Merge branches 'fixes', 'pgt-next' and 'versatile' into devel
[pandora-kernel.git] / 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/highmem.h>
21
22 #include <asm/memory.h>
23 #include <asm/highmem.h>
24 #include <asm/cacheflush.h>
25 #include <asm/tlbflush.h>
26 #include <asm/sizes.h>
27
28 static u64 get_coherent_dma_mask(struct device *dev)
29 {
30         u64 mask = ISA_DMA_THRESHOLD;
31
32         if (dev) {
33                 mask = dev->coherent_dma_mask;
34
35                 /*
36                  * Sanity check the DMA mask - it must be non-zero, and
37                  * must be able to be satisfied by a DMA allocation.
38                  */
39                 if (mask == 0) {
40                         dev_warn(dev, "coherent DMA mask is unset\n");
41                         return 0;
42                 }
43
44                 if ((~mask) & ISA_DMA_THRESHOLD) {
45                         dev_warn(dev, "coherent DMA mask %#llx is smaller "
46                                  "than system GFP_DMA mask %#llx\n",
47                                  mask, (unsigned long long)ISA_DMA_THRESHOLD);
48                         return 0;
49                 }
50         }
51
52         return mask;
53 }
54
55 /*
56  * Allocate a DMA buffer for 'dev' of size 'size' using the
57  * specified gfp mask.  Note that 'size' must be page aligned.
58  */
59 static struct page *__dma_alloc_buffer(struct device *dev, size_t size, gfp_t gfp)
60 {
61         unsigned long order = get_order(size);
62         struct page *page, *p, *e;
63         void *ptr;
64         u64 mask = get_coherent_dma_mask(dev);
65
66 #ifdef CONFIG_DMA_API_DEBUG
67         u64 limit = (mask + 1) & ~mask;
68         if (limit && size >= limit) {
69                 dev_warn(dev, "coherent allocation too big (requested %#x mask %#llx)\n",
70                         size, mask);
71                 return NULL;
72         }
73 #endif
74
75         if (!mask)
76                 return NULL;
77
78         if (mask < 0xffffffffULL)
79                 gfp |= GFP_DMA;
80
81         page = alloc_pages(gfp, order);
82         if (!page)
83                 return NULL;
84
85         /*
86          * Now split the huge page and free the excess pages
87          */
88         split_page(page, order);
89         for (p = page + (size >> PAGE_SHIFT), e = page + (1 << order); p < e; p++)
90                 __free_page(p);
91
92         /*
93          * Ensure that the allocated pages are zeroed, and that any data
94          * lurking in the kernel direct-mapped region is invalidated.
95          */
96         ptr = page_address(page);
97         memset(ptr, 0, size);
98         dmac_flush_range(ptr, ptr + size);
99         outer_flush_range(__pa(ptr), __pa(ptr) + size);
100
101         return page;
102 }
103
104 /*
105  * Free a DMA buffer.  'size' must be page aligned.
106  */
107 static void __dma_free_buffer(struct page *page, size_t size)
108 {
109         struct page *e = page + (size >> PAGE_SHIFT);
110
111         while (page < e) {
112                 __free_page(page);
113                 page++;
114         }
115 }
116
117 #ifdef CONFIG_MMU
118 /* Sanity check size */
119 #if (CONSISTENT_DMA_SIZE % SZ_2M)
120 #error "CONSISTENT_DMA_SIZE must be multiple of 2MiB"
121 #endif
122
123 #define CONSISTENT_OFFSET(x)    (((unsigned long)(x) - CONSISTENT_BASE) >> PAGE_SHIFT)
124 #define CONSISTENT_PTE_INDEX(x) (((unsigned long)(x) - CONSISTENT_BASE) >> PGDIR_SHIFT)
125 #define NUM_CONSISTENT_PTES (CONSISTENT_DMA_SIZE >> PGDIR_SHIFT)
126
127 /*
128  * These are the page tables (2MB each) covering uncached, DMA consistent allocations
129  */
130 static pte_t *consistent_pte[NUM_CONSISTENT_PTES];
131
132 #include "vmregion.h"
133
134 static struct arm_vmregion_head consistent_head = {
135         .vm_lock        = __SPIN_LOCK_UNLOCKED(&consistent_head.vm_lock),
136         .vm_list        = LIST_HEAD_INIT(consistent_head.vm_list),
137         .vm_start       = CONSISTENT_BASE,
138         .vm_end         = CONSISTENT_END,
139 };
140
141 #ifdef CONFIG_HUGETLB_PAGE
142 #error ARM Coherent DMA allocator does not (yet) support huge TLB
143 #endif
144
145 /*
146  * Initialise the consistent memory allocation.
