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         size_t align;
 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 = PAGE_SIZE << get_order(size);
 438
 439         spin_lock_irqsave(&pool->lock, flags);
 440         pageno = bitmap_find_next_zero_area(pool->bitmap, pool->nr_pages,
 441                                             0, count, (1 << align) - 1);
 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         }
 447         spin_unlock_irqrestore(&pool->lock, flags);
 448
 449         return ptr;
 450 }
 451
 452 static int __free_from_pool(void *start, size_t size)
 453 {
 454         struct dma_pool *pool = &atomic_pool;
 455         unsigned long pageno, count;
 456         unsigned long flags;
 457
 458         if (start < pool->vaddr || start > pool->vaddr + pool->size)
 459                 return 0;
 460
 461         if (start + size > pool->vaddr + pool->size) {
 462                 WARN(1, "freeing wrong coherent size from pool\n");
 463                 return 0;
 464         }
 465
 466         pageno = (start - pool->vaddr) >> PAGE_SHIFT;
 467         count = size >> PAGE_SHIFT;
 468
 469         spin_lock_irqsave(&pool->lock, flags);
 470         bitmap_clear(pool->bitmap, pageno, count);
 471         spin_unlock_irqrestore(&pool->lock, flags);
 472
 473         return 1;
 474 }
 475
 476 static void *__alloc_from_contiguous(struct device *dev, size_t size,
 477                                      pgprot_t prot, struct page **ret_page)
 478 {
 479         unsigned long order = get_order(size);
 480         size_t count = size >> PAGE_SHIFT;
 481         struct page *page;
 482
 483         page = dma_alloc_from_contiguous(dev, count, order);
 484         if (!page)
 485                 return NULL;
 486
 487         __dma_clear_buffer(page, size);
 488         __dma_remap(page, size, prot);
 489
 490         *ret_page = page;
 491         return page_address(page);
 492 }
 493
 494 static void __free_from_contiguous(struct device *dev, struct page *page,
 495                                    size_t size)
 496 {
 497         __dma_remap(page, size, pgprot_kernel);
 498         dma_release_from_contiguous(dev, page, size >> PAGE_SHIFT);
 499 }
 500
 501 static inline pgprot_t __get_dma_pgprot(struct dma_attrs *attrs, pgprot_t prot)
 502 {
 503         prot = dma_get_attr(DMA_ATTR_WRITE_COMBINE, attrs) ?
 504                             pgprot_writecombine(prot) :
 505                             pgprot_dmacoherent(prot);
 506         return prot;
 507 }
 508
 509 #define nommu() 0
 510
 511 #else   /* !CONFIG_MMU */
 512
 513 #define nommu() 1
 514
 515 #define __get_dma_pgprot(attrs, prot)   __pgprot(0)
 516 #define __alloc_remap_buffer(dev, size, gfp, prot, ret, c)      NULL
 517 #define __alloc_from_pool(size, ret_page)                       NULL
 518 #define __alloc_from_contiguous(dev, size, prot, ret)           NULL
 519 #define __free_from_pool(cpu_addr, size)                        0
 520 #define __free_from_contiguous(dev, page, size)                 do { } while (0)
 521 #define __dma_free_remap(cpu_addr, size)                        do { } while (0)
 522
 523 #endif  /* CONFIG_MMU */
 524
 525 static void *__alloc_simple_buffer(struct device *dev, size_t size, gfp_t gfp,
 526                                    struct page **ret_page)
 527 {
 528         struct page *page;
 529         page = __dma_alloc_buffer(dev, size, gfp);
 530         if (!page)
 531                 return NULL;
 532
 533         *ret_page = page;
 534         return page_address(page);
 535 }
 536
 537
 538
 539 static void *__dma_alloc(struct device *dev, size_t size, dma_addr_t *handle,
 540                          gfp_t gfp, pgprot_t prot, const void *caller)
 541 {
 542         u64 mask = get_coherent_dma_mask(dev);
 543         struct page *page;
 544         void *addr;
 545
 546 #ifdef CONFIG_DMA_API_DEBUG
 547         u64 limit = (mask + 1) & ~mask;
 548         if (limit && size >= limit) {
 549                 dev_warn(dev, "coherent allocation too big (requested %#x mask %#llx)\n",
 550                         size, mask);
 551                 return NULL;
 552         }
 553 #endif
 554
 555         if (!mask)
 556                 return NULL;
 557
 558         if (mask < 0xffffffffULL)
 559                 gfp |= GFP_DMA;
 560
 561         /*
 562          * Following is a work-around (a.k.a. hack) to prevent pages
 563          * with __GFP_COMP being passed to split_page() which cannot
 564          * handle them.  The real problem is that this flag probably
 565          * should be 0 on ARM as it is not supported on this
 566          * platform; see CONFIG_HUGETLBFS.
 567          */
 568         gfp &= ~(__GFP_COMP);
 569
 570         *handle = DMA_ERROR_CODE;
 571         size = PAGE_ALIGN(size);
 572
 573         if (arch_is_coherent() || nommu())
 574                 addr = __alloc_simple_buffer(dev, size, gfp, &page);
 575         else if (gfp & GFP_ATOMIC)
 576                 addr = __alloc_from_pool(size, &page);
 577         else if (!IS_ENABLED(CONFIG_CMA))
 578                 addr = __alloc_remap_buffer(dev, size, gfp, prot, &page, caller);
 579         else
 580                 addr = __alloc_from_contiguous(dev, size, prot, &page);
 581
 582         if (addr)
 583                 *handle = pfn_to_dma(dev, page_to_pfn(page));
 584
 585         return addr;
 586 }
 587
 588 /*
 589  * Allocate DMA-coherent memory space and return both the kernel remapped
 590  * virtual and bus address for that space.
