]> git.karo-electronics.de Git - karo-tx-linux.git/blob - arch/arm/mm/dma-mapping.c
Merge tag 'batman-adv-for-davem' of git://git.open-mesh.org/linux-merge
[karo-tx-linux.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/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 #include <linux/sizes.h>
28
29 #include <asm/memory.h>
30 #include <asm/highmem.h>
31 #include <asm/cacheflush.h>
32 #include <asm/tlbflush.h>
33 #include <asm/mach/arch.h>
34 #include <asm/dma-iommu.h>
35 #include <asm/mach/map.h>
36 #include <asm/system_info.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 (!dma_get_attr(DMA_ATTR_SKIP_CPU_SYNC, attrs))
77                 __dma_page_cpu_to_dev(page, offset, size, dir);
78         return pfn_to_dma(dev, page_to_pfn(page)) + offset;
79 }
80
81 static dma_addr_t arm_coherent_dma_map_page(struct device *dev, struct page *page,
82              unsigned long offset, size_t size, enum dma_data_direction dir,
83              struct dma_attrs *attrs)
84 {
85         return pfn_to_dma(dev, page_to_pfn(page)) + offset;
86 }
87
88 /**
89  * arm_dma_unmap_page - unmap a buffer previously mapped through dma_map_page()
90  * @dev: valid struct device pointer, or NULL for ISA and EISA-like devices
91  * @handle: DMA address of buffer
92  * @size: size of buffer (same as passed to dma_map_page)
93  * @dir: DMA transfer direction (same as passed to dma_map_page)
94  *
95  * Unmap a page streaming mode DMA translation.  The handle and size
96  * must match what was provided in the previous dma_map_page() call.
97  * All other usages are undefined.
98  *
99  * After this call, reads by the CPU to the buffer are guaranteed to see
100  * whatever the device wrote there.
101  */
102 static void arm_dma_unmap_page(struct device *dev, dma_addr_t handle,
103                 size_t size, enum dma_data_direction dir,
104                 struct dma_attrs *attrs)
105 {
106         if (!dma_get_attr(DMA_ATTR_SKIP_CPU_SYNC, attrs))
107                 __dma_page_dev_to_cpu(pfn_to_page(dma_to_pfn(dev, handle)),
108                                       handle & ~PAGE_MASK, size, dir);
109 }
110
111 static void arm_dma_sync_single_for_cpu(struct device *dev,
112                 dma_addr_t handle, size_t size, enum dma_data_direction dir)
113 {
114         unsigned int offset = handle & (PAGE_SIZE - 1);
115         struct page *page = pfn_to_page(dma_to_pfn(dev, handle-offset));
116         __dma_page_dev_to_cpu(page, offset, size, dir);
117 }
118
119 static void arm_dma_sync_single_for_device(struct device *dev,
120                 dma_addr_t handle, size_t size, enum dma_data_direction dir)
121 {
122         unsigned int offset = handle & (PAGE_SIZE - 1);
123         struct page *page = pfn_to_page(dma_to_pfn(dev, handle-offset));
124         __dma_page_cpu_to_dev(page, offset, size, dir);
125 }
126
127 struct dma_map_ops arm_dma_ops = {
128         .alloc                  = arm_dma_alloc,
129         .free                   = arm_dma_free,
130         .mmap                   = arm_dma_mmap,
131         .get_sgtable            = arm_dma_get_sgtable,
132         .map_page               = arm_dma_map_page,
133         .unmap_page             = arm_dma_unmap_page,
134         .map_sg                 = arm_dma_map_sg,
135         .unmap_sg               = arm_dma_unmap_sg,
136         .sync_single_for_cpu    = arm_dma_sync_single_for_cpu,
137         .sync_single_for_device = arm_dma_sync_single_for_device,
138         .sync_sg_for_cpu        = arm_dma_sync_sg_for_cpu,
139         .sync_sg_for_device     = arm_dma_sync_sg_for_device,
140         .set_dma_mask           = arm_dma_set_mask,
141 };
142 EXPORT_SYMBOL(arm_dma_ops);
143
144 static void *arm_coherent_dma_alloc(struct device *dev, size_t size,
145         dma_addr_t *handle, gfp_t gfp, struct dma_attrs *attrs);
146 static void arm_coherent_dma_free(struct device *dev, size_t size, void *cpu_addr,
147                                   dma_addr_t handle, struct dma_attrs *attrs);
148
149 struct dma_map_ops arm_coherent_dma_ops = {
150         .alloc                  = arm_coherent_dma_alloc,
151         .free                   = arm_coherent_dma_free,
152         .mmap                   = arm_dma_mmap,
153         .get_sgtable            = arm_dma_get_sgtable,
154         .map_page               = arm_coherent_dma_map_page,
155         .map_sg                 = arm_dma_map_sg,
156         .set_dma_mask           = arm_dma_set_mask,
157 };
158 EXPORT_SYMBOL(arm_coherent_dma_ops);
159
160 static u64 get_coherent_dma_mask(struct device *dev)
161 {
162         u64 mask = (u64)arm_dma_limit;
163
164         if (dev) {
165                 mask = dev->coherent_dma_mask;
166
167                 /*
168                  * Sanity check the DMA mask - it must be non-zero, and
169                  * must be able to be satisfied by a DMA allocation.
170                  */
171                 if (mask == 0) {
172                         dev_warn(dev, "coherent DMA mask is unset\n");
173                         return 0;
174                 }
175
176                 if ((~mask) & (u64)arm_dma_limit) {
177                         dev_warn(dev, "coherent DMA mask %#llx is smaller "
178                                  "than system GFP_DMA mask %#llx\n",
179                                  mask, (u64)arm_dma_limit);
180                         return 0;
181                 }
182         }
183
184         return mask;
185 }
186
187 static void __dma_clear_buffer(struct page *page, size_t size)
188 {
189         /*
190          * Ensure that the allocated pages are zeroed, and that any data
191          * lurking in the kernel direct-mapped region is invalidated.
192          */
193         if (PageHighMem(page)) {
194                 phys_addr_t base = __pfn_to_phys(page_to_pfn(page));
195                 phys_addr_t end = base + size;
196                 while (size > 0) {
197                         void *ptr = kmap_atomic(page);
198                         memset(ptr, 0, PAGE_SIZE);
199                         dmac_flush_range(ptr, ptr + PAGE_SIZE);
200                         kunmap_atomic(ptr);
201                         page++;
202                         size -= PAGE_SIZE;
203                 }
204                 outer_flush_range(base, end);
205         } else {
206                 void *ptr = page_address(page);
207                 memset(ptr, 0, size);
208                 dmac_flush_range(ptr, ptr + size);
209                 outer_flush_range(__pa(ptr), __pa(ptr) + size);
210         }
211 }
212
213 /*
214  * Allocate a DMA buffer for 'dev' of size 'size' using the
215  * specified gfp mask.  Note that 'size' must be page aligned.
216  */
217 static struct page *__dma_alloc_buffer(struct device *dev, size_t size, gfp_t gfp)
218 {
219         unsigned long order = get_order(size);
220         struct page *page, *p, *e;
221
222         page = alloc_pages(gfp, order);
223         if (!page)
224                 return NULL;
225
226         /*
227          * Now split the huge page and free the excess pages
228          */
229         split_page(page, order);
230         for (p = page + (size >> PAGE_SHIFT), e = page + (1 << order); p < e; p++)
231                 __free_page(p);
232
233         __dma_clear_buffer(page, size);
234
235         return page;
236 }
237
238 /*
239  * Free a DMA buffer.  'size' must be page aligned.
240  */
241 static void __dma_free_buffer(struct page *page, size_t size)
242 {
243         struct page *e = page + (size >> PAGE_SHIFT);
244
245         while (page < e) {
246                 __free_page(page);
247                 page++;
248         }
249 }
250
251 #ifdef CONFIG_MMU
252 #ifdef CONFIG_HUGETLB_PAGE
253 #warning ARM Coherent DMA allocator does not (yet) support huge TLB
254 #endif
255
256 static void *__alloc_from_contiguous(struct device *dev, size_t size,
257                                      pgprot_t prot, struct page **ret_page,
258                                      const void *caller);
259
260 static void *__alloc_remap_buffer(struct device *dev, size_t size, gfp_t gfp,
261                                  pgprot_t prot, struct page **ret_page,
262                                  const void *caller);
263
264 static void *
265 __dma_alloc_remap(struct page *page, size_t size, gfp_t gfp, pgprot_t prot,
266         const void *caller)
267 {
268         struct vm_struct *area;
269         unsigned long addr;
270
271         /*
272          * DMA allocation can be mapped to user space, so lets
273          * set VM_USERMAP flags too.