147  */
148 static int __init consistent_init(void)
149 {
150         int ret = 0;
151         pgd_t *pgd;
152         pud_t *pud;
153         pmd_t *pmd;
154         pte_t *pte;
155         int i = 0;
156         u32 base = CONSISTENT_BASE;
157
158         do {
159                 pgd = pgd_offset(&init_mm, base);
160
161                 pud = pud_alloc(&init_mm, pgd, base);
162                 if (!pud) {
163                         printk(KERN_ERR "%s: no pud tables\n", __func__);
164                         ret = -ENOMEM;
165                         break;
166                 }
167
168                 pmd = pmd_alloc(&init_mm, pud, base);
169                 if (!pmd) {
170                         printk(KERN_ERR "%s: no pmd tables\n", __func__);
171                         ret = -ENOMEM;
172                         break;
173                 }
174                 WARN_ON(!pmd_none(*pmd));
175
176                 pte = pte_alloc_kernel(pmd, base);
177                 if (!pte) {
178                         printk(KERN_ERR "%s: no pte tables\n", __func__);
179                         ret = -ENOMEM;
180                         break;
181                 }
182
183                 consistent_pte[i++] = pte;
184                 base += (1 << PGDIR_SHIFT);
185         } while (base < CONSISTENT_END);
186
187         return ret;
188 }
189
190 core_initcall(consistent_init);
191
192 static void *
193 __dma_alloc_remap(struct page *page, size_t size, gfp_t gfp, pgprot_t prot)
194 {
195         struct arm_vmregion *c;
196         size_t align;
197         int bit;
198
199         if (!consistent_pte[0]) {
200                 printk(KERN_ERR "%s: not initialised\n", __func__);
201                 dump_stack();
202                 return NULL;
203         }
204
205         /*
206          * Align the virtual region allocation - maximum alignment is
207          * a section size, minimum is a page size.  This helps reduce
208          * fragmentation of the DMA space, and also prevents allocations
209          * smaller than a section from crossing a section boundary.
210          */
211         bit = fls(size - 1);
212         if (bit > SECTION_SHIFT)
213                 bit = SECTION_SHIFT;
214         align = 1 << bit;
215
216         /*
217          * Allocate a virtual address in the consistent mapping region.
