6f64abf950e7581fb739a2ff9e6f43fedef700ad
[linux-2.6.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
28 #include <asm/memory.h>
29 #include <asm/highmem.h>
30 #include <asm/cacheflush.h>
31 #include <asm/tlbflush.h>
32 #include <asm/sizes.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 (!arch_is_coherent() && !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 /**
82  * arm_dma_unmap_page - unmap a buffer previously mapped through dma_map_page()
83  * @dev: valid struct device pointer, or NULL for ISA and EISA-like devices
84  * @handle: DMA address of buffer
85  * @size: size of buffer (same as passed to dma_map_page)
86  * @dir: DMA transfer direction (same as passed to dma_map_page)
87  *
88  * Unmap a page streaming mode DMA translation.  The handle and size
89  * must match what was provided in the previous dma_map_page() call.
90  * All other usages are undefined.
91  *
92  * After this call, reads by the CPU to the buffer are guaranteed to see
93  * whatever the device wrote there.
94  */
95 static void arm_dma_unmap_page(struct device *dev, dma_addr_t handle,
96                 size_t size, enum dma_data_direction dir,
97                 struct dma_attrs *attrs)
98 {
99         if (!arch_is_coherent() && !dma_get_attr(DMA_ATTR_SKIP_CPU_SYNC, attrs))
100                 __dma_page_dev_to_cpu(pfn_to_page(dma_to_pfn(dev, handle)),
101                                       handle & ~PAGE_MASK, size, dir);
102 }
103
104 static void arm_dma_sync_single_for_cpu(struct device *dev,
105                 dma_addr_t handle, size_t size, enum dma_data_direction dir)
106 {
107         unsigned int offset = handle & (PAGE_SIZE - 1);
108         struct page *page = pfn_to_page(dma_to_pfn(dev, handle-offset));
109         if (!arch_is_coherent())
110                 __dma_page_dev_to_cpu(page, offset, size, dir);
111 }
112
113 static void arm_dma_sync_single_for_device(struct device *dev,
114                 dma_addr_t handle, size_t size, enum dma_data_direction dir)
115 {
116         unsigned int offset = handle & (PAGE_SIZE - 1);
117         struct page *page = pfn_to_page(dma_to_pfn(dev, handle-offset));
118         if (!arch_is_coherent())
119                 __dma_page_cpu_to_dev(page, offset, size, dir);
120 }
121
122 static int arm_dma_set_mask(struct device *dev, u64 dma_mask);
123
124 struct dma_map_ops arm_dma_ops = {
125         .alloc                  = arm_dma_alloc,
126         .free                   = arm_dma_free,
127         .mmap                   = arm_dma_mmap,
128         .get_sgtable            = arm_dma_get_sgtable,
129         .map_page               = arm_dma_map_page,
130         .unmap_page             = arm_dma_unmap_page,
131         .map_sg                 = arm_dma_map_sg,
132         .unmap_sg               = arm_dma_unmap_sg,
133         .sync_single_for_cpu    = arm_dma_sync_single_for_cpu,
134         .sync_single_for_device = arm_dma_sync_single_for_device,
135         .sync_sg_for_cpu        = arm_dma_sync_sg_for_cpu,
136         .sync_sg_for_device     = arm_dma_sync_sg_for_device,
137         .set_dma_mask           = arm_dma_set_mask,
138 };
139 EXPORT_SYMBOL(arm_dma_ops);
140
141 static u64 get_coherent_dma_mask(struct device *dev)
142 {
143         u64 mask = (u64)arm_dma_limit;
144
145         if (dev) {
146                 mask = dev->coherent_dma_mask;
147
148                 /*
149                  * Sanity check the DMA mask - it must be non-zero, and
150                  * must be able to be satisfied by a DMA allocation.
151                  */
152                 if (mask == 0) {
153                         dev_warn(dev, "coherent DMA mask is unset\n");
154                         return 0;
155                 }
156
157                 if ((~mask) & (u64)arm_dma_limit) {
158                         dev_warn(dev, "coherent DMA mask %#llx is smaller "
159                                  "than system GFP_DMA mask %#llx\n",
160                                  mask, (u64)arm_dma_limit);
161                         return 0;
162                 }
163         }
164
165         return mask;
166 }
167
168 static void __dma_clear_buffer(struct page *page, size_t size)
169 {
170         void *ptr;
171         /*
172          * Ensure that the allocated pages are zeroed, and that any data
173          * lurking in the kernel direct-mapped region is invalidated.
174          */
175         ptr = page_address(page);
176         if (ptr) {
177                 memset(ptr, 0, size);
178                 dmac_flush_range(ptr, ptr + size);
179                 outer_flush_range(__pa(ptr), __pa(ptr) + size);
180         }
181 }
182
183 /*
184  * Allocate a DMA buffer for 'dev' of size 'size' using the
185  * specified gfp mask.  Note that 'size' must be page aligned.
186  */
187 static struct page *__dma_alloc_buffer(struct device *dev, size_t size, gfp_t gfp)
188 {
189         unsigned long order = get_order(size);
190         struct page *page, *p, *e;
191
192         page = alloc_pages(gfp, order);
193         if (!page)
194                 return NULL;
195
196         /*
197          * Now split the huge page and free the excess pages
198          */
199         split_page(page, order);
200         for (p = page + (size >> PAGE_SHIFT), e = page + (1 << order); p < e; p++)
201                 __free_page(p);
202
203         __dma_clear_buffer(page, size);
204
205         return page;
206 }
207
208 /*
209  * Free a DMA buffer.  'size' must be page aligned.
210  */
211 static void __dma_free_buffer(struct page *page, size_t size)
212 {
213         struct page *e = page + (size >> PAGE_SHIFT);
214
215         while (page < e) {
216                 __free_page(page);
217                 page++;
218         }
219 }
220
221 #ifdef CONFIG_MMU
222 #ifdef CONFIG_HUGETLB_PAGE
223 #error ARM Coherent DMA allocator does not (yet) support huge TLB
224 #endif
225
226 static void *__alloc_from_contiguous(struct device *dev, size_t size,
227                                      pgprot_t prot, struct page **ret_page);
228
229 static void *__alloc_remap_buffer(struct device *dev, size_t size, gfp_t gfp,
230                                  pgprot_t prot, struct page **ret_page,
231                                  const void *caller);
232
233 static void *
234 __dma_alloc_remap(struct page *page, size_t size, gfp_t gfp, pgprot_t prot,
235         const void *caller)
236 {
237         struct vm_struct *area;
238         unsigned long addr;
239
240         /*
241          * DMA allocation can be mapped to user space, so lets
242          * set VM_USERMAP flags too.
