VServer 1.9.2 (patch-2.6.8.1-vs1.9.2.diff)
[linux-2.6.git] / arch / parisc / kernel / pci-dma.c
1 /*
2 ** PARISC 1.1 Dynamic DMA mapping support.
3 ** This implementation is for PA-RISC platforms that do not support
4 ** I/O TLBs (aka DMA address translation hardware).
5 ** See Documentation/DMA-mapping.txt for interface definitions.
6 **
7 **      (c) Copyright 1999,2000 Hewlett-Packard Company
8 **      (c) Copyright 2000 Grant Grundler
9 **      (c) Copyright 2000 Philipp Rumpf <prumpf@tux.org>
10 **      (c) Copyright 2000 John Marvin
11 **
12 ** "leveraged" from 2.3.47: arch/ia64/kernel/pci-dma.c.
13 ** (I assume it's from David Mosberger-Tang but there was no Copyright)
14 **
15 ** AFAIK, all PA7100LC and PA7300LC platforms can use this code.
16 **
17 ** - ggg
18 */
19
20 #include <linux/init.h>
21 #include <linux/mm.h>
22 #include <linux/pci.h>
23 #include <linux/proc_fs.h>
24 #include <linux/slab.h>
25 #include <linux/string.h>
26 #include <linux/types.h>
27
28 #include <asm/cacheflush.h>
29 #include <asm/dma.h>    /* for DMA_CHUNK_SIZE */
30 #include <asm/io.h>
31 #include <asm/page.h>   /* get_order */
32 #include <asm/pgalloc.h>
33 #include <asm/uaccess.h>
34
35 #ifdef DEBUG_PCI
36 #undef ASSERT
37 #define ASSERT(expr) \
38         if(!(expr)) { \
39                 printk("\n%s:%d: Assertion " #expr " failed!\n", \
40                                 __FILE__, __LINE__); \
41                 panic(#expr); \
42         }
43 #else
44 #define ASSERT(expr)
45 #endif
46
47
48 static struct proc_dir_entry * proc_gsc_root = NULL;
49 static int pcxl_proc_info(char *buffer, char **start, off_t offset, int length);
50 static unsigned long pcxl_used_bytes = 0;
51 static unsigned long pcxl_used_pages = 0;
52
53 extern unsigned long pcxl_dma_start; /* Start of pcxl dma mapping area */
54 static spinlock_t   pcxl_res_lock;
55 static char    *pcxl_res_map;
56 static int     pcxl_res_hint;
57 static int     pcxl_res_size;
58
59 #ifdef DEBUG_PCXL_RESOURCE
60 #define DBG_RES(x...)   printk(x)
61 #else
62 #define DBG_RES(x...)
63 #endif
64
65
66 /*
67 ** Dump a hex representation of the resource map.
68 */
69
70 #ifdef DUMP_RESMAP
71 static
72 void dump_resmap(void)
73 {
74         u_long *res_ptr = (unsigned long *)pcxl_res_map;
75         u_long i = 0;
76
77         printk("res_map: ");
78         for(; i < (pcxl_res_size / sizeof(unsigned long)); ++i, ++res_ptr)
79                 printk("%08lx ", *res_ptr);
80
81         printk("\n");
82 }
83 #else
84 static inline void dump_resmap(void) {;}
85 #endif
86
87 static int pa11_dma_supported( struct device *dev, u64 mask)
88 {
89         return 1;
90 }
91
92 static inline int map_pte_uncached(pte_t * pte,
93                 unsigned long vaddr,
94                 unsigned long size, unsigned long *paddr_ptr)
95 {
96         unsigned long end;
97         unsigned long orig_vaddr = vaddr;
98
99         vaddr &= ~PMD_MASK;
100         end = vaddr + size;
101         if (end > PMD_SIZE)
102                 end = PMD_SIZE;
103         do {
104                 if (!pte_none(*pte))
105                         printk(KERN_ERR "map_pte_uncached: page already exists\n");
106                 set_pte(pte, __mk_pte(*paddr_ptr, PAGE_KERNEL_UNC));
107                 pdtlb_kernel(orig_vaddr);
108                 vaddr += PAGE_SIZE;
109                 orig_vaddr += PAGE_SIZE;
110                 (*paddr_ptr) += PAGE_SIZE;
111                 pte++;
112         } while (vaddr < end);
113         return 0;
114 }
115
116 static inline int map_pmd_uncached(pmd_t * pmd, unsigned long vaddr,
117                 unsigned long size, unsigned long *paddr_ptr)
118 {
119         unsigned long end;
120         unsigned long orig_vaddr = vaddr;
