arch/powerpc/sysdev/dart_iommu.c

   1 /*
   2  * arch/powerpc/sysdev/dart_iommu.c
   3  *
   4  * Copyright (C) 2004 Olof Johansson <olof@lixom.net>, IBM Corporation
   5  * Copyright (C) 2005 Benjamin Herrenschmidt <benh@kernel.crashing.org>,
   6  *                    IBM Corporation
   7  *
   8  * Based on pSeries_iommu.c:
   9  * Copyright (C) 2001 Mike Corrigan & Dave Engebretsen, IBM Corporation
  10  * Copyright (C) 2004 Olof Johansson <olof@lixom.net>, IBM Corporation
  11  *
  12  * Dynamic DMA mapping support, Apple U3, U4 & IBM CPC925 "DART" iommu.
  13  *
  14  *
  15  * This program is free software; you can redistribute it and/or modify
  16  * it under the terms of the GNU General Public License as published by
  17  * the Free Software Foundation; either version 2 of the License, or
  18  * (at your option) any later version.
  19  *
  20  * This program is distributed in the hope that it will be useful,
  21  * but WITHOUT ANY WARRANTY; without even the implied warranty of
  22  * MERCHANTABILITY or FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE.  See the
  23  * GNU General Public License for more details.
  24  *
  25  * You should have received a copy of the GNU General Public License
  26  * along with this program; if not, write to the Free Software
  27  * Foundation, Inc., 59 Temple Place, Suite 330, Boston, MA  02111-1307 USA
  28  */
  29
  30 #include <linux/config.h>
  31 #include <linux/init.h>
  32 #include <linux/types.h>
  33 #include <linux/slab.h>
  34 #include <linux/mm.h>
  35 #include <linux/spinlock.h>
  36 #include <linux/string.h>
  37 #include <linux/pci.h>
  38 #include <linux/dma-mapping.h>
  39 #include <linux/vmalloc.h>
  40 #include <asm/io.h>
  41 #include <asm/prom.h>
  42 #include <asm/iommu.h>
  43 #include <asm/pci-bridge.h>
  44 #include <asm/machdep.h>
  45 #include <asm/abs_addr.h>
  46 #include <asm/cacheflush.h>
  47 #include <asm/lmb.h>
  48 #include <asm/ppc-pci.h>
  49
  50 #include "dart.h"
  51
  52 extern int iommu_is_off;
  53 extern int iommu_force_on;
  54
  55 /* Physical base address and size of the DART table */
  56 unsigned long dart_tablebase; /* exported to htab_initialize */
  57 static unsigned long dart_tablesize;
  58
  59 /* Virtual base address of the DART table */
  60 static u32 *dart_vbase;
  61
  62 /* Mapped base address for the dart */
  63 static unsigned int __iomem *dart;
  64
  65 /* Dummy val that entries are set to when unused */
  66 static unsigned int dart_emptyval;
  67
  68 static struct iommu_table iommu_table_dart;
  69 static int iommu_table_dart_inited;
  70 static int dart_dirty;
  71 static int dart_is_u4;
  72
  73 #define DBG(...)
  74
  75 static inline void dart_tlb_invalidate_all(void)
  76 {
  77         unsigned long l = 0;
  78         unsigned int reg, inv_bit;
  79         unsigned long limit;
  80
  81         DBG("dart: flush\n");
  82
  83         /* To invalidate the DART, set the DARTCNTL_FLUSHTLB bit in the
  84          * control register and wait for it to clear.
  85          *
  86          * Gotcha: Sometimes, the DART won't detect that the bit gets
  87          * set. If so, clear it and set it again.
  88          */
  89
  90         limit = 0;
  91
  92         inv_bit = dart_is_u4 ? DART_CNTL_U4_FLUSHTLB : DART_CNTL_U3_FLUSHTLB;
  93 retry:
  94         l = 0;
  95         reg = DART_IN(DART_CNTL);
  96         reg |= inv_bit;
  97         DART_OUT(DART_CNTL, reg);
  98
  99         while ((DART_IN(DART_CNTL) & inv_bit) && l < (1L << limit))
 100                 l++;
 101         if (l == (1L << limit)) {
 102                 if (limit < 4) {
 103                         limit++;
 104                         reg = DART_IN(DART_CNTL);
 105                         reg &= ~inv_bit;
 106                         DART_OUT(DART_CNTL, reg);
 107                         goto retry;
 108                 } else
 109                         panic("DART: TLB did not flush after waiting a long "
 110                               "time. Buggy U3 ?");
 111         }
 112 }
 113
 114 static inline void dart_tlb_invalidate_one(unsigned long bus_rpn)
 115 {
 116         unsigned int reg;
 117         unsigned int l, limit;
 118
 119         reg = DART_CNTL_U4_ENABLE | DART_CNTL_U4_IONE |
 120                 (bus_rpn & DART_CNTL_U4_IONE_MASK);
 121         DART_OUT(DART_CNTL, reg);
 122
 123         limit = 0;
 124 wait_more:
 125         l = 0;
 126         while ((DART_IN(DART_CNTL) & DART_CNTL_U4_IONE) && l < (1L << limit)) {
 127                 rmb();
 128                 l++;
 129         }
 130
 131         if (l == (1L << limit)) {
 132                 if (limit < 4) {
 133                         limit++;
 134                         goto wait_more;
 135                 } else
 136                         panic("DART: TLB did not flush after waiting a long "
 137                               "time. Buggy U4 ?");
 138         }
 139 }
 140
 141 static void dart_flush(struct iommu_table *tbl)
 142 {
 143         if (dart_dirty) {
 144                 dart_tlb_invalidate_all();
 145                 dart_dirty = 0;
 146         }
 147 }
 148
 149 static void dart_build(struct iommu_table *tbl, long index,
 150                        long npages, unsigned long uaddr,
 151                        enum dma_data_direction direction)
 152 {
 153         unsigned int *dp;
 154         unsigned int rpn;
 155         long l;
 156
 157         DBG("dart: build at: %lx, %lx, addr: %x\n", index, npages, uaddr);
 158
 159         index <<= DART_PAGE_FACTOR;
 160         npages <<= DART_PAGE_FACTOR;
 161
 162         dp = ((unsigned int*)tbl->it_base) + index;
 163
 164         /* On U3, all memory is contigous, so we can move this
 165          * out of the loop.
