  * arm_dma_sync_sg_for_device
 958  * @dev: valid struct device pointer, or NULL for ISA and EISA-like devices
 959  * @sg: list of buffers
 960  * @nents: number of buffers to map (returned from dma_map_sg)
 961  * @dir: DMA transfer direction (same as was passed to dma_map_sg)
 962  */
 963 void arm_dma_sync_sg_for_device(struct device *dev, struct scatterlist *sg,
 964                         int nents, enum dma_data_direction dir)
 965 {
 966         struct dma_map_ops *ops = get_dma_ops(dev);
 967         struct scatterlist *s;
 968         int i;
 969
 970         for_each_sg(sg, s, nents, i)
 971                 ops->sync_single_for_device(dev, sg_dma_address(s), s->length,
 972                                             dir);
 973 }
 974
 975 /*
 976  * Return whether the given device DMA address mask can be supported
 977  * properly.  For example, if your device can only drive the low 24-bits
 978  * during bus mastering, then you would pass 0x00ffffff as the mask
 979  * to this function.
 980  */
 981 int dma_supported(struct device *dev, u64 mask)
 982 {
 983         if (mask < (u64)arm_dma_limit)
 984                 return 0;
 985         return 1;
 986 }
 987 EXPORT_SYMBOL(dma_supported);
 988
 989 static int arm_dma_set_mask(struct device *dev, u64 dma_mask)
 990 {
 991         if (!dev->dma_mask || !dma_supported(dev, dma_mask))
 992                 return -EIO;
 993
 994         *dev->dma_mask = dma_mask;
 995
 996         return 0;
 997 }
 998
 999 #define PREALLOC_DMA_DEBUG_ENTRIES      4096
1000
1001 static int __init dma_debug_do_init(void)
1002 {
1003 #ifdef CONFIG_MMU
1004         arm_vmregion_create_proc("dma-mappings", &consistent_head);
1005 #endif
1006         dma_debug_init(PREALLOC_DMA_DEBUG_ENTRIES);
1007         return 0;
1008 }
1009 fs_initcall(dma_debug_do_init);
1010
1011 #ifdef CONFIG_ARM_DMA_USE_IOMMU
1012
1013 /* IOMMU */
1014
1015 static inline dma_addr_t __alloc_iova(struct dma_iommu_mapping *mapping,
1016                                       size_t size)
1017 {
1018         unsigned int order = get_order(size);
1019         unsigned int align = 0;
1020         unsigned int count, start;
1021         unsigned long flags;
1022
1023         count = ((PAGE_ALIGN(size) >> PAGE_SHIFT) +
1024                  (1 << mapping->order) - 1) >> mapping->order;
1025
1026         if (order > mapping->order)
1027                 align = (1 << (order - mapping->order)) - 1;
1028
1029         spin_lock_irqsave(&mapping->lock, flags);
1030         start = bitmap_find_next_zero_area(mapping->bitmap, mapping->bits, 0,
1031                                            count, align);
1032         if (start > mapping->bits) {
1033                 spin_unlock_irqrestore(&mapping->lock, flags);
1034                 return DMA_ERROR_CODE;
1035         }
1036
1037         bitmap_set(mapping->bitmap, start, count);
1038         spin_unlock_irqrestore(&mapping->lock, flags);
1039
1040         return mapping->base + (start << (mapping->order + PAGE_SHIFT));
1041 }
1042
1043 static inline void __free_iova(struct dma_iommu_mapping *mapping,
1044                                dma_addr_t addr, size_t size)
1045 {
1046         unsigned int start = (addr - mapping->base) >>
1047                              (mapping->order + PAGE_SHIFT);
1048         unsigned int count = ((size >> PAGE_SHIFT) +
1049                               (1 << mapping->order) - 1) >> mapping->order;
