arch/powerpc/kernel/dma.c

   1 /*
   2  * Copyright (C) 2006 Benjamin Herrenschmidt, IBM Corporation
   3  *
   4  * Provide default implementations of the DMA mapping callbacks for
   5  * directly mapped busses.
   6  */
   7
   8 #include <linux/device.h>
   9 #include <linux/dma-mapping.h>
  10 #include <linux/dma-debug.h>
  11 #include <linux/gfp.h>
  12 #include <linux/memblock.h>
  13 #include <linux/export.h>
  14 #include <linux/pci.h>
  15 #include <asm/vio.h>
  16 #include <asm/bug.h>
  17 #include <asm/machdep.h>
  18 #include <asm/swiotlb.h>
  19 #include <asm/iommu.h>
  20
  21 /*
  22  * Generic direct DMA implementation
  23  *
  24  * This implementation supports a per-device offset that can be applied if
  25  * the address at which memory is visible to devices is not 0. Platform code
  26  * can set archdata.dma_data to an unsigned long holding the offset. By
  27  * default the offset is PCI_DRAM_OFFSET.
  28  */
  29
  30 static u64 __maybe_unused get_pfn_limit(struct device *dev)
  31 {
  32         u64 pfn = (dev->coherent_dma_mask >> PAGE_SHIFT) + 1;
  33         struct dev_archdata __maybe_unused *sd = &dev->archdata;
  34
  35 #ifdef CONFIG_SWIOTLB
  36         if (sd->max_direct_dma_addr && dev->dma_ops == &powerpc_swiotlb_dma_ops)
  37                 pfn = min_t(u64, pfn, sd->max_direct_dma_addr >> PAGE_SHIFT);
  38 #endif
  39
  40         return pfn;
  41 }
  42
  43 int dma_nommu_dma_supported(struct device *dev, u64 mask)
  44 {
  45 #ifdef CONFIG_PPC64
  46         u64 limit = get_dma_offset(dev) + (memblock_end_of_DRAM() - 1);
  47
  48         /* Limit fits in the mask, we are good */
  49         if (mask >= limit)
  50                 return 1;
  51
  52 #ifdef CONFIG_FSL_SOC
  53         /*
  54          * Freescale gets another chance via ZONE_DMA, however
  55          * that will have to be refined if/when they support iommus
  56          */
  57         return 1;
  58 #endif
  59         /* Sorry ... */
  60         return 0;
  61 #else
  62         return 1;
  63 #endif
  64 }
  65
  66 #ifndef CONFIG_NOT_COHERENT_CACHE
  67 void *__dma_nommu_alloc_coherent(struct device *dev, size_t size,
  68                                   dma_addr_t *dma_handle, gfp_t flag,
  69                                   unsigned long attrs)
  70 {
  71         void *ret;
  72         struct page *page;
  73         int node = dev_to_node(dev);
  74 #ifdef CONFIG_FSL_SOC
  75         u64 pfn = get_pfn_limit(dev);
  76         int zone;
  77
  78         /*
  79          * This code should be OK on other platforms, but we have drivers that
  80          * don't set coherent_dma_mask. As a workaround we just ifdef it. This
  81          * whole routine needs some serious cleanup.
