rk3026: i2s add several attempts to double confirm i2s frac effect
[firefly-linux-kernel-4.4.55.git] / arch / arm / mm / dma-mapping.c
1 /*
2  *  linux/arch/arm/mm/dma-mapping.c
3  *
4  *  Copyright (C) 2000-2004 Russell King
5  *
6  * This program is free software; you can redistribute it and/or modify
7  * it under the terms of the GNU General Public License version 2 as
8  * published by the Free Software Foundation.
9  *
10  *  DMA uncached mapping support.
11  */
12 #include <linux/module.h>
13 #include <linux/mm.h>
14 #include <linux/gfp.h>
15 #include <linux/errno.h>
16 #include <linux/list.h>
17 #include <linux/init.h>
18 #include <linux/device.h>
19 #include <linux/dma-mapping.h>
20 #include <linux/highmem.h>
21
22 #include <asm/memory.h>
23 #include <asm/highmem.h>
24 #include <asm/cacheflush.h>
25 #include <asm/tlbflush.h>
26 #include <asm/sizes.h>
27
28 static u64 get_coherent_dma_mask(struct device *dev)
29 {
30         u64 mask = ISA_DMA_THRESHOLD;
31
32         if (dev) {
33                 mask = dev->coherent_dma_mask;
34
35                 /*
36                  * Sanity check the DMA mask - it must be non-zero, and
37                  * must be able to be satisfied by a DMA allocation.
38                  */
39                 if (mask == 0) {
40                         dev_warn(dev, "coherent DMA mask is unset\n");
41                         return 0;
42                 }
43
44                 if ((~mask) & ISA_DMA_THRESHOLD) {
45                         dev_warn(dev, "coherent DMA mask %#llx is smaller "
46                                  "than system GFP_DMA mask %#llx\n",
47                                  mask, (unsigned long long)ISA_DMA_THRESHOLD);
48                         return 0;
49                 }
50         }
51
52         return mask;
53 }
54
55 /*
56  * Allocate a DMA buffer for 'dev' of size 'size' using the
57  * specified gfp mask.  Note that 'size' must be page aligned.
58  */
59 static struct page *__dma_alloc_buffer(struct device *dev, size_t size, gfp_t gfp)
60 {
61         unsigned long order = get_order(size);
62         struct page *page, *p, *e;
63         void *ptr;
64         u64 mask = get_coherent_dma_mask(dev);
65
66 #ifdef CONFIG_DMA_API_DEBUG
67         u64 limit = (mask + 1) & ~mask;
68         if (limit && size >= limit) {
69                 dev_warn(dev, "coherent allocation too big (requested %#x mask %#llx)\n",
70                         size, mask);
71                 return NULL;
72         }
73 #endif
74
75         if (!mask)
76                 return NULL;
77
78         if (mask < 0xffffffffULL)
79                 gfp |= GFP_DMA;
80
81         page = alloc_pages(gfp, order);
82         if (!page)
83                 return NULL;
84
85         /*
86          * Now split the huge page and free the excess pages
87          */
88         split_page(page, order);
89         for (p = page + (size >> PAGE_SHIFT), e = page + (1 << order); p < e; p++)
90                 __free_page(p);
91
92         /*
93          * Ensure that the allocated pages are zeroed, and that any data
94          * lurking in the kernel direct-mapped region is invalidated.
95          */
96         ptr = page_address(page);
97         memset(ptr, 0, size);
98         dmac_flush_range(ptr, ptr + size);
99         outer_flush_range(__pa(ptr), __pa(ptr) + size);
100
101         return page;
102 }
103
104 /*
105  * Free a DMA buffer.  'size' must be page aligned.