1050         unsigned long flags;
1051
1052         spin_lock_irqsave(&mapping->lock, flags);
1053         bitmap_clear(mapping->bitmap, start, count);
1054         spin_unlock_irqrestore(&mapping->lock, flags);
1055 }
1056
1057 static struct page **__iommu_alloc_buffer(struct device *dev, size_t size, gfp_t gfp)
1058 {
1059         struct page **pages;
1060         int count = size >> PAGE_SHIFT;
1061         int array_size = count * sizeof(struct page *);
1062         int i = 0;
1063
1064         if (array_size <= PAGE_SIZE)
1065                 pages = kzalloc(array_size, gfp);
1066         else
1067                 pages = vzalloc(array_size);
1068         if (!pages)
1069                 return NULL;
1070
1071         while (count) {
1072                 int j, order = __fls(count);
1073
1074                 pages[i] = alloc_pages(gfp | __GFP_NOWARN, order);
1075                 while (!pages[i] && order)
1076                         pages[i] = alloc_pages(gfp | __GFP_NOWARN, --order);
1077                 if (!pages[i])
1078                         goto error;
1079
1080                 if (order)
1081                         split_page(pages[i], order);
1082                 j = 1 << order;
1083                 while (--j)
1084                         pages[i + j] = pages[i] + j;
1085
1086                 __dma_clear_buffer(pages[i], PAGE_SIZE << order);
1087                 i += 1 << order;
1088                 count -= 1 << order;
1089         }
1090
1091         return pages;
1092 error:
1093         while (i--)
1094                 if (pages[i])
1095                         __free_pages(pages[i], 0);
1096         if (array_size <= PAGE_SIZE)
1097                 kfree(pages);
1098         else
1099                 vfree(pages);
1100         return NULL;
1101 }
1102
1103 static int __iommu_free_buffer(struct device *dev, struct page **pages, size_t size)
1104 {
1105         int count = size >> PAGE_SHIFT;
1106         int array_size = count * sizeof(struct page *);
1107         int i;
1108         for (i = 0; i < count; i++)
1109                 if (pages[i])
1110                         __free_pages(pages[i], 0);
1111         if (array_size <= PAGE_SIZE)
1112                 kfree(pages);
1113         else
1114                 vfree(pages);
1115         return 0;
1116 }
1117
1118 /*
1119  * Create a CPU mapping for a specified pages
1120  */
1121 static void *
1122 __iommu_alloc_remap(struct page **pages, size_t size, gfp_t gfp, pgprot_t prot)
1123 {
1124         struct arm_vmregion *c;
1125         size_t align;
1126         size_t count = size >> PAGE_SHIFT;
1127         int bit;
1128
1129         if (!consistent_pte[0]) {
1130                 pr_err("%s: not initialised\n", __func__);
1131                 dump_stack();
1132                 return NULL;
1133         }
1134
1135         /*
1136          * Align the virtual region allocation - maximum alignment is
1137          * a section size, minimum is a page size.  This helps reduce
1138          * fragmentation of the DMA space, and also prevents allocations
1139          * smaller than a section from crossing a section boundary.
1140          */
1141         bit = fls(size - 1);
1142         if (bit > SECTION_SHIFT)
1143                 bit = SECTION_SHIFT;
1144         align = 1 << bit;
1145
1146         /*
1147          * Allocate a virtual address in the consistent mapping region.