  82          */
  83
  84         zone = dma_pfn_limit_to_zone(pfn);
  85         if (zone < 0) {
  86                 dev_err(dev, "%s: No suitable zone for pfn %#llx\n",
  87                         __func__, pfn);
  88                 return NULL;
  89         }
  90
  91         switch (zone) {
  92 #ifdef CONFIG_ZONE_DMA
  93         case ZONE_DMA:
  94                 flag |= GFP_DMA;
  95                 break;
  96 #endif
  97         };
  98 #endif /* CONFIG_FSL_SOC */
  99
 100         page = alloc_pages_node(node, flag, get_order(size));
 101         if (page == NULL)
 102                 return NULL;
 103         ret = page_address(page);
 104         memset(ret, 0, size);
 105         *dma_handle = __pa(ret) + get_dma_offset(dev);
 106
 107         return ret;
 108 }
 109
 110 void __dma_nommu_free_coherent(struct device *dev, size_t size,
 111                                 void *vaddr, dma_addr_t dma_handle,
 112                                 unsigned long attrs)
 113 {
 114         free_pages((unsigned long)vaddr, get_order(size));
 115 }
 116 #endif /* !CONFIG_NOT_COHERENT_CACHE */
 117
 118 static void *dma_nommu_alloc_coherent(struct device *dev, size_t size,
 119                                        dma_addr_t *dma_handle, gfp_t flag,
 120                                        unsigned long attrs)
 121 {
 122         struct iommu_table *iommu;
 123
 124         /* The coherent mask may be smaller than the real mask, check if
 125          * we can really use the direct ops
 126          */
 127         if (dma_nommu_dma_supported(dev, dev->coherent_dma_mask))
 128                 return __dma_nommu_alloc_coherent(dev, size, dma_handle,
 129                                                    flag, attrs);
 130
 131         /* Ok we can't ... do we have an iommu ? If not, fail */
 132         iommu = get_iommu_table_base(dev);
 133         if (!iommu)
 134                 return NULL;
 135
 136         /* Try to use the iommu */
 137         return iommu_alloc_coherent(dev, iommu, size, dma_handle,
 138                                     dev->coherent_dma_mask, flag,
 139                                     dev_to_node(dev));
 140 }
 141
 142 static void dma_nommu_free_coherent(struct device *dev, size_t size,
 143                                      void *vaddr, dma_addr_t dma_handle,
 144                                      unsigned long attrs)
 145 {
 146         struct iommu_table *iommu;
 147
 148         /* See comments in dma_nommu_alloc_coherent() */
 149         if (dma_nommu_dma_supported(dev, dev->coherent_dma_mask))
 150                 return __dma_nommu_free_coherent(dev, size, vaddr, dma_handle,
 151                                                   attrs);
 152         /* Maybe we used an iommu ... */
 153         iommu = get_iommu_table_base(dev);
 154
 155         /* If we hit that we should have never allocated in the first
 156          * place so how come we are freeing ?
 157          */
 158         if (WARN_ON(!iommu))
 159                 return;
 160         iommu_free_coherent(iommu, size, vaddr, dma_handle);
 161 }
 162
 163 int dma_nommu_mmap_coherent(struct device *dev, struct vm_area_struct *vma,
 164                              void *cpu_addr, dma_addr_t handle, size_t size,
 165                              unsigned long attrs)
 166 {
 167         unsigned long pfn;
 168
 169 #ifdef CONFIG_NOT_COHERENT_CACHE
 170         vma->vm_page_prot = pgprot_noncached(vma->vm_page_prot);
 171         pfn = __dma_get_coherent_pfn((unsigned long)cpu_addr);
 172 #else
 173         pfn = page_to_pfn(virt_to_page(cpu_addr));
 174 #endif
 175         return remap_pfn_range(vma, vma->vm_start,
 176                                pfn + vma->vm_pgoff,
 177                                vma->vm_end - vma->vm_start,
 178                                vma->vm_page_prot);
 179 }
 180
 181 int dma_nommu_map_sg(struct device *dev, struct scatterlist *sgl,
 182                 int nents, enum dma_data_direction direction,
 183                 unsigned long attrs)
 184 {
 185         struct scatterlist *sg;
 186         int i;
 187
 188         for_each_sg(sgl, sg, nents, i) {
 189                 sg->dma_address = sg_phys(sg) + get_dma_offset(dev);
 190                 sg->dma_length = sg->length;
 191
 192                 if (attrs & DMA_ATTR_SKIP_CPU_SYNC)
 193                         continue;
 194
 195                 __dma_sync_page(sg_page(sg), sg->offset, sg->length, direction);
 196         }
 197
 198         return nents;
 199 }
 200
 201 static void dma_nommu_unmap_sg(struct device *dev, struct scatterlist *sgl,