243          */
244         area = get_vm_area_caller(size, VM_ARM_DMA_CONSISTENT | VM_USERMAP,
245                                   caller);
246         if (!area)
247                 return NULL;
248         addr = (unsigned long)area->addr;
249         area->phys_addr = __pfn_to_phys(page_to_pfn(page));
250
251         if (ioremap_page_range(addr, addr + size, area->phys_addr, prot)) {
252                 vunmap((void *)addr);
253                 return NULL;
254         }
255         return (void *)addr;
256 }
257
258 static void __dma_free_remap(void *cpu_addr, size_t size)
259 {
260         unsigned int flags = VM_ARM_DMA_CONSISTENT | VM_USERMAP;
261         struct vm_struct *area = find_vm_area(cpu_addr);
262         if (!area || (area->flags & flags) != flags) {
263                 WARN(1, "trying to free invalid coherent area: %p\n", cpu_addr);
264                 return;
265         }
266         unmap_kernel_range((unsigned long)cpu_addr, size);
267         vunmap(cpu_addr);
268 }
269
270 struct dma_pool {
271         size_t size;
272         spinlock_t lock;
273         unsigned long *bitmap;
274         unsigned long nr_pages;
275         void *vaddr;
276         struct page *page;
277 };
278
279 static struct dma_pool atomic_pool = {
280         .size = SZ_256K,
281 };
282
283 static int __init early_coherent_pool(char *p)
284 {
285         atomic_pool.size = memparse(p, &p);
286         return 0;
287 }
288 early_param("coherent_pool", early_coherent_pool);
289
290 /*
291  * Initialise the coherent pool for atomic allocations.
292  */
293 static int __init atomic_pool_init(void)
294 {
295         struct dma_pool *pool = &atomic_pool;
296         pgprot_t prot = pgprot_dmacoherent(pgprot_kernel);
297         unsigned long nr_pages = pool->size >> PAGE_SHIFT;
298         unsigned long *bitmap;
299         struct page *page;
300         void *ptr;
301         int bitmap_size = BITS_TO_LONGS(nr_pages) * sizeof(long);
302
303         bitmap = kzalloc(bitmap_size, GFP_KERNEL);
304         if (!bitmap)
305                 goto no_bitmap;
306
307         if (IS_ENABLED(CONFIG_CMA))
308                 ptr = __alloc_from_contiguous(NULL, pool->size, prot, &page);
309         else
310                 ptr = __alloc_remap_buffer(NULL, pool->size, GFP_KERNEL, prot,
311                                            &page, NULL);
312         if (ptr) {
313                 spin_lock_init(&pool->lock);
314                 pool->vaddr = ptr;
315                 pool->page = page;
316                 pool->bitmap = bitmap;
317                 pool->nr_pages = nr_pages;
318                 pr_info("DMA: preallocated %u KiB pool for atomic coherent allocations\n",
319                        (unsigned)pool->size / 1024);
320                 return 0;
321         }
322         kfree(bitmap);
323 no_bitmap:
324         pr_err("DMA: failed to allocate %u KiB pool for atomic coherent allocation\n",
325                (unsigned)pool->size / 1024);
326         return -ENOMEM;
327 }
328 /*
329  * CMA is activated by core_initcall, so we must be called after it.
330  */
331 postcore_initcall(atomic_pool_init);
332
333 struct dma_contig_early_reserve {
334         phys_addr_t base;
335         unsigned long size;
336 };
337
338 static struct dma_contig_early_reserve dma_mmu_remap[MAX_CMA_AREAS] __initdata;
339
340 static int dma_mmu_remap_num __initdata;
341
342 void __init dma_contiguous_early_fixup(phys_addr_t base, unsigned long size)
343 {
344         dma_mmu_remap[dma_mmu_remap_num].base = base;
345         dma_mmu_remap[dma_mmu_remap_num].size = size;
346         dma_mmu_remap_num++;
347 }
348
349 void __init dma_contiguous_remap(void)
350 {
351         int i;
352         for (i = 0; i < dma_mmu_remap_num; i++) {
353                 phys_addr_t start = dma_mmu_remap[i].base;
354                 phys_addr_t end = start + dma_mmu_remap[i].size;
355                 struct map_desc map;
356                 unsigned long addr;
357
358                 if (end > arm_lowmem_limit)
359                         end = arm_lowmem_limit;
360                 if (start >= end)
361                         continue;
362
363                 map.pfn = __phys_to_pfn(start);
364                 map.virtual = __phys_to_virt(start);
365                 map.length = end - start;
366                 map.type = MT_MEMORY_DMA_READY;
367
368                 /*
369                  * Clear previous low-memory mapping
370                  */
371                 for (addr = __phys_to_virt(start); addr < __phys_to_virt(end);
372                      addr += PMD_SIZE)
373                         pmd_clear(pmd_off_k(addr));
374
375                 iotable_init(&map, 1);
376         }
377 }
378
379 static int __dma_update_pte(pte_t *pte, pgtable_t token, unsigned long addr,
380                             void *data)
381 {
382         struct page *page = virt_to_page(addr);
383         pgprot_t prot = *(pgprot_t *)data;
384
385         set_pte_ext(pte, mk_pte(page, prot), 0);
386         return 0;
387 }
388
389 static void __dma_remap(struct page *page, size_t size, pgprot_t prot)
390 {
391         unsigned long start = (unsigned long) page_address(page);
392         unsigned end = start + size;
393
394         apply_to_page_range(&init_mm, start, size, __dma_update_pte, &prot);
395         dsb();
396         flush_tlb_kernel_range(start, end);
397 }
398
399 static void *__alloc_remap_buffer(struct device *dev, size_t size, gfp_t gfp,
400                                  pgprot_t prot, struct page **ret_page,
401                                  const void *caller)
402 {
403         struct page *page;
404         void *ptr;
405         page = __dma_alloc_buffer(dev, size, gfp);
406         if (!page)
407                 return NULL;
408
409         ptr = __dma_alloc_remap(page, size, gfp, prot, caller);
410         if (!ptr) {
411                 __dma_free_buffer(page, size);
412                 return NULL;
413         }
414
415         *ret_page = page;
416         return ptr;
417 }
418
419 static void *__alloc_from_pool(size_t size, struct page **ret_page)
420 {
421         struct dma_pool *pool = &atomic_pool;
422         unsigned int count = PAGE_ALIGN(size) >> PAGE_SHIFT;
423         unsigned int pageno;
424         unsigned long flags;
425         void *ptr = NULL;
426         unsigned long align_mask;
427
428         if (!pool->vaddr) {
429                 WARN(1, "coherent pool not initialised!\n");
430                 return NULL;
431         }
432
433         /*
434          * Align the region allocation - allocations from pool are rather
435          * small, so align them to their order in pages, minimum is a page
436          * size. This helps reduce fragmentation of the DMA space.