1148          */
1149         c = arm_vmregion_alloc(&consistent_head, align, size,
1150                             gfp & ~(__GFP_DMA | __GFP_HIGHMEM), NULL);
1151         if (c) {
1152                 pte_t *pte;
1153                 int idx = CONSISTENT_PTE_INDEX(c->vm_start);
1154                 int i = 0;
1155                 u32 off = CONSISTENT_OFFSET(c->vm_start) & (PTRS_PER_PTE-1);
1156
1157                 pte = consistent_pte[idx] + off;
1158                 c->priv = pages;
1159
1160                 do {
1161                         BUG_ON(!pte_none(*pte));
1162
1163                         set_pte_ext(pte, mk_pte(pages[i], prot), 0);
1164                         pte++;
1165                         off++;
1166                         i++;
1167                         if (off >= PTRS_PER_PTE) {
1168                                 off = 0;
1169                                 pte = consistent_pte[++idx];
1170                         }
1171                 } while (i < count);
1172
1173                 dsb();
1174
1175                 return (void *)c->vm_start;
1176         }
1177         return NULL;
1178 }
1179
1180 /*
1181  * Create a mapping in device IO address space for specified pages
1182  */
1183 static dma_addr_t
1184 __iommu_create_mapping(struct device *dev, struct page **pages, size_t size)
1185 {
1186         struct dma_iommu_mapping *mapping = dev->archdata.mapping;
1187         unsigned int count = PAGE_ALIGN(size) >> PAGE_SHIFT;
1188         dma_addr_t dma_addr, iova;
1189         int i, ret = DMA_ERROR_CODE;
1190
1191         dma_addr = __alloc_iova(mapping, size);
1192         if (dma_addr == DMA_ERROR_CODE)
1193                 return dma_addr;
1194
1195         iova = dma_addr;
1196         for (i = 0; i < count; ) {
1197                 unsigned int next_pfn = page_to_pfn(pages[i]) + 1;
1198                 phys_addr_t phys = page_to_phys(pages[i]);
1199                 unsigned int len, j;
1200
1201                 for (j = i + 1; j < count; j++, next_pfn++)
1202                         if (page_to_pfn(pages[j]) != next_pfn)
1203                                 break;
1204
1205                 len = (j - i) << PAGE_SHIFT;
1206                 ret = iommu_map(mapping->domain, iova, phys, len, 0);
1207                 if (ret < 0)
1208                         goto fail;
1209                 iova += len;
1210                 i = j;
1211         }
1212         return dma_addr;
1213 fail:
1214         iommu_unmap(mapping->domain, dma_addr, iova-dma_addr);
1215         __free_iova(mapping, dma_addr, size);
1216         return DMA_ERROR_CODE;
1217 }
1218
1219 static int __iommu_remove_mapping(struct device *dev, dma_addr_t iova, size_t size)
1220 {
1221         struct dma_iommu_mapping *mapping = dev->archdata.mapping;
1222
1223         /*
1224          * add optional in-page offset from iova to size and align
1225          * result to page size
1226          */
1227         size = PAGE_ALIGN((iova & ~PAGE_MASK) + size);
1228         iova &= PAGE_MASK;
1229
1230         iommu_unmap(mapping->domain, iova, size);
1231         __free_iova(mapping, iova, size);
1232         return 0;
1233 }
1234
1235 static void *arm_iommu_alloc_attrs(struct device *dev, size_t size,
1236             dma_addr_t *handle, gfp_t gfp, struct dma_attrs *attrs)
1237 {
1238         pgprot_t prot = __get_dma_pgprot(attrs, pgprot_kernel);
1239         struct page **pages;
1240         void *addr = NULL;
1241
1242         *handle = DMA_ERROR_CODE;
1243         size = PAGE_ALIGN(size);
1244
1245         pages = __iommu_alloc_buffer(dev, size, gfp);
1246         if (!pages)
1247                 return NULL;
1248
1249         *handle = __iommu_create_mapping(dev, pages, size);
1250         if (*handle == DMA_ERROR_CODE)
1251                 goto err_buffer;
1252
1253         addr = __iommu_alloc_remap(pages, size, gfp, prot);
1254         if (!addr)
1255                 goto err_mapping;
1256
1257         return addr;
1258
1259 err_mapping:
1260         __iommu_remove_mapping(dev, *handle, size);
1261 err_buffer:
1262         __iommu_free_buffer(dev, pages, size);
1263         return NULL;
1264 }
1265
1266 static int arm_iommu_mmap_attrs(struct device *dev, struct vm_area_struct *vma,
1267                     void *cpu_addr, dma_addr_t dma_addr, size_t size,
1268                     struct dma_attrs *attrs)
1269 {
1270         struct arm_vmregion *c;
1271
1272         vma->vm_page_prot = __get_dma_pgprot(attrs, vma->vm_page_prot);
1273         c = arm_vmregion_find(&consistent_head, (unsigned long)cpu_addr);
1274
1275         if (c) {
1276                 struct page **pages = c->priv;
1277
1278                 unsigned long uaddr = vma->vm_start;
1279                 unsigned long usize = vma->vm_end - vma->vm_start;
1280                 int i = 0;
1281
1282                 do {
1283                         int ret;
1284
1285                         ret = vm_insert_page(vma, uaddr, pages[i++]);
1286                         if (ret) {
1287                                 pr_err("Remapping memory, error: %d\n", ret);
1288                                 return ret;
1289                         }
1290
1291                         uaddr += PAGE_SIZE;
1292                         usize -= PAGE_SIZE;
1293                 } while (usize > 0);
1294         }
1295         return 0;
1296 }
1297
1298 /*
1299  * free a page as defined by the above mapping.