 591  */
 592 void *arm_dma_alloc(struct device *dev, size_t size, dma_addr_t *handle,
 593                     gfp_t gfp, struct dma_attrs *attrs)
 594 {
 595         pgprot_t prot = __get_dma_pgprot(attrs, pgprot_kernel);
 596         void *memory;
 597
 598         if (dma_alloc_from_coherent(dev, size, handle, &memory))
 599                 return memory;
 600
 601         return __dma_alloc(dev, size, handle, gfp, prot,
 602                            __builtin_return_address(0));
 603 }
 604
 605 /*
 606  * Create userspace mapping for the DMA-coherent memory.
 607  */
 608 int arm_dma_mmap(struct device *dev, struct vm_area_struct *vma,
 609                  void *cpu_addr, dma_addr_t dma_addr, size_t size,
 610                  struct dma_attrs *attrs)
 611 {
 612         int ret = -ENXIO;
 613 #ifdef CONFIG_MMU
 614         unsigned long pfn = dma_to_pfn(dev, dma_addr);
 615         vma->vm_page_prot = __get_dma_pgprot(attrs, vma->vm_page_prot);
 616
 617         if (dma_mmap_from_coherent(dev, vma, cpu_addr, size, &ret))
 618                 return ret;
 619
 620         ret = remap_pfn_range(vma, vma->vm_start,
 621                               pfn + vma->vm_pgoff,
 622                               vma->vm_end - vma->vm_start,
 623                               vma->vm_page_prot);
 624 #endif  /* CONFIG_MMU */
 625
 626         return ret;
 627 }
 628
 629 /*
 630  * Free a buffer as defined by the above mapping.
 631  */
 632 void arm_dma_free(struct device *dev, size_t size, void *cpu_addr,
 633                   dma_addr_t handle, struct dma_attrs *attrs)
 634 {
 635         struct page *page = pfn_to_page(dma_to_pfn(dev, handle));
 636
 637         if (dma_release_from_coherent(dev, get_order(size), cpu_addr))
 638                 return;
 639
 640         size = PAGE_ALIGN(size);
 641
 642         if (arch_is_coherent() || nommu()) {
 643                 __dma_free_buffer(page, size);
 644         } else if (__free_from_pool(cpu_addr, size)) {
 645                 return;
 646         } else if (!IS_ENABLED(CONFIG_CMA)) {
 647                 __dma_free_remap(cpu_addr, size);
 648                 __dma_free_buffer(page, size);
 649         } else {
 650                 /*
 651                  * Non-atomic allocations cannot be freed with IRQs disabled
 652                  */
 653                 WARN_ON(irqs_disabled());
 654                 __free_from_contiguous(dev, page, size);
 655         }
 656 }
 657
 658 static void dma_cache_maint_page(struct page *page, unsigned long offset,
 659         size_t size, enum dma_data_direction dir,
 660         void (*op)(const void *, size_t, int))
 661 {
 662         unsigned long pfn;
 663         size_t left = size;
 664
 665         pfn = page_to_pfn(page) + offset / PAGE_SIZE;
 666         offset %= PAGE_SIZE;
 667
 668         /*
 669          * A single sg entry may refer to multiple physically contiguous
 670          * pages.  But we still need to process highmem pages individually.
 671          * If highmem is not configured then the bulk of this loop gets
 672          * optimized out.
 673          */
 674         do {
 675                 size_t len = left;
 676                 void *vaddr;
 677
 678                 page = pfn_to_page(pfn);
 679
 680                 if (PageHighMem(page)) {
 681                         if (len + offset > PAGE_SIZE)
 682                                 len = PAGE_SIZE - offset;
 683                         vaddr = kmap_high_get(page);
 684                         if (vaddr) {
 685                                 vaddr += offset;
 686                                 op(vaddr, len, dir);
 687                                 kunmap_high(page);
 688                         } else if (cache_is_vipt()) {
 689                                 /* unmapped pages might still be cached */
 690                                 vaddr = kmap_atomic(page);
 691                                 op(vaddr + offset, len, dir);
 692                                 kunmap_atomic(vaddr);
 693                         }
 694                 } else {
 695                         vaddr = page_address(page) + offset;
 696                         op(vaddr, len, dir);
 697                 }
 698                 offset = 0;
 699                 pfn++;
 700                 left -= len;
 701         } while (left);
 702 }
 703
 704 /*
 705  * Make an area consistent for devices.
 706  * Note: Drivers should NOT use this function directly, as it will break
 707  * platforms with CONFIG_DMABOUNCE.