218          */
219         c = arm_vmregion_alloc(&consistent_head, align, size,
220                             gfp & ~(__GFP_DMA | __GFP_HIGHMEM));
221         if (c) {
222                 pte_t *pte;
223                 int idx = CONSISTENT_PTE_INDEX(c->vm_start);
224                 u32 off = CONSISTENT_OFFSET(c->vm_start) & (PTRS_PER_PTE-1);
225
226                 pte = consistent_pte[idx] + off;
227                 c->vm_pages = page;
228
229                 do {
230                         BUG_ON(!pte_none(*pte));
231
232                         set_pte_ext(pte, mk_pte(page, prot), 0);
233                         page++;
234                         pte++;
235                         off++;
236                         if (off >= PTRS_PER_PTE) {
237                                 off = 0;
238                                 pte = consistent_pte[++idx];
239                         }
240                 } while (size -= PAGE_SIZE);
241
242                 dsb();
243
244                 return (void *)c->vm_start;
245         }
246         return NULL;
247 }
248
249 static void __dma_free_remap(void *cpu_addr, size_t size)
250 {
251         struct arm_vmregion *c;
252         unsigned long addr;
253         pte_t *ptep;
254         int idx;
255         u32 off;
256
257         c = arm_vmregion_find_remove(&consistent_head, (unsigned long)cpu_addr);
258         if (!c) {
259                 printk(KERN_ERR "%s: trying to free invalid coherent area: %p\n",
260                        __func__, cpu_addr);
261                 dump_stack();
262                 return;
263         }
264
265         if ((c->vm_end - c->vm_start) != size) {
266                 printk(KERN_ERR "%s: freeing wrong coherent size (%ld != %d)\n",
267                        __func__, c->vm_end - c->vm_start, size);
268                 dump_stack();
269                 size = c->vm_end - c->vm_start;
270         }
271
272         idx = CONSISTENT_PTE_INDEX(c->vm_start);
273         off = CONSISTENT_OFFSET(c->vm_start) & (PTRS_PER_PTE-1);
274         ptep = consistent_pte[idx] + off;
275         addr = c->vm_start;
276         do {
277                 pte_t pte = ptep_get_and_clear(&init_mm, addr, ptep);
278
279                 ptep++;
280                 addr += PAGE_SIZE;
281                 off++;
282                 if (off >= PTRS_PER_PTE) {
283                         off = 0;
284                         ptep = consistent_pte[++idx];
285                 }
286
287                 if (pte_none(pte) || !pte_present(pte))
288                         printk(KERN_CRIT "%s: bad page in kernel page table\n",
289                                __func__);
290         } while (size -= PAGE_SIZE);
291
292         flush_tlb_kernel_range(c->vm_start, c->vm_end);
293
294         arm_vmregion_free(&consistent_head, c);
295 }
296
297 #else   /* !CONFIG_MMU */
298
299 #define __dma_alloc_remap(page, size, gfp, prot)        page_address(page)
300 #define __dma_free_remap(addr, size)                    do { } while (0)
301
302 #endif  /* CONFIG_MMU */
303
304 static void *
305 __dma_alloc(struct device *dev, size_t size, dma_addr_t *handle, gfp_t gfp,
306             pgprot_t prot)
307 {
308         struct page *page;
309         void *addr;
310
311         *handle = ~0;
312         size = PAGE_ALIGN(size);
313
314         page = __dma_alloc_buffer(dev, size, gfp);
315         if (!page)
316                 return NULL;
317
318         if (!arch_is_coherent())
319                 addr = __dma_alloc_remap(page, size, gfp, prot);
320         else
321                 addr = page_address(page);
322
323         if (addr)
324                 *handle = pfn_to_dma(dev, page_to_pfn(page));
325
326         return addr;
327 }
328
329 /*
330  * Allocate DMA-coherent memory space and return both the kernel remapped
331  * virtual and bus address for that space.
332  */
333 void *
334 dma_alloc_coherent(struct device *dev, size_t size, dma_addr_t *handle, gfp_t gfp)
335 {
336         void *memory;
337
338         if (dma_alloc_from_coherent(dev, size, handle, &memory))
339                 return memory;
340
341         return __dma_alloc(dev, size, handle, gfp,
342                            pgprot_dmacoherent(pgprot_kernel));
343 }
344 EXPORT_SYMBOL(dma_alloc_coherent);
345
346 /*
347  * Allocate a writecombining region, in much the same way as
348  * dma_alloc_coherent above.