106  */
107 static void __dma_free_buffer(struct page *page, size_t size)
108 {
109         struct page *e = page + (size >> PAGE_SHIFT);
110
111         while (page < e) {
112                 __free_page(page);
113                 page++;
114         }
115 }
116
117 #ifdef CONFIG_MMU
118 /* Sanity check size */
119 #if (CONSISTENT_DMA_SIZE % SZ_2M)
120 #error "CONSISTENT_DMA_SIZE must be multiple of 2MiB"
121 #endif
122
123 #define CONSISTENT_OFFSET(x)    (((unsigned long)(x) - CONSISTENT_BASE) >> PAGE_SHIFT)
124 #define CONSISTENT_PTE_INDEX(x) (((unsigned long)(x) - CONSISTENT_BASE) >> PGDIR_SHIFT)
125 #define NUM_CONSISTENT_PTES (CONSISTENT_DMA_SIZE >> PGDIR_SHIFT)
126
127 /*
128  * These are the page tables (2MB each) covering uncached, DMA consistent allocations
129  */
130 static pte_t *consistent_pte[NUM_CONSISTENT_PTES];
131
132 #include "vmregion.h"
133
134 static struct arm_vmregion_head consistent_head = {
135         .vm_lock        = __SPIN_LOCK_UNLOCKED(&consistent_head.vm_lock),
136         .vm_list        = LIST_HEAD_INIT(consistent_head.vm_list),
137         .vm_start       = CONSISTENT_BASE,
138         .vm_end         = CONSISTENT_END,
139 };
140
141 #ifdef CONFIG_HUGETLB_PAGE
142 #error ARM Coherent DMA allocator does not (yet) support huge TLB
143 #endif
144
145 /*
146  * Initialise the consistent memory allocation.
147  */
148 static int __init consistent_init(void)
149 {
150         int ret = 0;
151         pgd_t *pgd;
152         pud_t *pud;
153         pmd_t *pmd;
154         pte_t *pte;
155         int i = 0;
156         u32 base = CONSISTENT_BASE;
157
158         do {
159                 pgd = pgd_offset(&init_mm, base);
160
161                 pud = pud_alloc(&init_mm, pgd, base);
162                 if (!pud) {
163                         printk(KERN_ERR "%s: no pud tables\n", __func__);
164                         ret = -ENOMEM;
165                         break;
166                 }
167
168                 pmd = pmd_alloc(&init_mm, pud, base);
169                 if (!pmd) {
170                         printk(KERN_ERR "%s: no pmd tables\n", __func__);
171                         ret = -ENOMEM;
172                         break;
173                 }
174                 WARN_ON(!pmd_none(*pmd));
175
176                 pte = pte_alloc_kernel(pmd, base);
177                 if (!pte) {
178                         printk(KERN_ERR "%s: no pte tables\n", __func__);
179                         ret = -ENOMEM;
180                         break;
181                 }
182
183                 consistent_pte[i++] = pte;
184                 base += (1 << PGDIR_SHIFT);
185         } while (base < CONSISTENT_END);
186
187         return ret;
188 }
189
190 core_initcall(consistent_init);
191
192 static void *
193 __dma_alloc_remap(struct page *page, size_t size, gfp_t gfp, pgprot_t prot)
194 {
195         struct arm_vmregion *c;
196         size_t align;
197         int bit;
198
199         if (!consistent_pte[0]) {
200                 printk(KERN_ERR "%s: not initialised\n", __func__);
201                 dump_stack();
202                 return NULL;
203         }
204
205         /*
206          * Align the virtual region allocation - maximum alignment is
207          * a section size, minimum is a page size.  This helps reduce
208          * fragmentation of the DMA space, and also prevents allocations
209          * smaller than a section from crossing a section boundary.
210          */
211         bit = fls(size - 1);
212         if (bit > SECTION_SHIFT)
213                 bit = SECTION_SHIFT;
214         align = 1 << bit;
215
216         /*
217          * Allocate a virtual address in the consistent mapping region.