 708  * Use the driver DMA support - see dma-mapping.h (dma_sync_*)
 709  */
 710 static void __dma_page_cpu_to_dev(struct page *page, unsigned long off,
 711         size_t size, enum dma_data_direction dir)
 712 {
 713         unsigned long paddr;
 714
 715         dma_cache_maint_page(page, off, size, dir, dmac_map_area);
 716
 717         paddr = page_to_phys(page) + off;
 718         if (dir == DMA_FROM_DEVICE) {
 719                 outer_inv_range(paddr, paddr + size);
 720         } else {
 721                 outer_clean_range(paddr, paddr + size);
 722         }
 723         /* FIXME: non-speculating: flush on bidirectional mappings? */
 724 }
 725
 726 static void __dma_page_dev_to_cpu(struct page *page, unsigned long off,
 727         size_t size, enum dma_data_direction dir)
 728 {
 729         unsigned long paddr = page_to_phys(page) + off;
 730
 731         /* FIXME: non-speculating: not required */
 732         /* don't bother invalidating if DMA to device */
 733         if (dir != DMA_TO_DEVICE)
 734                 outer_inv_range(paddr, paddr + size);
 735
 736         dma_cache_maint_page(page, off, size, dir, dmac_unmap_area);
 737
 738         /*
 739          * Mark the D-cache clean for these pages to avoid extra flushing.
 740          */
 741         if (dir != DMA_TO_DEVICE && size >= PAGE_SIZE) {
 742                 unsigned long pfn;
 743                 size_t left = size;
 744
 745                 pfn = page_to_pfn(page) + off / PAGE_SIZE;
 746                 off %= PAGE_SIZE;
 747                 if (off) {
 748                         pfn++;
 749                         left -= PAGE_SIZE - off;
 750                 }
 751                 while (left >= PAGE_SIZE) {
 752                         page = pfn_to_page(pfn++);
 753                         set_bit(PG_dcache_clean, &page->flags);
 754                         left -= PAGE_SIZE;
 755                 }
 756         }
 757 }
 758
 759 /**
 760  * arm_dma_map_sg - map a set of SG buffers for streaming mode DMA
 761  * @dev: valid struct device pointer, or NULL for ISA and EISA-like devices
 762  * @sg: list of buffers
 763  * @nents: number of buffers to map
 764  * @dir: DMA transfer direction
 765  *
 766  * Map a set of buffers described by scatterlist in streaming mode for DMA.
 767  * This is the scatter-gather version of the dma_map_single interface.
 768  * Here the scatter gather list elements are each tagged with the
 769  * appropriate dma address and length.  They are obtained via
 770  * sg_dma_{address,length}.
 771  *
 772  * Device ownership issues as mentioned for dma_map_single are the same
 773  * here.
 774  */
 775 int arm_dma_map_sg(struct device *dev, struct scatterlist *sg, int nents,
 776                 enum dma_data_direction dir, struct dma_attrs *attrs)
 777 {
 778         struct dma_map_ops *ops = get_dma_ops(dev);
 779         struct scatterlist *s;
 780         int i, j;
 781
 782         for_each_sg(sg, s, nents, i) {
 783 #ifdef CONFIG_NEED_SG_DMA_LENGTH
 784                 s->dma_length = s->length;
 785 #endif
 786                 s->dma_address = ops->map_page(dev, sg_page(s), s->offset,
 787                                                 s->length, dir, attrs);
 788                 if (dma_mapping_error(dev, s->dma_address))
 789                         goto bad_mapping;
 790         }
 791         return nents;
 792
 793  bad_mapping:
 794         for_each_sg(sg, s, i, j)
 795                 ops->unmap_page(dev, sg_dma_address(s), sg_dma_len(s), dir, attrs);
 796         return 0;
 797 }
 798
 799 /**
 800  * arm_dma_unmap_sg - unmap a set of SG buffers mapped by dma_map_sg
 801  * @dev: valid struct device pointer, or NULL for ISA and EISA-like devices
 802  * @sg: list of buffers
 803  * @nents: number of buffers to unmap (same as was passed to dma_map_sg)
 804  * @dir: DMA transfer direction (same as was passed to dma_map_sg)
 805  *
 806  * Unmap a set of streaming mode DMA translations.  Again, CPU access
 807  * rules concerning calls here are the same as for dma_unmap_single().
 808  */
 809 void arm_dma_unmap_sg(struct device *dev, struct scatterlist *sg, int nents,
 810                 enum dma_data_direction dir, struct dma_attrs *attrs)
 811 {
 812         struct dma_map_ops *ops = get_dma_ops(dev);
 813         struct scatterlist *s;
 814
 815         int i;
 816
 817         for_each_sg(sg, s, nents, i)
 818                 ops->unmap_page(dev, sg_dma_address(s), sg_dma_len(s), dir, attrs);
 819 }
 820
 821 /**
 822  * arm_dma_sync_sg_for_cpu
 823  * @dev: valid struct device pointer, or NULL for ISA and EISA-like devices
 824  * @sg: list of buffers
 825  * @nents: number of buffers to map (returned from dma_map_sg)
 826  * @dir: DMA transfer direction (same as was passed to dma_map_sg)
 827  */
 828 void arm_dma_sync_sg_for_cpu(struct device *dev, struct scatterlist *sg,
 829                         int nents, enum dma_data_direction dir)
 830 {
 831         struct dma_map_ops *ops = get_dma_ops(dev);
 832         struct scatterlist *s;
 833         int i;
 834
 835         for_each_sg(sg, s, nents, i)
 836                 ops->sync_single_for_cpu(dev, sg_dma_address(s), s->length,
 837                                          dir);
 838 }
 839
 840 /**
 841  * arm_dma_sync_sg_for_device
 842  * @dev: valid struct device pointer, or NULL for ISA and EISA-like devices
 843  * @sg: list of buffers
 844  * @nents: number of buffers to map (returned from dma_map_sg)
 845  * @dir: DMA transfer direction (same as was passed to dma_map_sg)
 846  */
 847 void arm_dma_sync_sg_for_device(struct device *dev, struct scatterlist *sg,
 848                         int nents, enum dma_data_direction dir)
 849 {
 850         struct dma_map_ops *ops = get_dma_ops(dev);
 851         struct scatterlist *s;
 852         int i;
 853
 854         for_each_sg(sg, s, nents, i)
 855                 ops->sync_single_for_device(dev, sg_dma_address(s), s->length,
 856                                             dir);
 857 }
 858
 859 /*
 860  * Return whether the given device DMA address mask can be supported
 861  * properly.  For example, if your device can only drive the low 24-bits
 862  * during bus mastering, then you would pass 0x00ffffff as the mask
 863  * to this function.
