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/io.h>
  26 #include <linux/vmalloc.h>
  27
  28 #include <asm/memory.h>
  29 #include <asm/highmem.h>
  30 #include <asm/cacheflush.h>
  31 #include <asm/tlbflush.h>
  32 #include <asm/sizes.h>
  33 #include <asm/mach/arch.h>
  34 #include <asm/dma-iommu.h>
  35 #include <asm/mach/map.h>
  36 #include <asm/system.h>
  37 #include <asm/dma-contiguous.h>
  38
  39 #include "mm.h"
  40
  41 /*
  42  * The DMA API is built upon the notion of "buffer ownership".  A buffer
  43  * is either exclusively owned by the CPU (and therefore may be accessed
  44  * by it) or exclusively owned by the DMA device.  These helper functions
  45  * represent the transitions between these two ownership states.
  46  *
  47  * Note, however, that on later ARMs, this notion does not work due to
  48  * speculative prefetches.  We model our approach on the assumption that
  49  * the CPU does do speculative prefetches, which means we clean caches
  50  * before transfers and delay cache invalidation until transfer completion.
  51  *
  52  */
  53 static void __dma_page_cpu_to_dev(struct page *, unsigned long,
  54                 size_t, enum dma_data_direction);
  55 static void __dma_page_dev_to_cpu(struct page *, unsigned long,
  56                 size_t, enum dma_data_direction);
  57
  58 /**
  59  * arm_dma_map_page - map a portion of a page for streaming DMA
  60  * @dev: valid struct device pointer, or NULL for ISA and EISA-like devices
  61  * @page: page that buffer resides in
  62  * @offset: offset into page for start of buffer
  63  * @size: size of buffer to map
  64  * @dir: DMA transfer direction
  65  *
  66  * Ensure that any data held in the cache is appropriately discarded
  67  * or written back.
  68  *
  69  * The device owns this memory once this call has completed.  The CPU
  70  * can regain ownership by calling dma_unmap_page().
  71  */
  72 static dma_addr_t arm_dma_map_page(struct device *dev, struct page *page,
  73              unsigned long offset, size_t size, enum dma_data_direction dir,
  74              struct dma_attrs *attrs)
  75 {
  76         if (!arch_is_coherent())
  77                 __dma_page_cpu_to_dev(page, offset, size, dir);
  78         return pfn_to_dma(dev, page_to_pfn(page)) + offset;
  79 }
  80
  81 /**
  82  * arm_dma_unmap_page - unmap a buffer previously mapped through dma_map_page()
  83  * @dev: valid struct device pointer, or NULL for ISA and EISA-like devices
  84  * @handle: DMA address of buffer
  85  * @size: size of buffer (same as passed to dma_map_page)
  86  * @dir: DMA transfer direction (same as passed to dma_map_page)
  87  *
  88  * Unmap a page streaming mode DMA translation.  The handle and size
  89  * must match what was provided in the previous dma_map_page() call.
  90  * All other usages are undefined.
  91  *
  92  * After this call, reads by the CPU to the buffer are guaranteed to see
  93  * whatever the device wrote there.
  94  */
  95 static void arm_dma_unmap_page(struct device *dev, dma_addr_t handle,
  96                 size_t size, enum dma_data_direction dir,
  97                 struct dma_attrs *attrs)
  98 {
  99         if (!arch_is_coherent())
 100                 __dma_page_dev_to_cpu(pfn_to_page(dma_to_pfn(dev, handle)),
 101                                       handle & ~PAGE_MASK, size, dir);
 102 }
 103
 104 static void arm_dma_sync_single_for_cpu(struct device *dev,
 105                 dma_addr_t handle, size_t size, enum dma_data_direction dir)
 106 {
 107         unsigned int offset = handle & (PAGE_SIZE - 1);
 108         struct page *page = pfn_to_page(dma_to_pfn(dev, handle-offset));
 109         if (!arch_is_coherent())
 110                 __dma_page_dev_to_cpu(page, offset, size, dir);
 111 }
 112
 113 static void arm_dma_sync_single_for_device(struct device *dev,
 114                 dma_addr_t handle, size_t size, enum dma_data_direction dir)
 115 {
 116         unsigned int offset = handle & (PAGE_SIZE - 1);
 117         struct page *page = pfn_to_page(dma_to_pfn(dev, handle-offset));
 118         if (!arch_is_coherent())
 119                 __dma_page_cpu_to_dev(page, offset, size, dir);
 120 }
 121
 122 static int arm_dma_set_mask(struct device *dev, u64 dma_mask);
 123
 124 struct dma_map_ops arm_dma_ops = {
 125         .alloc                  = arm_dma_alloc,
 126         .free                   = arm_dma_free,
 127         .mmap                   = arm_dma_mmap,
 128         .map_page               = arm_dma_map_page,
 129         .unmap_page             = arm_dma_unmap_page,
 130         .map_sg                 = arm_dma_map_sg,
 131         .unmap_sg               = arm_dma_unmap_sg,
 132         .sync_single_for_cpu    = arm_dma_sync_single_for_cpu,
 133         .sync_single_for_device = arm_dma_sync_single_for_device,
 134         .sync_sg_for_cpu        = arm_dma_sync_sg_for_cpu,
 135         .sync_sg_for_device     = arm_dma_sync_sg_for_device,
 136         .set_dma_mask           = arm_dma_set_mask,
 137 };
 138 EXPORT_SYMBOL(arm_dma_ops);
 139
 140 static u64 get_coherent_dma_mask(struct device *dev)
 141 {
 142         u64 mask = (u64)arm_dma_limit;
 143
 144         if (dev) {
 145                 mask = dev->coherent_dma_mask;
 146
 147                 /*
 148                  * Sanity check the DMA mask - it must be non-zero, and
 149                  * must be able to be satisfied by a DMA allocation.
 150                  */
 151                 if (mask == 0) {
 152                         dev_warn(dev, "coherent DMA mask is unset\n");
 153                         return 0;
 154                 }
 155
 156                 if ((~mask) & (u64)arm_dma_limit) {
 157                         dev_warn(dev, "coherent DMA mask %#llx is smaller "
 158                                  "than system GFP_DMA mask %#llx\n",
 159                                  mask, (u64)arm_dma_limit);
 160                         return 0;
 161                 }
 162         }
 163
 164         return mask;
 165 }
 166
 167 static void __dma_clear_buffer(struct page *page, size_t size)
 168 {
 169         void *ptr;
 170         /*
 171          * Ensure that the allocated pages are zeroed, and that any data
 172          * lurking in the kernel direct-mapped region is invalidated.
 173          */
 174         ptr = page_address(page);
 175         if (ptr) {
 176                 memset(ptr, 0, size);
 177                 dmac_flush_range(ptr, ptr + size);
 178                 outer_flush_range(__pa(ptr), __pa(ptr) + size);
 179         }
 180 }
 181
 182 /*
 183  * Allocate a DMA buffer for 'dev' of size 'size' using the
 184  * specified gfp mask.  Note that 'size' must be page aligned.
 185  */
 186 static struct page *__dma_alloc_buffer(struct device *dev, size_t size, gfp_t gfp)
 187 {
 188         unsigned long order = get_order(size);
 189         struct page *page, *p, *e;
 190
 191         page = alloc_pages(gfp, order);
 192         if (!page)
 193                 return NULL;
 194
 195         /*
 196          * Now split the huge page and free the excess pages
 197          */
 198         split_page(page, order);
 199         for (p = page + (size >> PAGE_SHIFT), e = page + (1 << order); p < e; p++)
 200                 __free_page(p);
 201
 202         __dma_clear_buffer(page, size);
 203
 204         return page;
 205 }
 206
 207 /*
 208  * Free a DMA buffer.  'size' must be page aligned.