218          */
219         c = arm_vmregion_alloc(&consistent_head, align, size,
220                             gfp & ~(__GFP_DMA | __GFP_HIGHMEM));
221         if (c) {
222                 pte_t *pte;
223                 int idx = CONSISTENT_PTE_INDEX(c->vm_start);
224                 u32 off = CONSISTENT_OFFSET(c->vm_start) & (PTRS_PER_PTE-1);
225
226                 pte = consistent_pte[idx] + off;
227                 c->vm_pages = page;
228
229                 do {
230                         BUG_ON(!pte_none(*pte));
231
232                         set_pte_ext(pte, mk_pte(page, prot), 0);
233                         page++;
234                         pte++;
235                         off++;
236                         if (off >= PTRS_PER_PTE) {
237                                 off = 0;
238                                 pte = consistent_pte[++idx];
239                         }
240                 } while (size -= PAGE_SIZE);
241
242                 dsb();
243
244                 return (void *)c->vm_start;
245         }
246         return NULL;
247 }
248
249 static void __dma_free_remap(void *cpu_addr, size_t size)
250 {
251         struct arm_vmregion *c;
252         unsigned long addr;
253         pte_t *ptep;
254         int idx;
255         u32 off;
256
257         c = arm_vmregion_find_remove(&consistent_head, (unsigned long)cpu_addr);
258         if (!c) {
259                 printk(KERN_ERR "%s: trying to free invalid coherent area: %p\n",
260                        __func__, cpu_addr);
261                 dump_stack();
262                 return;
263         }
264
265         if ((c->vm_end - c->vm_start) != size) {
266                 printk(KERN_ERR "%s: freeing wrong coherent size (%ld != %d)\n",
267                        __func__, c->vm_end - c->vm_start, size);
268                 dump_stack();
269                 size = c->vm_end - c->vm_start;
270         }
271
272         idx = CONSISTENT_PTE_INDEX(c->vm_start);
273         off = CONSISTENT_OFFSET(c->vm_start) & (PTRS_PER_PTE-1);
274         ptep = consistent_pte[idx] + off;
275         addr = c->vm_start;
276         do {
277                 pte_t pte = ptep_get_and_clear(&init_mm, addr, ptep);
278
279                 ptep++;
280                 addr += PAGE_SIZE;
281                 off++;
282                 if (off >= PTRS_PER_PTE) {
283                         off = 0;
284                         ptep = consistent_pte[++idx];
285                 }
286
287                 if (pte_none(pte) || !pte_present(pte))
288                         printk(KERN_CRIT "%s: bad page in kernel page table\n",
289                                __func__);
290         } while (size -= PAGE_SIZE);
291
292         flush_tlb_kernel_range(c->vm_start, c->vm_end);
293
294         arm_vmregion_free(&consistent_head, c);
295 }
296
297 #else   /* !CONFIG_MMU */
298
299 #define __dma_alloc_remap(page, size, gfp, prot)        page_address(page)
300 #define __dma_free_remap(addr, size)                    do { } while (0)
301
302 #endif  /* CONFIG_MMU */
303
304 static void *
305 __dma_alloc(struct device *dev, size_t size, dma_addr_t *handle, gfp_t gfp,
306             pgprot_t prot)
307 {
308         struct page *page;
309         void *addr;
310
311         *handle = ~0;
312         size = PAGE_ALIGN(size);
313
314         page = __dma_alloc_buffer(dev, size, gfp);
315         if (!page)
316                 return NULL;
317
318         if (!arch_is_coherent())
319                 addr = __dma_alloc_remap(page, size, gfp, prot);
320         else
321                 addr = page_address(page);
322
323         if (addr)
324                 *handle = pfn_to_dma(dev, page_to_pfn(page));
325         else
326                 __dma_free_buffer(page, size);
327
328         return addr;
329 }
330
331 /*
332  * Allocate DMA-coherent memory space and return both the kernel remapped
333  * virtual and bus address for that space.
334  */
335 void *
336 dma_alloc_coherent(struct device *dev, size_t size, dma_addr_t *handle, gfp_t gfp)
337 {
338         void *memory;
339
340         if (dma_alloc_from_coherent(dev, size, handle, &memory))
341                 return memory;
342
343         return __dma_alloc(dev, size, handle, gfp,
344                            pgprot_dmacoherent(pgprot_kernel));
345 }
346 EXPORT_SYMBOL(dma_alloc_coherent);
347
348 /*
349  * Allocate a writecombining region, in much the same way as
350  * dma_alloc_coherent above.