 166          */
 167         l = npages;
 168         while (l--) {
 169                 rpn = virt_to_abs(uaddr) >> DART_PAGE_SHIFT;
 170
 171                 *(dp++) = DARTMAP_VALID | (rpn & DARTMAP_RPNMASK);
 172
 173                 uaddr += DART_PAGE_SIZE;
 174         }
 175
 176         if (dart_is_u4) {
 177                 rpn = index;
 178                 mb(); /* make sure all updates have reached memory */
 179                 while (npages--)
 180                         dart_tlb_invalidate_one(rpn++);
 181         } else {
 182                 dart_dirty = 1;
 183         }
 184 }
 185
 186
 187 static void dart_free(struct iommu_table *tbl, long index, long npages)
 188 {
 189         unsigned int *dp;
 190
 191         /* We don't worry about flushing the TLB cache. The only drawback of
 192          * not doing it is that we won't catch buggy device drivers doing
 193          * bad DMAs, but then no 32-bit architecture ever does either.
 194          */
 195
 196         DBG("dart: free at: %lx, %lx\n", index, npages);
 197
 198         index <<= DART_PAGE_FACTOR;
 199         npages <<= DART_PAGE_FACTOR;
 200
 201         dp  = ((unsigned int *)tbl->it_base) + index;
 202
 203         while (npages--)
 204                 *(dp++) = dart_emptyval;
 205 }
 206
 207
 208 static int dart_init(struct device_node *dart_node)
 209 {
 210         unsigned int i;
 211         unsigned long tmp, base, size;
 212         struct resource r;
 213
 214         if (dart_tablebase == 0 || dart_tablesize == 0) {
 215                 printk(KERN_INFO "DART: table not allocated, using "
 216                        "direct DMA\n");
 217                 return -ENODEV;
 218         }
 219
 220         if (of_address_to_resource(dart_node, 0, &r))
 221                 panic("DART: can't get register base ! ");
 222
 223         /* Make sure nothing from the DART range remains in the CPU cache
 224          * from a previous mapping that existed before the kernel took
 225          * over
 226          */
 227         flush_dcache_phys_range(dart_tablebase,
 228                                 dart_tablebase + dart_tablesize);
 229
 230         /* Allocate a spare page to map all invalid DART pages. We need to do
 231          * that to work around what looks like a problem with the HT bridge
 232          * prefetching into invalid pages and corrupting data
 233          */
 234         tmp = lmb_alloc(DART_PAGE_SIZE, DART_PAGE_SIZE);
 235         dart_emptyval = DARTMAP_VALID | ((tmp >> DART_PAGE_SHIFT) &
 236                                          DARTMAP_RPNMASK);
 237
 238         /* Map in DART registers */
 239         dart = ioremap(r.start, r.end - r.start + 1);
 240         if (dart == NULL)
 241                 panic("DART: Cannot map registers!");
 242
 243         /* Map in DART table */
 244         dart_vbase = ioremap(virt_to_abs(dart_tablebase), dart_tablesize);
 245
 246         /* Fill initial table */
 247         for (i = 0; i < dart_tablesize/4; i++)
 248                 dart_vbase[i] = dart_emptyval;
 249
 250         /* Initialize DART with table base and enable it. */
 251         base = dart_tablebase >> DART_PAGE_SHIFT;
 252         size = dart_tablesize >> DART_PAGE_SHIFT;
 253         if (dart_is_u4) {
 254                 size &= DART_SIZE_U4_SIZE_MASK;
 255                 DART_OUT(DART_BASE_U4, base);
 256                 DART_OUT(DART_SIZE_U4, size);
 257                 DART_OUT(DART_CNTL, DART_CNTL_U4_ENABLE);
 258         } else {
 259                 size &= DART_CNTL_U3_SIZE_MASK;
 260                 DART_OUT(DART_CNTL,
 261                          DART_CNTL_U3_ENABLE |
 262                          (base << DART_CNTL_U3_BASE_SHIFT) |
 263                          (size << DART_CNTL_U3_SIZE_SHIFT));
 264         }
 265
 266         /* Invalidate DART to get rid of possible stale TLBs */
 267         dart_tlb_invalidate_all();
 268
 269         printk(KERN_INFO "DART IOMMU initialized for %s type chipset\n",
 270                dart_is_u4 ? "U4" : "U3");
 271
 272         return 0;
 273 }
 274
 275 static void iommu_table_dart_setup(void)
 276 {
 277         iommu_table_dart.it_busno = 0;