274          */
275         area = get_vm_area_caller(size, VM_ARM_DMA_CONSISTENT | VM_USERMAP,
276                                   caller);
277         if (!area)
278                 return NULL;
279         addr = (unsigned long)area->addr;
280         area->phys_addr = __pfn_to_phys(page_to_pfn(page));
281
282         if (ioremap_page_range(addr, addr + size, area->phys_addr, prot)) {
283                 vunmap((void *)addr);
284                 return NULL;
285         }
286         return (void *)addr;
287 }
288
289 static void __dma_free_remap(void *cpu_addr, size_t size)
290 {
291         unsigned int flags = VM_ARM_DMA_CONSISTENT | VM_USERMAP;
292         struct vm_struct *area = find_vm_area(cpu_addr);
293         if (!area || (area->flags & flags) != flags) {
294                 WARN(1, "trying to free invalid coherent area: %p\n", cpu_addr);
295                 return;
296         }
297         unmap_kernel_range((unsigned long)cpu_addr, size);
298         vunmap(cpu_addr);
299 }
300
301 #define DEFAULT_DMA_COHERENT_POOL_SIZE  SZ_256K
302
303 struct dma_pool {
304         size_t size;
305         spinlock_t lock;
306         unsigned long *bitmap;
307         unsigned long nr_pages;
308         void *vaddr;
309         struct page **pages;
310 };
311
312 static struct dma_pool atomic_pool = {
313         .size = DEFAULT_DMA_COHERENT_POOL_SIZE,
314 };
315
316 static int __init early_coherent_pool(char *p)
317 {
318         atomic_pool.size = memparse(p, &p);
319         return 0;
320 }
321 early_param("coherent_pool", early_coherent_pool);
322
323 void __init init_dma_coherent_pool_size(unsigned long size)
324 {
325         /*
326          * Catch any attempt to set the pool size too late.
327          */
328         BUG_ON(atomic_pool.vaddr);
329
330         /*
331          * Set architecture specific coherent pool size only if
332          * it has not been changed by kernel command line parameter.
333          */
334         if (atomic_pool.size == DEFAULT_DMA_COHERENT_POOL_SIZE)
335                 atomic_pool.size = size;
336 }
337
338 /*
339  * Initialise the coherent pool for atomic allocations.
340  */
341 static int __init atomic_pool_init(void)
342 {
343         struct dma_pool *pool = &atomic_pool;
344         pgprot_t prot = pgprot_dmacoherent(pgprot_kernel);
345         gfp_t gfp = GFP_KERNEL | GFP_DMA;
346         unsigned long nr_pages = pool->size >> PAGE_SHIFT;
347         unsigned long *bitmap;
348         struct page *page;
349         struct page **pages;
350         void *ptr;
351         int bitmap_size = BITS_TO_LONGS(nr_pages) * sizeof(long);
352
353         bitmap = kzalloc(bitmap_size, GFP_KERNEL);
354         if (!bitmap)
355                 goto no_bitmap;
356
357         pages = kzalloc(nr_pages * sizeof(struct page *), GFP_KERNEL);
358         if (!pages)
359                 goto no_pages;
360
361         if (IS_ENABLED(CONFIG_DMA_CMA))
362                 ptr = __alloc_from_contiguous(NULL, pool->size, prot, &page,
363                                               atomic_pool_init);
364         else
365                 ptr = __alloc_remap_buffer(NULL, pool->size, gfp, prot, &page,
366                                            atomic_pool_init);
367         if (ptr) {
368                 int i;
369
370                 for (i = 0; i < nr_pages; i++)
371                         pages[i] = page + i;
372
373                 spin_lock_init(&pool->lock);
374                 pool->vaddr = ptr;
375                 pool->pages = pages;
376                 pool->bitmap = bitmap;
377                 pool->nr_pages = nr_pages;
378                 pr_info("DMA: preallocated %u KiB pool for atomic coherent allocations\n",
379                        (unsigned)pool->size / 1024);
380                 return 0;
381         }
382
383         kfree(pages);
384 no_pages:
385         kfree(bitmap);
386 no_bitmap:
387         pr_err("DMA: failed to allocate %u KiB pool for atomic coherent allocation\n",
388                (unsigned)pool->size / 1024);
389         return -ENOMEM;
390 }
391 /*
392  * CMA is activated by core_initcall, so we must be called after it.
393  */
394 postcore_initcall(atomic_pool_init);
395
396 struct dma_contig_early_reserve {
397         phys_addr_t base;
398         unsigned long size;
399 };
400
401 static struct dma_contig_early_reserve dma_mmu_remap[MAX_CMA_AREAS] __initdata;
402
403 static int dma_mmu_remap_num __initdata;
404
405 void __init dma_contiguous_early_fixup(phys_addr_t base, unsigned long size)
406 {
407         dma_mmu_remap[dma_mmu_remap_num].base = base;
408         dma_mmu_remap[dma_mmu_remap_num].size = size;
409         dma_mmu_remap_num++;
410 }
411
412 void __init dma_contiguous_remap(void)
413 {
414         int i;
415         for (i = 0; i < dma_mmu_remap_num; i++) {
416                 phys_addr_t start = dma_mmu_remap[i].base;
417                 phys_addr_t end = start + dma_mmu_remap[i].size;
418                 struct map_desc map;
419                 unsigned long addr;
420
421                 if (end > arm_lowmem_limit)
422                         end = arm_lowmem_limit;
423                 if (start >= end)
424                         continue;
425
426                 map.pfn = __phys_to_pfn(start);
427                 map.virtual = __phys_to_virt(start);
428                 map.length = end - start;
429                 map.type = MT_MEMORY_DMA_READY;
430
431                 /*
432                  * Clear previous low-memory mapping
433                  */
434                 for (addr = __phys_to_virt(start); addr < __phys_to_virt(end);
435                      addr += PMD_SIZE)
436                         pmd_clear(pmd_off_k(addr));
437
438                 iotable_init(&map, 1);
439         }
440 }
441
442 static int __dma_update_pte(pte_t *pte, pgtable_t token, unsigned long addr,
443                             void *data)
444 {
445         struct page *page = virt_to_page(addr);
446         pgprot_t prot = *(pgprot_t *)data;
447
448         set_pte_ext(pte, mk_pte(page, prot), 0);
449         return 0;
450 }
451
452 static void __dma_remap(struct page *page, size_t size, pgprot_t prot)
453 {
454         unsigned long start = (unsigned long) page_address(page);
455         unsigned end = start + size;
456
457         apply_to_page_range(&init_mm, start, size, __dma_update_pte, &prot);
458         flush_tlb_kernel_range(start, end);
459 }
460
461 static void *__alloc_remap_buffer(struct device *dev, size_t size, gfp_t gfp,
462                                  pgprot_t prot, struct page **ret_page,
463                                  const void *caller)
464 {
465         struct page *page;
466         void *ptr;
467         page = __dma_alloc_buffer(dev, size, gfp);
468         if (!page)
469                 return NULL;
470
471         ptr = __dma_alloc_remap(page, size, gfp, prot, caller);
472         if (!ptr) {
473                 __dma_free_buffer(page, size);
474                 return NULL;
475         }
476
477         *ret_page = page;
478         return ptr;
479 }
480
481 static void *__alloc_from_pool(size_t size, struct page **ret_page)
482 {
483         struct dma_pool *pool = &atomic_pool;
484         unsigned int count = PAGE_ALIGN(size) >> PAGE_SHIFT;
485         unsigned int pageno;
486         unsigned long flags;
487         void *ptr = NULL;
488         unsigned long align_mask;
489
490         if (!pool->vaddr) {
491                 WARN(1, "coherent pool not initialised!\n");
492                 return NULL;
493         }
494
495         /*
496          * Align the region allocation - allocations from pool are rather
497          * small, so align them to their order in pages, minimum is a page
498          * size. This helps reduce fragmentation of the DMA space.
499          */
500         align_mask = (1 << get_order(size)) - 1;
501
502         spin_lock_irqsave(&pool->lock, flags);
503         pageno = bitmap_find_next_zero_area(pool->bitmap, pool->nr_pages,
504                                             0, count, align_mask);
505         if (pageno < pool->nr_pages) {
506                 bitmap_set(pool->bitmap, pageno, count);
507                 ptr = pool->vaddr + PAGE_SIZE * pageno;
508                 *ret_page = pool->pages[pageno];
509         } else {
510                 pr_err_once("ERROR: %u KiB atomic DMA coherent pool is too small!\n"
511                             "Please increase it with coherent_pool= kernel parameter!\n",
512                             (unsigned)pool->size / 1024);
513         }
514         spin_unlock_irqrestore(&pool->lock, flags);
515
516         return ptr;
517 }
518
519 static bool __in_atomic_pool(void *start, size_t size)
520 {
521         struct dma_pool *pool = &atomic_pool;
522         void *end = start + size;
523         void *pool_start = pool->vaddr;
524         void *pool_end = pool->vaddr + pool->size;
525
526         if (start < pool_start || start >= pool_end)
527                 return false;
528
529         if (end <= pool_end)
530                 return true;
531
532         WARN(1, "Wrong coherent size(%p-%p) from atomic pool(%p-%p)\n",
533              start, end - 1, pool_start, pool_end - 1);
534
535         return false;
536 }
537
538 static int __free_from_pool(void *start, size_t size)
539 {
540         struct dma_pool *pool = &atomic_pool;
541         unsigned long pageno, count;
542         unsigned long flags;
543
544         if (!__in_atomic_pool(start, size))
545                 return 0;
546
547         pageno = (start - pool->vaddr) >> PAGE_SHIFT;
548         count = size >> PAGE_SHIFT;
549
550         spin_lock_irqsave(&pool->lock, flags);
551         bitmap_clear(pool->bitmap, pageno, count);
552         spin_unlock_irqrestore(&pool->lock, flags);
553
554         return 1;
555 }
556
557 static void *__alloc_from_contiguous(struct device *dev, size_t size,
558                                      pgprot_t prot, struct page **ret_page,
559                                      const void *caller)
560 {
561         unsigned long order = get_order(size);
562         size_t count = size >> PAGE_SHIFT;
563         struct page *page;
564         void *ptr;
565
566         page = dma_alloc_from_contiguous(dev, count, order);
567         if (!page)
568                 return NULL;
569
570         __dma_clear_buffer(page, size);
571
572         if (PageHighMem(page)) {
573                 ptr = __dma_alloc_remap(page, size, GFP_KERNEL, prot, caller);
574                 if (!ptr) {
575                         dma_release_from_contiguous(dev, page, count);
576                         return NULL;
577                 }
578         } else {
579                 __dma_remap(page, size, prot);
580                 ptr = page_address(page);
581         }
582         *ret_page = page;
583         return ptr;
584 }
585
586 static void __free_from_contiguous(struct device *dev, struct page *page,
587                                    void *cpu_addr, size_t size)
588 {
589         if (PageHighMem(page))
590                 __dma_free_remap(cpu_addr, size);
591         else
592                 __dma_remap(page, size, pgprot_kernel);
593         dma_release_from_contiguous(dev, page, size >> PAGE_SHIFT);
594 }
595
596 static inline pgprot_t __get_dma_pgprot(struct dma_attrs *attrs, pgprot_t prot)
597 {
598         prot = dma_get_attr(DMA_ATTR_WRITE_COMBINE, attrs) ?