351  */
352 void *
353 dma_alloc_writecombine(struct device *dev, size_t size, dma_addr_t *handle, gfp_t gfp)
354 {
355         return __dma_alloc(dev, size, handle, gfp,
356                            pgprot_writecombine(pgprot_kernel));
357 }
358 EXPORT_SYMBOL(dma_alloc_writecombine);
359
360 static int dma_mmap(struct device *dev, struct vm_area_struct *vma,
361                     void *cpu_addr, dma_addr_t dma_addr, size_t size)
362 {
363         int ret = -ENXIO;
364 #ifdef CONFIG_MMU
365         unsigned long user_size, kern_size;
366         struct arm_vmregion *c;
367
368         user_size = (vma->vm_end - vma->vm_start) >> PAGE_SHIFT;
369
370         c = arm_vmregion_find(&consistent_head, (unsigned long)cpu_addr);
371         if (c) {
372                 unsigned long off = vma->vm_pgoff;
373
374                 kern_size = (c->vm_end - c->vm_start) >> PAGE_SHIFT;
375
376                 if (off < kern_size &&
377                     user_size <= (kern_size - off)) {
378                         ret = remap_pfn_range(vma, vma->vm_start,
379                                               page_to_pfn(c->vm_pages) + off,
380                                               user_size << PAGE_SHIFT,
381                                               vma->vm_page_prot);
382                 }
383         }
384 #endif  /* CONFIG_MMU */
385
386         return ret;
387 }
388
389 int dma_mmap_coherent(struct device *dev, struct vm_area_struct *vma,
390                       void *cpu_addr, dma_addr_t dma_addr, size_t size)
391 {
392         vma->vm_page_prot = pgprot_dmacoherent(vma->vm_page_prot);
393         return dma_mmap(dev, vma, cpu_addr, dma_addr, size);
394 }
395 EXPORT_SYMBOL(dma_mmap_coherent);
396
397 int dma_mmap_writecombine(struct device *dev, struct vm_area_struct *vma,
398                           void *cpu_addr, dma_addr_t dma_addr, size_t size)
399 {
400         vma->vm_page_prot = pgprot_writecombine(vma->vm_page_prot);
401         return dma_mmap(dev, vma, cpu_addr, dma_addr, size);
402 }
403 EXPORT_SYMBOL(dma_mmap_writecombine);
404
405 /*
406  * free a page as defined by the above mapping.
407  * Must not be called with IRQs disabled.
408  */
409 void dma_free_coherent(struct device *dev, size_t size, void *cpu_addr, dma_addr_t handle)
410 {
411         WARN_ON(irqs_disabled());
412
413         if (dma_release_from_coherent(dev, get_order(size), cpu_addr))
414                 return;
415
416         size = PAGE_ALIGN(size);
417
418         if (!arch_is_coherent())
419                 __dma_free_remap(cpu_addr, size);
420
421         __dma_free_buffer(pfn_to_page(dma_to_pfn(dev, handle)), size);
422 }
423 EXPORT_SYMBOL(dma_free_coherent);
424
425 /*
426  * Make an area consistent for devices.
427  * Note: Drivers should NOT use this function directly, as it will break
428  * platforms with CONFIG_DMABOUNCE.
429  * Use the driver DMA support - see dma-mapping.h (dma_sync_*)
430  */
431 void ___dma_single_cpu_to_dev(const void *kaddr, size_t size,
432         enum dma_data_direction dir)
433 {
434         unsigned long paddr;
435
436         BUG_ON(!virt_addr_valid(kaddr) || !virt_addr_valid(kaddr + size - 1));
437
438         dmac_map_area(kaddr, size, dir);
439
440         paddr = __pa(kaddr);
441         if (dir == DMA_FROM_DEVICE) {
442                 outer_inv_range(paddr, paddr + size);
443         } else {
444                 outer_clean_range(paddr, paddr + size);
445         }
446         /* FIXME: non-speculating: flush on bidirectional mappings? */
447 }
448 EXPORT_SYMBOL(___dma_single_cpu_to_dev);
449
450 void ___dma_single_dev_to_cpu(const void *kaddr, size_t size,
451         enum dma_data_direction dir)
452 {
453         BUG_ON(!virt_addr_valid(kaddr) || !virt_addr_valid(kaddr + size - 1));
454
455         /* FIXME: non-speculating: not required */
456         /* don't bother invalidating if DMA to device */
457         if (dir != DMA_TO_DEVICE) {
458                 unsigned long paddr = __pa(kaddr);
459                 outer_inv_range(paddr, paddr + size);
460         }
461
462         dmac_unmap_area(kaddr, size, dir);
463 }
464 EXPORT_SYMBOL(___dma_single_dev_to_cpu);
465
466 static void dma_cache_maint_page(struct page *page, unsigned long offset,
467         size_t size, enum dma_data_direction dir,
468         void (*op)(const void *, size_t, int))
469 {
470         unsigned long pfn;
471         size_t left = size;
472
473         pfn = page_to_pfn(page) + offset / PAGE_SIZE;
474         offset %= PAGE_SIZE;
475
476         /*
477          * A single sg entry may refer to multiple physically contiguous
478          * pages.  But we still need to process highmem pages individually.