 209  */
 210 static void __dma_free_buffer(struct page *page, size_t size)
 211 {
 212         struct page *e = page + (size >> PAGE_SHIFT);
 213
 214         while (page < e) {
 215                 __free_page(page);
 216                 page++;
 217         }
 218 }
 219
 220 #ifdef CONFIG_MMU
 221 #ifdef CONFIG_HUGETLB_PAGE
 222 #warning ARM Coherent DMA allocator does not (yet) support huge TLB
 223 #endif
 224
 225 static void *__alloc_from_contiguous(struct device *dev, size_t size,
 226                                      pgprot_t prot, struct page **ret_page);
 227
 228 static void *__alloc_remap_buffer(struct device *dev, size_t size, gfp_t gfp,
 229                                  pgprot_t prot, struct page **ret_page,
 230                                  const void *caller);
 231
 232 static void *
 233 __dma_alloc_remap(struct page *page, size_t size, gfp_t gfp, pgprot_t prot,
 234         const void *caller)
 235 {
 236         struct vm_struct *area;
 237         unsigned long addr;
 238
 239         /*
 240          * DMA allocation can be mapped to user space, so lets
 241          * set VM_USERMAP flags too.
 242          */
 243         area = get_vm_area_caller(size, VM_ARM_DMA_CONSISTENT | VM_USERMAP,
 244                                   caller);
 245         if (!area)
 246                 return NULL;
 247         addr = (unsigned long)area->addr;
 248         area->phys_addr = __pfn_to_phys(page_to_pfn(page));
 249
 250         if (ioremap_page_range(addr, addr + size, area->phys_addr, prot)) {
 251                 vunmap((void *)addr);
 252                 return NULL;
 253         }
 254         return (void *)addr;
 255 }
 256
 257 static void __dma_free_remap(void *cpu_addr, size_t size)
 258 {
 259         unsigned int flags = VM_ARM_DMA_CONSISTENT | VM_USERMAP;
 260         struct vm_struct *area = find_vm_area(cpu_addr);
 261         if (!area || (area->flags & flags) != flags) {
 262                 WARN(1, "trying to free invalid coherent area: %p\n", cpu_addr);
 263                 return;
 264         }
 265         unmap_kernel_range((unsigned long)cpu_addr, size);
 266         vunmap(cpu_addr);
 267 }
 268
 269 struct dma_pool {
 270         size_t size;
 271         spinlock_t lock;
 272         unsigned long *bitmap;
 273         unsigned long nr_pages;
 274         void *vaddr;
 275         struct page *page;
 276 };
 277
 278 static struct dma_pool atomic_pool = {
 279         .size = SZ_256K,
 280 };
 281
 282 static int __init early_coherent_pool(char *p)
 283 {
 284         atomic_pool.size = memparse(p, &p);
 285         return 0;
 286 }
 287 early_param("coherent_pool", early_coherent_pool);
 288
 289 /*
 290  * Initialise the coherent pool for atomic allocations.
 291  */
 292 static int __init atomic_pool_init(void)
 293 {
 294         struct dma_pool *pool = &atomic_pool;
 295         pgprot_t prot = pgprot_dmacoherent(pgprot_kernel);
 296         unsigned long nr_pages = pool->size >> PAGE_SHIFT;
 297         unsigned long *bitmap;
 298         struct page *page;
 299         void *ptr;
 300         int bitmap_size = BITS_TO_LONGS(nr_pages) * sizeof(long);
 301
 302         bitmap = kzalloc(bitmap_size, GFP_KERNEL);
 303         if (!bitmap)
 304                 goto no_bitmap;
 305
 306         if (IS_ENABLED(CONFIG_CMA))
 307                 ptr = __alloc_from_contiguous(NULL, pool->size, prot, &page);
 308         else
 309                 ptr = __alloc_remap_buffer(NULL, pool->size, GFP_KERNEL, prot,
 310                                            &page, NULL);
 311         if (ptr) {
 312                 spin_lock_init(&pool->lock);
 313                 pool->vaddr = ptr;
 314                 pool->page = page;
 315                 pool->bitmap = bitmap;
 316                 pool->nr_pages = nr_pages;
 317                 pr_info("DMA: preallocated %u KiB pool for atomic coherent allocations\n",
 318                        (unsigned)pool->size / 1024);
 319                 return 0;
 320         }
 321         kfree(bitmap);
 322 no_bitmap:
 323         pr_err("DMA: failed to allocate %u KiB pool for atomic coherent allocation\n",
 324                (unsigned)pool->size / 1024);
 325         return -ENOMEM;
 326 }
 327 /*
 328  * CMA is activated by core_initcall, so we must be called after it.
 329  */
 330 postcore_initcall(atomic_pool_init);
 331
 332 struct dma_contig_early_reserve {
 333         phys_addr_t base;
 334         unsigned long size;
 335 };
 336
 337 static struct dma_contig_early_reserve dma_mmu_remap[MAX_CMA_AREAS] __initdata;
 338
 339 static int dma_mmu_remap_num __initdata;
 340
 341 void __init dma_contiguous_early_fixup(phys_addr_t base, unsigned long size)
 342 {
 343         dma_mmu_remap[dma_mmu_remap_num].base = base;
 344         dma_mmu_remap[dma_mmu_remap_num].size = size;
 345         dma_mmu_remap_num++;
 346 }
 347
 348 void __init dma_contiguous_remap(void)
 349 {
 350         int i;
 351         for (i = 0; i < dma_mmu_remap_num; i++) {
 352                 phys_addr_t start = dma_mmu_remap[i].base;
 353                 phys_addr_t end = start + dma_mmu_remap[i].size;
 354                 struct map_desc map;
 355                 unsigned long addr;
 356
 357                 if (end > arm_lowmem_limit)
 358                         end = arm_lowmem_limit;
 359                 if (start >= end)
 360                         return;
 361
 362                 map.pfn = __phys_to_pfn(start);
 363                 map.virtual = __phys_to_virt(start);
 364                 map.length = end - start;
 365                 map.type = MT_MEMORY_DMA_READY;
 366
 367                 /*
 368                  * Clear previous low-memory mapping
 369                  */
 370                 for (addr = __phys_to_virt(start); addr < __phys_to_virt(end);
 371                      addr += PMD_SIZE)
 372                         pmd_clear(pmd_off_k(addr));
 373
 374                 iotable_init(&map, 1);
 375         }
 376 }
 377
 378 static int __dma_update_pte(pte_t *pte, pgtable_t token, unsigned long addr,
 379                             void *data)
 380 {
 381         struct page *page = virt_to_page(addr);
 382         pgprot_t prot = *(pgprot_t *)data;
 383
 384         set_pte_ext(pte, mk_pte(page, prot), 0);
 385         return 0;
 386 }
 387
 388 static void __dma_remap(struct page *page, size_t size, pgprot_t prot)
 389 {
 390         unsigned long start = (unsigned long) page_address(page);
 391         unsigned end = start + size;
 392
 393         apply_to_page_range(&init_mm, start, size, __dma_update_pte, &prot);
 394         dsb();
 395         flush_tlb_kernel_range(start, end);
 396 }
 397
 398 static void *__alloc_remap_buffer(struct device *dev, size_t size, gfp_t gfp,
 399                                  pgprot_t prot, struct page **ret_page,
 400                                  const void *caller)
 401 {
 402         struct page *page;
 403         void *ptr;
 404         page = __dma_alloc_buffer(dev, size, gfp);
 405         if (!page)
 406                 return NULL;
 407
 408         ptr = __dma_alloc_remap(page, size, gfp, prot, caller);
 409         if (!ptr) {
 410                 __dma_free_buffer(page, size);
 411                 return NULL;
 412         }
 413
 414         *ret_page = page;
 415         return ptr;
 416 }
 417
 418 static void *__alloc_from_pool(size_t size, struct page **ret_page)
 419 {
 420         struct dma_pool *pool = &atomic_pool;
 421         unsigned int count = PAGE_ALIGN(size) >> PAGE_SHIFT;
 422         unsigned int pageno;
 423         unsigned long flags;
 424         void *ptr = NULL;
 425         unsigned long align_mask;
 426
 427         if (!pool->vaddr) {
 428                 WARN(1, "coherent pool not initialised!\n");
 429                 return NULL;
 430         }
 431
 432         /*
 433          * Align the region allocation - allocations from pool are rather
 434          * small, so align them to their order in pages, minimum is a page
 435          * size. This helps reduce fragmentation of the DMA space.