1300  * Must not be called with IRQs disabled.
1301  */
1302 void arm_iommu_free_attrs(struct device *dev, size_t size, void *cpu_addr,
1303                           dma_addr_t handle, struct dma_attrs *attrs)
1304 {
1305         struct arm_vmregion *c;
1306         size = PAGE_ALIGN(size);
1307
1308         c = arm_vmregion_find(&consistent_head, (unsigned long)cpu_addr);
1309         if (c) {
1310                 struct page **pages = c->priv;
1311                 __dma_free_remap(cpu_addr, size);
1312                 __iommu_remove_mapping(dev, handle, size);
1313                 __iommu_free_buffer(dev, pages, size);
1314         }
1315 }
1316
1317 /*
1318  * Map a part of the scatter-gather list into contiguous io address space
1319  */
1320 static int __map_sg_chunk(struct device *dev, struct scatterlist *sg,
1321                           size_t size, dma_addr_t *handle,
1322                           enum dma_data_direction dir)
1323 {
1324         struct dma_iommu_mapping *mapping = dev->archdata.mapping;
1325         dma_addr_t iova, iova_base;
1326         int ret = 0;
1327         unsigned int count;
1328         struct scatterlist *s;
1329
1330         size = PAGE_ALIGN(size);
1331         *handle = DMA_ERROR_CODE;
1332
1333         iova_base = iova = __alloc_iova(mapping, size);
1334         if (iova == DMA_ERROR_CODE)
1335                 return -ENOMEM;
1336
1337         for (count = 0, s = sg; count < (size >> PAGE_SHIFT); s = sg_next(s)) {
1338                 phys_addr_t phys = page_to_phys(sg_page(s));
1339                 unsigned int len = PAGE_ALIGN(s->offset + s->length);
1340
1341                 if (!arch_is_coherent())
1342                         __dma_page_cpu_to_dev(sg_page(s), s->offset, s->length, dir);
1343
1344                 ret = iommu_map(mapping->domain, iova, phys, len, 0);
1345                 if (ret < 0)
1346                         goto fail;
1347                 count += len >> PAGE_SHIFT;
1348                 iova += len;
1349         }
1350         *handle = iova_base;
1351
1352         return 0;
1353 fail:
1354         iommu_unmap(mapping->domain, iova_base, count * PAGE_SIZE);
1355         __free_iova(mapping, iova_base, size);
1356         return ret;
1357 }
1358
1359 /**
1360  * arm_iommu_map_sg - map a set of SG buffers for streaming mode DMA
1361  * @dev: valid struct device pointer
1362  * @sg: list of buffers
1363  * @nents: number of buffers to map
1364  * @dir: DMA transfer direction
1365  *
1366  * Map a set of buffers described by scatterlist in streaming mode for DMA.
1367  * The scatter gather list elements are merged together (if possible) and
1368  * tagged with the appropriate dma address and length. They are obtained via
1369  * sg_dma_{address,length}.