599                             pgprot_writecombine(prot) :
600                             pgprot_dmacoherent(prot);
601         return prot;
602 }
603
604 #define nommu() 0
605
606 #else   /* !CONFIG_MMU */
607
608 #define nommu() 1
609
610 #define __get_dma_pgprot(attrs, prot)   __pgprot(0)
611 #define __alloc_remap_buffer(dev, size, gfp, prot, ret, c)      NULL
612 #define __alloc_from_pool(size, ret_page)                       NULL
613 #define __alloc_from_contiguous(dev, size, prot, ret, c)        NULL
614 #define __free_from_pool(cpu_addr, size)                        0
615 #define __free_from_contiguous(dev, page, cpu_addr, size)       do { } while (0)
616 #define __dma_free_remap(cpu_addr, size)                        do { } while (0)
617
618 #endif  /* CONFIG_MMU */
619
620 static void *__alloc_simple_buffer(struct device *dev, size_t size, gfp_t gfp,
621                                    struct page **ret_page)
622 {
623         struct page *page;
624         page = __dma_alloc_buffer(dev, size, gfp);
625         if (!page)
626                 return NULL;
627
628         *ret_page = page;
629         return page_address(page);
630 }
631
632
633
634 static void *__dma_alloc(struct device *dev, size_t size, dma_addr_t *handle,
635                          gfp_t gfp, pgprot_t prot, bool is_coherent, const void *caller)
636 {
637         u64 mask = get_coherent_dma_mask(dev);
638         struct page *page = NULL;
639         void *addr;
640
641 #ifdef CONFIG_DMA_API_DEBUG
642         u64 limit = (mask + 1) & ~mask;
643         if (limit && size >= limit) {
644                 dev_warn(dev, "coherent allocation too big (requested %#x mask %#llx)\n",
645                         size, mask);
646                 return NULL;
647         }
648 #endif
649
650         if (!mask)
651                 return NULL;
652
653         if (mask < 0xffffffffULL)
654                 gfp |= GFP_DMA;
655
656         /*
657          * Following is a work-around (a.k.a. hack) to prevent pages
658          * with __GFP_COMP being passed to split_page() which cannot
659          * handle them.  The real problem is that this flag probably
660          * should be 0 on ARM as it is not supported on this
661          * platform; see CONFIG_HUGETLBFS.
662          */
663         gfp &= ~(__GFP_COMP);
664
665         *handle = DMA_ERROR_CODE;
666         size = PAGE_ALIGN(size);
667
668         if (is_coherent || nommu())
669                 addr = __alloc_simple_buffer(dev, size, gfp, &page);
670         else if (!(gfp & __GFP_WAIT))
671                 addr = __alloc_from_pool(size, &page);
672         else if (!IS_ENABLED(CONFIG_DMA_CMA))
673                 addr = __alloc_remap_buffer(dev, size, gfp, prot, &page, caller);
674         else
675                 addr = __alloc_from_contiguous(dev, size, prot, &page, caller);
676
677         if (addr)
678                 *handle = pfn_to_dma(dev, page_to_pfn(page));
679
680         return addr;
681 }
682
683 /*
684  * Allocate DMA-coherent memory space and return both the kernel remapped
685  * virtual and bus address for that space.
686  */
687 void *arm_dma_alloc(struct device *dev, size_t size, dma_addr_t *handle,
688                     gfp_t gfp, struct dma_attrs *attrs)
689 {
690         pgprot_t prot = __get_dma_pgprot(attrs, pgprot_kernel);
691         void *memory;
692
693         if (dma_alloc_from_coherent(dev, size, handle, &memory))
694                 return memory;
695
696         return __dma_alloc(dev, size, handle, gfp, prot, false,
697                            __builtin_return_address(0));
698 }
699
700 static void *arm_coherent_dma_alloc(struct device *dev, size_t size,
701         dma_addr_t *handle, gfp_t gfp, struct dma_attrs *attrs)
702 {
703         pgprot_t prot = __get_dma_pgprot(attrs, pgprot_kernel);
704         void *memory;
705
706         if (dma_alloc_from_coherent(dev, size, handle, &memory))
707                 return memory;
708
709         return __dma_alloc(dev, size, handle, gfp, prot, true,
710                            __builtin_return_address(0));
711 }
712
713 /*
714  * Create userspace mapping for the DMA-coherent memory.
715  */
716 int arm_dma_mmap(struct device *dev, struct vm_area_struct *vma,
717                  void *cpu_addr, dma_addr_t dma_addr, size_t size,
718                  struct dma_attrs *attrs)
719 {
720         int ret = -ENXIO;
721 #ifdef CONFIG_MMU
722         unsigned long nr_vma_pages = (vma->vm_end - vma->vm_start) >> PAGE_SHIFT;
723         unsigned long nr_pages = PAGE_ALIGN(size) >> PAGE_SHIFT;
724         unsigned long pfn = dma_to_pfn(dev, dma_addr);
725         unsigned long off = vma->vm_pgoff;
726
727         vma->vm_page_prot = __get_dma_pgprot(attrs, vma->vm_page_prot);
728
729         if (dma_mmap_from_coherent(dev, vma, cpu_addr, size, &ret))
730                 return ret;
731
732         if (off < nr_pages && nr_vma_pages <= (nr_pages - off)) {
733                 ret = remap_pfn_range(vma, vma->vm_start,
734                                       pfn + off,
735                                       vma->vm_end - vma->vm_start,
736                                       vma->vm_page_prot);
737         }
738 #endif  /* CONFIG_MMU */
739
740         return ret;
741 }
742
743 /*
744  * Free a buffer as defined by the above mapping.
745  */
746 static void __arm_dma_free(struct device *dev, size_t size, void *cpu_addr,
747                            dma_addr_t handle, struct dma_attrs *attrs,
748                            bool is_coherent)
749 {
750         struct page *page = pfn_to_page(dma_to_pfn(dev, handle));
751
752         if (dma_release_from_coherent(dev, get_order(size), cpu_addr))
753                 return;
754
755         size = PAGE_ALIGN(size);
756
757         if (is_coherent || nommu()) {
758                 __dma_free_buffer(page, size);
759         } else if (__free_from_pool(cpu_addr, size)) {
760                 return;
761         } else if (!IS_ENABLED(CONFIG_DMA_CMA)) {
762                 __dma_free_remap(cpu_addr, size);
763                 __dma_free_buffer(page, size);
764         } else {
765                 /*
766                  * Non-atomic allocations cannot be freed with IRQs disabled
767                  */
768                 WARN_ON(irqs_disabled());
769                 __free_from_contiguous(dev, page, cpu_addr, size);
770         }
771 }
772
773 void arm_dma_free(struct device *dev, size_t size, void *cpu_addr,
774                   dma_addr_t handle, struct dma_attrs *attrs)
775 {
776         __arm_dma_free(dev, size, cpu_addr, handle, attrs, false);
777 }
778
779 static void arm_coherent_dma_free(struct device *dev, size_t size, void *cpu_addr,
780                                   dma_addr_t handle, struct dma_attrs *attrs)
781 {
782         __arm_dma_free(dev, size, cpu_addr, handle, attrs, true);
783 }
784
785 int arm_dma_get_sgtable(struct device *dev, struct sg_table *sgt,
786                  void *cpu_addr, dma_addr_t handle, size_t size,
787                  struct dma_attrs *attrs)
788 {
789         struct page *page = pfn_to_page(dma_to_pfn(dev, handle));
790         int ret;
791
792         ret = sg_alloc_table(sgt, 1, GFP_KERNEL);
793         if (unlikely(ret))
794                 return ret;
795
796         sg_set_page(sgt->sgl, page, PAGE_ALIGN(size), 0);
797         return 0;
798 }
799
800 static void dma_cache_maint_page(struct page *page, unsigned long offset,
801         size_t size, enum dma_data_direction dir,
802         void (*op)(const void *, size_t, int))
803 {
804         unsigned long pfn;
805         size_t left = size;
806
807         pfn = page_to_pfn(page) + offset / PAGE_SIZE;
808         offset %= PAGE_SIZE;
809
810         /*
811          * A single sg entry may refer to multiple physically contiguous
812          * pages.  But we still need to process highmem pages individually.