 436          */
 437         align_mask = (1 << get_order(size)) - 1;
 438
 439         spin_lock_irqsave(&pool->lock, flags);
 440         pageno = bitmap_find_next_zero_area(pool->bitmap, pool->nr_pages,
 441                                             0, count, align_mask);
 442         if (pageno < pool->nr_pages) {
 443                 bitmap_set(pool->bitmap, pageno, count);
 444                 ptr = pool->vaddr + PAGE_SIZE * pageno;
 445                 *ret_page = pool->page + pageno;
 446         } else {
 447                 pr_err_once("ERROR: %u KiB atomic DMA coherent pool is too small!\n"
 448                             "Please increase it with coherent_pool= kernel parameter!\n",
 449                             (unsigned)pool->size / 1024);
 450         }
 451         spin_unlock_irqrestore(&pool->lock, flags);
 452
 453         return ptr;
 454 }
 455
 456 static int __free_from_pool(void *start, size_t size)
 457 {
 458         struct dma_pool *pool = &atomic_pool;
 459         unsigned long pageno, count;
 460         unsigned long flags;
 461
 462         if (start < pool->vaddr || start > pool->vaddr + pool->size)
 463                 return 0;
 464
 465         if (start + size > pool->vaddr + pool->size) {
 466                 WARN(1, "freeing wrong coherent size from pool\n");
 467                 return 0;
 468         }
 469
 470         pageno = (start - pool->vaddr) >> PAGE_SHIFT;
 471         count = size >> PAGE_SHIFT;
 472
 473         spin_lock_irqsave(&pool->lock, flags);
 474         bitmap_clear(pool->bitmap, pageno, count);
 475         spin_unlock_irqrestore(&pool->lock, flags);
 476
 477         return 1;
 478 }
 479
 480 static void *__alloc_from_contiguous(struct device *dev, size_t size,
 481                                      pgprot_t prot, struct page **ret_page)
 482 {
 483         unsigned long order = get_order(size);
 484         size_t count = size >> PAGE_SHIFT;
 485         struct page *page;
 486
 487         page = dma_alloc_from_contiguous(dev, count, order);
 488         if (!page)
 489                 return NULL;
 490
 491         __dma_clear_buffer(page, size);
 492         __dma_remap(page, size, prot);
 493
 494         *ret_page = page;
 495         return page_address(page);
 496 }
 497
 498 static void __free_from_contiguous(struct device *dev, struct page *page,
 499                                    size_t size)
 500 {
 501         __dma_remap(page, size, pgprot_kernel);
 502         dma_release_from_contiguous(dev, page, size >> PAGE_SHIFT);
 503 }
 504
 505 static inline pgprot_t __get_dma_pgprot(struct dma_attrs *attrs, pgprot_t prot)
 506 {
 507         prot = dma_get_attr(DMA_ATTR_WRITE_COMBINE, attrs) ?
 508                             pgprot_writecombine(prot) :
 509                             pgprot_dmacoherent(prot);
 510         return prot;
 511 }
 512
 513 #define nommu() 0
 514
 515 #else   /* !CONFIG_MMU */
 516
 517 #define nommu() 1
 518
 519 #define __get_dma_pgprot(attrs, prot)   __pgprot(0)
 520 #define __alloc_remap_buffer(dev, size, gfp, prot, ret, c)      NULL
 521 #define __alloc_from_pool(size, ret_page)                       NULL
 522 #define __alloc_from_contiguous(dev, size, prot, ret)           NULL
 523 #define __free_from_pool(cpu_addr, size)                        0
 524 #define __free_from_contiguous(dev, page, size)                 do { } while (0)
 525 #define __dma_free_remap(cpu_addr, size)                        do { } while (0)
 526
 527 #endif  /* CONFIG_MMU */
 528
 529 static void *__alloc_simple_buffer(struct device *dev, size_t size, gfp_t gfp,
 530                                    struct page **ret_page)
 531 {
 532         struct page *page;
 533         page = __dma_alloc_buffer(dev, size, gfp);
 534         if (!page)
 535                 return NULL;
 536
 537         *ret_page = page;
 538         return page_address(page);
 539 }
 540
 541
 542
 543 static void *__dma_alloc(struct device *dev, size_t size, dma_addr_t *handle,
 544                          gfp_t gfp, pgprot_t prot, const void *caller)
 545 {
 546         u64 mask = get_coherent_dma_mask(dev);
 547         struct page *page;
 548         void *addr;
 549
 550 #ifdef CONFIG_DMA_API_DEBUG
 551         u64 limit = (mask + 1) & ~mask;
 552         if (limit && size >= limit) {
 553                 dev_warn(dev, "coherent allocation too big (requested %#x mask %#llx)\n",
 554                         size, mask);
 555                 return NULL;
 556         }
 557 #endif
 558
 559         if (!mask)
 560                 return NULL;
 561
 562         if (mask < 0xffffffffULL)
 563                 gfp |= GFP_DMA;
 564
 565         /*
 566          * Following is a work-around (a.k.a. hack) to prevent pages
 567          * with __GFP_COMP being passed to split_page() which cannot
 568          * handle them.  The real problem is that this flag probably
 569          * should be 0 on ARM as it is not supported on this
 570          * platform; see CONFIG_HUGETLBFS.
 571          */
 572         gfp &= ~(__GFP_COMP);
 573
 574         *handle = DMA_ERROR_CODE;
 575         size = PAGE_ALIGN(size);
 576
 577         if (arch_is_coherent() || nommu())
 578                 addr = __alloc_simple_buffer(dev, size, gfp, &page);
 579         else if (gfp & GFP_ATOMIC)
 580                 addr = __alloc_from_pool(size, &page);
 581         else if (!IS_ENABLED(CONFIG_CMA))
 582                 addr = __alloc_remap_buffer(dev, size, gfp, prot, &page, caller);
 583         else
 584                 addr = __alloc_from_contiguous(dev, size, prot, &page);
 585
 586         if (addr)
 587                 *handle = pfn_to_dma(dev, page_to_pfn(page));
 588
 589         return addr;
 590 }
 591
 592 /*
 593  * Allocate DMA-coherent memory space and return both the kernel remapped
 594  * virtual and bus address for that space.
 595  */
 596 void *arm_dma_alloc(struct device *dev, size_t size, dma_addr_t *handle,
 597                     gfp_t gfp, struct dma_attrs *attrs)
 598 {
 599         pgprot_t prot = __get_dma_pgprot(attrs, pgprot_kernel);
 600         void *memory;
 601
 602         if (dma_alloc_from_coherent(dev, size, handle, &memory))
 603                 return memory;
 604
 605         return __dma_alloc(dev, size, handle, gfp, prot,
 606                            __builtin_return_address(0));
 607 }
 608
 609 /*
 610  * Create userspace mapping for the DMA-coherent memory.