349  */
350 void *
351 dma_alloc_writecombine(struct device *dev, size_t size, dma_addr_t *handle, gfp_t gfp)
352 {
353         return __dma_alloc(dev, size, handle, gfp,
354                            pgprot_writecombine(pgprot_kernel));
355 }
356 EXPORT_SYMBOL(dma_alloc_writecombine);
357
358 static int dma_mmap(struct device *dev, struct vm_area_struct *vma,
359                     void *cpu_addr, dma_addr_t dma_addr, size_t size)
360 {
361         int ret = -ENXIO;
362 #ifdef CONFIG_MMU
363         unsigned long user_size, kern_size;
364         struct arm_vmregion *c;
365
366         user_size = (vma->vm_end - vma->vm_start) >> PAGE_SHIFT;
367
368         c = arm_vmregion_find(&consistent_head, (unsigned long)cpu_addr);
369         if (c) {
370                 unsigned long off = vma->vm_pgoff;
371
372                 kern_size = (c->vm_end - c->vm_start) >> PAGE_SHIFT;
373
374                 if (off < kern_size &&
375                     user_size <= (kern_size - off)) {
376                         ret = remap_pfn_range(vma, vma->vm_start,
377                                               page_to_pfn(c->vm_pages) + off,
378                                               user_size << PAGE_SHIFT,
379                                               vma->vm_page_prot);
380                 }
381         }
382 #endif  /* CONFIG_MMU */
383
384         return ret;
385 }
386
387 int dma_mmap_coherent(struct device *dev, struct vm_area_struct *vma,
388                       void *cpu_addr, dma_addr_t dma_addr, size_t size)
389 {
390         vma->vm_page_prot = pgprot_dmacoherent(vma->vm_page_prot);
391         return dma_mmap(dev, vma, cpu_addr, dma_addr, size);
392 }
393 EXPORT_SYMBOL(dma_mmap_coherent);
394
395 int dma_mmap_writecombine(struct device *dev, struct vm_area_struct *vma,
396                           void *cpu_addr, dma_addr_t dma_addr, size_t size)
397 {
398         vma->vm_page_prot = pgprot_writecombine(vma->vm_page_prot);
399         return dma_mmap(dev, vma, cpu_addr, dma_addr, size);
400 }
401 EXPORT_SYMBOL(dma_mmap_writecombine);
402
403 /*
404  * free a page as defined by the above mapping.
405  * Must not be called with IRQs disabled.
406  */
407 void dma_free_coherent(struct device *dev, size_t size, void *cpu_addr, dma_addr_t handle)
408 {
409         WARN_ON(irqs_disabled());
410
411         if (dma_release_from_coherent(dev, get_order(size), cpu_addr))
412                 return;
413
414         size = PAGE_ALIGN(size);
415
416         if (!arch_is_coherent())
417                 __dma_free_remap(cpu_addr, size);
418
419         __dma_free_buffer(pfn_to_page(dma_to_pfn(dev, handle)), size);
420 }
421 EXPORT_SYMBOL(dma_free_coherent);
422
423 /*
424  * Make an area consistent for devices.
425  * Note: Drivers should NOT use this function directly, as it will break
426  * platforms with CONFIG_DMABOUNCE.
427  * Use the driver DMA support - see dma-mapping.h (dma_sync_*)
428  */
429 void ___dma_single_cpu_to_dev(const void *kaddr, size_t size,
430         enum dma_data_direction dir)
431 {
432         unsigned long paddr;
433
434         BUG_ON(!virt_addr_valid(kaddr) || !virt_addr_valid(kaddr + size - 1));
435
436         dmac_map_area(kaddr, size, dir);
437
438         paddr = __pa(kaddr);
439         if (dir == DMA_FROM_DEVICE) {
440                 outer_inv_range(paddr, paddr + size);
441         } else {
442                 outer_clean_range(paddr, paddr + size);
443         }
444         /* FIXME: non-speculating: flush on bidirectional mappings? */
445 }
446 EXPORT_SYMBOL(___dma_single_cpu_to_dev);
447
448 void ___dma_single_dev_to_cpu(const void *kaddr, size_t size,
449         enum dma_data_direction dir)
450 {
451         BUG_ON(!virt_addr_valid(kaddr) || !virt_addr_valid(kaddr + size - 1));
452
453         /* FIXME: non-speculating: not required */
454         /* don't bother invalidating if DMA to device */
455         if (dir != DMA_TO_DEVICE) {
456                 unsigned long paddr = __pa(kaddr);
457                 outer_inv_range(paddr, paddr + size);
458         }
459
460         dmac_unmap_area(kaddr, size, dir);
461 }
462 EXPORT_SYMBOL(___dma_single_dev_to_cpu);
463
464 static void dma_cache_maint_page(struct page *page, unsigned long offset,
465         size_t size, enum dma_data_direction dir,
466         void (*op)(const void *, size_t, int))
467 {
468         /*
469          * A single sg entry may refer to multiple physically contiguous
470          * pages.  But we still need to process highmem pages individually.