813          * If highmem is not configured then the bulk of this loop gets
814          * optimized out.
815          */
816         do {
817                 size_t len = left;
818                 void *vaddr;
819
820                 page = pfn_to_page(pfn);
821
822                 if (PageHighMem(page)) {
823                         if (len + offset > PAGE_SIZE)
824                                 len = PAGE_SIZE - offset;
825
826                         if (cache_is_vipt_nonaliasing()) {
827                                 vaddr = kmap_atomic(page);
828                                 op(vaddr + offset, len, dir);
829                                 kunmap_atomic(vaddr);
830                         } else {
831                                 vaddr = kmap_high_get(page);
832                                 if (vaddr) {
833                                         op(vaddr + offset, len, dir);
834                                         kunmap_high(page);
835                                 }
836                         }
837                 } else {
838                         vaddr = page_address(page) + offset;
839                         op(vaddr, len, dir);
840                 }
841                 offset = 0;
842                 pfn++;
843                 left -= len;
844         } while (left);
845 }
846
847 /*
848  * Make an area consistent for devices.
849  * Note: Drivers should NOT use this function directly, as it will break
850  * platforms with CONFIG_DMABOUNCE.
851  * Use the driver DMA support - see dma-mapping.h (dma_sync_*)
852  */
853 static void __dma_page_cpu_to_dev(struct page *page, unsigned long off,
854         size_t size, enum dma_data_direction dir)
855 {
856         unsigned long paddr;
857
858         dma_cache_maint_page(page, off, size, dir, dmac_map_area);
859
860         paddr = page_to_phys(page) + off;
861         if (dir == DMA_FROM_DEVICE) {
862                 outer_inv_range(paddr, paddr + size);
863         } else {
864                 outer_clean_range(paddr, paddr + size);
865         }
866         /* FIXME: non-speculating: flush on bidirectional mappings? */
867 }
868
869 static void __dma_page_dev_to_cpu(struct page *page, unsigned long off,
870         size_t size, enum dma_data_direction dir)
871 {
872         unsigned long paddr = page_to_phys(page) + off;
873
874         /* FIXME: non-speculating: not required */
875         /* don't bother invalidating if DMA to device */
876         if (dir != DMA_TO_DEVICE)
877                 outer_inv_range(paddr, paddr + size);
878
879         dma_cache_maint_page(page, off, size, dir, dmac_unmap_area);
880
881         /*
882          * Mark the D-cache clean for these pages to avoid extra flushing.
883          */
884         if (dir != DMA_TO_DEVICE && size >= PAGE_SIZE) {
885                 unsigned long pfn;
886                 size_t left = size;
887
888                 pfn = page_to_pfn(page) + off / PAGE_SIZE;
889                 off %= PAGE_SIZE;
890                 if (off) {
891                         pfn++;
892                         left -= PAGE_SIZE - off;
893                 }
894                 while (left >= PAGE_SIZE) {
895                         page = pfn_to_page(pfn++);
896                         set_bit(PG_dcache_clean, &page->flags);
897                         left -= PAGE_SIZE;
898                 }
899         }
900 }
901
902 /**
903  * arm_dma_map_sg - map a set of SG buffers for streaming mode DMA
904  * @dev: valid struct device pointer, or NULL for ISA and EISA-like devices
905  * @sg: list of buffers
906  * @nents: number of buffers to map
907  * @dir: DMA transfer direction
908  *
909  * Map a set of buffers described by scatterlist in streaming mode for DMA.
910  * This is the scatter-gather version of the dma_map_single interface.
911  * Here the scatter gather list elements are each tagged with the
912  * appropriate dma address and length.  They are obtained via
913  * sg_dma_{address,length}.
914  *
915  * Device ownership issues as mentioned for dma_map_single are the same
916  * here.
917  */
918 int arm_dma_map_sg(struct device *dev, struct scatterlist *sg, int nents,
919                 enum dma_data_direction dir, struct dma_attrs *attrs)
920 {
921         struct dma_map_ops *ops = get_dma_ops(dev);
922         struct scatterlist *s;
923         int i, j;
924
925         for_each_sg(sg, s, nents, i) {
926 #ifdef CONFIG_NEED_SG_DMA_LENGTH
927                 s->dma_length = s->length;
928 #endif
929                 s->dma_address = ops->map_page(dev, sg_page(s), s->offset,
930                                                 s->length, dir, attrs);
931                 if (dma_mapping_error(dev, s->dma_address))
932                         goto bad_mapping;
933         }
934         return nents;
935
936  bad_mapping:
937         for_each_sg(sg, s, i, j)
938                 ops->unmap_page(dev, sg_dma_address(s), sg_dma_len(s), dir, attrs);
939         return 0;
940 }
941
942 /**
943  * arm_dma_unmap_sg - unmap a set of SG buffers mapped by dma_map_sg
944  * @dev: valid struct device pointer, or NULL for ISA and EISA-like devices
945  * @sg: list of buffers
946  * @nents: number of buffers to unmap (same as was passed to dma_map_sg)
947  * @dir: DMA transfer direction (same as was passed to dma_map_sg)
948  *
949  * Unmap a set of streaming mode DMA translations.  Again, CPU access
950  * rules concerning calls here are the same as for dma_unmap_single().
951  */
952 void arm_dma_unmap_sg(struct device *dev, struct scatterlist *sg, int nents,
953                 enum dma_data_direction dir, struct dma_attrs *attrs)
954 {
955         struct dma_map_ops *ops = get_dma_ops(dev);
956         struct scatterlist *s;
957
958         int i;
959
960         for_each_sg(sg, s, nents, i)
961                 ops->unmap_page(dev, sg_dma_address(s), sg_dma_len(s), dir, attrs);
962 }
963
964 /**
965  * arm_dma_sync_sg_for_cpu
966  * @dev: valid struct device pointer, or NULL for ISA and EISA-like devices
967  * @sg: list of buffers
968  * @nents: number of buffers to map (returned from dma_map_sg)
969  * @dir: DMA transfer direction (same as was passed to dma_map_sg)
970  */
971 void arm_dma_sync_sg_for_cpu(struct device *dev, struct scatterlist *sg,
972                         int nents, enum dma_data_direction dir)
973 {
974         struct dma_map_ops *ops = get_dma_ops(dev);
975         struct scatterlist *s;
976         int i;
977
978         for_each_sg(sg, s, nents, i)
979                 ops->sync_single_for_cpu(dev, sg_dma_address(s), s->length,
980                                          dir);
981 }
982
983 /**
984  * arm_dma_sync_sg_for_device
985  * @dev: valid struct device pointer, or NULL for ISA and EISA-like devices
986  * @sg: list of buffers
987  * @nents: number of buffers to map (returned from dma_map_sg)
988  * @dir: DMA transfer direction (same as was passed to dma_map_sg)
989  */
990 void arm_dma_sync_sg_for_device(struct device *dev, struct scatterlist *sg,
991                         int nents, enum dma_data_direction dir)
992 {
993         struct dma_map_ops *ops = get_dma_ops(dev);
994         struct scatterlist *s;
995         int i;
996
997         for_each_sg(sg, s, nents, i)
998                 ops->sync_single_for_device(dev, sg_dma_address(s), s->length,
999                                             dir);
1000 }
1001
1002 /*
1003  * Return whether the given device DMA address mask can be supported
1004  * properly.  For example, if your device can only drive the low 24-bits
1005  * during bus mastering, then you would pass 0x00ffffff as the mask
1006  * to this function.