121
122         vaddr &= ~PGDIR_MASK;
123         end = vaddr + size;
124         if (end > PGDIR_SIZE)
125                 end = PGDIR_SIZE;
126         do {
127                 pte_t * pte = pte_alloc_kernel(&init_mm, pmd, vaddr);
128                 if (!pte)
129                         return -ENOMEM;
130                 if (map_pte_uncached(pte, orig_vaddr, end - vaddr, paddr_ptr))
131                         return -ENOMEM;
132                 vaddr = (vaddr + PMD_SIZE) & PMD_MASK;
133                 orig_vaddr += PMD_SIZE;
134                 pmd++;
135         } while (vaddr < end);
136         return 0;
137 }
138
139 static inline int map_uncached_pages(unsigned long vaddr, unsigned long size,
140                 unsigned long paddr)
141 {
142         pgd_t * dir;
143         unsigned long end = vaddr + size;
144
145         dir = pgd_offset_k(vaddr);
146         do {
147                 pmd_t *pmd;
148                 
149                 pmd = pmd_alloc(NULL, dir, vaddr);
150                 if (!pmd)
151                         return -ENOMEM;
152                 if (map_pmd_uncached(pmd, vaddr, end - vaddr, &paddr))
153                         return -ENOMEM;
154                 vaddr = vaddr + PGDIR_SIZE;
155                 dir++;
156         } while (vaddr && (vaddr < end));
157         return 0;
158 }
159
160 static inline void unmap_uncached_pte(pmd_t * pmd, unsigned long vaddr,
161                 unsigned long size)
162 {
163         pte_t * pte;
164         unsigned long end;
165         unsigned long orig_vaddr = vaddr;
166
167         if (pmd_none(*pmd))
168                 return;
169         if (pmd_bad(*pmd)) {
170                 pmd_ERROR(*pmd);
171                 pmd_clear(pmd);
172                 return;
173         }
174         pte = pte_offset_map(pmd, vaddr);
175         vaddr &= ~PMD_MASK;
176         end = vaddr + size;
177         if (end > PMD_SIZE)
178                 end = PMD_SIZE;
179         do {
180                 pte_t page = *pte;
181                 pte_clear(pte);
182                 pdtlb_kernel(orig_vaddr);
183                 vaddr += PAGE_SIZE;
184                 orig_vaddr += PAGE_SIZE;
185                 pte++;
186                 if (pte_none(page) || pte_present(page))
187                         continue;
188                 printk(KERN_CRIT "Whee.. Swapped out page in kernel page table\n");
189         } while (vaddr < end);
190 }
191
192 static inline void unmap_uncached_pmd(pgd_t * dir, unsigned long vaddr,
193                 unsigned long size)
194 {
195         pmd_t * pmd;
196         unsigned long end;
197         unsigned long orig_vaddr = vaddr;
198
199         if (pgd_none(*dir))
200                 return;
201         if (pgd_bad(*dir)) {
202                 pgd_ERROR(*dir);
203                 pgd_clear(dir);
204                 return;
205         }
206         pmd = pmd_offset(dir, vaddr);
207         vaddr &= ~PGDIR_MASK;
208         end = vaddr + size;
209         if (end > PGDIR_SIZE)
210                 end = PGDIR_SIZE;
211         do {
212                 unmap_uncached_pte(pmd, orig_vaddr, end - vaddr);
213                 vaddr = (vaddr + PMD_SIZE) & PMD_MASK;
214                 orig_vaddr += PMD_SIZE;
215                 pmd++;
216         } while (vaddr < end);
217 }
218
219 static void unmap_uncached_pages(unsigned long vaddr, unsigned long size)
220 {
221         pgd_t * dir;
222         unsigned long end = vaddr + size;
223
224         dir = pgd_offset_k(vaddr);
225         do {
226                 unmap_uncached_pmd(dir, vaddr, end - vaddr);
227                 vaddr = vaddr + PGDIR_SIZE;
228                 dir++;
229         } while (vaddr && (vaddr < end));