 864  */
 865 int dma_supported(struct device *dev, u64 mask)
 866 {
 867         if (mask < (u64)arm_dma_limit)
 868                 return 0;
 869         return 1;
 870 }
 871 EXPORT_SYMBOL(dma_supported);
 872
 873 static int arm_dma_set_mask(struct device *dev, u64 dma_mask)
 874 {
 875         if (!dev->dma_mask || !dma_supported(dev, dma_mask))
 876                 return -EIO;
 877
 878         *dev->dma_mask = dma_mask;
 879
 880         return 0;
 881 }
 882
 883 #define PREALLOC_DMA_DEBUG_ENTRIES      4096
 884
 885 static int __init dma_debug_do_init(void)
 886 {
 887         dma_debug_init(PREALLOC_DMA_DEBUG_ENTRIES);
 888         return 0;
 889 }
 890 fs_initcall(dma_debug_do_init);
 891
 892 #ifdef CONFIG_ARM_DMA_USE_IOMMU
 893
 894 /* IOMMU */
 895
 896 static inline dma_addr_t __alloc_iova(struct dma_iommu_mapping *mapping,
 897                                       size_t size)
 898 {
 899         unsigned int order = get_order(size);
 900         unsigned int align = 0;
 901         unsigned int count, start;
 902         unsigned long flags;
 903
 904         count = ((PAGE_ALIGN(size) >> PAGE_SHIFT) +
 905                  (1 << mapping->order) - 1) >> mapping->order;
 906
 907         if (order > mapping->order)
 908                 align = (1 << (order - mapping->order)) - 1;
 909
 910         spin_lock_irqsave(&mapping->lock, flags);
 911         start = bitmap_find_next_zero_area(mapping->bitmap, mapping->bits, 0,
 912                                            count, align);
 913         if (start > mapping->bits) {
 914                 spin_unlock_irqrestore(&mapping->lock, flags);
 915                 return DMA_ERROR_CODE;
 916         }
 917
 918         bitmap_set(mapping->bitmap, start, count);
 919         spin_unlock_irqrestore(&mapping->lock, flags);
 920
 921         return mapping->base + (start << (mapping->order + PAGE_SHIFT));
 922 }
 923
 924 static inline void __free_iova(struct dma_iommu_mapping *mapping,
 925                                dma_addr_t addr, size_t size)
 926 {
 927         unsigned int start = (addr - mapping->base) >>
 928                              (mapping->order + PAGE_SHIFT);
 929         unsigned int count = ((size >> PAGE_SHIFT) +
 930                               (1 << mapping->order) - 1) >> mapping->order;
 931         unsigned long flags;
 932
 933         spin_lock_irqsave(&mapping->lock, flags);
 934         bitmap_clear(mapping->bitmap, start, count);
 935         spin_unlock_irqrestore(&mapping->lock, flags);
 936 }
 937
 938 static struct page **__iommu_alloc_buffer(struct device *dev, size_t size, gfp_t gfp)
 939 {
 940         struct page **pages;
 941         int count = size >> PAGE_SHIFT;
 942         int array_size = count * sizeof(struct page *);
 943         int i = 0;
 944
 945         if (array_size <= PAGE_SIZE)
 946                 pages = kzalloc(array_size, gfp);
 947         else
 948                 pages = vzalloc(array_size);
 949         if (!pages)
 950                 return NULL;
 951
 952         while (count) {
 953                 int j, order = __fls(count);
 954
 955                 pages[i] = alloc_pages(gfp | __GFP_NOWARN, order);
 956                 while (!pages[i] && order)
 957                         pages[i] = alloc_pages(gfp | __GFP_NOWARN, --order);
 958                 if (!pages[i])
 959                         goto error;
 960
 961                 if (order)
 962                         split_page(pages[i], order);
 963                 j = 1 << order;
 964                 while (--j)
 965                         pages[i + j] = pages[i] + j;
 966
 967                 __dma_clear_buffer(pages[i], PAGE_SIZE << order);
 968                 i += 1 << order;
 969                 count -= 1 << order;
 970         }
 971
 972         return pages;
 973 error:
 974         while (i--)
 975                 if (pages[i])
 976                         __free_pages(pages[i], 0);
 977         if (array_size <= PAGE_SIZE)
 978                 kfree(pages);
 979         else
 980                 vfree(pages);
 981         return NULL;
 982 }
 983
 984 static int __iommu_free_buffer(struct device *dev, struct page **pages, size_t size)
 985 {
 986         int count = size >> PAGE_SHIFT;
 987         int array_size = count * sizeof(struct page *);
 988         int i;
 989         for (i = 0; i < count; i++)
 990                 if (pages[i])
 991                         __free_pages(pages[i], 0);
 992         if (array_size <= PAGE_SIZE)
 993                 kfree(pages);
 994         else
 995                 vfree(pages);
 996         return 0;
 997 }
 998
 999 /*
1000  * Create a CPU mapping for a specified pages
1001  */
1002 static void *
1003 __iommu_alloc_remap(struct page **pages, size_t size, gfp_t gfp, pgprot_t prot,
1004                     const void *caller)
1005 {
1006         unsigned int i, nr_pages = PAGE_ALIGN(size) >> PAGE_SHIFT;
1007         struct vm_struct *area;
1008         unsigned long p;
1009
1010         area = get_vm_area_caller(size, VM_ARM_DMA_CONSISTENT | VM_USERMAP,