479          * If highmem is not configured then the bulk of this loop gets
480          * optimized out.
481          */
482         do {
483                 size_t len = left;
484                 void *vaddr;
485
486                 page = pfn_to_page(pfn);
487
488                 if (PageHighMem(page)) {
489                         if (len + offset > PAGE_SIZE)
490                                 len = PAGE_SIZE - offset;
491                         vaddr = kmap_high_get(page);
492                         if (vaddr) {
493                                 vaddr += offset;
494                                 op(vaddr, len, dir);
495                                 kunmap_high(page);
496                         } else if (cache_is_vipt()) {
497                                 /* unmapped pages might still be cached */
498                                 vaddr = kmap_atomic(page);
499                                 op(vaddr + offset, len, dir);
500                                 kunmap_atomic(vaddr);
501                         }
502                 } else {
503                         vaddr = page_address(page) + offset;
504                         op(vaddr, len, dir);
505                 }
506                 offset = 0;
507                 pfn++;
508                 left -= len;
509         } while (left);
510 }
511
512 void ___dma_page_cpu_to_dev(struct page *page, unsigned long off,
513         size_t size, enum dma_data_direction dir)
514 {
515         unsigned long paddr;
516
517         dma_cache_maint_page(page, off, size, dir, dmac_map_area);
518
519         paddr = page_to_phys(page) + off;
520         if (dir == DMA_FROM_DEVICE) {
521                 outer_inv_range(paddr, paddr + size);
522         } else {
523                 outer_clean_range(paddr, paddr + size);
524         }
525         /* FIXME: non-speculating: flush on bidirectional mappings? */
526 }
527 EXPORT_SYMBOL(___dma_page_cpu_to_dev);
528
529 void ___dma_page_dev_to_cpu(struct page *page, unsigned long off,
530         size_t size, enum dma_data_direction dir)
531 {
532         unsigned long paddr = page_to_phys(page) + off;
533
534         /* FIXME: non-speculating: not required */
535         /* don't bother invalidating if DMA to device */
536         if (dir != DMA_TO_DEVICE)
537                 outer_inv_range(paddr, paddr + size);
538
539         dma_cache_maint_page(page, off, size, dir, dmac_unmap_area);
540
541         /*
542          * Mark the D-cache clean for this page to avoid extra flushing.
543          */
544         if (dir != DMA_TO_DEVICE && off == 0 && size >= PAGE_SIZE)
545                 set_bit(PG_dcache_clean, &page->flags);
546 }
547 EXPORT_SYMBOL(___dma_page_dev_to_cpu);
548
549 /**
550  * dma_map_sg - map a set of SG buffers for streaming mode DMA
551  * @dev: valid struct device pointer, or NULL for ISA and EISA-like devices
552  * @sg: list of buffers
553  * @nents: number of buffers to map
554  * @dir: DMA transfer direction
555  *
556  * Map a set of buffers described by scatterlist in streaming mode for DMA.
557  * This is the scatter-gather version of the dma_map_single interface.
558  * Here the scatter gather list elements are each tagged with the
559  * appropriate dma address and length.  They are obtained via
560  * sg_dma_{address,length}.
561  *
562  * Device ownership issues as mentioned for dma_map_single are the same
563  * here.