1370  */
1371 int arm_iommu_map_sg(struct device *dev, struct scatterlist *sg, int nents,
1372                      enum dma_data_direction dir, struct dma_attrs *attrs)
1373 {
1374         struct scatterlist *s = sg, *dma = sg, *start = sg;
1375         int i, count = 0;
1376         unsigned int offset = s->offset;
1377         unsigned int size = s->offset + s->length;
1378         unsigned int max = dma_get_max_seg_size(dev);
1379
1380         for (i = 1; i < nents; i++) {
1381                 s = sg_next(s);
1382
1383                 s->dma_address = DMA_ERROR_CODE;
1384                 s->dma_length = 0;
1385
1386                 if (s->offset || (size & ~PAGE_MASK) || size + s->length > max) {
1387                         if (__map_sg_chunk(dev, start, size, &dma->dma_address,
1388                             dir) < 0)
1389                                 goto bad_mapping;
1390
1391                         dma->dma_address += offset;
1392                         dma->dma_length = size - offset;
1393
1394                         size = offset = s->offset;
1395                         start = s;
1396                         dma = sg_next(dma);
1397                         count += 1;
1398                 }
1399                 size += s->length;
1400         }
1401         if (__map_sg_chunk(dev, start, size, &dma->dma_address, dir) < 0)
1402                 goto bad_mapping;
1403
1404         dma->dma_address += offset;
1405         dma->dma_length = size - offset;
1406
1407         return count+1;
1408
1409 bad_mapping:
1410         for_each_sg(sg, s, count, i)
1411                 __iommu_remove_mapping(dev, sg_dma_address(s), sg_dma_len(s));
1412         return 0;
1413 }
1414
1415 /**
1416  * arm_iommu_unmap_sg - unmap a set of SG buffers mapped by dma_map_sg
1417  * @dev: valid struct device pointer
1418  * @sg: list of buffers
1419  * @nents: number of buffers to unmap (same as was passed to dma_map_sg)
1420  * @dir: DMA transfer direction (same as was passed to dma_map_sg)
1421  *
1422  * Unmap a set of streaming mode DMA translations.  Again, CPU access
1423  * rules concerning calls here are the same as for dma_unmap_single().
1424  */
1425 void arm_iommu_unmap_sg(struct device *dev, struct scatterlist *sg, int nents,
1426                         enum dma_data_direction dir, struct dma_attrs *attrs)
1427 {
1428         struct scatterlist *s;
1429         int i;
1430
1431         for_each_sg(sg, s, nents, i) {
1432                 if (sg_dma_len(s))
1433                         __iommu_remove_mapping(dev, sg_dma_address(s),
1434                                                sg_dma_len(s));
1435                 if (!arch_is_coherent())
1436                         __dma_page_dev_to_cpu(sg_page(s), s->offset,
1437                                               s->length, dir);
1438         }
1439 }
1440
1441 /**
1442  * arm_iommu_sync_sg_for_cpu
1443  * @dev: valid struct device pointer
1444  * @sg: list of buffers
1445  * @nents: number of buffers to map (returned from dma_map_sg)
1446  * @dir: DMA transfer direction (same as was passed to dma_map_sg)
1447  */
1448 void arm_iommu_sync_sg_for_cpu(struct device *dev, struct scatterlist *sg,
1449                         int nents, enum dma_data_direction dir)
1450 {
1451         struct scatterlist *s;
1452         int i;
1453
1454         for_each_sg(sg, s, nents, i)
1455                 if (!arch_is_coherent())
1456                         __dma_page_dev_to_cpu(sg_page(s), s->offset, s->length, dir);
1457
1458 }
1459
1460 /**
1461  * arm_iommu_sync_sg_for_device
1462  * @dev: valid struct device pointer
1463  * @sg: list of buffers
1464  * @nents: number of buffers to map (returned from dma_map_sg)
1465  * @dir: DMA transfer direction (same as was passed to dma_map_sg)
1466  */
1467 void arm_iommu_sync_sg_for_device(struct device *dev, struct scatterlist *sg,
1468                         int nents, enum dma_data_direction dir)
1469 {
1470         struct scatterlist *s;
1471         int i;
1472
1473         for_each_sg(sg, s, nents, i)
1474                 if (!arch_is_coherent())
1475                         __dma_page_cpu_to_dev(sg_page(s), s->offset, s->length, dir);
1476 }
1477
1478
1479 /**
1480  * arm_iommu_map_page
1481  * @dev: valid struct device pointer
1482  * @page: page that buffer resides in
1483  * @offset: offset into page for start of buffer
1484  * @size: size of buffer to map
1485  * @dir: DMA transfer direction
1486  *