230 }
231
232 #define PCXL_SEARCH_LOOP(idx, mask, size)  \
233        for(; res_ptr < res_end; ++res_ptr) \
234        { \
235                if(0 == ((*res_ptr) & mask)) { \
236                        *res_ptr |= mask; \
237                        idx = (int)((u_long)res_ptr - (u_long)pcxl_res_map); \
238                        pcxl_res_hint = idx + (size >> 3); \
239                        goto resource_found; \
240                } \
241        }
242
243 #define PCXL_FIND_FREE_MAPPING(idx, mask, size)  { \
244        u##size *res_ptr = (u##size *)&(pcxl_res_map[pcxl_res_hint & ~((size >> 3) - 1)]); \
245        u##size *res_end = (u##size *)&pcxl_res_map[pcxl_res_size]; \
246        PCXL_SEARCH_LOOP(idx, mask, size); \
247        res_ptr = (u##size *)&pcxl_res_map[0]; \
248        PCXL_SEARCH_LOOP(idx, mask, size); \
249 }
250
251 unsigned long
252 pcxl_alloc_range(size_t size)
253 {
254         int res_idx;
255         u_long mask, flags;
256         unsigned int pages_needed = size >> PAGE_SHIFT;
257
258         ASSERT(pages_needed);
259         ASSERT((pages_needed * PAGE_SIZE) < DMA_CHUNK_SIZE);
260         ASSERT(pages_needed < (BITS_PER_LONG - PAGE_SHIFT));
261
262         mask = (u_long) -1L;
263         mask >>= BITS_PER_LONG - pages_needed;
264
265         DBG_RES("pcxl_alloc_range() size: %d pages_needed %d pages_mask 0x%08lx\n", 
266                 size, pages_needed, mask);
267
268         spin_lock_irqsave(&pcxl_res_lock, flags);
269
270         if(pages_needed <= 8) {
271                 PCXL_FIND_FREE_MAPPING(res_idx, mask, 8);
272         } else if(pages_needed <= 16) {
273                 PCXL_FIND_FREE_MAPPING(res_idx, mask, 16);
274         } else if(pages_needed <= 32) {
275                 PCXL_FIND_FREE_MAPPING(res_idx, mask, 32);
276         } else {
277                 panic("%s: pcxl_alloc_range() Too many pages to map.\n",
278                       __FILE__);
279         }
280
281         dump_resmap();
282         panic("%s: pcxl_alloc_range() out of dma mapping resources\n",
283               __FILE__);
284         
285 resource_found:
286         
287         DBG_RES("pcxl_alloc_range() res_idx %d mask 0x%08lx res_hint: %d\n",
288                 res_idx, mask, pcxl_res_hint);
289
290         pcxl_used_pages += pages_needed;
291         pcxl_used_bytes += ((pages_needed >> 3) ? (pages_needed >> 3) : 1);
292
293         spin_unlock_irqrestore(&pcxl_res_lock, flags);
294
295         dump_resmap();
296
297         /* 
298         ** return the corresponding vaddr in the pcxl dma map
299         */
300         return (pcxl_dma_start + (res_idx << (PAGE_SHIFT + 3)));
301 }
302
303 #define PCXL_FREE_MAPPINGS(idx, m, size) \
304                 u##size *res_ptr = (u##size *)&(pcxl_res_map[(idx) + (((size >> 3) - 1) & (~((size >> 3) - 1)))]); \
305                 ASSERT((*res_ptr & m) == m); \
306                 *res_ptr &= ~m;
307
308 /*
309 ** clear bits in the pcxl resource map
310 */
311 static void
312 pcxl_free_range(unsigned long vaddr, size_t size)
313 {
314         u_long mask, flags;
315         unsigned int res_idx = (vaddr - pcxl_dma_start) >> (PAGE_SHIFT + 3);
316         unsigned int pages_mapped = size >> PAGE_SHIFT;
317
318         ASSERT(pages_mapped);
319         ASSERT((pages_mapped * PAGE_SIZE) < DMA_CHUNK_SIZE);
320         ASSERT(pages_mapped < (BITS_PER_LONG - PAGE_SHIFT));
321
322         mask = (u_long) -1L;
323         mask >>= BITS_PER_LONG - pages_mapped;
324
325         DBG_RES("pcxl_free_range() res_idx: %d size: %d pages_mapped %d mask 0x%08lx\n", 
326                 res_idx, size, pages_mapped, mask);
327
328         spin_lock_irqsave(&pcxl_res_lock, flags);
329
330         if(pages_mapped <= 8) {