1007  */
1008 int dma_supported(struct device *dev, u64 mask)
1009 {
1010         if (mask < (u64)arm_dma_limit)
1011                 return 0;
1012         return 1;
1013 }
1014 EXPORT_SYMBOL(dma_supported);
1015
1016 int arm_dma_set_mask(struct device *dev, u64 dma_mask)
1017 {
1018         if (!dev->dma_mask || !dma_supported(dev, dma_mask))
1019                 return -EIO;
1020
1021         *dev->dma_mask = dma_mask;
1022
1023         return 0;
1024 }
1025
1026 #define PREALLOC_DMA_DEBUG_ENTRIES      4096
1027
1028 static int __init dma_debug_do_init(void)
1029 {
1030         dma_debug_init(PREALLOC_DMA_DEBUG_ENTRIES);
1031         return 0;
1032 }
1033 fs_initcall(dma_debug_do_init);
1034
1035 #ifdef CONFIG_ARM_DMA_USE_IOMMU
1036
1037 /* IOMMU */
1038
1039 static inline dma_addr_t __alloc_iova(struct dma_iommu_mapping *mapping,
1040                                       size_t size)
1041 {
1042         unsigned int order = get_order(size);
1043         unsigned int align = 0;
1044         unsigned int count, start;
1045         unsigned long flags;
1046
1047         if (order > CONFIG_ARM_DMA_IOMMU_ALIGNMENT)
1048                 order = CONFIG_ARM_DMA_IOMMU_ALIGNMENT;
1049
1050         count = ((PAGE_ALIGN(size) >> PAGE_SHIFT) +
1051                  (1 << mapping->order) - 1) >> mapping->order;
1052
1053         if (order > mapping->order)
1054                 align = (1 << (order - mapping->order)) - 1;
1055
1056         spin_lock_irqsave(&mapping->lock, flags);
1057         start = bitmap_find_next_zero_area(mapping->bitmap, mapping->bits, 0,
1058                                            count, align);
1059         if (start > mapping->bits) {
1060                 spin_unlock_irqrestore(&mapping->lock, flags);
1061                 return DMA_ERROR_CODE;
1062         }
1063
1064         bitmap_set(mapping->bitmap, start, count);
1065         spin_unlock_irqrestore(&mapping->lock, flags);
1066
1067         return mapping->base + (start << (mapping->order + PAGE_SHIFT));
1068 }
1069
1070 static inline void __free_iova(struct dma_iommu_mapping *mapping,
1071                                dma_addr_t addr, size_t size)
1072 {
1073         unsigned int start = (addr - mapping->base) >>
1074                              (mapping->order + PAGE_SHIFT);
1075         unsigned int count = ((size >> PAGE_SHIFT) +
1076                               (1 << mapping->order) - 1) >> mapping->order;
1077         unsigned long flags;
1078
1079         spin_lock_irqsave(&mapping->lock, flags);
1080         bitmap_clear(mapping->bitmap, start, count);
1081         spin_unlock_irqrestore(&mapping->lock, flags);
1082 }
1083
1084 static struct page **__iommu_alloc_buffer(struct device *dev, size_t size,
1085                                           gfp_t gfp, struct dma_attrs *attrs)
1086 {
1087         struct page **pages;
1088         int count = size >> PAGE_SHIFT;
1089         int array_size = count * sizeof(struct page *);
1090         int i = 0;
1091
1092         if (array_size <= PAGE_SIZE)
1093                 pages = kzalloc(array_size, gfp);
1094         else
1095                 pages = vzalloc(array_size);
1096         if (!pages)
1097                 return NULL;
1098
1099         if (dma_get_attr(DMA_ATTR_FORCE_CONTIGUOUS, attrs))
1100         {
1101                 unsigned long order = get_order(size);
1102                 struct page *page;
1103
1104                 page = dma_alloc_from_contiguous(dev, count, order);
1105                 if (!page)
1106                         goto error;
1107
1108                 __dma_clear_buffer(page, size);
1109
1110                 for (i = 0; i < count; i++)
1111                         pages[i] = page + i;
1112
1113                 return pages;
1114         }
1115
1116         /*
1117          * IOMMU can map any pages, so himem can also be used here
1118          */
1119         gfp |= __GFP_NOWARN | __GFP_HIGHMEM;
1120
1121         while (count) {
1122                 int j, order = __fls(count);
1123
1124                 pages[i] = alloc_pages(gfp, order);
1125                 while (!pages[i] && order)
1126                         pages[i] = alloc_pages(gfp, --order);
1127                 if (!pages[i])
1128                         goto error;
1129
1130                 if (order) {
1131                         split_page(pages[i], order);
1132                         j = 1 << order;
1133                         while (--j)
1134                                 pages[i + j] = pages[i] + j;
1135                 }
1136
1137                 __dma_clear_buffer(pages[i], PAGE_SIZE << order);
1138                 i += 1 << order;
1139                 count -= 1 << order;
1140         }
1141
1142         return pages;
1143 error:
1144         while (i--)
1145                 if (pages[i])
1146                         __free_pages(pages[i], 0);
1147         if (array_size <= PAGE_SIZE)
1148                 kfree(pages);
1149         else
1150                 vfree(pages);
1151         return NULL;
1152 }
1153
1154 static int __iommu_free_buffer(struct device *dev, struct page **pages,
1155                                size_t size, struct dma_attrs *attrs)
1156 {
1157         int count = size >> PAGE_SHIFT;
1158         int array_size = count * sizeof(struct page *);
1159         int i;
1160
1161         if (dma_get_attr(DMA_ATTR_FORCE_CONTIGUOUS, attrs)) {
1162                 dma_release_from_contiguous(dev, pages[0], count);
1163         } else {
1164                 for (i = 0; i < count; i++)
1165                         if (pages[i])
1166                                 __free_pages(pages[i], 0);
1167         }
1168
1169         if (array_size <= PAGE_SIZE)
1170                 kfree(pages);
1171         else
1172                 vfree(pages);
1173         return 0;
1174 }
1175
1176 /*
1177  * Create a CPU mapping for a specified pages
1178  */
1179 static void *
1180 __iommu_alloc_remap(struct page **pages, size_t size, gfp_t gfp, pgprot_t prot,
1181                     const void *caller)
1182 {
1183         unsigned int i, nr_pages = PAGE_ALIGN(size) >> PAGE_SHIFT;
1184         struct vm_struct *area;
1185         unsigned long p;
1186
1187         area = get_vm_area_caller(size, VM_ARM_DMA_CONSISTENT | VM_USERMAP,
1188                                   caller);
1189         if (!area)
1190                 return NULL;
1191
1192         area->pages = pages;
1193         area->nr_pages = nr_pages;
1194         p = (unsigned long)area->addr;
1195
1196         for (i = 0; i < nr_pages; i++) {
1197                 phys_addr_t phys = __pfn_to_phys(page_to_pfn(pages[i]));
1198                 if (ioremap_page_range(p, p + PAGE_SIZE, phys, prot))
1199                         goto err;
1200                 p += PAGE_SIZE;
1201         }
1202         return area->addr;
1203 err:
1204         unmap_kernel_range((unsigned long)area->addr, size);
1205         vunmap(area->addr);
1206         return NULL;
1207 }
1208
1209 /*
1210  * Create a mapping in device IO address space for specified pages
1211  */
1212 static dma_addr_t
1213 __iommu_create_mapping(struct device *dev, struct page **pages, size_t size)
1214 {
1215         struct dma_iommu_mapping *mapping = dev->archdata.mapping;
1216         unsigned int count = PAGE_ALIGN(size) >> PAGE_SHIFT;
1217         dma_addr_t dma_addr, iova;
1218         int i, ret = DMA_ERROR_CODE;
1219
1220         dma_addr = __alloc_iova(mapping, size);
1221         if (dma_addr == DMA_ERROR_CODE)
1222                 return dma_addr;
1223
1224         iova = dma_addr;
1225         for (i = 0; i < count; ) {
1226                 unsigned int next_pfn = page_to_pfn(pages[i]) + 1;
1227                 phys_addr_t phys = page_to_phys(pages[i]);
1228                 unsigned int len, j;
1229
1230                 for (j = i + 1; j < count; j++, next_pfn++)
1231                         if (page_to_pfn(pages[j]) != next_pfn)
1232                                 break;
1233
1234                 len = (j - i) << PAGE_SHIFT;
1235                 ret = iommu_map(mapping->domain, iova, phys, len,
1236                                 IOMMU_READ|IOMMU_WRITE);
1237                 if (ret < 0)
1238                         goto fail;
1239                 iova += len;
1240                 i = j;
1241         }
1242         return dma_addr;
1243 fail:
1244         iommu_unmap(mapping->domain, dma_addr, iova-dma_addr);
1245         __free_iova(mapping, dma_addr, size);
1246         return DMA_ERROR_CODE;
1247 }
1248
1249 static int __iommu_remove_mapping(struct device *dev, dma_addr_t iova, size_t size)
1250 {
1251         struct dma_iommu_mapping *mapping = dev->archdata.mapping;
1252
1253         /*
1254          * add optional in-page offset from iova to size and align
1255          * result to page size
1256          */
1257         size = PAGE_ALIGN((iova & ~PAGE_MASK) + size);
1258         iova &= PAGE_MASK;
1259
1260         iommu_unmap(mapping->domain, iova, size);
1261         __free_iova(mapping, iova, size);
1262         return 0;
1263 }
1264
1265 static struct page **__atomic_get_pages(void *addr)
1266 {
1267         struct dma_pool *pool = &atomic_pool;
1268         struct page **pages = pool->pages;
1269         int offs = (addr - pool->vaddr) >> PAGE_SHIFT;
1270
1271         return pages + offs;
1272 }
1273
1274 static struct page **__iommu_get_pages(void *cpu_addr, struct dma_attrs *attrs)
1275 {
1276         struct vm_struct *area;
1277
1278         if (__in_atomic_pool(cpu_addr, PAGE_SIZE))
1279                 return __atomic_get_pages(cpu_addr);
1280
1281         if (dma_get_attr(DMA_ATTR_NO_KERNEL_MAPPING, attrs))
1282                 return cpu_addr;
1283
1284         area = find_vm_area(cpu_addr);
1285         if (area && (area->flags & VM_ARM_DMA_CONSISTENT))
1286                 return area->pages;
1287         return NULL;
1288 }
1289
1290 static void *__iommu_alloc_atomic(struct device *dev, size_t size,
1291                                   dma_addr_t *handle)
1292 {
1293         struct page *page;
1294         void *addr;
1295
1296         addr = __alloc_from_pool(size, &page);
1297         if (!addr)
1298                 return NULL;
1299
1300         *handle = __iommu_create_mapping(dev, &page, size);
1301         if (*handle == DMA_ERROR_CODE)
1302                 goto err_mapping;
1303
1304         return addr;
1305
1306 err_mapping:
1307         __free_from_pool(addr, size);
1308         return NULL;
1309 }
1310
1311 static void __iommu_free_atomic(struct device *dev, void *cpu_addr,
1312                                 dma_addr_t handle, size_t size)
1313 {
1314         __iommu_remove_mapping(dev, handle, size);
1315         __free_from_pool(cpu_addr, size);
1316 }
1317
1318 static void *arm_iommu_alloc_attrs(struct device *dev, size_t size,
1319             dma_addr_t *handle, gfp_t gfp, struct dma_attrs *attrs)
1320 {
1321         pgprot_t prot = __get_dma_pgprot(attrs, pgprot_kernel);
1322         struct page **pages;
1323         void *addr = NULL;
1324
1325         *handle = DMA_ERROR_CODE;
1326         size = PAGE_ALIGN(size);
1327
1328         if (gfp & GFP_ATOMIC)
1329                 return __iommu_alloc_atomic(dev, size, handle);
1330
1331         /*
1332          * Following is a work-around (a.k.a. hack) to prevent pages
1333          * with __GFP_COMP being passed to split_page() which cannot
1334          * handle them.  The real problem is that this flag probably
1335          * should be 0 on ARM as it is not supported on this
1336          * platform; see CONFIG_HUGETLBFS.