1487  * IOMMU aware version of arm_dma_map_page()
1488  */
1489 static dma_addr_t arm_iommu_map_page(struct device *dev, struct page *page,
1490              unsigned long offset, size_t size, enum dma_data_direction dir,
1491              struct dma_attrs *attrs)
1492 {
1493         struct dma_iommu_mapping *mapping = dev->archdata.mapping;
1494         dma_addr_t dma_addr;
1495         int ret, len = PAGE_ALIGN(size + offset);
1496
1497         if (!arch_is_coherent())
1498                 __dma_page_cpu_to_dev(page, offset, size, dir);
1499
1500         dma_addr = __alloc_iova(mapping, len);
1501         if (dma_addr == DMA_ERROR_CODE)
1502                 return dma_addr;
1503
1504         ret = iommu_map(mapping->domain, dma_addr, page_to_phys(page), len, 0);
1505         if (ret < 0)
1506                 goto fail;
1507
1508         return dma_addr + offset;
1509 fail:
1510         __free_iova(mapping, dma_addr, len);
1511         return DMA_ERROR_CODE;
1512 }
1513
1514 /**
1515  * arm_iommu_unmap_page
1516  * @dev: valid struct device pointer
1517  * @handle: DMA address of buffer
1518  * @size: size of buffer (same as passed to dma_map_page)
1519  * @dir: DMA transfer direction (same as passed to dma_map_page)
1520  *
1521  * IOMMU aware version of arm_dma_unmap_page()
1522  */
1523 static void arm_iommu_unmap_page(struct device *dev, dma_addr_t handle,
1524                 size_t size, enum dma_data_direction dir,
1525                 struct dma_attrs *attrs)
1526 {
1527         struct dma_iommu_mapping *mapping = dev->archdata.mapping;
1528         dma_addr_t iova = handle & PAGE_MASK;
1529         struct page *page = phys_to_page(iommu_iova_to_phys(mapping->domain, iova));
1530         int offset = handle & ~PAGE_MASK;
1531         int len = PAGE_ALIGN(size + offset);
1532
1533         if (!iova)
1534                 return;
1535
1536         if (!arch_is_coherent())
1537                 __dma_page_dev_to_cpu(page, offset, size, dir);
1538
1539         iommu_unmap(mapping->domain, iova, len);
1540         __free_iova(mapping, iova, len);
1541 }
1542
1543 static void arm_iommu_sync_single_for_cpu(struct device *dev,
1544                 dma_addr_t handle, size_t size, enum dma_data_direction dir)
1545 {
1546         struct dma_iommu_mapping *mapping = dev->archdata.mapping;
1547         dma_addr_t iova = handle & PAGE_MASK;
1548         struct page *page = phys_to_page(iommu_iova_to_phys(mapping->domain, iova));
1549         unsigned int offset = handle & ~PAGE_MASK;
1550
1551         if (!iova)
1552                 return;
1553
1554         if (!arch_is_coherent())
1555                 __dma_page_dev_to_cpu(page, offset, size, dir);
1556 }
1557
1558 static void arm_iommu_sync_single_for_device(struct device *dev,
1559                 dma_addr_t handle, size_t size, enum dma_data_direction dir)
1560 {
1561         struct dma_iommu_mapping *mapping = dev->archdata.mapping;
1562         dma_addr_t iova = handle & PAGE_MASK;
1563         struct page *page = phys_to_page(iommu_iova_to_phys(mapping->domain, iova));
1564         unsigned int offset = handle & ~PAGE_MASK;
1565
1566         if (!iova)
1567                 return;
1568
1569         __dma_page_cpu_to_dev(page, offset, size, dir);
1570 }
1571
1572 struct dma_map_ops iommu_ops = {
1573         .alloc          = arm_iommu_alloc_attrs,
1574         .free           = arm_iommu_free_attrs,
1575         .mmap           = arm_iommu_mmap_attrs,
1576
1577         .map_page               = arm_iommu_map_page,
1578         .unmap_page             = arm_iommu_unmap_page,
1579         .sync_single_for_cpu    = arm_iommu_sync_single_for_cpu,
1580         .sync_single_for_device = arm_iommu_sync_single_for_device,
1581
1582         .map_sg                 = arm_iommu_map_sg,
1583         .unmap_sg               = arm_iommu_unmap_sg,
1584         .sync_sg_for_cpu        = arm_iommu_sync_sg_for_cpu,
1585         .sync_sg_for_device     = arm_iommu_sync_sg_for_device,
1586 };
1587
1588 /**
1589  * arm_iommu_create_mapping
1590  * @bus: pointer to the bus holding the client device (for IOMMU calls)
1591  * @base: start address of the valid IO address space
1592  * @size: size of the valid IO address space
1593  * @order: accuracy of the IO addresses allocations
1594  *
1595  * Creates a mapping structure which holds information about used/unused
1596  * IO address ranges, which is required to perform memory allocation and
1597  * mapping with IOMMU aware functions.