437          */
438         align_mask = (1 << get_order(size)) - 1;
439
440         spin_lock_irqsave(&pool->lock, flags);
441         pageno = bitmap_find_next_zero_area(pool->bitmap, pool->nr_pages,
442                                             0, count, align_mask);
443         if (pageno < pool->nr_pages) {
444                 bitmap_set(pool->bitmap, pageno, count);
445                 ptr = pool->vaddr + PAGE_SIZE * pageno;
446                 *ret_page = pool->page + pageno;
447         }
448         spin_unlock_irqrestore(&pool->lock, flags);
449
450         return ptr;
451 }
452
453 static int __free_from_pool(void *start, size_t size)
454 {
455         struct dma_pool *pool = &atomic_pool;
456         unsigned long pageno, count;
457         unsigned long flags;
458
459         if (start < pool->vaddr || start > pool->vaddr + pool->size)
460                 return 0;
461
462         if (start + size > pool->vaddr + pool->size) {
463                 WARN(1, "freeing wrong coherent size from pool\n");
464                 return 0;
465         }
466
467         pageno = (start - pool->vaddr) >> PAGE_SHIFT;
468         count = size >> PAGE_SHIFT;
469
470         spin_lock_irqsave(&pool->lock, flags);
471         bitmap_clear(pool->bitmap, pageno, count);
472         spin_unlock_irqrestore(&pool->lock, flags);
473
474         return 1;
475 }
476
477 static void *__alloc_from_contiguous(struct device *dev, size_t size,
478                                      pgprot_t prot, struct page **ret_page)
479 {
480         unsigned long order = get_order(size);
481         size_t count = size >> PAGE_SHIFT;
482         struct page *page;
483
484         page = dma_alloc_from_contiguous(dev, count, order);
485         if (!page)
486                 return NULL;
487
488         __dma_clear_buffer(page, size);
489         __dma_remap(page, size, prot);
490
491         *ret_page = page;
492         return page_address(page);
493 }
494
495 static void __free_from_contiguous(struct device *dev, struct page *page,
496                                    size_t size)
497 {
498         __dma_remap(page, size, pgprot_kernel);
499         dma_release_from_contiguous(dev, page, size >> PAGE_SHIFT);
500 }
501
502 static inline pgprot_t __get_dma_pgprot(struct dma_attrs *attrs, pgprot_t prot)
503 {
504         prot = dma_get_attr(DMA_ATTR_WRITE_COMBINE, attrs) ?
505                             pgprot_writecombine(prot) :
506                             pgprot_dmacoherent(prot);
507         return prot;
508 }
509
510 #define nommu() 0
511
512 #else   /* !CONFIG_MMU */
513
514 #define nommu() 1
515
516 #define __get_dma_pgprot(attrs, prot)   __pgprot(0)
517 #define __alloc_remap_buffer(dev, size, gfp, prot, ret, c)      NULL
518 #define __alloc_from_pool(size, ret_page)                       NULL
519 #define __alloc_from_contiguous(dev, size, prot, ret)           NULL
520 #define __free_from_pool(cpu_addr, size)                        0
521 #define __free_from_contiguous(dev, page, size)                 do { } while (0)
522 #define __dma_free_remap(cpu_addr, size)                        do { } while (0)
523
524 #endif  /* CONFIG_MMU */
525
526 static void *__alloc_simple_buffer(struct device *dev, size_t size, gfp_t gfp,
527                                    struct page **ret_page)
528 {
529         struct page *page;
530         page = __dma_alloc_buffer(dev, size, gfp);
531         if (!page)
532                 return NULL;
533
534         *ret_page = page;
535         return page_address(page);
536 }
537
538
539
540 static void *__dma_alloc(struct device *dev, size_t size, dma_addr_t *handle,
541                          gfp_t gfp, pgprot_t prot, const void *caller)
542 {
543         u64 mask = get_coherent_dma_mask(dev);
544         struct page *page;
545         void *addr;
546
547 #ifdef CONFIG_DMA_API_DEBUG
548         u64 limit = (mask + 1) & ~mask;
549         if (limit && size >= limit) {
550                 dev_warn(dev, "coherent allocation too big (requested %#x mask %#llx)\n",
551                         size, mask);
552                 return NULL;
553         }
554 #endif
555
556         if (!mask)
557                 return NULL;
558
559         if (mask < 0xffffffffULL)
560                 gfp |= GFP_DMA;
561
562         /*
563          * Following is a work-around (a.k.a. hack) to prevent pages
564          * with __GFP_COMP being passed to split_page() which cannot
565          * handle them.  The real problem is that this flag probably
566          * should be 0 on ARM as it is not supported on this
567          * platform; see CONFIG_HUGETLBFS.
568          */
569         gfp &= ~(__GFP_COMP);
570
571         *handle = DMA_ERROR_CODE;
572         size = PAGE_ALIGN(size);
573
574         if (arch_is_coherent() || nommu())
575                 addr = __alloc_simple_buffer(dev, size, gfp, &page);
576         else if (gfp & GFP_ATOMIC)
577                 addr = __alloc_from_pool(size, &page);
578         else if (!IS_ENABLED(CONFIG_CMA))
579                 addr = __alloc_remap_buffer(dev, size, gfp, prot, &page, caller);
580         else
581                 addr = __alloc_from_contiguous(dev, size, prot, &page);
582
583         if (addr)
584                 *handle = pfn_to_dma(dev, page_to_pfn(page));
585
586         return addr;
587 }
588
589 /*
590  * Allocate DMA-coherent memory space and return both the kernel remapped
591  * virtual and bus address for that space.
592  */
593 void *arm_dma_alloc(struct device *dev, size_t size, dma_addr_t *handle,
594                     gfp_t gfp, struct dma_attrs *attrs)
595 {
596         pgprot_t prot = __get_dma_pgprot(attrs, pgprot_kernel);
597         void *memory;
598
599         if (dma_alloc_from_coherent(dev, size, handle, &memory))
600                 return memory;
601
602         return __dma_alloc(dev, size, handle, gfp, prot,
603                            __builtin_return_address(0));
604 }
605
606 /*
607  * Create userspace mapping for the DMA-coherent memory.
608  */
609 int arm_dma_mmap(struct device *dev, struct vm_area_struct *vma,
610                  void *cpu_addr, dma_addr_t dma_addr, size_t size,
611                  struct dma_attrs *attrs)
612 {
613         int ret = -ENXIO;
614 #ifdef CONFIG_MMU
615         unsigned long nr_vma_pages = (vma->vm_end - vma->vm_start) >> PAGE_SHIFT;
616         unsigned long nr_pages = PAGE_ALIGN(size) >> PAGE_SHIFT;
617         unsigned long pfn = dma_to_pfn(dev, dma_addr);
618         unsigned long off = vma->vm_pgoff;
619
620         vma->vm_page_prot = __get_dma_pgprot(attrs, vma->vm_page_prot);
621
622         if (dma_mmap_from_coherent(dev, vma, cpu_addr, size, &ret))
623                 return ret;
624
625         if (off < nr_pages && nr_vma_pages <= (nr_pages - off)) {
626                 ret = remap_pfn_range(vma, vma->vm_start,
627                                       pfn + off,
628                                       vma->vm_end - vma->vm_start,
629                                       vma->vm_page_prot);
630         }
631 #endif  /* CONFIG_MMU */
632
633         return ret;
634 }
635
636 /*
637  * Free a buffer as defined by the above mapping.