1337          */
1338         gfp &= ~(__GFP_COMP);
1339
1340         pages = __iommu_alloc_buffer(dev, size, gfp, attrs);
1341         if (!pages)
1342                 return NULL;
1343
1344         *handle = __iommu_create_mapping(dev, pages, size);
1345         if (*handle == DMA_ERROR_CODE)
1346                 goto err_buffer;
1347
1348         if (dma_get_attr(DMA_ATTR_NO_KERNEL_MAPPING, attrs))
1349                 return pages;
1350
1351         addr = __iommu_alloc_remap(pages, size, gfp, prot,
1352                                    __builtin_return_address(0));
1353         if (!addr)
1354                 goto err_mapping;
1355
1356         return addr;
1357
1358 err_mapping:
1359         __iommu_remove_mapping(dev, *handle, size);
1360 err_buffer:
1361         __iommu_free_buffer(dev, pages, size, attrs);
1362         return NULL;
1363 }
1364
1365 static int arm_iommu_mmap_attrs(struct device *dev, struct vm_area_struct *vma,
1366                     void *cpu_addr, dma_addr_t dma_addr, size_t size,
1367                     struct dma_attrs *attrs)
1368 {
1369         unsigned long uaddr = vma->vm_start;
1370         unsigned long usize = vma->vm_end - vma->vm_start;
1371         struct page **pages = __iommu_get_pages(cpu_addr, attrs);
1372
1373         vma->vm_page_prot = __get_dma_pgprot(attrs, vma->vm_page_prot);
1374
1375         if (!pages)
1376                 return -ENXIO;
1377
1378         do {
1379                 int ret = vm_insert_page(vma, uaddr, *pages++);
1380                 if (ret) {
1381                         pr_err("Remapping memory failed: %d\n", ret);
1382                         return ret;
1383                 }
1384                 uaddr += PAGE_SIZE;
1385                 usize -= PAGE_SIZE;
1386         } while (usize > 0);
1387
1388         return 0;
1389 }
1390
1391 /*
1392  * free a page as defined by the above mapping.
1393  * Must not be called with IRQs disabled.
1394  */
1395 void arm_iommu_free_attrs(struct device *dev, size_t size, void *cpu_addr,
1396                           dma_addr_t handle, struct dma_attrs *attrs)
1397 {
1398         struct page **pages;
1399         size = PAGE_ALIGN(size);
1400
1401         if (__in_atomic_pool(cpu_addr, size)) {
1402                 __iommu_free_atomic(dev, cpu_addr, handle, size);
1403                 return;
1404         }
1405
1406         pages = __iommu_get_pages(cpu_addr, attrs);
1407         if (!pages) {
1408                 WARN(1, "trying to free invalid coherent area: %p\n", cpu_addr);
1409                 return;
1410         }
1411
1412         if (!dma_get_attr(DMA_ATTR_NO_KERNEL_MAPPING, attrs)) {
1413                 unmap_kernel_range((unsigned long)cpu_addr, size);
1414                 vunmap(cpu_addr);
1415         }
1416
1417         __iommu_remove_mapping(dev, handle, size);
1418         __iommu_free_buffer(dev, pages, size, attrs);
1419 }
1420
1421 static int arm_iommu_get_sgtable(struct device *dev, struct sg_table *sgt,
1422                                  void *cpu_addr, dma_addr_t dma_addr,
1423                                  size_t size, struct dma_attrs *attrs)
1424 {
1425         unsigned int count = PAGE_ALIGN(size) >> PAGE_SHIFT;
1426         struct page **pages = __iommu_get_pages(cpu_addr, attrs);
1427
1428         if (!pages)
1429                 return -ENXIO;
1430
1431         return sg_alloc_table_from_pages(sgt, pages, count, 0, size,
1432                                          GFP_KERNEL);
1433 }
1434
1435 static int __dma_direction_to_prot(enum dma_data_direction dir)
1436 {
1437         int prot;
1438
1439         switch (dir) {
1440         case DMA_BIDIRECTIONAL:
1441                 prot = IOMMU_READ | IOMMU_WRITE;
1442                 break;
1443         case DMA_TO_DEVICE:
1444                 prot = IOMMU_READ;
1445                 break;
1446         case DMA_FROM_DEVICE:
1447                 prot = IOMMU_WRITE;
1448                 break;
1449         default:
1450                 prot = 0;
1451         }
1452
1453         return prot;
1454 }
1455
1456 /*
1457  * Map a part of the scatter-gather list into contiguous io address space
1458  */
1459 static int __map_sg_chunk(struct device *dev, struct scatterlist *sg,
1460                           size_t size, dma_addr_t *handle,
1461                           enum dma_data_direction dir, struct dma_attrs *attrs,
1462                           bool is_coherent)
1463 {
1464         struct dma_iommu_mapping *mapping = dev->archdata.mapping;
1465         dma_addr_t iova, iova_base;
1466         int ret = 0;
1467         unsigned int count;
1468         struct scatterlist *s;
1469         int prot;
1470
1471         size = PAGE_ALIGN(size);
1472         *handle = DMA_ERROR_CODE;
1473
1474         iova_base = iova = __alloc_iova(mapping, size);
1475         if (iova == DMA_ERROR_CODE)
1476                 return -ENOMEM;
1477
1478         for (count = 0, s = sg; count < (size >> PAGE_SHIFT); s = sg_next(s)) {
1479                 phys_addr_t phys = page_to_phys(sg_page(s));
1480                 unsigned int len = PAGE_ALIGN(s->offset + s->length);
1481
1482                 if (!is_coherent &&
1483                         !dma_get_attr(DMA_ATTR_SKIP_CPU_SYNC, attrs))
1484                         __dma_page_cpu_to_dev(sg_page(s), s->offset, s->length, dir);
1485
1486                 prot = __dma_direction_to_prot(dir);
1487
1488                 ret = iommu_map(mapping->domain, iova, phys, len, prot);
1489                 if (ret < 0)
1490                         goto fail;
1491                 count += len >> PAGE_SHIFT;
1492                 iova += len;
1493         }
1494         *handle = iova_base;
1495
1496         return 0;
1497 fail:
1498         iommu_unmap(mapping->domain, iova_base, count * PAGE_SIZE);
1499         __free_iova(mapping, iova_base, size);
1500         return ret;
1501 }
1502
1503 static int __iommu_map_sg(struct device *dev, struct scatterlist *sg, int nents,
1504                      enum dma_data_direction dir, struct dma_attrs *attrs,
1505                      bool is_coherent)
1506 {
1507         struct scatterlist *s = sg, *dma = sg, *start = sg;
1508         int i, count = 0;
1509         unsigned int offset = s->offset;
1510         unsigned int size = s->offset + s->length;
1511         unsigned int max = dma_get_max_seg_size(dev);
1512
1513         for (i = 1; i < nents; i++) {
1514                 s = sg_next(s);
1515
1516                 s->dma_address = DMA_ERROR_CODE;
1517                 s->dma_length = 0;
1518
1519                 if (s->offset || (size & ~PAGE_MASK) || size + s->length > max) {
1520                         if (__map_sg_chunk(dev, start, size, &dma->dma_address,
1521                             dir, attrs, is_coherent) < 0)
1522                                 goto bad_mapping;
1523
1524                         dma->dma_address += offset;
1525                         dma->dma_length = size - offset;
1526
1527                         size = offset = s->offset;
1528                         start = s;
1529                         dma = sg_next(dma);
1530                         count += 1;
1531                 }
1532                 size += s->length;
1533         }
1534         if (__map_sg_chunk(dev, start, size, &dma->dma_address, dir, attrs,
1535                 is_coherent) < 0)
1536                 goto bad_mapping;
1537
1538         dma->dma_address += offset;
1539         dma->dma_length = size - offset;
1540
1541         return count+1;
1542
1543 bad_mapping:
1544         for_each_sg(sg, s, count, i)
1545                 __iommu_remove_mapping(dev, sg_dma_address(s), sg_dma_len(s));
1546         return 0;
1547 }
1548
1549 /**
1550  * arm_coherent_iommu_map_sg - map a set of SG buffers for streaming mode DMA
1551  * @dev: valid struct device pointer
1552  * @sg: list of buffers
1553  * @nents: number of buffers to map
1554  * @dir: DMA transfer direction
1555  *
1556  * Map a set of i/o coherent buffers described by scatterlist in streaming
1557  * mode for DMA. The scatter gather list elements are merged together (if
1558  * possible) and tagged with the appropriate dma address and length. They are
1559  * obtained via sg_dma_{address,length}.