 611  */
 612 int arm_dma_mmap(struct device *dev, struct vm_area_struct *vma,
 613                  void *cpu_addr, dma_addr_t dma_addr, size_t size,
 614                  struct dma_attrs *attrs)
 615 {
 616         int ret = -ENXIO;
 617 #ifdef CONFIG_MMU
 618         unsigned long nr_vma_pages = (vma->vm_end - vma->vm_start) >> PAGE_SHIFT;
 619         unsigned long nr_pages = PAGE_ALIGN(size) >> PAGE_SHIFT;
 620         unsigned long pfn = dma_to_pfn(dev, dma_addr);
 621         unsigned long off = vma->vm_pgoff;
 622
 623         vma->vm_page_prot = __get_dma_pgprot(attrs, vma->vm_page_prot);
 624
 625         if (dma_mmap_from_coherent(dev, vma, cpu_addr, size, &ret))
 626                 return ret;
 627
 628         if (off < nr_pages && nr_vma_pages <= (nr_pages - off)) {
 629                 ret = remap_pfn_range(vma, vma->vm_start,
 630                                       pfn + off,
 631                                       vma->vm_end - vma->vm_start,
 632                                       vma->vm_page_prot);
 633         }
 634 #endif  /* CONFIG_MMU */
 635
 636         return ret;
 637 }
 638
 639 /*
 640  * Free a buffer as defined by the above mapping.
 641  */
 642 void arm_dma_free(struct device *dev, size_t size, void *cpu_addr,
 643                   dma_addr_t handle, struct dma_attrs *attrs)
 644 {
 645         struct page *page = pfn_to_page(dma_to_pfn(dev, handle));
 646
 647         if (dma_release_from_coherent(dev, get_order(size), cpu_addr))
 648                 return;
 649
 650         size = PAGE_ALIGN(size);
 651
 652         if (arch_is_coherent() || nommu()) {
 653                 __dma_free_buffer(page, size);
 654         } else if (__free_from_pool(cpu_addr, size)) {
 655                 return;
 656         } else if (!IS_ENABLED(CONFIG_CMA)) {
 657                 __dma_free_remap(cpu_addr, size);
 658                 __dma_free_buffer(page, size);
 659         } else {
 660                 /*
 661                  * Non-atomic allocations cannot be freed with IRQs disabled
 662                  */
 663                 WARN_ON(irqs_disabled());
 664                 __free_from_contiguous(dev, page, size);
 665         }
 666 }
 667
 668 static void dma_cache_maint_page(struct page *page, unsigned long offset,
 669         size_t size, enum dma_data_direction dir,
 670         void (*op)(const void *, size_t, int))
 671 {
 672         unsigned long pfn;
 673         size_t left = size;
 674
 675         pfn = page_to_pfn(page) + offset / PAGE_SIZE;
 676         offset %= PAGE_SIZE;
 677
 678         /*
 679          * A single sg entry may refer to multiple physically contiguous
 680          * pages.  But we still need to process highmem pages individually.
 681          * If highmem is not configured then the bulk of this loop gets
 682          * optimized out.
 683          */
 684         do {
 685                 size_t len = left;
 686                 void *vaddr;
 687
 688                 page = pfn_to_page(pfn);
 689
 690                 if (PageHighMem(page)) {
 691                         if (len + offset > PAGE_SIZE)
 692                                 len = PAGE_SIZE - offset;
 693                         vaddr = kmap_high_get(page);
 694                         if (vaddr) {
 695                                 vaddr += offset;
 696                                 op(vaddr, len, dir);
 697                                 kunmap_high(page);
 698                         } else if (cache_is_vipt()) {
 699                                 /* unmapped pages might still be cached */
 700                                 vaddr = kmap_atomic(page);
 701                                 op(vaddr + offset, len, dir);
 702                                 kunmap_atomic(vaddr);
 703                         }
 704                 } else {
 705                         vaddr = page_address(page) + offset;
 706                         op(vaddr, len, dir);
 707                 }
 708                 offset = 0;
 709                 pfn++;
 710                 left -= len;
 711         } while (left);
 712 }
 713
 714 /*
 715  * Make an area consistent for devices.
 716  * Note: Drivers should NOT use this function directly, as it will break
 717  * platforms with CONFIG_DMABOUNCE.
 718  * Use the driver DMA support - see dma-mapping.h (dma_sync_*)
 719  */
 720 static void __dma_page_cpu_to_dev(struct page *page, unsigned long off,
 721         size_t size, enum dma_data_direction dir)
 722 {
 723         unsigned long paddr;
 724
 725         dma_cache_maint_page(page, off, size, dir, dmac_map_area);
 726
 727         paddr = page_to_phys(page) + off;
 728         if (dir == DMA_FROM_DEVICE) {
 729                 outer_inv_range(paddr, paddr + size);
 730         } else {
 731                 outer_clean_range(paddr, paddr + size);
 732         }
 733         /* FIXME: non-speculating: flush on bidirectional mappings? */
 734 }
 735
 736 static void __dma_page_dev_to_cpu(struct page *page, unsigned long off,
 737         size_t size, enum dma_data_direction dir)
 738 {
 739         unsigned long paddr = page_to_phys(page) + off;
 740
 741         /* FIXME: non-speculating: not required */
 742         /* don't bother invalidating if DMA to device */
 743         if (dir != DMA_TO_DEVICE)
 744                 outer_inv_range(paddr, paddr + size);
 745
 746         dma_cache_maint_page(page, off, size, dir, dmac_unmap_area);
 747
 748         /*
 749          * Mark the D-cache clean for these pages to avoid extra flushing.
 750          */
 751         if (dir != DMA_TO_DEVICE && size >= PAGE_SIZE) {
 752                 unsigned long pfn;
 753                 size_t left = size;
 754
 755                 pfn = page_to_pfn(page) + off / PAGE_SIZE;
 756                 off %= PAGE_SIZE;
 757                 if (off) {
 758                         pfn++;
 759                         left -= PAGE_SIZE - off;
 760                 }
 761                 while (left >= PAGE_SIZE) {
 762                         page = pfn_to_page(pfn++);
 763                         set_bit(PG_dcache_clean, &page->flags);
 764                         left -= PAGE_SIZE;
 765                 }
 766         }
 767 }
 768
 769 /**
 770  * arm_dma_map_sg - map a set of SG buffers for streaming mode DMA
 771  * @dev: valid struct device pointer, or NULL for ISA and EISA-like devices
 772  * @sg: list of buffers
 773  * @nents: number of buffers to map
 774  * @dir: DMA transfer direction
 775  *
 776  * Map a set of buffers described by scatterlist in streaming mode for DMA.
 777  * This is the scatter-gather version of the dma_map_single interface.
 778  * Here the scatter gather list elements are each tagged with the
 779  * appropriate dma address and length.  They are obtained via
 780  * sg_dma_{address,length}.
 781  *
 782  * Device ownership issues as mentioned for dma_map_single are the same
 783  * here.