638  */
639 void arm_dma_free(struct device *dev, size_t size, void *cpu_addr,
640                   dma_addr_t handle, struct dma_attrs *attrs)
641 {
642         struct page *page = pfn_to_page(dma_to_pfn(dev, handle));
643
644         if (dma_release_from_coherent(dev, get_order(size), cpu_addr))
645                 return;
646
647         size = PAGE_ALIGN(size);
648
649         if (arch_is_coherent() || nommu()) {
650                 __dma_free_buffer(page, size);
651         } else if (!IS_ENABLED(CONFIG_CMA)) {
652                 __dma_free_remap(cpu_addr, size);
653                 __dma_free_buffer(page, size);
654         } else {
655                 if (__free_from_pool(cpu_addr, size))
656                         return;
657                 /*
658                  * Non-atomic allocations cannot be freed with IRQs disabled
659                  */
660                 WARN_ON(irqs_disabled());
661                 __free_from_contiguous(dev, page, size);
662         }
663 }
664
665 int arm_dma_get_sgtable(struct device *dev, struct sg_table *sgt,
666                  void *cpu_addr, dma_addr_t handle, size_t size,
667                  struct dma_attrs *attrs)
668 {
669         struct page *page = pfn_to_page(dma_to_pfn(dev, handle));
670         int ret;
671
672         ret = sg_alloc_table(sgt, 1, GFP_KERNEL);
673         if (unlikely(ret))
674                 return ret;
675
676         sg_set_page(sgt->sgl, page, PAGE_ALIGN(size), 0);
677         return 0;
678 }
679
680 static void dma_cache_maint_page(struct page *page, unsigned long offset,
681         size_t size, enum dma_data_direction dir,
682         void (*op)(const void *, size_t, int))
683 {
684         /*
685          * A single sg entry may refer to multiple physically contiguous
686          * pages.  But we still need to process highmem pages individually.
687          * If highmem is not configured then the bulk of this loop gets
688          * optimized out.
689          */
690         size_t left = size;
691         do {
692                 size_t len = left;
693                 void *vaddr;
694
695                 if (PageHighMem(page)) {
696                         if (len + offset > PAGE_SIZE) {
697                                 if (offset >= PAGE_SIZE) {
698                                         page += offset / PAGE_SIZE;
699                                         offset %= PAGE_SIZE;
700                                 }
701                                 len = PAGE_SIZE - offset;
702                         }
703                         vaddr = kmap_high_get(page);
704                         if (vaddr) {
705                                 vaddr += offset;
706                                 op(vaddr, len, dir);
707                                 kunmap_high(page);
708                         } else if (cache_is_vipt()) {
709                                 /* unmapped pages might still be cached */
710                                 vaddr = kmap_atomic(page);
711                                 op(vaddr + offset, len, dir);
712                                 kunmap_atomic(vaddr);
713                         }
714                 } else {
715                         vaddr = page_address(page) + offset;
716                         op(vaddr, len, dir);
717                 }
718                 offset = 0;
719                 page++;
720                 left -= len;
721         } while (left);
722 }
723
724 /*
725  * Make an area consistent for devices.
726  * Note: Drivers should NOT use this function directly, as it will break
727  * platforms with CONFIG_DMABOUNCE.
728  * Use the driver DMA support - see dma-mapping.h (dma_sync_*)
729  */
730 static void __dma_page_cpu_to_dev(struct page *page, unsigned long off,
731         size_t size, enum dma_data_direction dir)
732 {
733         unsigned long paddr;
734
735         dma_cache_maint_page(page, off, size, dir, dmac_map_area);
736
737         paddr = page_to_phys(page) + off;
738         if (dir == DMA_FROM_DEVICE) {
739                 outer_inv_range(paddr, paddr + size);
740         } else {
741                 outer_clean_range(paddr, paddr + size);
742         }
743         /* FIXME: non-speculating: flush on bidirectional mappings? */
744 }
745
746 static void __dma_page_dev_to_cpu(struct page *page, unsigned long off,
747         size_t size, enum dma_data_direction dir)
748 {
749         unsigned long paddr = page_to_phys(page) + off;
750
751         /* FIXME: non-speculating: not required */
752         /* don't bother invalidating if DMA to device */
753         if (dir != DMA_TO_DEVICE)
754                 outer_inv_range(paddr, paddr + size);
755
756         dma_cache_maint_page(page, off, size, dir, dmac_unmap_area);
757
758         /*
759          * Mark the D-cache clean for this page to avoid extra flushing.
760          */
761         if (dir != DMA_TO_DEVICE && off == 0 && size >= PAGE_SIZE)
762                 set_bit(PG_dcache_clean, &page->flags);
763 }
764
765 /**
766  * arm_dma_map_sg - map a set of SG buffers for streaming mode DMA
767  * @dev: valid struct device pointer, or NULL for ISA and EISA-like devices
768  * @sg: list of buffers
769  * @nents: number of buffers to map
770  * @dir: DMA transfer direction
771  *
772  * Map a set of buffers described by scatterlist in streaming mode for DMA.
773  * This is the scatter-gather version of the dma_map_single interface.
774  * Here the scatter gather list elements are each tagged with the
775  * appropriate dma address and length.  They are obtained via
776  * sg_dma_{address,length}.
777  *
778  * Device ownership issues as mentioned for dma_map_single are the same
779  * here.
780  */
781 int arm_dma_map_sg(struct device *dev, struct scatterlist *sg, int nents,
782                 enum dma_data_direction dir, struct dma_attrs *attrs)
783 {
784         struct dma_map_ops *ops = get_dma_ops(dev);
785         struct scatterlist *s;
786         int i, j;
787
788         for_each_sg(sg, s, nents, i) {
789 #ifdef CONFIG_NEED_SG_DMA_LENGTH
790                 s->dma_length = s->length;
791 #endif
792                 s->dma_address = ops->map_page(dev, sg_page(s), s->offset,
793                                                 s->length, dir, attrs);
794                 if (dma_mapping_error(dev, s->dma_address))
795                         goto bad_mapping;
796         }
797         return nents;
798
799  bad_mapping:
800         for_each_sg(sg, s, i, j)
801                 ops->unmap_page(dev, sg_dma_address(s), sg_dma_len(s), dir, attrs);
802         return 0;
803 }
804
805 /**
806  * arm_dma_unmap_sg - unmap a set of SG buffers mapped by dma_map_sg
807  * @dev: valid struct device pointer, or NULL for ISA and EISA-like devices
808  * @sg: list of buffers
809  * @nents: number of buffers to unmap (same as was passed to dma_map_sg)
810  * @dir: DMA transfer direction (same as was passed to dma_map_sg)
811  *
812  * Unmap a set of streaming mode DMA translations.  Again, CPU access
813  * rules concerning calls here are the same as for dma_unmap_single().