1011                                   caller);
1012         if (!area)
1013                 return NULL;
1014
1015         area->pages = pages;
1016         area->nr_pages = nr_pages;
1017         p = (unsigned long)area->addr;
1018
1019         for (i = 0; i < nr_pages; i++) {
1020                 phys_addr_t phys = __pfn_to_phys(page_to_pfn(pages[i]));
1021                 if (ioremap_page_range(p, p + PAGE_SIZE, phys, prot))
1022                         goto err;
1023                 p += PAGE_SIZE;
1024         }
1025         return area->addr;
1026 err:
1027         unmap_kernel_range((unsigned long)area->addr, size);
1028         vunmap(area->addr);
1029         return NULL;
1030 }
1031
1032 /*
1033  * Create a mapping in device IO address space for specified pages
1034  */
1035 static dma_addr_t
1036 __iommu_create_mapping(struct device *dev, struct page **pages, size_t size)
1037 {
1038         struct dma_iommu_mapping *mapping = dev->archdata.mapping;
1039         unsigned int count = PAGE_ALIGN(size) >> PAGE_SHIFT;
1040         dma_addr_t dma_addr, iova;
1041         int i, ret = DMA_ERROR_CODE;
1042
1043         dma_addr = __alloc_iova(mapping, size);
1044         if (dma_addr == DMA_ERROR_CODE)
1045                 return dma_addr;
1046
1047         iova = dma_addr;
1048         for (i = 0; i < count; ) {
1049                 unsigned int next_pfn = page_to_pfn(pages[i]) + 1;
1050                 phys_addr_t phys = page_to_phys(pages[i]);
1051                 unsigned int len, j;
1052
1053                 for (j = i + 1; j < count; j++, next_pfn++)
1054                         if (page_to_pfn(pages[j]) != next_pfn)
1055                                 break;
1056
1057                 len = (j - i) << PAGE_SHIFT;
1058                 ret = iommu_map(mapping->domain, iova, phys, len, 0);
1059                 if (ret < 0)
1060                         goto fail;
1061                 iova += len;
1062                 i = j;
1063         }
1064         return dma_addr;
1065 fail:
1066         iommu_unmap(mapping->domain, dma_addr, iova-dma_addr);
1067         __free_iova(mapping, dma_addr, size);
1068         return DMA_ERROR_CODE;
1069 }
1070
1071 static int __iommu_remove_mapping(struct device *dev, dma_addr_t iova, size_t size)
1072 {
1073         struct dma_iommu_mapping *mapping = dev->archdata.mapping;
1074
1075         /*
1076          * add optional in-page offset from iova to size and align
1077          * result to page size
1078          */
1079         size = PAGE_ALIGN((iova & ~PAGE_MASK) + size);
1080         iova &= PAGE_MASK;
1081
1082         iommu_unmap(mapping->domain, iova, size);
1083         __free_iova(mapping, iova, size);
1084         return 0;
1085 }
1086
1087 static struct page **__iommu_get_pages(void *cpu_addr)
1088 {
1089         struct vm_struct *area;
1090
1091         area = find_vm_area(cpu_addr);
1092         if (area && (area->flags & VM_ARM_DMA_CONSISTENT))
1093                 return area->pages;
1094         return NULL;
1095 }
1096
1097 static void *arm_iommu_alloc_attrs(struct device *dev, size_t size,
1098             dma_addr_t *handle, gfp_t gfp, struct dma_attrs *attrs)
1099 {
1100         pgprot_t prot = __get_dma_pgprot(attrs, pgprot_kernel);
1101         struct page **pages;
1102         void *addr = NULL;
1103
1104         *handle = DMA_ERROR_CODE;
1105         size = PAGE_ALIGN(size);
1106
1107         pages = __iommu_alloc_buffer(dev, size, gfp);
1108         if (!pages)
1109                 return NULL;
1110
1111         *handle = __iommu_create_mapping(dev, pages, size);
1112         if (*handle == DMA_ERROR_CODE)
1113                 goto err_buffer;
1114
1115         addr = __iommu_alloc_remap(pages, size, gfp, prot,
1116                                    __builtin_return_address(0));
1117         if (!addr)
1118                 goto err_mapping;
1119
1120         return addr;
1121
1122 err_mapping:
1123         __iommu_remove_mapping(dev, *handle, size);
1124 err_buffer:
1125         __iommu_free_buffer(dev, pages, size);
1126         return NULL;
1127 }
1128
1129 static int arm_iommu_mmap_attrs(struct device *dev, struct vm_area_struct *vma,
1130                     void *cpu_addr, dma_addr_t dma_addr, size_t size,
1131                     struct dma_attrs *attrs)
1132 {
1133         unsigned long uaddr = vma->vm_start;
1134         unsigned long usize = vma->vm_end - vma->vm_start;
1135         struct page **pages = __iommu_get_pages(cpu_addr);
1136
1137         vma->vm_page_prot = __get_dma_pgprot(attrs, vma->vm_page_prot);
1138
1139         if (!pages)
1140                 return -ENXIO;
1141
1142         do {
1143                 int ret = vm_insert_page(vma, uaddr, *pages++);
1144                 if (ret) {
1145                         pr_err("Remapping memory failed: %d\n", ret);
1146                         return ret;
1147                 }
1148                 uaddr += PAGE_SIZE;
1149                 usize -= PAGE_SIZE;
1150         } while (usize > 0);
1151
1152         return 0;
1153 }
1154
1155 /*
1156  * free a page as defined by the above mapping.