1560  */
1561 int arm_coherent_iommu_map_sg(struct device *dev, struct scatterlist *sg,
1562                 int nents, enum dma_data_direction dir, struct dma_attrs *attrs)
1563 {
1564         return __iommu_map_sg(dev, sg, nents, dir, attrs, true);
1565 }
1566
1567 /**
1568  * arm_iommu_map_sg - map a set of SG buffers for streaming mode DMA
1569  * @dev: valid struct device pointer
1570  * @sg: list of buffers
1571  * @nents: number of buffers to map
1572  * @dir: DMA transfer direction
1573  *
1574  * Map a set of buffers described by scatterlist in streaming mode for DMA.
1575  * The scatter gather list elements are merged together (if possible) and
1576  * tagged with the appropriate dma address and length. They are obtained via
1577  * sg_dma_{address,length}.
1578  */
1579 int arm_iommu_map_sg(struct device *dev, struct scatterlist *sg,
1580                 int nents, enum dma_data_direction dir, struct dma_attrs *attrs)
1581 {
1582         return __iommu_map_sg(dev, sg, nents, dir, attrs, false);
1583 }
1584
1585 static void __iommu_unmap_sg(struct device *dev, struct scatterlist *sg,
1586                 int nents, enum dma_data_direction dir, struct dma_attrs *attrs,
1587                 bool is_coherent)
1588 {
1589         struct scatterlist *s;
1590         int i;
1591
1592         for_each_sg(sg, s, nents, i) {
1593                 if (sg_dma_len(s))
1594                         __iommu_remove_mapping(dev, sg_dma_address(s),
1595                                                sg_dma_len(s));
1596                 if (!is_coherent &&
1597                     !dma_get_attr(DMA_ATTR_SKIP_CPU_SYNC, attrs))
1598                         __dma_page_dev_to_cpu(sg_page(s), s->offset,
1599                                               s->length, dir);
1600         }
1601 }
1602
1603 /**
1604  * arm_coherent_iommu_unmap_sg - unmap a set of SG buffers mapped by dma_map_sg
1605  * @dev: valid struct device pointer
1606  * @sg: list of buffers
1607  * @nents: number of buffers to unmap (same as was passed to dma_map_sg)
1608  * @dir: DMA transfer direction (same as was passed to dma_map_sg)
1609  *
1610  * Unmap a set of streaming mode DMA translations.  Again, CPU access
1611  * rules concerning calls here are the same as for dma_unmap_single().
1612  */
1613 void arm_coherent_iommu_unmap_sg(struct device *dev, struct scatterlist *sg,
1614                 int nents, enum dma_data_direction dir, struct dma_attrs *attrs)
1615 {
1616         __iommu_unmap_sg(dev, sg, nents, dir, attrs, true);
1617 }
1618
1619 /**
1620  * arm_iommu_unmap_sg - unmap a set of SG buffers mapped by dma_map_sg
1621  * @dev: valid struct device pointer
1622  * @sg: list of buffers
1623  * @nents: number of buffers to unmap (same as was passed to dma_map_sg)
1624  * @dir: DMA transfer direction (same as was passed to dma_map_sg)
1625  *
1626  * Unmap a set of streaming mode DMA translations.  Again, CPU access
1627  * rules concerning calls here are the same as for dma_unmap_single().
1628  */
1629 void arm_iommu_unmap_sg(struct device *dev, struct scatterlist *sg, int nents,
1630                         enum dma_data_direction dir, struct dma_attrs *attrs)
1631 {
1632         __iommu_unmap_sg(dev, sg, nents, dir, attrs, false);
1633 }
1634
1635 /**
1636  * arm_iommu_sync_sg_for_cpu
1637  * @dev: valid struct device pointer
1638  * @sg: list of buffers
1639  * @nents: number of buffers to map (returned from dma_map_sg)
1640  * @dir: DMA transfer direction (same as was passed to dma_map_sg)
1641  */
1642 void arm_iommu_sync_sg_for_cpu(struct device *dev, struct scatterlist *sg,
1643                         int nents, enum dma_data_direction dir)
1644 {
1645         struct scatterlist *s;
1646         int i;
1647
1648         for_each_sg(sg, s, nents, i)
1649                 __dma_page_dev_to_cpu(sg_page(s), s->offset, s->length, dir);
1650
1651 }
1652
1653 /**
1654  * arm_iommu_sync_sg_for_device
1655  * @dev: valid struct device pointer
1656  * @sg: list of buffers
1657  * @nents: number of buffers to map (returned from dma_map_sg)
1658  * @dir: DMA transfer direction (same as was passed to dma_map_sg)
1659  */
1660 void arm_iommu_sync_sg_for_device(struct device *dev, struct scatterlist *sg,
1661                         int nents, enum dma_data_direction dir)
1662 {
1663         struct scatterlist *s;
1664         int i;
1665
1666         for_each_sg(sg, s, nents, i)
1667                 __dma_page_cpu_to_dev(sg_page(s), s->offset, s->length, dir);
1668 }
1669
1670
1671 /**
1672  * arm_coherent_iommu_map_page
1673  * @dev: valid struct device pointer
1674  * @page: page that buffer resides in
1675  * @offset: offset into page for start of buffer
1676  * @size: size of buffer to map
1677  * @dir: DMA transfer direction
1678  *
1679  * Coherent IOMMU aware version of arm_dma_map_page()
1680  */
1681 static dma_addr_t arm_coherent_iommu_map_page(struct device *dev, struct page *page,
1682              unsigned long offset, size_t size, enum dma_data_direction dir,
1683              struct dma_attrs *attrs)
1684 {
1685         struct dma_iommu_mapping *mapping = dev->archdata.mapping;
1686         dma_addr_t dma_addr;
1687         int ret, prot, len = PAGE_ALIGN(size + offset);
1688
1689         dma_addr = __alloc_iova(mapping, len);
1690         if (dma_addr == DMA_ERROR_CODE)
1691                 return dma_addr;
1692
1693         prot = __dma_direction_to_prot(dir);
1694
1695         ret = iommu_map(mapping->domain, dma_addr, page_to_phys(page), len, prot);
1696         if (ret < 0)
1697                 goto fail;
1698
1699         return dma_addr + offset;
1700 fail:
1701         __free_iova(mapping, dma_addr, len);
1702         return DMA_ERROR_CODE;
1703 }
1704
1705 /**
1706  * arm_iommu_map_page
1707  * @dev: valid struct device pointer
1708  * @page: page that buffer resides in
1709  * @offset: offset into page for start of buffer
1710  * @size: size of buffer to map
1711  * @dir: DMA transfer direction
1712  *
1713  * IOMMU aware version of arm_dma_map_page()
1714  */
1715 static dma_addr_t arm_iommu_map_page(struct device *dev, struct page *page,
1716              unsigned long offset, size_t size, enum dma_data_direction dir,
1717              struct dma_attrs *attrs)
1718 {
1719         if (!dma_get_attr(DMA_ATTR_SKIP_CPU_SYNC, attrs))
1720                 __dma_page_cpu_to_dev(page, offset, size, dir);
1721
1722         return arm_coherent_iommu_map_page(dev, page, offset, size, dir, attrs);
1723 }
1724
1725 /**
1726  * arm_coherent_iommu_unmap_page
1727  * @dev: valid struct device pointer
1728  * @handle: DMA address of buffer
1729  * @size: size of buffer (same as passed to dma_map_page)
1730  * @dir: DMA transfer direction (same as passed to dma_map_page)
1731  *
1732  * Coherent IOMMU aware version of arm_dma_unmap_page()
1733  */
1734 static void arm_coherent_iommu_unmap_page(struct device *dev, dma_addr_t handle,
1735                 size_t size, enum dma_data_direction dir,
1736                 struct dma_attrs *attrs)
1737 {
1738         struct dma_iommu_mapping *mapping = dev->archdata.mapping;
1739         dma_addr_t iova = handle & PAGE_MASK;
1740         int offset = handle & ~PAGE_MASK;
1741         int len = PAGE_ALIGN(size + offset);
1742
1743         if (!iova)
1744                 return;
1745
1746         iommu_unmap(mapping->domain, iova, len);
1747         __free_iova(mapping, iova, len);
1748 }
1749
1750 /**
1751  * arm_iommu_unmap_page
1752  * @dev: valid struct device pointer
1753  * @handle: DMA address of buffer
1754  * @size: size of buffer (same as passed to dma_map_page)
1755  * @dir: DMA transfer direction (same as passed to dma_map_page)
1756  *
1757  * IOMMU aware version of arm_dma_unmap_page()
1758  */