 278         iommu_table_dart.it_offset = 0;
 279         /* it_size is in number of entries */
 280         iommu_table_dart.it_size = (dart_tablesize / sizeof(u32)) >> DART_PAGE_FACTOR;
 281
 282         /* Initialize the common IOMMU code */
 283         iommu_table_dart.it_base = (unsigned long)dart_vbase;
 284         iommu_table_dart.it_index = 0;
 285         iommu_table_dart.it_blocksize = 1;
 286         iommu_init_table(&iommu_table_dart, -1);
 287
 288         /* Reserve the last page of the DART to avoid possible prefetch
 289          * past the DART mapped area
 290          */
 291         set_bit(iommu_table_dart.it_size - 1, iommu_table_dart.it_map);
 292 }
 293
 294 static void iommu_dev_setup_dart(struct pci_dev *dev)
 295 {
 296         struct device_node *dn;
 297
 298         /* We only have one iommu table on the mac for now, which makes
 299          * things simple. Setup all PCI devices to point to this table
 300          *
 301          * We must use pci_device_to_OF_node() to make sure that
 302          * we get the real "final" pointer to the device in the
 303          * pci_dev sysdata and not the temporary PHB one
 304          */
 305         dn = pci_device_to_OF_node(dev);
 306
 307         if (dn)
 308                 PCI_DN(dn)->iommu_table = &iommu_table_dart;
 309 }
 310
 311 static void iommu_bus_setup_dart(struct pci_bus *bus)
 312 {
 313         struct device_node *dn;
 314
 315         if (!iommu_table_dart_inited) {
 316                 iommu_table_dart_inited = 1;
 317                 iommu_table_dart_setup();
 318         }
 319
 320         dn = pci_bus_to_OF_node(bus);
 321
 322         if (dn)
 323                 PCI_DN(dn)->iommu_table = &iommu_table_dart;
 324 }
 325
 326 static void iommu_dev_setup_null(struct pci_dev *dev) { }
 327 static void iommu_bus_setup_null(struct pci_bus *bus) { }
 328
 329 void iommu_init_early_dart(void)
 330 {
 331         struct device_node *dn;
 332
 333         /* Find the DART in the device-tree */
 334         dn = of_find_compatible_node(NULL, "dart", "u3-dart");
 335         if (dn == NULL) {
 336                 dn = of_find_compatible_node(NULL, "dart", "u4-dart");
 337                 if (dn == NULL)
 338                         goto bail;
 339                 dart_is_u4 = 1;
 340         }
 341
 342         /* Setup low level TCE operations for the core IOMMU code */
 343         ppc_md.tce_build = dart_build;
 344         ppc_md.tce_free  = dart_free;
 345         ppc_md.tce_flush = dart_flush;
 346
 347         /* Initialize the DART HW */
 348         if (dart_init(dn) == 0) {
 349                 ppc_md.iommu_dev_setup = iommu_dev_setup_dart;
 350                 ppc_md.iommu_bus_setup = iommu_bus_setup_dart;
 351
 352                 /* Setup pci_dma ops */
 353                 pci_iommu_init();
 354
 355                 return;
 356         }
 357
 358  bail:
 359         /* If init failed, use direct iommu and null setup functions */
 360         ppc_md.iommu_dev_setup = iommu_dev_setup_null;
 361         ppc_md.iommu_bus_setup = iommu_bus_setup_null;
 362
 363         /* Setup pci_dma ops */
 364         pci_direct_iommu_init();
 365 }
 366
 367
 368 void __init alloc_dart_table(void)
 369 {
 370         /* Only reserve DART space if machine has more than 1GB of RAM
 371          * or if requested with iommu=on on cmdline.
 372          *
 373          * 1GB of RAM is picked as limit because some default devices
 374          * (i.e. Airport Extreme) have 30 bit address range limits.
 375          */
 376
 377         if (iommu_is_off)
 378                 return;
 379
 380         if (!iommu_force_on && lmb_end_of_DRAM() <= 0x40000000ull)
 381                 return;
 382
 383         /* 512 pages (2MB) is max DART tablesize. */
 384         dart_tablesize = 1UL << 21;
 385         /* 16MB (1 << 24) alignment. We allocate a full 16Mb chuck since we
 386          * will blow up an entire large page anyway in the kernel mapping
 387          */
 388         dart_tablebase = (unsigned long)
 389                 abs_to_virt(lmb_alloc_base(1UL<<24, 1UL<<24, 0x80000000L));
 390
 391         printk(KERN_INFO "DART table allocated at: %lx\n", dart_tablebase);
 392 }