1157  * Must not be called with IRQs disabled.
1158  */
1159 void arm_iommu_free_attrs(struct device *dev, size_t size, void *cpu_addr,
1160                           dma_addr_t handle, struct dma_attrs *attrs)
1161 {
1162         struct page **pages = __iommu_get_pages(cpu_addr);
1163         size = PAGE_ALIGN(size);
1164
1165         if (!pages) {
1166                 WARN(1, "trying to free invalid coherent area: %p\n", cpu_addr);
1167                 return;
1168         }
1169
1170         unmap_kernel_range((unsigned long)cpu_addr, size);
1171         vunmap(cpu_addr);
1172
1173         __iommu_remove_mapping(dev, handle, size);
1174         __iommu_free_buffer(dev, pages, size);
1175 }
1176
1177 /*
1178  * Map a part of the scatter-gather list into contiguous io address space
1179  */
1180 static int __map_sg_chunk(struct device *dev, struct scatterlist *sg,
1181                           size_t size, dma_addr_t *handle,
1182                           enum dma_data_direction dir)
1183 {
1184         struct dma_iommu_mapping *mapping = dev->archdata.mapping;
1185         dma_addr_t iova, iova_base;
1186         int ret = 0;
1187         unsigned int count;
1188         struct scatterlist *s;
1189
1190         size = PAGE_ALIGN(size);
1191         *handle = DMA_ERROR_CODE;
1192
1193         iova_base = iova = __alloc_iova(mapping, size);
1194         if (iova == DMA_ERROR_CODE)
1195                 return -ENOMEM;
1196
1197         for (count = 0, s = sg; count < (size >> PAGE_SHIFT); s = sg_next(s)) {
1198                 phys_addr_t phys = page_to_phys(sg_page(s));
1199                 unsigned int len = PAGE_ALIGN(s->offset + s->length);
1200
1201                 if (!arch_is_coherent())
1202                         __dma_page_cpu_to_dev(sg_page(s), s->offset, s->length, dir);
1203
1204                 ret = iommu_map(mapping->domain, iova, phys, len, 0);
1205                 if (ret < 0)
1206                         goto fail;
1207                 count += len >> PAGE_SHIFT;
1208                 iova += len;
1209         }
1210         *handle = iova_base;
1211
1212         return 0;
1213 fail:
1214         iommu_unmap(mapping->domain, iova_base, count * PAGE_SIZE);
1215         __free_iova(mapping, iova_base, size);
1216         return ret;
1217 }
1218
1219 /**
1220  * arm_iommu_map_sg - map a set of SG buffers for streaming mode DMA
1221  * @dev: valid struct device pointer
1222  * @sg: list of buffers
1223  * @nents: number of buffers to map
1224  * @dir: DMA transfer direction
1225  *
1226  * Map a set of buffers described by scatterlist in streaming mode for DMA.
1227  * The scatter gather list elements are merged together (if possible) and
1228  * tagged with the appropriate dma address and length. They are obtained via
1229  * sg_dma_{address,length}.
1230  */
1231 int arm_iommu_map_sg(struct device *dev, struct scatterlist *sg, int nents,
1232                      enum dma_data_direction dir, struct dma_attrs *attrs)
1233 {
1234         struct scatterlist *s = sg, *dma = sg, *start = sg;
1235         int i, count = 0;
1236         unsigned int offset = s->offset;
1237         unsigned int size = s->offset + s->length;
1238         unsigned int max = dma_get_max_seg_size(dev);
1239
1240         for (i = 1; i < nents; i++) {
1241                 s = sg_next(s);
1242
1243                 s->dma_address = DMA_ERROR_CODE;
1244                 s->dma_length = 0;
1245
1246                 if (s->offset || (size & ~PAGE_MASK) || size + s->length > max) {
1247                         if (__map_sg_chunk(dev, start, size, &dma->dma_address,
1248                             dir) < 0)
1249                                 goto bad_mapping;
1250
1251                         dma->dma_address += offset;
1252                         dma->dma_length = size - offset;
1253
1254                         size = offset = s->offset;
1255                         start = s;
1256                         dma = sg_next(dma);
1257                         count += 1;
1258                 }
1259                 size += s->length;
1260         }
1261         if (__map_sg_chunk(dev, start, size, &dma->dma_address, dir) < 0)
1262                 goto bad_mapping;
1263
1264         dma->dma_address += offset;
1265         dma->dma_length = size - offset;
1266
1267         return count+1;
1268
1269 bad_mapping:
1270         for_each_sg(sg, s, count, i)
1271                 __iommu_remove_mapping(dev, sg_dma_address(s), sg_dma_len(s));
1272         return 0;
1273 }
1274
1275 /**
1276  * arm_iommu_unmap_sg - unmap a set of SG buffers mapped by dma_map_sg
1277  * @dev: valid struct device pointer
1278  * @sg: list of buffers
1279  * @nents: number of buffers to unmap (same as was passed to dma_map_sg)
1280  * @dir: DMA transfer direction (same as was passed to dma_map_sg)
1281  *
1282  * Unmap a set of streaming mode DMA translations.  Again, CPU access
1283  * rules concerning calls here are the same as for dma_unmap_single().