471          * If highmem is not configured then the bulk of this loop gets
472          * optimized out.
473          */
474         size_t left = size;
475         do {
476                 size_t len = left;
477                 void *vaddr;
478
479                 if (PageHighMem(page)) {
480                         if (len + offset > PAGE_SIZE) {
481                                 if (offset >= PAGE_SIZE) {
482                                         page += offset / PAGE_SIZE;
483                                         offset %= PAGE_SIZE;
484                                 }
485                                 len = PAGE_SIZE - offset;
486                         }
487                         vaddr = kmap_high_get(page);
488                         if (vaddr) {
489                                 vaddr += offset;
490                                 op(vaddr, len, dir);
491                                 kunmap_high(page);
492                         } else if (cache_is_vipt()) {
493                                 /* unmapped pages might still be cached */
494                                 vaddr = kmap_atomic(page);
495                                 op(vaddr + offset, len, dir);
496                                 kunmap_atomic(vaddr);
497                         }
498                 } else {
499                         vaddr = page_address(page) + offset;
500                         op(vaddr, len, dir);
501                 }
502                 offset = 0;
503                 page++;
504                 left -= len;
505         } while (left);
506 }
507
508 void ___dma_page_cpu_to_dev(struct page *page, unsigned long off,
509         size_t size, enum dma_data_direction dir)
510 {
511         unsigned long paddr;
512
513         dma_cache_maint_page(page, off, size, dir, dmac_map_area);
514
515         paddr = page_to_phys(page) + off;
516         if (dir == DMA_FROM_DEVICE) {
517                 outer_inv_range(paddr, paddr + size);
518         } else {
519                 outer_clean_range(paddr, paddr + size);
520         }
521         /* FIXME: non-speculating: flush on bidirectional mappings? */
522 }
523 EXPORT_SYMBOL(___dma_page_cpu_to_dev);
524
525 void ___dma_page_dev_to_cpu(struct page *page, unsigned long off,
526         size_t size, enum dma_data_direction dir)
527 {
528         unsigned long paddr = page_to_phys(page) + off;
529
530         /* FIXME: non-speculating: not required */
531         /* don't bother invalidating if DMA to device */
532         if (dir != DMA_TO_DEVICE)
533                 outer_inv_range(paddr, paddr + size);
534
535         dma_cache_maint_page(page, off, size, dir, dmac_unmap_area);
536
537         /*
538          * Mark the D-cache clean for this page to avoid extra flushing.
539          */
540         if (dir != DMA_TO_DEVICE && off == 0 && size >= PAGE_SIZE)
541                 set_bit(PG_dcache_clean, &page->flags);
542 }
543 EXPORT_SYMBOL(___dma_page_dev_to_cpu);
544
545 /**
546  * dma_map_sg - map a set of SG buffers for streaming mode DMA
547  * @dev: valid struct device pointer, or NULL for ISA and EISA-like devices
548  * @sg: list of buffers
549  * @nents: number of buffers to map
550  * @dir: DMA transfer direction
551  *
552  * Map a set of buffers described by scatterlist in streaming mode for DMA.
553  * This is the scatter-gather version of the dma_map_single interface.
554  * Here the scatter gather list elements are each tagged with the
555  * appropriate dma address and length.  They are obtained via
556  * sg_dma_{address,length}.
557  *
558  * Device ownership issues as mentioned for dma_map_single are the same
559  * here.