331                 PCXL_FREE_MAPPINGS(res_idx, mask, 8);
332         } else if(pages_mapped <= 16) {
333                 PCXL_FREE_MAPPINGS(res_idx, mask, 16);
334         } else if(pages_mapped <= 32) {
335                 PCXL_FREE_MAPPINGS(res_idx, mask, 32);
336         } else {
337                 panic("%s: pcxl_free_range() Too many pages to unmap.\n",
338                       __FILE__);
339         }
340         
341         pcxl_used_pages -= (pages_mapped ? pages_mapped : 1);
342         pcxl_used_bytes -= ((pages_mapped >> 3) ? (pages_mapped >> 3) : 1);
343
344         spin_unlock_irqrestore(&pcxl_res_lock, flags);
345
346         dump_resmap();
347 }
348
349 static int __init
350 pcxl_dma_init(void)
351 {
352     if (pcxl_dma_start == 0)
353         return 0;
354
355     spin_lock_init(&pcxl_res_lock);
356     pcxl_res_size = PCXL_DMA_MAP_SIZE >> (PAGE_SHIFT + 3);
357     pcxl_res_hint = 0;
358     pcxl_res_map = (char *)__get_free_pages(GFP_KERNEL,
359                                             get_order(pcxl_res_size));
360     memset(pcxl_res_map, 0, pcxl_res_size);
361     proc_gsc_root = proc_mkdir("gsc", 0);
362     create_proc_info_entry("dino", 0, proc_gsc_root, pcxl_proc_info);
363     return 0;
364 }
365
366 __initcall(pcxl_dma_init);
367
368 static void * pa11_dma_alloc_consistent (struct device *dev, size_t size, dma_addr_t *dma_handle, int flag)
369 {
370         unsigned long vaddr;
371         unsigned long paddr;
372         int order;
373
374         order = get_order(size);
375         size = 1 << (order + PAGE_SHIFT);
376         vaddr = pcxl_alloc_range(size);
377         paddr = __get_free_pages(flag, order);
378         flush_kernel_dcache_range(paddr, size);
379         paddr = __pa(paddr);
380         map_uncached_pages(vaddr, size, paddr);
381         *dma_handle = (dma_addr_t) paddr;
382
383 #if 0
384 /* This probably isn't needed to support EISA cards.
385 ** ISA cards will certainly only support 24-bit DMA addressing.
386 ** Not clear if we can, want, or need to support ISA.
387 */
388         if (!dev || *dev->coherent_dma_mask < 0xffffffff)
389                 gfp |= GFP_DMA;
390 #endif
391         return (void *)vaddr;
392 }
393
394 static void pa11_dma_free_consistent (struct device *dev, size_t size, void *vaddr, dma_addr_t dma_handle)
395 {
396         int order;
397
398         order = get_order(size);
399         size = 1 << (order + PAGE_SHIFT);
400         unmap_uncached_pages((unsigned long)vaddr, size);
401         pcxl_free_range((unsigned long)vaddr, size);
402         free_pages((unsigned long)__va(dma_handle), order);
403 }
404
405 static dma_addr_t pa11_dma_map_single(struct device *dev, void *addr, size_t size, enum dma_data_direction direction)
406 {
407         if (direction == DMA_NONE) {
408                 printk(KERN_ERR "pa11_dma_map_single(PCI_DMA_NONE) called by %p\n", __builtin_return_address(0));
409                 BUG();
410         }
411
412         flush_kernel_dcache_range((unsigned long) addr, size);
413         return virt_to_phys(addr);
414 }
415
416 static void pa11_dma_unmap_single(struct device *dev, dma_addr_t dma_handle, size_t size, enum dma_data_direction direction)
417 {
418         if (direction == DMA_NONE) {
419                 printk(KERN_ERR "pa11_dma_unmap_single(PCI_DMA_NONE) called by %p\n", __builtin_return_address(0));
420                 BUG();
421         }
422
423         if (direction == DMA_TO_DEVICE)
424             return;
425
426         /*
427          * For PCI_DMA_FROMDEVICE this flush is not necessary for the
428          * simple map/unmap case. However, it IS necessary if if
429          * pci_dma_sync_single_* has been called and the buffer reused.