1598  *
1599  * The client device need to be attached to the mapping with
1600  * arm_iommu_attach_device function.
1601  */
1602 struct dma_iommu_mapping *
1603 arm_iommu_create_mapping(struct bus_type *bus, dma_addr_t base, size_t size,
1604                          int order)
1605 {
1606         unsigned int count = size >> (PAGE_SHIFT + order);
1607         unsigned int bitmap_size = BITS_TO_LONGS(count) * sizeof(long);
1608         struct dma_iommu_mapping *mapping;
1609         int err = -ENOMEM;
1610
1611         if (!count)
1612                 return ERR_PTR(-EINVAL);
1613
1614         mapping = kzalloc(sizeof(struct dma_iommu_mapping), GFP_KERNEL);
1615         if (!mapping)
1616                 goto err;
1617
1618         mapping->bitmap = kzalloc(bitmap_size, GFP_KERNEL);
1619         if (!mapping->bitmap)
1620                 goto err2;
1621
1622         mapping->base = base;
1623         mapping->bits = BITS_PER_BYTE * bitmap_size;
1624         mapping->order = order;
1625         spin_lock_init(&mapping->lock);
1626
1627         mapping->domain = iommu_domain_alloc(bus);
1628         if (!mapping->domain)
1629                 goto err3;
1630
1631         kref_init(&mapping->kref);
1632         return mapping;
1633 err3:
1634         kfree(mapping->bitmap);
1635 err2:
1636         kfree(mapping);
1637 err:
1638         return ERR_PTR(err);
1639 }
1640
1641 static void release_iommu_mapping(struct kref *kref)
1642 {
1643         struct dma_iommu_mapping *mapping =
1644                 container_of(kref, struct dma_iommu_mapping, kref);
1645
1646         iommu_domain_free(mapping->domain);
1647         kfree(mapping->bitmap);
1648         kfree(mapping);
1649 }
1650
1651 void arm_iommu_release_mapping(struct dma_iommu_mapping *mapping)
1652 {
1653         if (mapping)
1654                 kref_put(&mapping->kref, release_iommu_mapping);
1655 }
1656
1657 /**
1658  * arm_iommu_attach_device
1659  * @dev: valid struct device pointer
1660  * @mapping: io address space mapping structure (returned from
1661  *      arm_iommu_create_mapping)
1662  *
1663  * Attaches specified io address space mapping to the provided device,
1664  * this replaces the dma operations (dma_map_ops pointer) with the
1665  * IOMMU aware version. More than one client might be attached to
1666  * the same io address space mapping.
1667  */
1668 int arm_iommu_attach_device(struct device *dev,
1669                             struct dma_iommu_mapping *mapping)
1670 {
1671         int err;
1672
1673         err = iommu_attach_device(mapping->domain, dev);
1674         if (err)
1675                 return err;
1676
1677         kref_get(&mapping->kref);
1678         dev->archdata.mapping = mapping;
1679         set_dma_ops(dev, &iommu_ops);
1680
1681         pr_info("Attached IOMMU controller to %s device.\n", dev_name(dev));
1682         return 0;
1683 }
1684
1685 #endif