560  */
561 int dma_map_sg(struct device *dev, struct scatterlist *sg, int nents,
562                 enum dma_data_direction dir)
563 {
564         struct scatterlist *s;
565         int i, j;
566
567         BUG_ON(!valid_dma_direction(dir));
568
569         for_each_sg(sg, s, nents, i) {
570                 s->dma_address = __dma_map_page(dev, sg_page(s), s->offset,
571                                                 s->length, dir);
572                 if (dma_mapping_error(dev, s->dma_address))
573                         goto bad_mapping;
574         }
575         debug_dma_map_sg(dev, sg, nents, nents, dir);
576         return nents;
577
578  bad_mapping:
579         for_each_sg(sg, s, i, j)
580                 __dma_unmap_page(dev, sg_dma_address(s), sg_dma_len(s), dir);
581         return 0;
582 }
583 EXPORT_SYMBOL(dma_map_sg);
584
585 /**
586  * dma_unmap_sg - unmap a set of SG buffers mapped by dma_map_sg
587  * @dev: valid struct device pointer, or NULL for ISA and EISA-like devices
588  * @sg: list of buffers
589  * @nents: number of buffers to unmap (same as was passed to dma_map_sg)
590  * @dir: DMA transfer direction (same as was passed to dma_map_sg)
591  *
592  * Unmap a set of streaming mode DMA translations.  Again, CPU access
593  * rules concerning calls here are the same as for dma_unmap_single().
594  */
595 void dma_unmap_sg(struct device *dev, struct scatterlist *sg, int nents,
596                 enum dma_data_direction dir)
597 {
598         struct scatterlist *s;
599         int i;
600
601         debug_dma_unmap_sg(dev, sg, nents, dir);
602
603         for_each_sg(sg, s, nents, i)
604                 __dma_unmap_page(dev, sg_dma_address(s), sg_dma_len(s), dir);
605 }
606 EXPORT_SYMBOL(dma_unmap_sg);
607
608 /**
609  * dma_sync_sg_for_cpu
610  * @dev: valid struct device pointer, or NULL for ISA and EISA-like devices
611  * @sg: list of buffers
612  * @nents: number of buffers to map (returned from dma_map_sg)
613  * @dir: DMA transfer direction (same as was passed to dma_map_sg)
614  */
615 void dma_sync_sg_for_cpu(struct device *dev, struct scatterlist *sg,
616                         int nents, enum dma_data_direction dir)
617 {
618         struct scatterlist *s;
619         int i;
620
621         for_each_sg(sg, s, nents, i) {
622                 if (!dmabounce_sync_for_cpu(dev, sg_dma_address(s), 0,
623                                             sg_dma_len(s), dir))
624                         continue;
625
626                 __dma_page_dev_to_cpu(sg_page(s), s->offset,
627                                       s->length, dir);
628         }
629
630         debug_dma_sync_sg_for_cpu(dev, sg, nents, dir);
631 }
632 EXPORT_SYMBOL(dma_sync_sg_for_cpu);
633
634 /**
635  * dma_sync_sg_for_device
636  * @dev: valid struct device pointer, or NULL for ISA and EISA-like devices
637  * @sg: list of buffers
638  * @nents: number of buffers to map (returned from dma_map_sg)
639  * @dir: DMA transfer direction (same as was passed to dma_map_sg)
640  */
641 void dma_sync_sg_for_device(struct device *dev, struct scatterlist *sg,
642                         int nents, enum dma_data_direction dir)
643 {
644         struct scatterlist *s;
645         int i;
646
647         for_each_sg(sg, s, nents, i) {
648                 if (!dmabounce_sync_for_device(dev, sg_dma_address(s), 0,
649                                         sg_dma_len(s), dir))
650                         continue;
651
652                 __dma_page_cpu_to_dev(sg_page(s), s->offset,
653                                       s->length, dir);
654         }
655
656         debug_dma_sync_sg_for_device(dev, sg, nents, dir);
657 }
658 EXPORT_SYMBOL(dma_sync_sg_for_device);
659
660 #define PREALLOC_DMA_DEBUG_ENTRIES      4096
661
662 static int __init dma_debug_do_init(void)
663 {
664         dma_debug_init(PREALLOC_DMA_DEBUG_ENTRIES);
665         return 0;
666 }
667 fs_initcall(dma_debug_do_init);