1284  */
1285 void arm_iommu_unmap_sg(struct device *dev, struct scatterlist *sg, int nents,
1286                         enum dma_data_direction dir, struct dma_attrs *attrs)
1287 {
1288         struct scatterlist *s;
1289         int i;
1290
1291         for_each_sg(sg, s, nents, i) {
1292                 if (sg_dma_len(s))
1293                         __iommu_remove_mapping(dev, sg_dma_address(s),
1294                                                sg_dma_len(s));
1295                 if (!arch_is_coherent())
1296                         __dma_page_dev_to_cpu(sg_page(s), s->offset,
1297                                               s->length, dir);
1298         }
1299 }
1300
1301 /**
1302  * arm_iommu_sync_sg_for_cpu
1303  * @dev: valid struct device pointer
1304  * @sg: list of buffers
1305  * @nents: number of buffers to map (returned from dma_map_sg)
1306  * @dir: DMA transfer direction (same as was passed to dma_map_sg)
1307  */
1308 void arm_iommu_sync_sg_for_cpu(struct device *dev, struct scatterlist *sg,
1309                         int nents, enum dma_data_direction dir)
1310 {
1311         struct scatterlist *s;
1312         int i;
1313
1314         for_each_sg(sg, s, nents, i)
1315                 if (!arch_is_coherent())
1316                         __dma_page_dev_to_cpu(sg_page(s), s->offset, s->length, dir);
1317
1318 }
1319
1320 /**
1321  * arm_iommu_sync_sg_for_device
1322  * @dev: valid struct device pointer
1323  * @sg: list of buffers
1324  * @nents: number of buffers to map (returned from dma_map_sg)
1325  * @dir: DMA transfer direction (same as was passed to dma_map_sg)
1326  */
1327 void arm_iommu_sync_sg_for_device(struct device *dev, struct scatterlist *sg,
1328                         int nents, enum dma_data_direction dir)
1329 {
1330         struct scatterlist *s;
1331         int i;
1332
1333         for_each_sg(sg, s, nents, i)
1334                 if (!arch_is_coherent())
1335                         __dma_page_cpu_to_dev(sg_page(s), s->offset, s->length, dir);
1336 }
1337
1338
1339 /**
1340  * arm_iommu_map_page
1341  * @dev: valid struct device pointer
1342  * @page: page that buffer resides in
1343  * @offset: offset into page for start of buffer
1344  * @size: size of buffer to map
1345  * @dir: DMA transfer direction
1346  *
1347  * IOMMU aware version of arm_dma_map_page()
1348  */
1349 static dma_addr_t arm_iommu_map_page(struct device *dev, struct page *page,
1350              unsigned long offset, size_t size, enum dma_data_direction dir,
1351              struct dma_attrs *attrs)
1352 {
1353         struct dma_iommu_mapping *mapping = dev->archdata.mapping;
1354         dma_addr_t dma_addr;
1355         int ret, len = PAGE_ALIGN(size + offset);
1356
1357         if (!arch_is_coherent())
1358                 __dma_page_cpu_to_dev(page, offset, size, dir);
1359
1360         dma_addr = __alloc_iova(mapping, len);
1361         if (dma_addr == DMA_ERROR_CODE)
1362                 return dma_addr;
1363
1364         ret = iommu_map(mapping->domain, dma_addr, page_to_phys(page), len, 0);
1365         if (ret < 0)
1366                 goto fail;
1367
1368         return dma_addr + offset;
1369 fail:
1370         __free_iova(mapping, dma_addr, len);
1371         return DMA_ERROR_CODE;
1372 }
1373
1374 /**
1375  * arm_iommu_unmap_page
1376  * @dev: valid struct device pointer
1377  * @handle: DMA address of buffer
1378  * @size: size of buffer (same as passed to dma_map_page)
1379  * @dir: DMA transfer direction (same as passed to dma_map_page)
1380  *
1381  * IOMMU aware version of arm_dma_unmap_page()
1382  */
1383 static void arm_iommu_unmap_page(struct device *dev, dma_addr_t handle,
1384                 size_t size, enum dma_data_direction dir,
1385                 struct dma_attrs *attrs)
1386 {
1387         struct dma_iommu_mapping *mapping = dev->archdata.mapping;
1388         dma_addr_t iova = handle & PAGE_MASK;
1389         struct page *page = phys_to_page(iommu_iova_to_phys(mapping->domain, iova));
1390         int offset = handle & ~PAGE_MASK;
1391         int len = PAGE_ALIGN(size + offset);
1392
1393         if (!iova)
1394                 return;
1395
1396         if (!arch_is_coherent())
1397                 __dma_page_dev_to_cpu(page, offset, size, dir);
1398
1399         iommu_unmap(mapping->domain, iova, len);
1400         __free_iova(mapping, iova, len);
1401 }
1402
1403 static void arm_iommu_sync_single_for_cpu(struct device *dev,
1404                 dma_addr_t handle, size_t size, enum dma_data_direction dir)
1405 {
1406         struct dma_iommu_mapping *mapping = dev->archdata.mapping;
1407         dma_addr_t iova = handle & PAGE_MASK;
1408         struct page *page = phys_to_page(iommu_iova_to_phys(mapping->domain, iova));
1409         unsigned int offset = handle & ~PAGE_MASK;
1410
1411         if (!iova)