 784  */
 785 int arm_dma_map_sg(struct device *dev, struct scatterlist *sg, int nents,
 786                 enum dma_data_direction dir, struct dma_attrs *attrs)
 787 {
 788         struct dma_map_ops *ops = get_dma_ops(dev);
 789         struct scatterlist *s;
 790         int i, j;
 791
 792         for_each_sg(sg, s, nents, i) {
 793 #ifdef CONFIG_NEED_SG_DMA_LENGTH
 794                 s->dma_length = s->length;
 795 #endif
 796                 s->dma_address = ops->map_page(dev, sg_page(s), s->offset,
 797                                                 s->length, dir, attrs);
 798                 if (dma_mapping_error(dev, s->dma_address))
 799                         goto bad_mapping;
 800         }
 801         return nents;
 802
 803  bad_mapping:
 804         for_each_sg(sg, s, i, j)
 805                 ops->unmap_page(dev, sg_dma_address(s), sg_dma_len(s), dir, attrs);
 806         return 0;
 807 }
 808
 809 /**
 810  * arm_dma_unmap_sg - unmap a set of SG buffers mapped by dma_map_sg
 811  * @dev: valid struct device pointer, or NULL for ISA and EISA-like devices
 812  * @sg: list of buffers
 813  * @nents: number of buffers to unmap (same as was passed to dma_map_sg)
 814  * @dir: DMA transfer direction (same as was passed to dma_map_sg)
 815  *
 816  * Unmap a set of streaming mode DMA translations.  Again, CPU access
 817  * rules concerning calls here are the same as for dma_unmap_single().
 818  */
 819 void arm_dma_unmap_sg(struct device *dev, struct scatterlist *sg, int nents,
 820                 enum dma_data_direction dir, struct dma_attrs *attrs)
 821 {
 822         struct dma_map_ops *ops = get_dma_ops(dev);
 823         struct scatterlist *s;
 824
 825         int i;
 826
 827         for_each_sg(sg, s, nents, i)
 828                 ops->unmap_page(dev, sg_dma_address(s), sg_dma_len(s), dir, attrs);
 829 }
 830
 831 /**
 832  * arm_dma_sync_sg_for_cpu
 833  * @dev: valid struct device pointer, or NULL for ISA and EISA-like devices
 834  * @sg: list of buffers
 835  * @nents: number of buffers to map (returned from dma_map_sg)
 836  * @dir: DMA transfer direction (same as was passed to dma_map_sg)
 837  */
 838 void arm_dma_sync_sg_for_cpu(struct device *dev, struct scatterlist *sg,
 839                         int nents, enum dma_data_direction dir)
 840 {
 841         struct dma_map_ops *ops = get_dma_ops(dev);
 842         struct scatterlist *s;
 843         int i;
 844
 845         for_each_sg(sg, s, nents, i)
 846                 ops->sync_single_for_cpu(dev, sg_dma_address(s), s->length,
 847                                          dir);
 848 }
 849
 850 /**
 851  * arm_dma_sync_sg_for_device
 852  * @dev: valid struct device pointer, or NULL for ISA and EISA-like devices
 853  * @sg: list of buffers
 854  * @nents: number of buffers to map (returned from dma_map_sg)
 855  * @dir: DMA transfer direction (same as was passed to dma_map_sg)
 856  */
 857 void arm_dma_sync_sg_for_device(struct device *dev, struct scatterlist *sg,
 858                         int nents, enum dma_data_direction dir)
 859 {
 860         struct dma_map_ops *ops = get_dma_ops(dev);
 861         struct scatterlist *s;
 862         int i;
 863
 864         for_each_sg(sg, s, nents, i)
 865                 ops->sync_single_for_device(dev, sg_dma_address(s), s->length,
 866                                             dir);
 867 }
 868
 869 /*
 870  * Return whether the given device DMA address mask can be supported
 871  * properly.  For example, if your device can only drive the low 24-bits
 872  * during bus mastering, then you would pass 0x00ffffff as the mask
 873  * to this function.
 874  */
 875 int dma_supported(struct device *dev, u64 mask)
 876 {
 877         if (mask < (u64)arm_dma_limit)
 878                 return 0;
 879         return 1;
 880 }
 881 EXPORT_SYMBOL(dma_supported);
 882
 883 static int arm_dma_set_mask(struct device *dev, u64 dma_mask)
 884 {
 885         if (!dev->dma_mask || !dma_supported(dev, dma_mask))
 886                 return -EIO;
 887
 888         *dev->dma_mask = dma_mask;
 889
 890         return 0;
 891 }
 892
 893 #define PREALLOC_DMA_DEBUG_ENTRIES      4096
 894
 895 static int __init dma_debug_do_init(void)
 896 {
 897         dma_debug_init(PREALLOC_DMA_DEBUG_ENTRIES);
 898         return 0;
 899 }
 900 fs_initcall(dma_debug_do_init);
 901
 902 #ifdef CONFIG_ARM_DMA_USE_IOMMU
 903
 904 /* IOMMU */
 905
 906 static inline dma_addr_t __alloc_iova(struct dma_iommu_mapping *mapping,
 907                                       size_t size)
 908 {
 909         unsigned int order = get_order(size);
 910         unsigned int align = 0;
 911         unsigned int count, start;
 912         unsigned long flags;
 913
 914         count = ((PAGE_ALIGN(size) >> PAGE_SHIFT) +
 915                  (1 << mapping->order) - 1) >> mapping->order;
 916
 917         if (order > mapping->order)
 918                 align = (1 << (order - mapping->order)) - 1;
 919
 920         spin_lock_irqsave(&mapping->lock, flags);
 921         start = bitmap_find_next_zero_area(mapping->bitmap, mapping->bits, 0,
 922                                            count, align);
 923         if (start > mapping->bits) {
 924                 spin_unlock_irqrestore(&mapping->lock, flags);
 925                 return DMA_ERROR_CODE;
 926         }
 927
 928         bitmap_set(mapping->bitmap, start, count);
 929         spin_unlock_irqrestore(&mapping->lock, flags);
 930
 931         return mapping->base + (start << (mapping->order + PAGE_SHIFT));
 932 }
 933
 934 static inline void __free_iova(struct dma_iommu_mapping *mapping,
 935                                dma_addr_t addr, size_t size)
 936 {
 937         unsigned int start = (addr - mapping->base) >>
 938                              (mapping->order + PAGE_SHIFT);
 939         unsigned int count = ((size >> PAGE_SHIFT) +
 940                               (1 << mapping->order) - 1) >> mapping->order;
 941         unsigned long flags;
 942
 943         spin_lock_irqsave(&mapping->lock, flags);
 944         bitmap_clear(mapping->bitmap, start, count);
 945         spin_unlock_irqrestore(&mapping->lock, flags);
 946 }
 947
 948 static struct page **__iommu_alloc_buffer(struct device *dev, size_t size, gfp_t gfp)
 949 {
 950         struct page **pages;
 951         int count = size >> PAGE_SHIFT;
 952         int array_size = count * sizeof(struct page *);
 953         int i = 0;
 954
 955         if (array_size <= PAGE_SIZE)
 956                 pages = kzalloc(array_size, gfp);
 957         else
 958                 pages = vzalloc(array_size);
 959         if (!pages)
 960                 return NULL;
 961
 962         while (count) {
 963                 int j, order = __fls(count);
 964
 965                 pages[i] = alloc_pages(gfp | __GFP_NOWARN, order);
 966                 while (!pages[i] && order)
 967                         pages[i] = alloc_pages(gfp | __GFP_NOWARN, --order);
 968                 if (!pages[i])
 969                         goto error;
 970
 971                 if (order)