814  */
815 void arm_dma_unmap_sg(struct device *dev, struct scatterlist *sg, int nents,
816                 enum dma_data_direction dir, struct dma_attrs *attrs)
817 {
818         struct dma_map_ops *ops = get_dma_ops(dev);
819         struct scatterlist *s;
820
821         int i;
822
823         for_each_sg(sg, s, nents, i)
824                 ops->unmap_page(dev, sg_dma_address(s), sg_dma_len(s), dir, attrs);
825 }
826
827 /**
828  * arm_dma_sync_sg_for_cpu
829  * @dev: valid struct device pointer, or NULL for ISA and EISA-like devices
830  * @sg: list of buffers
831  * @nents: number of buffers to map (returned from dma_map_sg)
832  * @dir: DMA transfer direction (same as was passed to dma_map_sg)
833  */
834 void arm_dma_sync_sg_for_cpu(struct device *dev, struct scatterlist *sg,
835                         int nents, enum dma_data_direction dir)
836 {
837         struct dma_map_ops *ops = get_dma_ops(dev);
838         struct scatterlist *s;
839         int i;
840
841         for_each_sg(sg, s, nents, i)
842                 ops->sync_single_for_cpu(dev, sg_dma_address(s), s->length,
843                                          dir);
844 }
845
846 /**
847  * arm_dma_sync_sg_for_device
848  * @dev: valid struct device pointer, or NULL for ISA and EISA-like devices
849  * @sg: list of buffers
850  * @nents: number of buffers to map (returned from dma_map_sg)
851  * @dir: DMA transfer direction (same as was passed to dma_map_sg)
852  */
853 void arm_dma_sync_sg_for_device(struct device *dev, struct scatterlist *sg,
854                         int nents, enum dma_data_direction dir)
855 {
856         struct dma_map_ops *ops = get_dma_ops(dev);
857         struct scatterlist *s;
858         int i;
859
860         for_each_sg(sg, s, nents, i)
861                 ops->sync_single_for_device(dev, sg_dma_address(s), s->length,
862                                             dir);
863 }
864
865 /*
866  * Return whether the given device DMA address mask can be supported
867  * properly.  For example, if your device can only drive the low 24-bits
868  * during bus mastering, then you would pass 0x00ffffff as the mask
869  * to this function.
870  */
871 int dma_supported(struct device *dev, u64 mask)
872 {
873         if (mask < (u64)arm_dma_limit)
874                 return 0;
875         return 1;
876 }
877 EXPORT_SYMBOL(dma_supported);
878
879 static int arm_dma_set_mask(struct device *dev, u64 dma_mask)
880 {
881         if (!dev->dma_mask || !dma_supported(dev, dma_mask))
882                 return -EIO;
883
884         *dev->dma_mask = dma_mask;
885
886         return 0;
887 }
888
889 #define PREALLOC_DMA_DEBUG_ENTRIES      4096
890
891 static int __init dma_debug_do_init(void)
892 {
893         dma_debug_init(PREALLOC_DMA_DEBUG_ENTRIES);
894         return 0;
895 }
896 fs_initcall(dma_debug_do_init);
897
898 #ifdef CONFIG_ARM_DMA_USE_IOMMU
899
900 /* IOMMU */
901
902 static inline dma_addr_t __alloc_iova(struct dma_iommu_mapping *mapping,
903                                       size_t size)
904 {
905         unsigned int order = get_order(size);
906         unsigned int align = 0;
907         unsigned int count, start;
908         unsigned long flags;
909
910         count = ((PAGE_ALIGN(size) >> PAGE_SHIFT) +
911                  (1 << mapping->order) - 1) >> mapping->order;
912
913         if (order > mapping->order)
914                 align = (1 << (order - mapping->order)) - 1;
915
916         spin_lock_irqsave(&mapping->lock, flags);
917         start = bitmap_find_next_zero_area(mapping->bitmap, mapping->bits, 0,
918                                            count, align);
919         if (start > mapping->bits) {
920                 spin_unlock_irqrestore(&mapping->lock, flags);
921                 return DMA_ERROR_CODE;
922         }
923
924         bitmap_set(mapping->bitmap, start, count);
925         spin_unlock_irqrestore(&mapping->lock, flags);
926
927         return mapping->base + (start << (mapping->order + PAGE_SHIFT));
928 }
929
930 static inline void __free_iova(struct dma_iommu_mapping *mapping,
931                                dma_addr_t addr, size_t size)
932 {
933         unsigned int start = (addr - mapping->base) >>
934                              (mapping->order + PAGE_SHIFT);
935         unsigned int count = ((size >> PAGE_SHIFT) +
936                               (1 << mapping->order) - 1) >> mapping->order;
937         unsigned long flags;
938
939         spin_lock_irqsave(&mapping->lock, flags);
940         bitmap_clear(mapping->bitmap, start, count);
941         spin_unlock_irqrestore(&mapping->lock, flags);
942 }
943
944 static struct page **__iommu_alloc_buffer(struct device *dev, size_t size, gfp_t gfp)
945 {
946         struct page **pages;
947         int count = size >> PAGE_SHIFT;
948         int array_size = count * sizeof(struct page *);
949         int i = 0;
950
951         if (array_size <= PAGE_SIZE)
952                 pages = kzalloc(array_size, gfp);
953         else
954                 pages = vzalloc(array_size);
955         if (!pages)
956                 return NULL;
957
958         while (count) {
959                 int j, order = __fls(count);
960
961                 pages[i] = alloc_pages(gfp | __GFP_NOWARN, order);
962                 while (!pages[i] && order)
963                         pages[i] = alloc_pages(gfp | __GFP_NOWARN, --order);
964                 if (!pages[i])
965                         goto error;
966
967                 if (order)
968                         split_page(pages[i], order);
969                 j = 1 << order;
970                 while (--j)
971                         pages[i + j] = pages[i] + j;
972
973                 __dma_clear_buffer(pages[i], PAGE_SIZE << order);
974                 i += 1 << order;
975                 count -= 1 << order;
976         }
977
978         return pages;
979 error:
980         while (i--)
981                 if (pages[i])
982                         __free_pages(pages[i], 0);
983         if (array_size <= PAGE_SIZE)
984                 kfree(pages);
985         else
986                 vfree(pages);
987         return NULL;
988 }
989
990 static int __iommu_free_buffer(struct device *dev, struct page **pages, size_t size)
991 {
992         int count = size >> PAGE_SHIFT;
993         int array_size = count * sizeof(struct page *);
994         int i;
995         for (i = 0; i < count; i++)
996                 if (pages[i])
997                         __free_pages(pages[i], 0);
998         if (array_size <= PAGE_SIZE)
999                 kfree(pages);
1000         else
1001                 vfree(pages);
1002         return 0;
1003 }
1004
1005 /*
1006  * Create a CPU mapping for a specified pages
1007  */
1008 static void *
1009 __iommu_alloc_remap(struct page **pages, size_t size, gfp_t gfp, pgprot_t prot,
1010                     const void *caller)
1011 {
1012         unsigned int i, nr_pages = PAGE_ALIGN(size) >> PAGE_SHIFT;
1013         struct vm_struct *area;
1014         unsigned long p;
1015
1016         area = get_vm_area_caller(size, VM_ARM_DMA_CONSISTENT | VM_USERMAP,
1017                                   caller);
1018         if (!area)
1019                 return NULL;
1020
1021         area->pages = pages;
1022         area->nr_pages = nr_pages;
1023         p = (unsigned long)area->addr;
1024
1025         for (i = 0; i < nr_pages; i++) {
1026                 phys_addr_t phys = __pfn_to_phys(page_to_pfn(pages[i]));
1027                 if (ioremap_page_range(p, p + PAGE_SIZE, phys, prot))
1028                         goto err;
1029                 p += PAGE_SIZE;
1030         }
1031         return area->addr;
1032 err:
1033         unmap_kernel_range((unsigned long)area->addr, size);
1034         vunmap(area->addr);
1035         return NULL;
1036 }
1037
1038 /*
1039  * Create a mapping in device IO address space for specified pages
1040  */
1041 static dma_addr_t