1759 static void arm_iommu_unmap_page(struct device *dev, dma_addr_t handle,
1760                 size_t size, enum dma_data_direction dir,
1761                 struct dma_attrs *attrs)
1762 {
1763         struct dma_iommu_mapping *mapping = dev->archdata.mapping;
1764         dma_addr_t iova = handle & PAGE_MASK;
1765         struct page *page = phys_to_page(iommu_iova_to_phys(mapping->domain, iova));
1766         int offset = handle & ~PAGE_MASK;
1767         int len = PAGE_ALIGN(size + offset);
1768
1769         if (!iova)
1770                 return;
1771
1772         if (!dma_get_attr(DMA_ATTR_SKIP_CPU_SYNC, attrs))
1773                 __dma_page_dev_to_cpu(page, offset, size, dir);
1774
1775         iommu_unmap(mapping->domain, iova, len);
1776         __free_iova(mapping, iova, len);
1777 }
1778
1779 static void arm_iommu_sync_single_for_cpu(struct device *dev,
1780                 dma_addr_t handle, size_t size, enum dma_data_direction dir)
1781 {
1782         struct dma_iommu_mapping *mapping = dev->archdata.mapping;
1783         dma_addr_t iova = handle & PAGE_MASK;
1784         struct page *page = phys_to_page(iommu_iova_to_phys(mapping->domain, iova));
1785         unsigned int offset = handle & ~PAGE_MASK;
1786
1787         if (!iova)
1788                 return;
1789
1790         __dma_page_dev_to_cpu(page, offset, size, dir);
1791 }
1792
1793 static void arm_iommu_sync_single_for_device(struct device *dev,
1794                 dma_addr_t handle, size_t size, enum dma_data_direction dir)
1795 {
1796         struct dma_iommu_mapping *mapping = dev->archdata.mapping;
1797         dma_addr_t iova = handle & PAGE_MASK;
1798         struct page *page = phys_to_page(iommu_iova_to_phys(mapping->domain, iova));
1799         unsigned int offset = handle & ~PAGE_MASK;
1800
1801         if (!iova)
1802                 return;
1803
1804         __dma_page_cpu_to_dev(page, offset, size, dir);
1805 }
1806
1807 struct dma_map_ops iommu_ops = {
1808         .alloc          = arm_iommu_alloc_attrs,
1809         .free           = arm_iommu_free_attrs,
1810         .mmap           = arm_iommu_mmap_attrs,
1811         .get_sgtable    = arm_iommu_get_sgtable,
1812
1813         .map_page               = arm_iommu_map_page,
1814         .unmap_page             = arm_iommu_unmap_page,
1815         .sync_single_for_cpu    = arm_iommu_sync_single_for_cpu,
1816         .sync_single_for_device = arm_iommu_sync_single_for_device,
1817
1818         .map_sg                 = arm_iommu_map_sg,
1819         .unmap_sg               = arm_iommu_unmap_sg,
1820         .sync_sg_for_cpu        = arm_iommu_sync_sg_for_cpu,
1821         .sync_sg_for_device     = arm_iommu_sync_sg_for_device,
1822
1823         .set_dma_mask           = arm_dma_set_mask,
1824 };
1825
1826 struct dma_map_ops iommu_coherent_ops = {
1827         .alloc          = arm_iommu_alloc_attrs,
1828         .free           = arm_iommu_free_attrs,
1829         .mmap           = arm_iommu_mmap_attrs,
1830         .get_sgtable    = arm_iommu_get_sgtable,
1831
1832         .map_page       = arm_coherent_iommu_map_page,
1833         .unmap_page     = arm_coherent_iommu_unmap_page,
1834
1835         .map_sg         = arm_coherent_iommu_map_sg,
1836         .unmap_sg       = arm_coherent_iommu_unmap_sg,
1837
1838         .set_dma_mask   = arm_dma_set_mask,
1839 };
1840
1841 /**
1842  * arm_iommu_create_mapping
1843  * @bus: pointer to the bus holding the client device (for IOMMU calls)
1844  * @base: start address of the valid IO address space
1845  * @size: size of the valid IO address space
1846  * @order: accuracy of the IO addresses allocations
1847  *
1848  * Creates a mapping structure which holds information about used/unused
1849  * IO address ranges, which is required to perform memory allocation and
1850  * mapping with IOMMU aware functions.
1851  *
1852  * The client device need to be attached to the mapping with
1853  * arm_iommu_attach_device function.
1854  */
1855 struct dma_iommu_mapping *
1856 arm_iommu_create_mapping(struct bus_type *bus, dma_addr_t base, size_t size,
1857                          int order)
1858 {
1859         unsigned int count = size >> (PAGE_SHIFT + order);
1860         unsigned int bitmap_size = BITS_TO_LONGS(count) * sizeof(long);
1861         struct dma_iommu_mapping *mapping;
1862         int err = -ENOMEM;
1863
1864         if (!count)
1865                 return ERR_PTR(-EINVAL);
1866
1867         mapping = kzalloc(sizeof(struct dma_iommu_mapping), GFP_KERNEL);
1868         if (!mapping)
1869                 goto err;
1870
1871         mapping->bitmap = kzalloc(bitmap_size, GFP_KERNEL);
1872         if (!mapping->bitmap)
1873                 goto err2;
1874
1875         mapping->base = base;
1876         mapping->bits = BITS_PER_BYTE * bitmap_size;
1877         mapping->order = order;
1878         spin_lock_init(&mapping->lock);
1879
1880         mapping->domain = iommu_domain_alloc(bus);
1881         if (!mapping->domain)
1882                 goto err3;
1883
1884         kref_init(&mapping->kref);
1885         return mapping;
1886 err3:
1887         kfree(mapping->bitmap);
1888 err2:
1889         kfree(mapping);
1890 err:
1891         return ERR_PTR(err);
1892 }
1893 EXPORT_SYMBOL_GPL(arm_iommu_create_mapping);
1894
1895 static void release_iommu_mapping(struct kref *kref)
1896 {
1897         struct dma_iommu_mapping *mapping =
1898                 container_of(kref, struct dma_iommu_mapping, kref);
1899
1900         iommu_domain_free(mapping->domain);
1901         kfree(mapping->bitmap);
1902         kfree(mapping);
1903 }
1904
1905 void arm_iommu_release_mapping(struct dma_iommu_mapping *mapping)
1906 {
1907         if (mapping)
1908                 kref_put(&mapping->kref, release_iommu_mapping);
1909 }
1910 EXPORT_SYMBOL_GPL(arm_iommu_release_mapping);
1911
1912 /**
1913  * arm_iommu_attach_device
1914  * @dev: valid struct device pointer
1915  * @mapping: io address space mapping structure (returned from
1916  *      arm_iommu_create_mapping)
1917  *
1918  * Attaches specified io address space mapping to the provided device,
1919  * this replaces the dma operations (dma_map_ops pointer) with the
1920  * IOMMU aware version. More than one client might be attached to
1921  * the same io address space mapping.
1922  */
1923 int arm_iommu_attach_device(struct device *dev,
1924                             struct dma_iommu_mapping *mapping)
1925 {
1926         int err;
1927
1928         err = iommu_attach_device(mapping->domain, dev);
1929         if (err)
1930                 return err;
1931
1932         kref_get(&mapping->kref);
1933         dev->archdata.mapping = mapping;
1934         set_dma_ops(dev, &iommu_ops);
1935
1936         pr_debug("Attached IOMMU controller to %s device.\n", dev_name(dev));
1937         return 0;
1938 }
1939 EXPORT_SYMBOL_GPL(arm_iommu_attach_device);
1940
1941 /**
1942  * arm_iommu_detach_device
1943  * @dev: valid struct device pointer
1944  *
1945  * Detaches the provided device from a previously attached map.
1946  * This voids the dma operations (dma_map_ops pointer)
1947  */
1948 void arm_iommu_detach_device(struct device *dev)
1949 {
1950         struct dma_iommu_mapping *mapping;
1951
1952         mapping = to_dma_iommu_mapping(dev);
1953         if (!mapping) {
1954                 dev_warn(dev, "Not attached\n");
1955                 return;
1956         }
1957
1958         iommu_detach_device(mapping->domain, dev);
1959         kref_put(&mapping->kref, release_iommu_mapping);
1960         dev->archdata.mapping = NULL;
1961         set_dma_ops(dev, NULL);
1962
1963         pr_debug("Detached IOMMU controller from %s device.\n", dev_name(dev));
1964 }
1965 EXPORT_SYMBOL_GPL(arm_iommu_detach_device);
1966
1967 #endif