dmaengine: Add slave DMA interface
[linux-2.6.git] / drivers / dma / dmaengine.c
1 /*
2  * Copyright(c) 2004 - 2006 Intel Corporation. All rights reserved.
3  *
4  * This program is free software; you can redistribute it and/or modify it
5  * under the terms of the GNU General Public License as published by the Free
6  * Software Foundation; either version 2 of the License, or (at your option)
7  * any later version.
8  *
9  * This program is distributed in the hope that it will be useful, but WITHOUT
10  * ANY WARRANTY; without even the implied warranty of MERCHANTABILITY or
11  * FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE.  See the GNU General Public License for
12  * more details.
13  *
14  * You should have received a copy of the GNU General Public License along with
15  * this program; if not, write to the Free Software Foundation, Inc., 59
16  * Temple Place - Suite 330, Boston, MA  02111-1307, USA.
17  *
18  * The full GNU General Public License is included in this distribution in the
19  * file called COPYING.
20  */
21
22 /*
23  * This code implements the DMA subsystem. It provides a HW-neutral interface
24  * for other kernel code to use asynchronous memory copy capabilities,
25  * if present, and allows different HW DMA drivers to register as providing
26  * this capability.
27  *
28  * Due to the fact we are accelerating what is already a relatively fast
29  * operation, the code goes to great lengths to avoid additional overhead,
30  * such as locking.
31  *
32  * LOCKING:
33  *
34  * The subsystem keeps two global lists, dma_device_list and dma_client_list.
35  * Both of these are protected by a mutex, dma_list_mutex.
36  *
37  * Each device has a channels list, which runs unlocked but is never modified
38  * once the device is registered, it's just setup by the driver.
39  *
40  * Each client is responsible for keeping track of the channels it uses.  See
41  * the definition of dma_event_callback in dmaengine.h.
42  *
43  * Each device has a kref, which is initialized to 1 when the device is
44  * registered. A kref_get is done for each device registered.  When the
45  * device is released, the corresponding kref_put is done in the release
46  * method. Every time one of the device's channels is allocated to a client,
47  * a kref_get occurs.  When the channel is freed, the corresponding kref_put
48  * happens. The device's release function does a completion, so
49  * unregister_device does a remove event, device_unregister, a kref_put
50  * for the first reference, then waits on the completion for all other
51  * references to finish.
52  *
53  * Each channel has an open-coded implementation of Rusty Russell's "bigref,"
54  * with a kref and a per_cpu local_t.  A dma_chan_get is called when a client
55  * signals that it wants to use a channel, and dma_chan_put is called when
56  * a channel is removed or a client using it is unregistered.  A client can
57  * take extra references per outstanding transaction, as is the case with
58  * the NET DMA client.  The release function does a kref_put on the device.
59  *      -ChrisL, DanW
60  */
61
62 #include <linux/init.h>
63 #include <linux/module.h>
64 #include <linux/mm.h>
65 #include <linux/device.h>
66 #include <linux/dmaengine.h>
67 #include <linux/hardirq.h>
68 #include <linux/spinlock.h>
69 #include <linux/percpu.h>
70 #include <linux/rcupdate.h>
71 #include <linux/mutex.h>
72 #include <linux/jiffies.h>
73
74 static DEFINE_MUTEX(dma_list_mutex);
75 static LIST_HEAD(dma_device_list);
76 static LIST_HEAD(dma_client_list);
77
78 /* --- sysfs implementation --- */
79
80 static ssize_t show_memcpy_count(struct device *dev, struct device_attribute *attr, char *buf)
81 {
82         struct dma_chan *chan = to_dma_chan(dev);
83         unsigned long count = 0;
84         int i;
85
86         for_each_possible_cpu(i)
87                 count += per_cpu_ptr(chan->local, i)->memcpy_count;
88
89         return sprintf(buf, "%lu\n", count);
90 }
91
92 static ssize_t show_bytes_transferred(struct device *dev, struct device_attribute *attr,
93                                       char *buf)
94 {
95         struct dma_chan *chan = to_dma_chan(dev);
96         unsigned long count = 0;
97         int i;
98
99         for_each_possible_cpu(i)
100                 count += per_cpu_ptr(chan->local, i)->bytes_transferred;
101
102         return sprintf(buf, "%lu\n", count);
103 }
104
105 static ssize_t show_in_use(struct device *dev, struct device_attribute *attr, char *buf)
106 {
107         struct dma_chan *chan = to_dma_chan(dev);
108         int in_use = 0;
109
110         if (unlikely(chan->slow_ref) &&
111                 atomic_read(&chan->refcount.refcount) > 1)
112                 in_use = 1;
113         else {
114                 if (local_read(&(per_cpu_ptr(chan->local,
115                         get_cpu())->refcount)) > 0)
116                         in_use = 1;
117                 put_cpu();
118         }
119
120         return sprintf(buf, "%d\n", in_use);
121 }
122
123 static struct device_attribute dma_attrs[] = {
124         __ATTR(memcpy_count, S_IRUGO, show_memcpy_count, NULL),
125         __ATTR(bytes_transferred, S_IRUGO, show_bytes_transferred, NULL),
126         __ATTR(in_use, S_IRUGO, show_in_use, NULL),
127         __ATTR_NULL
128 };
129
130 static void dma_async_device_cleanup(struct kref *kref);
131
132 static void dma_dev_release(struct device *dev)
133 {
134         struct dma_chan *chan = to_dma_chan(dev);
135         kref_put(&chan->device->refcount, dma_async_device_cleanup);
136 }
137
138 static struct class dma_devclass = {
139         .name           = "dma",
140         .dev_attrs      = dma_attrs,
141         .dev_release    = dma_dev_release,
142 };
143
144 /* --- client and device registration --- */
145
146 #define dma_chan_satisfies_mask(chan, mask) \
147         __dma_chan_satisfies_mask((chan), &(mask))
148 static int
149 __dma_chan_satisfies_mask(struct dma_chan *chan, dma_cap_mask_t *want)
150 {
151         dma_cap_mask_t has;
152
153         bitmap_and(has.bits, want->bits, chan->device->cap_mask.bits,
154                 DMA_TX_TYPE_END);
155         return bitmap_equal(want->bits, has.bits, DMA_TX_TYPE_END);
156 }
157
158 /**
159  * dma_client_chan_alloc - try to allocate channels to a client
160  * @client: &dma_client
161  *
162  * Called with dma_list_mutex held.