1042 __iommu_create_mapping(struct device *dev, struct page **pages, size_t size)
1043 {
1044         struct dma_iommu_mapping *mapping = dev->archdata.mapping;
1045         unsigned int count = PAGE_ALIGN(size) >> PAGE_SHIFT;
1046         dma_addr_t dma_addr, iova;
1047         int i, ret = DMA_ERROR_CODE;
1048
1049         dma_addr = __alloc_iova(mapping, size);
1050         if (dma_addr == DMA_ERROR_CODE)
1051                 return dma_addr;
1052
1053         iova = dma_addr;
1054         for (i = 0; i < count; ) {
1055                 unsigned int next_pfn = page_to_pfn(pages[i]) + 1;
1056                 phys_addr_t phys = page_to_phys(pages[i]);
1057                 unsigned int len, j;
1058
1059                 for (j = i + 1; j < count; j++, next_pfn++)
1060                         if (page_to_pfn(pages[j]) != next_pfn)
1061                                 break;
1062
1063                 len = (j - i) << PAGE_SHIFT;
1064                 ret = iommu_map(mapping->domain, iova, phys, len, 0);
1065                 if (ret < 0)
1066                         goto fail;
1067                 iova += len;
1068                 i = j;
1069         }
1070         return dma_addr;
1071 fail:
1072         iommu_unmap(mapping->domain, dma_addr, iova-dma_addr);
1073         __free_iova(mapping, dma_addr, size);
1074         return DMA_ERROR_CODE;
1075 }
1076
1077 static int __iommu_remove_mapping(struct device *dev, dma_addr_t iova, size_t size)
1078 {
1079         struct dma_iommu_mapping *mapping = dev->archdata.mapping;
1080
1081         /*
1082          * add optional in-page offset from iova to size and align
1083          * result to page size
1084          */
1085         size = PAGE_ALIGN((iova & ~PAGE_MASK) + size);
1086         iova &= PAGE_MASK;
1087
1088         iommu_unmap(mapping->domain, iova, size);
1089         __free_iova(mapping, iova, size);
1090         return 0;
1091 }
1092
1093 static struct page **__iommu_get_pages(void *cpu_addr, struct dma_attrs *attrs)
1094 {
1095         struct vm_struct *area;
1096
1097         if (dma_get_attr(DMA_ATTR_NO_KERNEL_MAPPING, attrs))
1098                 return cpu_addr;
1099
1100         area = find_vm_area(cpu_addr);
1101         if (area && (area->flags & VM_ARM_DMA_CONSISTENT))
1102                 return area->pages;
1103         return NULL;
1104 }
1105
1106 static void *arm_iommu_alloc_attrs(struct device *dev, size_t size,
1107             dma_addr_t *handle, gfp_t gfp, struct dma_attrs *attrs)
1108 {
1109         pgprot_t prot = __get_dma_pgprot(attrs, pgprot_kernel);
1110         struct page **pages;
1111         void *addr = NULL;
1112
1113         *handle = DMA_ERROR_CODE;
1114         size = PAGE_ALIGN(size);
1115
1116         pages = __iommu_alloc_buffer(dev, size, gfp);
1117         if (!pages)
1118                 return NULL;
1119
1120         *handle = __iommu_create_mapping(dev, pages, size);
1121         if (*handle == DMA_ERROR_CODE)
1122                 goto err_buffer;
1123
1124         if (dma_get_attr(DMA_ATTR_NO_KERNEL_MAPPING, attrs))
1125                 return pages;
1126
1127         addr = __iommu_alloc_remap(pages, size, gfp, prot,
1128                                    __builtin_return_address(0));
1129         if (!addr)
1130                 goto err_mapping;
1131
1132         return addr;
1133
1134 err_mapping:
1135         __iommu_remove_mapping(dev, *handle, size);
1136 err_buffer:
1137         __iommu_free_buffer(dev, pages, size);
1138         return NULL;
1139 }
1140
1141 static int arm_iommu_mmap_attrs(struct device *dev, struct vm_area_struct *vma,
1142                     void *cpu_addr, dma_addr_t dma_addr, size_t size,
1143                     struct dma_attrs *attrs)
1144 {
1145         unsigned long uaddr = vma->vm_start;
1146         unsigned long usize = vma->vm_end - vma->vm_start;
1147         struct page **pages = __iommu_get_pages(cpu_addr, attrs);
1148
1149         vma->vm_page_prot = __get_dma_pgprot(attrs, vma->vm_page_prot);
1150
1151         if (!pages)
1152                 return -ENXIO;
1153
1154         do {
1155                 int ret = vm_insert_page(vma, uaddr, *pages++);
1156                 if (ret) {
1157                         pr_err("Remapping memory failed: %d\n", ret);
1158                         return ret;
1159                 }
1160                 uaddr += PAGE_SIZE;
1161                 usize -= PAGE_SIZE;
1162         } while (usize > 0);
1163
1164         return 0;
1165 }
1166
1167 /*
1168  * free a page as defined by the above mapping.
1169  * Must not be called with IRQs disabled.
1170  */
1171 void arm_iommu_free_attrs(struct device *dev, size_t size, void *cpu_addr,
1172                           dma_addr_t handle, struct dma_attrs *attrs)
1173 {
1174         struct page **pages = __iommu_get_pages(cpu_addr, attrs);
1175         size = PAGE_ALIGN(size);
1176
1177         if (!pages) {
1178                 WARN(1, "trying to free invalid coherent area: %p\n", cpu_addr);
1179                 return;
1180         }
1181
1182         if (!dma_get_attr(DMA_ATTR_NO_KERNEL_MAPPING, attrs)) {
1183                 unmap_kernel_range((unsigned long)cpu_addr, size);
1184                 vunmap(cpu_addr);
1185         }
1186
1187         __iommu_remove_mapping(dev, handle, size);
1188         __iommu_free_buffer(dev, pages, size);
1189 }
1190
1191 static int arm_iommu_get_sgtable(struct device *dev, struct sg_table *sgt,
1192                                  void *cpu_addr, dma_addr_t dma_addr,
1193                                  size_t size, struct dma_attrs *attrs)
1194 {
1195         unsigned int count = PAGE_ALIGN(size) >> PAGE_SHIFT;
1196         struct page **pages = __iommu_get_pages(cpu_addr, attrs);
1197
1198         if (!pages)
1199                 return -ENXIO;
1200
1201         return sg_alloc_table_from_pages(sgt, pages, count, 0, size,
1202                                          GFP_KERNEL);
1203 }
1204
1205 /*
1206  * Map a part of the scatter-gather list into contiguous io address space
1207  */
1208 static int __map_sg_chunk(struct device *dev, struct scatterlist *sg,
1209                           size_t size, dma_addr_t *handle,
1210                           enum dma_data_direction dir, struct dma_attrs *attrs)
1211 {
1212         struct dma_iommu_mapping *mapping = dev->archdata.mapping;
1213         dma_addr_t iova, iova_base;
1214         int ret = 0;
1215         unsigned int count;
1216         struct scatterlist *s;
1217
1218         size = PAGE_ALIGN(size);
1219         *handle = DMA_ERROR_CODE;
1220
1221         iova_base = iova = __alloc_iova(mapping, size);
1222         if (iova == DMA_ERROR_CODE)
1223                 return -ENOMEM;
1224
1225         for (count = 0, s = sg; count < (size >> PAGE_SHIFT); s = sg_next(s)) {
1226                 phys_addr_t phys = page_to_phys(sg_page(s));
1227                 unsigned int len = PAGE_ALIGN(s->offset + s->length);
1228
1229                 if (!arch_is_coherent() &&
1230                     !dma_get_attr(DMA_ATTR_SKIP_CPU_SYNC, attrs))
1231                         __dma_page_cpu_to_dev(sg_page(s), s->offset, s->length, dir);
1232
1233                 ret = iommu_map(mapping->domain, iova, phys, len, 0);
1234                 if (ret < 0)
1235                         goto fail;
1236                 count += len >> PAGE_SHIFT;
1237                 iova += len;
1238         }
1239         *handle = iova_base;
1240
1241         return 0;
1242 fail:
1243         iommu_unmap(mapping->domain, iova_base, count * PAGE_SIZE);
1244         __free_iova(mapping, iova_base, size);
1245         return ret;
1246 }
1247
1248 /**
1249  * arm_iommu_map_sg - map a set of SG buffers for streaming mode DMA
1250  * @dev: valid struct device pointer
1251  * @sg: list of buffers
1252  * @nents: number of buffers to map
1253  * @dir: DMA transfer direction
1254  *
1255  * Map a set of buffers described by scatterlist in streaming mode for DMA.