 202                                 int nents, enum dma_data_direction direction,
 203                                 unsigned long attrs)
 204 {
 205         struct scatterlist *sg;
 206         int i;
 207
 208         for_each_sg(sgl, sg, nents, i)
 209                 __dma_sync_page(sg_page(sg), sg->offset, sg->length, direction);
 210 }
 211
 212 u64 dma_nommu_get_required_mask(struct device *dev)
 213 {
 214         u64 end, mask;
 215
 216         end = memblock_end_of_DRAM() + get_dma_offset(dev);
 217
 218         mask = 1ULL << (fls64(end) - 1);
 219         mask += mask - 1;
 220
 221         return mask;
 222 }
 223
 224 dma_addr_t dma_nommu_map_page(struct device *dev, struct page *page,
 225                 unsigned long offset, size_t size,
 226                 enum dma_data_direction dir, unsigned long attrs)
 227 {
 228         if (!(attrs & DMA_ATTR_SKIP_CPU_SYNC))
 229                 __dma_sync_page(page, offset, size, dir);
 230
 231         return page_to_phys(page) + offset + get_dma_offset(dev);
 232 }
 233
 234 static inline void dma_nommu_unmap_page(struct device *dev,
 235                                          dma_addr_t dma_address,
 236                                          size_t size,
 237                                          enum dma_data_direction direction,
 238                                          unsigned long attrs)
 239 {
 240         if (!(attrs & DMA_ATTR_SKIP_CPU_SYNC))
 241                 __dma_sync(bus_to_virt(dma_address), size, direction);
 242 }
 243
 244 #ifdef CONFIG_NOT_COHERENT_CACHE
 245 static inline void dma_nommu_sync_sg(struct device *dev,
 246                 struct scatterlist *sgl, int nents,
 247                 enum dma_data_direction direction)
 248 {
 249         struct scatterlist *sg;
 250         int i;
 251
 252         for_each_sg(sgl, sg, nents, i)
 253                 __dma_sync_page(sg_page(sg), sg->offset, sg->length, direction);
 254 }
 255
 256 static inline void dma_nommu_sync_single(struct device *dev,
 257                                           dma_addr_t dma_handle, size_t size,
 258                                           enum dma_data_direction direction)
 259 {
 260         __dma_sync(bus_to_virt(dma_handle), size, direction);
 261 }
 262 #endif
 263
 264 const struct dma_map_ops dma_nommu_ops = {
 265         .alloc                          = dma_nommu_alloc_coherent,
 266         .free                           = dma_nommu_free_coherent,
 267         .mmap                           = dma_nommu_mmap_coherent,
 268         .map_sg                         = dma_nommu_map_sg,
 269         .unmap_sg                       = dma_nommu_unmap_sg,
 270         .dma_supported                  = dma_nommu_dma_supported,
 271         .map_page                       = dma_nommu_map_page,
 272         .unmap_page                     = dma_nommu_unmap_page,
 273         .get_required_mask              = dma_nommu_get_required_mask,
 274 #ifdef CONFIG_NOT_COHERENT_CACHE
 275         .sync_single_for_cpu            = dma_nommu_sync_single,
 276         .sync_single_for_device         = dma_nommu_sync_single,
 277         .sync_sg_for_cpu                = dma_nommu_sync_sg,
 278         .sync_sg_for_device             = dma_nommu_sync_sg,
 279 #endif
 280 };
 281 EXPORT_SYMBOL(dma_nommu_ops);
 282
 283 int dma_set_coherent_mask(struct device *dev, u64 mask)
 284 {
 285         if (!dma_supported(dev, mask)) {
 286                 /*
 287                  * We need to special case the direct DMA ops which can
 288                  * support a fallback for coherent allocations. There
 289                  * is no dma_op->set_coherent_mask() so we have to do
 290                  * things the hard way:
 291                  */
 292                 if (get_dma_ops(dev) != &dma_nommu_ops ||
 293                     get_iommu_table_base(dev) == NULL ||
 294                     !dma_iommu_dma_supported(dev, mask))
 295                         return -EIO;
 296         }
 297         dev->coherent_dma_mask = mask;
 298         return 0;
 299 }
 300 EXPORT_SYMBOL(dma_set_coherent_mask);
 301
 302 int dma_set_mask(struct device *dev, u64 dma_mask)
 303 {
 304         if (ppc_md.dma_set_mask)
 305                 return ppc_md.dma_set_mask(dev, dma_mask);
 306
 307         if (!dev->dma_mask || !dma_supported(dev, dma_mask))
 308                 return -EIO;
 309         *dev->dma_mask = dma_mask;
 310         return 0;
 311 }
 312 EXPORT_SYMBOL(dma_set_mask);
 313
 314 static int __init dma_init(void)
 315 {
 316 #ifdef CONFIG_IBMVIO
 317         dma_debug_add_bus(&vio_bus_type);
 318 #endif
 319
 320        return 0;
 321 }
 322 fs_initcall(dma_init);
 323