430          */
431
432         flush_kernel_dcache_range((unsigned long) phys_to_virt(dma_handle), size);
433         return;
434 }
435
436 static int pa11_dma_map_sg(struct device *dev, struct scatterlist *sglist, int nents, enum dma_data_direction direction)
437 {
438         int i;
439
440         if (direction == DMA_NONE)
441             BUG();
442
443         for (i = 0; i < nents; i++, sglist++ ) {
444                 unsigned long vaddr = sg_virt_addr(sglist);
445                 sg_dma_address(sglist) = (dma_addr_t) virt_to_phys(vaddr);
446                 sg_dma_len(sglist) = sglist->length;
447                 flush_kernel_dcache_range(vaddr, sglist->length);
448         }
449         return nents;
450 }
451
452 static void pa11_dma_unmap_sg(struct device *dev, struct scatterlist *sglist, int nents, enum dma_data_direction direction)
453 {
454         int i;
455
456         if (direction == DMA_NONE)
457             BUG();
458
459         if (direction == DMA_TO_DEVICE)
460             return;
461
462         /* once we do combining we'll need to use phys_to_virt(sg_dma_address(sglist)) */
463
464         for (i = 0; i < nents; i++, sglist++ )
465                 flush_kernel_dcache_range(sg_virt_addr(sglist), sglist->length);
466         return;
467 }
468
469 static void pa11_dma_sync_single_for_cpu(struct device *dev, dma_addr_t dma_handle, unsigned long offset, size_t size, enum dma_data_direction direction)
470 {
471         if (direction == DMA_NONE)
472             BUG();
473
474         flush_kernel_dcache_range((unsigned long) phys_to_virt(dma_handle) + offset, size);
475 }
476
477 static void pa11_dma_sync_single_for_device(struct device *dev, dma_addr_t dma_handle, unsigned long offset, size_t size, enum dma_data_direction direction)
478 {
479         if (direction == DMA_NONE)
480             BUG();
481
482         flush_kernel_dcache_range((unsigned long) phys_to_virt(dma_handle) + offset, size);
483 }
484
485 static void pa11_dma_sync_sg_for_cpu(struct device *dev, struct scatterlist *sglist, int nents, enum dma_data_direction direction)
486 {
487         int i;
488
489         /* once we do combining we'll need to use phys_to_virt(sg_dma_address(sglist)) */
490
491         for (i = 0; i < nents; i++, sglist++ )
492                 flush_kernel_dcache_range(sg_virt_addr(sglist), sglist->length);
493 }
494
495 static void pa11_dma_sync_sg_for_device(struct device *dev, struct scatterlist *sglist, int nents, enum dma_data_direction direction)
496 {
497         int i;
498
499         /* once we do combining we'll need to use phys_to_virt(sg_dma_address(sglist)) */
500
501         for (i = 0; i < nents; i++, sglist++ )
502                 flush_kernel_dcache_range(sg_virt_addr(sglist), sglist->length);
503 }
504
505 struct hppa_dma_ops pcxl_dma_ops = {
506         .dma_supported =        pa11_dma_supported,
507         .alloc_consistent =     pa11_dma_alloc_consistent,
508         .alloc_noncoherent =    pa11_dma_alloc_consistent,
509         .free_consistent =      pa11_dma_free_consistent,
510         .map_single =           pa11_dma_map_single,
511         .unmap_single =         pa11_dma_unmap_single,
512         .map_sg =               pa11_dma_map_sg,
513         .unmap_sg =             pa11_dma_unmap_sg,
514         .dma_sync_single_for_cpu = pa11_dma_sync_single_for_cpu,