 972                         split_page(pages[i], order);
 973                 j = 1 << order;
 974                 while (--j)
 975                         pages[i + j] = pages[i] + j;
 976
 977                 __dma_clear_buffer(pages[i], PAGE_SIZE << order);
 978                 i += 1 << order;
 979                 count -= 1 << order;
 980         }
 981
 982         return pages;
 983 error:
 984         while (i--)
 985                 if (pages[i])
 986                         __free_pages(pages[i], 0);
 987         if (array_size <= PAGE_SIZE)
 988                 kfree(pages);
 989         else
 990                 vfree(pages);
 991         return NULL;
 992 }
 993
 994 static int __iommu_free_buffer(struct device *dev, struct page **pages, size_t size)
 995 {
 996         int count = size >> PAGE_SHIFT;
 997         int array_size = count * sizeof(struct page *);
 998         int i;
 999         for (i = 0; i < count; i++)
1000                 if (pages[i])
1001                         __free_pages(pages[i], 0);
1002         if (array_size <= PAGE_SIZE)
1003                 kfree(pages);
1004         else
1005                 vfree(pages);
1006         return 0;
1007 }
1008
1009 /*
1010  * Create a CPU mapping for a specified pages
1011  */
1012 static void *
1013 __iommu_alloc_remap(struct page **pages, size_t size, gfp_t gfp, pgprot_t prot,
1014                     const void *caller)
1015 {
1016         unsigned int i, nr_pages = PAGE_ALIGN(size) >> PAGE_SHIFT;
1017         struct vm_struct *area;
1018         unsigned long p;
1019
1020         area = get_vm_area_caller(size, VM_ARM_DMA_CONSISTENT | VM_USERMAP,
1021                                   caller);
1022         if (!area)
1023                 return NULL;
1024
1025         area->pages = pages;
1026         area->nr_pages = nr_pages;
1027         p = (unsigned long)area->addr;
1028
1029         for (i = 0; i < nr_pages; i++) {
1030                 phys_addr_t phys = __pfn_to_phys(page_to_pfn(pages[i]));
1031                 if (ioremap_page_range(p, p + PAGE_SIZE, phys, prot))
1032                         goto err;
1033                 p += PAGE_SIZE;
1034         }
1035         return area->addr;
1036 err:
1037         unmap_kernel_range((unsigned long)area->addr, size);
1038         vunmap(area->addr);
1039         return NULL;
1040 }
1041
1042 /*
1043  * Create a mapping in device IO address space for specified pages
1044  */
1045 static dma_addr_t
1046 __iommu_create_mapping(struct device *dev, struct page **pages, size_t size)
1047 {
1048         struct dma_iommu_mapping *mapping = dev->archdata.mapping;
1049         unsigned int count = PAGE_ALIGN(size) >> PAGE_SHIFT;
1050         dma_addr_t dma_addr, iova;
1051         int i, ret = DMA_ERROR_CODE;
1052
1053         dma_addr = __alloc_iova(mapping, size);
1054         if (dma_addr == DMA_ERROR_CODE)
1055                 return dma_addr;
1056
1057         iova = dma_addr;
1058         for (i = 0; i < count; ) {
1059                 unsigned int next_pfn = page_to_pfn(pages[i]) + 1;
1060                 phys_addr_t phys = page_to_phys(pages[i]);
1061                 unsigned int len, j;
1062
1063                 for (j = i + 1; j < count; j++, next_pfn++)
1064                         if (page_to_pfn(pages[j]) != next_pfn)
1065                                 break;
1066
1067                 len = (j - i) << PAGE_SHIFT;
1068                 ret = iommu_map(mapping->domain, iova, phys, len, 0);
1069                 if (ret < 0)
1070                         goto fail;
1071                 iova += len;
1072                 i = j;
1073         }
1074         return dma_addr;
1075 fail:
1076         iommu_unmap(mapping->domain, dma_addr, iova-dma_addr);
1077         __free_iova(mapping, dma_addr, size);
1078         return DMA_ERROR_CODE;
1079 }
1080
1081 static int __iommu_remove_mapping(struct device *dev, dma_addr_t iova, size_t size)
1082 {
1083         struct dma_iommu_mapping *mapping = dev->archdata.mapping;
1084
1085         /*
1086          * add optional in-page offset from iova to size and align
1087          * result to page size
1088          */
1089         size = PAGE_ALIGN((iova & ~PAGE_MASK) + size);
1090         iova &= PAGE_MASK;
1091
1092         iommu_unmap(mapping->domain, iova, size);
1093         __free_iova(mapping, iova, size);
1094         return 0;
1095 }
1096
1097 static struct page **__iommu_get_pages(void *cpu_addr, struct dma_attrs *attrs)
1098 {
1099         struct vm_struct *area;
1100
1101         if (dma_get_attr(DMA_ATTR_NO_KERNEL_MAPPING, attrs))
1102                 return cpu_addr;
1103
1104         area = find_vm_area(cpu_addr);
1105         if (area && (area->flags & VM_ARM_DMA_CONSISTENT))
1106                 return area->pages;
1107         return NULL;
1108 }
1109
1110 static void *arm_iommu_alloc_attrs(struct device *dev, size_t size,
1111             dma_addr_t *handle, gfp_t gfp, struct dma_attrs *attrs)
1112 {
1113         pgprot_t prot = __get_dma_pgprot(attrs, pgprot_kernel);
1114         struct page **pages;
1115         void *addr = NULL;
1116
1117         *handle = DMA_ERROR_CODE;
1118         size = PAGE_ALIGN(size);
1119
1120         pages = __iommu_alloc_buffer(dev, size, gfp);
1121         if (!pages)
1122                 return NULL;
1123
1124         *handle = __iommu_create_mapping(dev, pages, size);
1125         if (*handle == DMA_ERROR_CODE)
1126                 goto err_buffer;
1127
1128         if (dma_get_attr(DMA_ATTR_NO_KERNEL_MAPPING, attrs))
1129                 return pages;
1130
1131         addr = __iommu_alloc_remap(pages, size, gfp, prot,
1132                                    __builtin_return_address(0));
1133         if (!addr)
1134                 goto err_mapping;
1135
1136         return addr;
1137
1138 err_mapping:
1139         __iommu_remove_mapping(dev, *handle, size);
1140 err_buffer:
1141         __iommu_free_buffer(dev, pages, size);
1142         return NULL;
1143 }
1144
1145 static int arm_iommu_mmap_attrs(struct device *dev, struct vm_area_struct *vma,
1146                     void *cpu_addr, dma_addr_t dma_addr, size_t size,
1147                     struct dma_attrs *attrs)
1148 {
1149         unsigned long uaddr = vma->vm_start;
1150         unsigned long usize = vma->vm_end - vma->vm_start;
1151         struct page **pages = __iommu_get_pages(cpu_addr, attrs);
1152
1153         vma->vm_page_prot = __get_dma_pgprot(attrs, vma->vm_page_prot);
1154
1155         if (!pages)
1156                 return -ENXIO;
1157
1158         do {
1159                 int ret = vm_insert_page(vma, uaddr, *pages++);
1160                 if (ret) {
1161                         pr_err("Remapping memory failed: %d\n", ret);
1162                         return ret;
1163                 }
1164                 uaddr += PAGE_SIZE;
1165                 usize -= PAGE_SIZE;
1166         } while (usize > 0);
1167
1168         return 0;
1169 }
1170
1171 /*
1172  * free a page as defined by the above mapping.
1173  * Must not be called with IRQs disabled.