1256  * The scatter gather list elements are merged together (if possible) and
1257  * tagged with the appropriate dma address and length. They are obtained via
1258  * sg_dma_{address,length}.
1259  */
1260 int arm_iommu_map_sg(struct device *dev, struct scatterlist *sg, int nents,
1261                      enum dma_data_direction dir, struct dma_attrs *attrs)
1262 {
1263         struct scatterlist *s = sg, *dma = sg, *start = sg;
1264         int i, count = 0;
1265         unsigned int offset = s->offset;
1266         unsigned int size = s->offset + s->length;
1267         unsigned int max = dma_get_max_seg_size(dev);
1268
1269         for (i = 1; i < nents; i++) {
1270                 s = sg_next(s);
1271
1272                 s->dma_address = DMA_ERROR_CODE;
1273                 s->dma_length = 0;
1274
1275                 if (s->offset || (size & ~PAGE_MASK) || size + s->length > max) {
1276                         if (__map_sg_chunk(dev, start, size, &dma->dma_address,
1277                             dir, attrs) < 0)
1278                                 goto bad_mapping;
1279
1280                         dma->dma_address += offset;
1281                         dma->dma_length = size - offset;
1282
1283                         size = offset = s->offset;
1284                         start = s;
1285                         dma = sg_next(dma);
1286                         count += 1;
1287                 }
1288                 size += s->length;
1289         }
1290         if (__map_sg_chunk(dev, start, size, &dma->dma_address, dir, attrs) < 0)
1291                 goto bad_mapping;
1292
1293         dma->dma_address += offset;
1294         dma->dma_length = size - offset;
1295
1296         return count+1;
1297
1298 bad_mapping:
1299         for_each_sg(sg, s, count, i)
1300                 __iommu_remove_mapping(dev, sg_dma_address(s), sg_dma_len(s));
1301         return 0;
1302 }
1303
1304 /**
1305  * arm_iommu_unmap_sg - unmap a set of SG buffers mapped by dma_map_sg
1306  * @dev: valid struct device pointer
1307  * @sg: list of buffers
1308  * @nents: number of buffers to unmap (same as was passed to dma_map_sg)
1309  * @dir: DMA transfer direction (same as was passed to dma_map_sg)
1310  *
1311  * Unmap a set of streaming mode DMA translations.  Again, CPU access
1312  * rules concerning calls here are the same as for dma_unmap_single().
1313  */
1314 void arm_iommu_unmap_sg(struct device *dev, struct scatterlist *sg, int nents,
1315                         enum dma_data_direction dir, struct dma_attrs *attrs)
1316 {
1317         struct scatterlist *s;
1318         int i;
1319
1320         for_each_sg(sg, s, nents, i) {
1321                 if (sg_dma_len(s))
1322                         __iommu_remove_mapping(dev, sg_dma_address(s),
1323                                                sg_dma_len(s));
1324                 if (!arch_is_coherent() &&
1325                     !dma_get_attr(DMA_ATTR_SKIP_CPU_SYNC, attrs))
1326                         __dma_page_dev_to_cpu(sg_page(s), s->offset,
1327                                               s->length, dir);
1328         }
1329 }
1330
1331 /**
1332  * arm_iommu_sync_sg_for_cpu
1333  * @dev: valid struct device pointer
1334  * @sg: list of buffers
1335  * @nents: number of buffers to map (returned from dma_map_sg)
1336  * @dir: DMA transfer direction (same as was passed to dma_map_sg)
1337  */
1338 void arm_iommu_sync_sg_for_cpu(struct device *dev, struct scatterlist *sg,
1339                         int nents, enum dma_data_direction dir)
1340 {
1341         struct scatterlist *s;
1342         int i;
1343
1344         for_each_sg(sg, s, nents, i)
1345                 if (!arch_is_coherent())
1346                         __dma_page_dev_to_cpu(sg_page(s), s->offset, s->length, dir);
1347
1348 }
1349
1350 /**
1351  * arm_iommu_sync_sg_for_device
1352  * @dev: valid struct device pointer
1353  * @sg: list of buffers
1354  * @nents: number of buffers to map (returned from dma_map_sg)
1355  * @dir: DMA transfer direction (same as was passed to dma_map_sg)
1356  */
1357 void arm_iommu_sync_sg_for_device(struct device *dev, struct scatterlist *sg,
1358                         int nents, enum dma_data_direction dir)
1359 {
1360         struct scatterlist *s;
1361         int i;
1362
1363         for_each_sg(sg, s, nents, i)
1364                 if (!arch_is_coherent())
1365                         __dma_page_cpu_to_dev(sg_page(s), s->offset, s->length, dir);
1366 }
1367
1368
1369 /**
1370  * arm_iommu_map_page
1371  * @dev: valid struct device pointer
1372  * @page: page that buffer resides in
1373  * @offset: offset into page for start of buffer
1374  * @size: size of buffer to map
1375  * @dir: DMA transfer direction
1376  *
1377  * IOMMU aware version of arm_dma_map_page()
1378  */
1379 static dma_addr_t arm_iommu_map_page(struct device *dev, struct page *page,
1380              unsigned long offset, size_t size, enum dma_data_direction dir,
1381              struct dma_attrs *attrs)
1382 {
1383         struct dma_iommu_mapping *mapping = dev->archdata.mapping;
1384         dma_addr_t dma_addr;
1385         int ret, len = PAGE_ALIGN(size + offset);
1386
1387         if (!arch_is_coherent() && !dma_get_attr(DMA_ATTR_SKIP_CPU_SYNC, attrs))
1388                 __dma_page_cpu_to_dev(page, offset, size, dir);
1389
1390         dma_addr = __alloc_iova(mapping, len);
1391         if (dma_addr == DMA_ERROR_CODE)
1392                 return dma_addr;
1393
1394         ret = iommu_map(mapping->domain, dma_addr, page_to_phys(page), len, 0);
1395         if (ret < 0)
1396                 goto fail;
1397
1398         return dma_addr + offset;
1399 fail:
1400         __free_iova(mapping, dma_addr, len);
1401         return DMA_ERROR_CODE;
1402 }
1403
1404 /**
1405  * arm_iommu_unmap_page
1406  * @dev: valid struct device pointer
1407  * @handle: DMA address of buffer
1408  * @size: size of buffer (same as passed to dma_map_page)
1409  * @dir: DMA transfer direction (same as passed to dma_map_page)
1410  *
1411  * IOMMU aware version of arm_dma_unmap_page()
1412  */