515         .dma_sync_single_for_device = pa11_dma_sync_single_for_device,
516         .dma_sync_sg_for_cpu = pa11_dma_sync_sg_for_cpu,
517         .dma_sync_sg_for_device = pa11_dma_sync_sg_for_device,
518 };
519
520 static void *fail_alloc_consistent(struct device *dev, size_t size,
521                                    dma_addr_t *dma_handle, int flag)
522 {
523         return NULL;
524 }
525
526 static void *pa11_dma_alloc_noncoherent(struct device *dev, size_t size,
527                                           dma_addr_t *dma_handle, int flag)
528 {
529         void *addr = NULL;
530
531         /* rely on kmalloc to be cacheline aligned */
532         addr = kmalloc(size, flag);
533         if(addr)
534                 *dma_handle = (dma_addr_t)virt_to_phys(addr);
535
536         return addr;
537 }
538
539 static void pa11_dma_free_noncoherent(struct device *dev, size_t size,
540                                         void *vaddr, dma_addr_t iova)
541 {
542         kfree(vaddr);
543         return;
544 }
545
546 struct hppa_dma_ops pcx_dma_ops = {
547         .dma_supported =        pa11_dma_supported,
548         .alloc_consistent =     fail_alloc_consistent,
549         .alloc_noncoherent =    pa11_dma_alloc_noncoherent,
550         .free_consistent =      pa11_dma_free_noncoherent,
551         .map_single =           pa11_dma_map_single,
552         .unmap_single =         pa11_dma_unmap_single,
553         .map_sg =               pa11_dma_map_sg,
554         .unmap_sg =             pa11_dma_unmap_sg,
555         .dma_sync_single_for_cpu =      pa11_dma_sync_single_for_cpu,
556         .dma_sync_single_for_device =   pa11_dma_sync_single_for_device,
557         .dma_sync_sg_for_cpu =          pa11_dma_sync_sg_for_cpu,
558         .dma_sync_sg_for_device =       pa11_dma_sync_sg_for_device,
559 };
560
561
562 static int pcxl_proc_info(char *buf, char **start, off_t offset, int len)
563 {
564         u_long i = 0;
565         unsigned long *res_ptr = (u_long *)pcxl_res_map;
566         unsigned long total_pages = pcxl_res_size << 3;        /* 8 bits per byte */
567
568         sprintf(buf, "\nDMA Mapping Area size    : %d bytes (%d pages)\n",
569                 PCXL_DMA_MAP_SIZE,
570                 (pcxl_res_size << 3) ); /* 1 bit per page */
571         
572         sprintf(buf, "%sResource bitmap : %d bytes (%d pages)\n", 
573                 buf, pcxl_res_size, pcxl_res_size << 3);   /* 8 bits per byte */
574
575         strcat(buf,  "            total:    free:    used:   % used:\n");
576         sprintf(buf, "%sblocks  %8d %8ld %8ld %8ld%%\n", buf, pcxl_res_size,
577                 pcxl_res_size - pcxl_used_bytes, pcxl_used_bytes,
578                 (pcxl_used_bytes * 100) / pcxl_res_size);
579
580         sprintf(buf, "%spages   %8ld %8ld %8ld %8ld%%\n", buf, total_pages,
581                 total_pages - pcxl_used_pages, pcxl_used_pages,
582                 (pcxl_used_pages * 100 / total_pages));
583         
584         strcat(buf, "\nResource bitmap:");
585
586         for(; i < (pcxl_res_size / sizeof(u_long)); ++i, ++res_ptr) {
587                 if ((i & 7) == 0)
588                     strcat(buf,"\n   ");
589                 sprintf(buf, "%s %08lx", buf, *res_ptr);
590         }
591         strcat(buf, "\n");
592         return strlen(buf);
593 }
594