1412                 return;
1413
1414         if (!arch_is_coherent())
1415                 __dma_page_dev_to_cpu(page, offset, size, dir);
1416 }
1417
1418 static void arm_iommu_sync_single_for_device(struct device *dev,
1419                 dma_addr_t handle, size_t size, enum dma_data_direction dir)
1420 {
1421         struct dma_iommu_mapping *mapping = dev->archdata.mapping;
1422         dma_addr_t iova = handle & PAGE_MASK;
1423         struct page *page = phys_to_page(iommu_iova_to_phys(mapping->domain, iova));
1424         unsigned int offset = handle & ~PAGE_MASK;
1425
1426         if (!iova)
1427                 return;
1428
1429         __dma_page_cpu_to_dev(page, offset, size, dir);
1430 }
1431
1432 struct dma_map_ops iommu_ops = {
1433         .alloc          = arm_iommu_alloc_attrs,
1434         .free           = arm_iommu_free_attrs,
1435         .mmap           = arm_iommu_mmap_attrs,
1436
1437         .map_page               = arm_iommu_map_page,
1438         .unmap_page             = arm_iommu_unmap_page,
1439         .sync_single_for_cpu    = arm_iommu_sync_single_for_cpu,
1440         .sync_single_for_device = arm_iommu_sync_single_for_device,
1441
1442         .map_sg                 = arm_iommu_map_sg,
1443         .unmap_sg               = arm_iommu_unmap_sg,
1444         .sync_sg_for_cpu        = arm_iommu_sync_sg_for_cpu,
1445         .sync_sg_for_device     = arm_iommu_sync_sg_for_device,
1446 };
1447
1448 /**
1449  * arm_iommu_create_mapping
1450  * @bus: pointer to the bus holding the client device (for IOMMU calls)
1451  * @base: start address of the valid IO address space
1452  * @size: size of the valid IO address space
1453  * @order: accuracy of the IO addresses allocations
1454  *
1455  * Creates a mapping structure which holds information about used/unused
1456  * IO address ranges, which is required to perform memory allocation and
1457  * mapping with IOMMU aware functions.
1458  *
1459  * The client device need to be attached to the mapping with
1460  * arm_iommu_attach_device function.
1461  */
1462 struct dma_iommu_mapping *
1463 arm_iommu_create_mapping(struct bus_type *bus, dma_addr_t base, size_t size,
1464                          int order)
1465 {
1466         unsigned int count = size >> (PAGE_SHIFT + order);
1467         unsigned int bitmap_size = BITS_TO_LONGS(count) * sizeof(long);
1468         struct dma_iommu_mapping *mapping;
1469         int err = -ENOMEM;
1470
1471         if (!count)
1472                 return ERR_PTR(-EINVAL);
1473
1474         mapping = kzalloc(sizeof(struct dma_iommu_mapping), GFP_KERNEL);
1475         if (!mapping)
1476                 goto err;
1477
1478         mapping->bitmap = kzalloc(bitmap_size, GFP_KERNEL);
1479         if (!mapping->bitmap)
1480                 goto err2;
1481
1482         mapping->base = base;
1483         mapping->bits = BITS_PER_BYTE * bitmap_size;
1484         mapping->order = order;
1485         spin_lock_init(&mapping->lock);
1486
1487         mapping->domain = iommu_domain_alloc(bus);
1488         if (!mapping->domain)
1489                 goto err3;
1490
1491         kref_init(&mapping->kref);
1492         return mapping;
1493 err3:
1494         kfree(mapping->bitmap);
1495 err2:
1496         kfree(mapping);
1497 err:
1498         return ERR_PTR(err);
1499 }
1500
1501 static void release_iommu_mapping(struct kref *kref)
1502 {
1503         struct dma_iommu_mapping *mapping =
1504                 container_of(kref, struct dma_iommu_mapping, kref);
1505
1506         iommu_domain_free(mapping->domain);
1507         kfree(mapping->bitmap);
1508         kfree(mapping);
1509 }
1510
1511 void arm_iommu_release_mapping(struct dma_iommu_mapping *mapping)
1512 {
1513         if (mapping)
1514                 kref_put(&mapping->kref, release_iommu_mapping);
1515 }
1516
1517 /**
1518  * arm_iommu_attach_device
1519  * @dev: valid struct device pointer
1520  * @mapping: io address space mapping structure (returned from
1521  *      arm_iommu_create_mapping)
1522  *
1523  * Attaches specified io address space mapping to the provided device,
1524  * this replaces the dma operations (dma_map_ops pointer) with the
1525  * IOMMU aware version. More than one client might be attached to
1526  * the same io address space mapping.
1527  */
1528 int arm_iommu_attach_device(struct device *dev,
1529                             struct dma_iommu_mapping *mapping)
1530 {
1531         int err;
1532
1533         err = iommu_attach_device(mapping->domain, dev);
1534         if (err)
1535                 return err;
1536
1537         kref_get(&mapping->kref);
1538         dev->archdata.mapping = mapping;
1539         set_dma_ops(dev, &iommu_ops);
1540
1541         pr_info("Attached IOMMU controller to %s device.\n", dev_name(dev));
1542         return 0;
1543 }
1544
1545 #endif