1174  */
1175 void arm_iommu_free_attrs(struct device *dev, size_t size, void *cpu_addr,
1176                           dma_addr_t handle, struct dma_attrs *attrs)
1177 {
1178         struct page **pages = __iommu_get_pages(cpu_addr, attrs);
1179         size = PAGE_ALIGN(size);
1180
1181         if (!pages) {
1182                 WARN(1, "trying to free invalid coherent area: %p\n", cpu_addr);
1183                 return;
1184         }
1185
1186         if (!dma_get_attr(DMA_ATTR_NO_KERNEL_MAPPING, attrs)) {
1187                 unmap_kernel_range((unsigned long)cpu_addr, size);
1188                 vunmap(cpu_addr);
1189         }
1190
1191         __iommu_remove_mapping(dev, handle, size);
1192         __iommu_free_buffer(dev, pages, size);
1193 }
1194
1195 /*
1196  * Map a part of the scatter-gather list into contiguous io address space
1197  */
1198 static int __map_sg_chunk(struct device *dev, struct scatterlist *sg,
1199                           size_t size, dma_addr_t *handle,
1200                           enum dma_data_direction dir)
1201 {
1202         struct dma_iommu_mapping *mapping = dev->archdata.mapping;
1203         dma_addr_t iova, iova_base;
1204         int ret = 0;
1205         unsigned int count;
1206         struct scatterlist *s;
1207
1208         size = PAGE_ALIGN(size);
1209         *handle = DMA_ERROR_CODE;
1210
1211         iova_base = iova = __alloc_iova(mapping, size);
1212         if (iova == DMA_ERROR_CODE)
1213                 return -ENOMEM;
1214
1215         for (count = 0, s = sg; count < (size >> PAGE_SHIFT); s = sg_next(s)) {
1216                 phys_addr_t phys = page_to_phys(sg_page(s));
1217                 unsigned int len = PAGE_ALIGN(s->offset + s->length);
1218
1219                 if (!arch_is_coherent())
1220                         __dma_page_cpu_to_dev(sg_page(s), s->offset, s->length, dir);
1221
1222                 ret = iommu_map(mapping->domain, iova, phys, len, 0);
1223                 if (ret < 0)
1224                         goto fail;
1225                 count += len >> PAGE_SHIFT;
1226                 iova += len;
1227         }
1228         *handle = iova_base;
1229
1230         return 0;
1231 fail:
1232         iommu_unmap(mapping->domain, iova_base, count * PAGE_SIZE);
1233         __free_iova(mapping, iova_base, size);
1234         return ret;
1235 }
1236
1237 /**
1238  * arm_iommu_map_sg - map a set of SG buffers for streaming mode DMA
1239  * @dev: valid struct device pointer
1240  * @sg: list of buffers
1241  * @nents: number of buffers to map
1242  * @dir: DMA transfer direction
1243  *
1244  * Map a set of buffers described by scatterlist in streaming mode for DMA.
1245  * The scatter gather list elements are merged together (if possible) and
1246  * tagged with the appropriate dma address and length. They are obtained via
1247  * sg_dma_{address,length}.
1248  */
1249 int arm_iommu_map_sg(struct device *dev, struct scatterlist *sg, int nents,
1250                      enum dma_data_direction dir, struct dma_attrs *attrs)
1251 {
1252         struct scatterlist *s = sg, *dma = sg, *start = sg;
1253         int i, count = 0;
1254         unsigned int offset = s->offset;
1255         unsigned int size = s->offset + s->length;
1256         unsigned int max = dma_get_max_seg_size(dev);
1257
1258         for (i = 1; i < nents; i++) {
1259                 s = sg_next(s);
1260
1261                 s->dma_address = DMA_ERROR_CODE;
1262                 s->dma_length = 0;
1263
1264                 if (s->offset || (size & ~PAGE_MASK) || size + s->length > max) {
1265                         if (__map_sg_chunk(dev, start, size, &dma->dma_address,
1266                             dir) < 0)
1267                                 goto bad_mapping;
1268
1269                         dma->dma_address += offset;
1270                         dma->dma_length = size - offset;
1271
1272                         size = offset = s->offset;
1273                         start = s;
1274                         dma = sg_next(dma);
1275                         count += 1;
1276                 }
1277                 size += s->length;
1278         }
1279         if (__map_sg_chunk(dev, start, size, &dma->dma_address, dir) < 0)
1280                 goto bad_mapping;
1281
1282         dma->dma_address += offset;
1283         dma->dma_length = size - offset;
1284
1285         return count+1;
1286
1287 bad_mapping:
1288         for_each_sg(sg, s, count, i)
1289                 __iommu_remove_mapping(dev, sg_dma_address(s), sg_dma_len(s));
1290         return 0;
1291 }
1292
1293 /**
1294  * arm_iommu_unmap_sg - unmap a set of SG buffers mapped by dma_map_sg
1295  * @dev: valid struct device pointer
1296  * @sg: list of buffers
1297  * @nents: number of buffers to unmap (same as was passed to dma_map_sg)
1298  * @dir: DMA transfer direction (same as was passed to dma_map_sg)
1299  *
1300  * Unmap a set of streaming mode DMA translations.  Again, CPU access
1301  * rules concerning calls here are the same as for dma_unmap_single().
1302  */
1303 void arm_iommu_unmap_sg(struct device *dev, struct scatterlist *sg, int nents,
1304                         enum dma_data_direction dir, struct dma_attrs *attrs)
1305 {
1306         struct scatterlist *s;
1307         int i;
1308
1309         for_each_sg(sg, s, nents, i) {
1310                 if (sg_dma_len(s))
1311                         __iommu_remove_mapping(dev, sg_dma_address(s),
1312                                                sg_dma_len(s));
1313                 if (!arch_is_coherent())
1314                         __dma_page_dev_to_cpu(sg_page(s), s->offset,
1315                                               s->length, dir);
1316         }
1317 }
1318
1319 /**
1320  * arm_iommu_sync_sg_for_cpu
1321  * @dev: valid struct device pointer
1322  * @sg: list of buffers
1323  * @nents: number of buffers to map (returned from dma_map_sg)
1324  * @dir: DMA transfer direction (same as was passed to dma_map_sg)
1325  */
1326 void arm_iommu_sync_sg_for_cpu(struct device *dev, struct scatterlist *sg,
1327                         int nents, enum dma_data_direction dir)
1328 {
1329         struct scatterlist *s;
1330         int i;
1331
1332         for_each_sg(sg, s, nents, i)
1333                 if (!arch_is_coherent())
1334                         __dma_page_dev_to_cpu(sg_page(s), s->offset, s->length, dir);
1335
1336 }
1337
1338 /**
1339  * arm_iommu_sync_sg_for_device
1340  * @dev: valid struct device pointer
1341  * @sg: list of buffers
1342  * @nents: number of buffers to map (returned from dma_map_sg)
1343  * @dir: DMA transfer direction (same as was passed to dma_map_sg)
1344  */
1345 void arm_iommu_sync_sg_for_device(struct device *dev, struct scatterlist *sg,
1346                         int nents, enum dma_data_direction dir)
1347 {
1348         struct scatterlist *s;
1349         int i;
1350
1351         for_each_sg(sg, s, nents, i)
1352                 if (!arch_is_coherent())
1353                         __dma_page_cpu_to_dev(sg_page(s), s->offset, s->length, dir);
1354 }
1355
1356
1357 /**
1358  * arm_iommu_map_page
1359  * @dev: valid struct device pointer
1360  * @page: page that buffer resides in
1361  * @offset: offset into page for start of buffer
1362  * @size: size of buffer to map
1363  * @dir: DMA transfer direction
1364  *