1413 static void arm_iommu_unmap_page(struct device *dev, dma_addr_t handle,
1414                 size_t size, enum dma_data_direction dir,
1415                 struct dma_attrs *attrs)
1416 {
1417         struct dma_iommu_mapping *mapping = dev->archdata.mapping;
1418         dma_addr_t iova = handle & PAGE_MASK;
1419         struct page *page = phys_to_page(iommu_iova_to_phys(mapping->domain, iova));
1420         int offset = handle & ~PAGE_MASK;
1421         int len = PAGE_ALIGN(size + offset);
1422
1423         if (!iova)
1424                 return;
1425
1426         if (!arch_is_coherent() && !dma_get_attr(DMA_ATTR_SKIP_CPU_SYNC, attrs))
1427                 __dma_page_dev_to_cpu(page, offset, size, dir);
1428
1429         iommu_unmap(mapping->domain, iova, len);
1430         __free_iova(mapping, iova, len);
1431 }
1432
1433 static void arm_iommu_sync_single_for_cpu(struct device *dev,
1434                 dma_addr_t handle, size_t size, enum dma_data_direction dir)
1435 {
1436         struct dma_iommu_mapping *mapping = dev->archdata.mapping;
1437         dma_addr_t iova = handle & PAGE_MASK;
1438         struct page *page = phys_to_page(iommu_iova_to_phys(mapping->domain, iova));
1439         unsigned int offset = handle & ~PAGE_MASK;
1440
1441         if (!iova)
1442                 return;
1443
1444         if (!arch_is_coherent())
1445                 __dma_page_dev_to_cpu(page, offset, size, dir);
1446 }
1447
1448 static void arm_iommu_sync_single_for_device(struct device *dev,
1449                 dma_addr_t handle, size_t size, enum dma_data_direction dir)
1450 {
1451         struct dma_iommu_mapping *mapping = dev->archdata.mapping;
1452         dma_addr_t iova = handle & PAGE_MASK;
1453         struct page *page = phys_to_page(iommu_iova_to_phys(mapping->domain, iova));
1454         unsigned int offset = handle & ~PAGE_MASK;
1455
1456         if (!iova)
1457                 return;
1458
1459         __dma_page_cpu_to_dev(page, offset, size, dir);
1460 }
1461
1462 struct dma_map_ops iommu_ops = {
1463         .alloc          = arm_iommu_alloc_attrs,
1464         .free           = arm_iommu_free_attrs,
1465         .mmap           = arm_iommu_mmap_attrs,
1466         .get_sgtable    = arm_iommu_get_sgtable,
1467
1468         .map_page               = arm_iommu_map_page,
1469         .unmap_page             = arm_iommu_unmap_page,
1470         .sync_single_for_cpu    = arm_iommu_sync_single_for_cpu,
1471         .sync_single_for_device = arm_iommu_sync_single_for_device,
1472
1473         .map_sg                 = arm_iommu_map_sg,
1474         .unmap_sg               = arm_iommu_unmap_sg,
1475         .sync_sg_for_cpu        = arm_iommu_sync_sg_for_cpu,
1476         .sync_sg_for_device     = arm_iommu_sync_sg_for_device,
1477 };
1478
1479 /**
1480  * arm_iommu_create_mapping
1481  * @bus: pointer to the bus holding the client device (for IOMMU calls)
1482  * @base: start address of the valid IO address space
1483  * @size: size of the valid IO address space
1484  * @order: accuracy of the IO addresses allocations
1485  *
1486  * Creates a mapping structure which holds information about used/unused
1487  * IO address ranges, which is required to perform memory allocation and
1488  * mapping with IOMMU aware functions.
1489  *
1490  * The client device need to be attached to the mapping with
1491  * arm_iommu_attach_device function.
1492  */
1493 struct dma_iommu_mapping *
1494 arm_iommu_create_mapping(struct bus_type *bus, dma_addr_t base, size_t size,
1495                          int order)
1496 {
1497         unsigned int count = size >> (PAGE_SHIFT + order);
1498         unsigned int bitmap_size = BITS_TO_LONGS(count) * sizeof(long);
1499         struct dma_iommu_mapping *mapping;
1500         int err = -ENOMEM;
1501
1502         if (!count)
1503                 return ERR_PTR(-EINVAL);
1504
1505         mapping = kzalloc(sizeof(struct dma_iommu_mapping), GFP_KERNEL);
1506         if (!mapping)
1507                 goto err;
1508
1509         mapping->bitmap = kzalloc(bitmap_size, GFP_KERNEL);
1510         if (!mapping->bitmap)
1511                 goto err2;
1512
1513         mapping->base = base;
1514         mapping->bits = BITS_PER_BYTE * bitmap_size;
1515         mapping->order = order;
1516         spin_lock_init(&mapping->lock);
1517
1518         mapping->domain = iommu_domain_alloc(bus);
1519         if (!mapping->domain)
1520                 goto err3;
1521
1522         kref_init(&mapping->kref);
1523         return mapping;
1524 err3:
1525         kfree(mapping->bitmap);
1526 err2:
1527         kfree(mapping);
1528 err:
1529         return ERR_PTR(err);
1530 }
1531
1532 static void release_iommu_mapping(struct kref *kref)
1533 {
1534         struct dma_iommu_mapping *mapping =
1535                 container_of(kref, struct dma_iommu_mapping, kref);
1536
1537         iommu_domain_free(mapping->domain);
1538         kfree(mapping->bitmap);
1539         kfree(mapping);
1540 }
1541
1542 void arm_iommu_release_mapping(struct dma_iommu_mapping *mapping)
1543 {
1544         if (mapping)
1545                 kref_put(&mapping->kref, release_iommu_mapping);
1546 }
1547
1548 /**
1549  * arm_iommu_attach_device
1550  * @dev: valid struct device pointer
1551  * @mapping: io address space mapping structure (returned from
1552  *      arm_iommu_create_mapping)
1553  *
1554  * Attaches specified io address space mapping to the provided device,
1555  * this replaces the dma operations (dma_map_ops pointer) with the
1556  * IOMMU aware version. More than one client might be attached to
1557  * the same io address space mapping.
1558  */
1559 int arm_iommu_attach_device(struct device *dev,
1560                             struct dma_iommu_mapping *mapping)
1561 {
1562         int err;
1563
1564         err = iommu_attach_device(mapping->domain, dev);
1565         if (err)
1566                 return err;
1567
1568         kref_get(&mapping->kref);
1569         dev->archdata.mapping = mapping;
1570         set_dma_ops(dev, &iommu_ops);
1571
1572         pr_info("Attached IOMMU controller to %s device.\n", dev_name(dev));
1573         return 0;
1574 }
1575
1576 #endif