564  */
565 int dma_map_sg(struct device *dev, struct scatterlist *sg, int nents,
566                 enum dma_data_direction dir)
567 {
568         struct scatterlist *s;
569         int i, j;
570
571         BUG_ON(!valid_dma_direction(dir));
572
573         for_each_sg(sg, s, nents, i) {
574                 s->dma_address = __dma_map_page(dev, sg_page(s), s->offset,
575                                                 s->length, dir);
576                 if (dma_mapping_error(dev, s->dma_address))
577                         goto bad_mapping;
578         }
579         debug_dma_map_sg(dev, sg, nents, nents, dir);
580         return nents;
581
582  bad_mapping:
583         for_each_sg(sg, s, i, j)
584                 __dma_unmap_page(dev, sg_dma_address(s), sg_dma_len(s), dir);
585         return 0;
586 }
587 EXPORT_SYMBOL(dma_map_sg);
588
589 /**
590  * dma_unmap_sg - unmap a set of SG buffers mapped by dma_map_sg
591  * @dev: valid struct device pointer, or NULL for ISA and EISA-like devices
592  * @sg: list of buffers
593  * @nents: number of buffers to unmap (same as was passed to dma_map_sg)
594  * @dir: DMA transfer direction (same as was passed to dma_map_sg)
595  *
596  * Unmap a set of streaming mode DMA translations.  Again, CPU access
597  * rules concerning calls here are the same as for dma_unmap_single().
598  */
599 void dma_unmap_sg(struct device *dev, struct scatterlist *sg, int nents,
600                 enum dma_data_direction dir)
601 {
602         struct scatterlist *s;
603         int i;
604
605         debug_dma_unmap_sg(dev, sg, nents, dir);
606
607         for_each_sg(sg, s, nents, i)
608                 __dma_unmap_page(dev, sg_dma_address(s), sg_dma_len(s), dir);
609 }
610 EXPORT_SYMBOL(dma_unmap_sg);
611
612 /**
613  * dma_sync_sg_for_cpu
614  * @dev: valid struct device pointer, or NULL for ISA and EISA-like devices
615  * @sg: list of buffers
616  * @nents: number of buffers to map (returned from dma_map_sg)
617  * @dir: DMA transfer direction (same as was passed to dma_map_sg)
618  */
619 void dma_sync_sg_for_cpu(struct device *dev, struct scatterlist *sg,
620                         int nents, enum dma_data_direction dir)
621 {
622         struct scatterlist *s;
623         int i;
624
625         for_each_sg(sg, s, nents, i) {
626                 if (!dmabounce_sync_for_cpu(dev, sg_dma_address(s), 0,
627                                             sg_dma_len(s), dir))
628                         continue;
629
630                 __dma_page_dev_to_cpu(sg_page(s), s->offset,
631                                       s->length, dir);
632         }
633
634         debug_dma_sync_sg_for_cpu(dev, sg, nents, dir);
635 }
636 EXPORT_SYMBOL(dma_sync_sg_for_cpu);
637
638 /**
639  * dma_sync_sg_for_device
640  * @dev: valid struct device pointer, or NULL for ISA and EISA-like devices
641  * @sg: list of buffers
642  * @nents: number of buffers to map (returned from dma_map_sg)
643  * @dir: DMA transfer direction (same as was passed to dma_map_sg)
644  */
645 void dma_sync_sg_for_device(struct device *dev, struct scatterlist *sg,
646                         int nents, enum dma_data_direction dir)
647 {
648         struct scatterlist *s;
649         int i;
650
651         for_each_sg(sg, s, nents, i) {
652                 if (!dmabounce_sync_for_device(dev, sg_dma_address(s), 0,
653                                         sg_dma_len(s), dir))
654                         continue;
655
656                 __dma_page_cpu_to_dev(sg_page(s), s->offset,
657                                       s->length, dir);
658         }
659
660         debug_dma_sync_sg_for_device(dev, sg, nents, dir);
661 }
662 EXPORT_SYMBOL(dma_sync_sg_for_device);
663
664 #define PREALLOC_DMA_DEBUG_ENTRIES      4096
665
666 static int __init dma_debug_do_init(void)
667 {
668         dma_debug_init(PREALLOC_DMA_DEBUG_ENTRIES);
669         return 0;
670 }
671 fs_initcall(dma_debug_do_init);