1365  * IOMMU aware version of arm_dma_map_page()
1366  */
1367 static dma_addr_t arm_iommu_map_page(struct device *dev, struct page *page,
1368              unsigned long offset, size_t size, enum dma_data_direction dir,
1369              struct dma_attrs *attrs)
1370 {
1371         struct dma_iommu_mapping *mapping = dev->archdata.mapping;
1372         dma_addr_t dma_addr;
1373         int ret, len = PAGE_ALIGN(size + offset);
1374
1375         if (!arch_is_coherent())
1376                 __dma_page_cpu_to_dev(page, offset, size, dir);
1377
1378         dma_addr = __alloc_iova(mapping, len);
1379         if (dma_addr == DMA_ERROR_CODE)
1380                 return dma_addr;
1381
1382         ret = iommu_map(mapping->domain, dma_addr, page_to_phys(page), len, 0);
1383         if (ret < 0)
1384                 goto fail;
1385
1386         return dma_addr + offset;
1387 fail:
1388         __free_iova(mapping, dma_addr, len);
1389         return DMA_ERROR_CODE;
1390 }
1391
1392 /**
1393  * arm_iommu_unmap_page
1394  * @dev: valid struct device pointer
1395  * @handle: DMA address of buffer
1396  * @size: size of buffer (same as passed to dma_map_page)
1397  * @dir: DMA transfer direction (same as passed to dma_map_page)
1398  *
1399  * IOMMU aware version of arm_dma_unmap_page()
1400  */
1401 static void arm_iommu_unmap_page(struct device *dev, dma_addr_t handle,
1402                 size_t size, enum dma_data_direction dir,
1403                 struct dma_attrs *attrs)
1404 {
1405         struct dma_iommu_mapping *mapping = dev->archdata.mapping;
1406         dma_addr_t iova = handle & PAGE_MASK;
1407         struct page *page = phys_to_page(iommu_iova_to_phys(mapping->domain, iova));
1408         int offset = handle & ~PAGE_MASK;
1409         int len = PAGE_ALIGN(size + offset);
1410
1411         if (!iova)
1412                 return;
1413
1414         if (!arch_is_coherent())
1415                 __dma_page_dev_to_cpu(page, offset, size, dir);
1416
1417         iommu_unmap(mapping->domain, iova, len);
1418         __free_iova(mapping, iova, len);
1419 }
1420
1421 static void arm_iommu_sync_single_for_cpu(struct device *dev,
1422                 dma_addr_t handle, size_t size, enum dma_data_direction dir)
1423 {
1424         struct dma_iommu_mapping *mapping = dev->archdata.mapping;
1425         dma_addr_t iova = handle & PAGE_MASK;
1426         struct page *page = phys_to_page(iommu_iova_to_phys(mapping->domain, iova));
1427         unsigned int offset = handle & ~PAGE_MASK;
1428
1429         if (!iova)
1430                 return;
1431
1432         if (!arch_is_coherent())
1433                 __dma_page_dev_to_cpu(page, offset, size, dir);
1434 }
1435
1436 static void arm_iommu_sync_single_for_device(struct device *dev,
1437                 dma_addr_t handle, size_t size, enum dma_data_direction dir)
1438 {
1439         struct dma_iommu_mapping *mapping = dev->archdata.mapping;
1440         dma_addr_t iova = handle & PAGE_MASK;
1441         struct page *page = phys_to_page(iommu_iova_to_phys(mapping->domain, iova));
1442         unsigned int offset = handle & ~PAGE_MASK;
1443
1444         if (!iova)
1445                 return;
1446
1447         __dma_page_cpu_to_dev(page, offset, size, dir);
1448 }
1449
1450 struct dma_map_ops iommu_ops = {
1451         .alloc          = arm_iommu_alloc_attrs,
1452         .free           = arm_iommu_free_attrs,
1453         .mmap           = arm_iommu_mmap_attrs,
1454
1455         .map_page               = arm_iommu_map_page,
1456         .unmap_page             = arm_iommu_unmap_page,
1457         .sync_single_for_cpu    = arm_iommu_sync_single_for_cpu,
1458         .sync_single_for_device = arm_iommu_sync_single_for_device,
1459
1460         .map_sg                 = arm_iommu_map_sg,
1461         .unmap_sg               = arm_iommu_unmap_sg,
1462         .sync_sg_for_cpu        = arm_iommu_sync_sg_for_cpu,
1463         .sync_sg_for_device     = arm_iommu_sync_sg_for_device,
1464 };
1465
1466 /**
1467  * arm_iommu_create_mapping
1468  * @bus: pointer to the bus holding the client device (for IOMMU calls)
1469  * @base: start address of the valid IO address space
1470  * @size: size of the valid IO address space
1471  * @order: accuracy of the IO addresses allocations
1472  *
1473  * Creates a mapping structure which holds information about used/unused
1474  * IO address ranges, which is required to perform memory allocation and
1475  * mapping with IOMMU aware functions.
1476  *
1477  * The client device need to be attached to the mapping with
1478  * arm_iommu_attach_device function.
1479  */
1480 struct dma_iommu_mapping *
1481 arm_iommu_create_mapping(struct bus_type *bus, dma_addr_t base, size_t size,
1482                          int order)
1483 {
1484         unsigned int count = size >> (PAGE_SHIFT + order);
1485         unsigned int bitmap_size = BITS_TO_LONGS(count) * sizeof(long);
1486         struct dma_iommu_mapping *mapping;
1487         int err = -ENOMEM;
1488
1489         if (!count)
1490                 return ERR_PTR(-EINVAL);
1491
1492         mapping = kzalloc(sizeof(struct dma_iommu_mapping), GFP_KERNEL);
1493         if (!mapping)
1494                 goto err;
1495
1496         mapping->bitmap = kzalloc(bitmap_size, GFP_KERNEL);
1497         if (!mapping->bitmap)
1498                 goto err2;
1499
1500         mapping->base = base;
1501         mapping->bits = BITS_PER_BYTE * bitmap_size;
1502         mapping->order = order;
1503         spin_lock_init(&mapping->lock);
1504
1505         mapping->domain = iommu_domain_alloc(bus);
1506         if (!mapping->domain)
1507                 goto err3;
1508
1509         kref_init(&mapping->kref);
1510         return mapping;
1511 err3:
1512         kfree(mapping->bitmap);
1513 err2:
1514         kfree(mapping);
1515 err:
1516         return ERR_PTR(err);
1517 }
1518
1519 static void release_iommu_mapping(struct kref *kref)
1520 {
1521         struct dma_iommu_mapping *mapping =
1522                 container_of(kref, struct dma_iommu_mapping, kref);
1523
1524         iommu_domain_free(mapping->domain);
1525         kfree(mapping->bitmap);
1526         kfree(mapping);
1527 }
1528
1529 void arm_iommu_release_mapping(struct dma_iommu_mapping *mapping)
1530 {
1531         if (mapping)
1532                 kref_put(&mapping->kref, release_iommu_mapping);
1533 }
1534
1535 /**
1536  * arm_iommu_attach_device
1537  * @dev: valid struct device pointer
1538  * @mapping: io address space mapping structure (returned from
1539  *      arm_iommu_create_mapping)
1540  *
1541  * Attaches specified io address space mapping to the provided device,
1542  * this replaces the dma operations (dma_map_ops pointer) with the
1543  * IOMMU aware version. More than one client might be attached to
1544  * the same io address space mapping.
1545  */
1546 int arm_iommu_attach_device(struct device *dev,
1547                             struct dma_iommu_mapping *mapping)
1548 {
1549         int err;
1550
1551         err = iommu_attach_device(mapping->domain, dev);
1552         if (err)
1553                 return err;
1554
1555         kref_get(&mapping->kref);
1556         dev->archdata.mapping = mapping;
1557         set_dma_ops(dev, &iommu_ops);
1558
1559         pr_info("Attached IOMMU controller to %s device.\n", dev_name(dev));
1560         return 0;
1561 }
1562
1563 #endif