163  */
164 static void dma_client_chan_alloc(struct dma_client *client)
165 {
166         struct dma_device *device;
167         struct dma_chan *chan;
168         int desc;       /* allocated descriptor count */
169         enum dma_state_client ack;
170
171         /* Find a channel */
172         list_for_each_entry(device, &dma_device_list, global_node) {
173                 /* Does the client require a specific DMA controller? */
174                 if (client->slave && client->slave->dma_dev
175                                 && client->slave->dma_dev != device->dev)
176                         continue;
177
178                 list_for_each_entry(chan, &device->channels, device_node) {
179                         if (!dma_chan_satisfies_mask(chan, client->cap_mask))
180                                 continue;
181
182                         desc = chan->device->device_alloc_chan_resources(
183                                         chan, client);
184                         if (desc >= 0) {
185                                 ack = client->event_callback(client,
186                                                 chan,
187                                                 DMA_RESOURCE_AVAILABLE);
188
189                                 /* we are done once this client rejects
190                                  * an available resource
191                                  */
192                                 if (ack == DMA_ACK) {
193                                         dma_chan_get(chan);
194                                         chan->client_count++;
195                                 } else if (ack == DMA_NAK)
196                                         return;
197                         }
198                 }
199         }
200 }
201
202 enum dma_status dma_sync_wait(struct dma_chan *chan, dma_cookie_t cookie)
203 {
204         enum dma_status status;
205         unsigned long dma_sync_wait_timeout = jiffies + msecs_to_jiffies(5000);
206
207         dma_async_issue_pending(chan);
208         do {
209                 status = dma_async_is_tx_complete(chan, cookie, NULL, NULL);
210                 if (time_after_eq(jiffies, dma_sync_wait_timeout)) {
211                         printk(KERN_ERR "dma_sync_wait_timeout!\n");
212                         return DMA_ERROR;
213                 }
214         } while (status == DMA_IN_PROGRESS);
215
216         return status;
217 }
218 EXPORT_SYMBOL(dma_sync_wait);
219
220 /**
221  * dma_chan_cleanup - release a DMA channel's resources
222  * @kref: kernel reference structure that contains the DMA channel device
223  */
224 void dma_chan_cleanup(struct kref *kref)
225 {
226         struct dma_chan *chan = container_of(kref, struct dma_chan, refcount);
227         chan->device->device_free_chan_resources(chan);
228         kref_put(&chan->device->refcount, dma_async_device_cleanup);
229 }
230 EXPORT_SYMBOL(dma_chan_cleanup);
231
232 static void dma_chan_free_rcu(struct rcu_head *rcu)
233 {
234         struct dma_chan *chan = container_of(rcu, struct dma_chan, rcu);
235         int bias = 0x7FFFFFFF;
236         int i;
237         for_each_possible_cpu(i)
238                 bias -= local_read(&per_cpu_ptr(chan->local, i)->refcount);
239         atomic_sub(bias, &chan->refcount.refcount);
240         kref_put(&chan->refcount, dma_chan_cleanup);
241 }
242
243 static void dma_chan_release(struct dma_chan *chan)
244 {
245         atomic_add(0x7FFFFFFF, &chan->refcount.refcount);
246         chan->slow_ref = 1;
247         call_rcu(&chan->rcu, dma_chan_free_rcu);
248 }
249
250 /**
251  * dma_chans_notify_available - broadcast available channels to the clients
252  */
253 static void dma_clients_notify_available(void)
254 {
255         struct dma_client *client;
256
257         mutex_lock(&dma_list_mutex);
258
259         list_for_each_entry(client, &dma_client_list, global_node)
260                 dma_client_chan_alloc(client);
261
262         mutex_unlock(&dma_list_mutex);
263 }
264
265 /**
266  * dma_chans_notify_available - tell the clients that a channel is going away
267  * @chan: channel on its way out
268  */
269 static void dma_clients_notify_removed(struct dma_chan *chan)
270 {
271         struct dma_client *client;
272         enum dma_state_client ack;
273
274         mutex_lock(&dma_list_mutex);
275
276         list_for_each_entry(client, &dma_client_list, global_node) {
277                 ack = client->event_callback(client, chan,
278                                 DMA_RESOURCE_REMOVED);
279
280                 /* client was holding resources for this channel so
281                  * free it
282                  */
283                 if (ack == DMA_ACK) {
284                         dma_chan_put(chan);
285                         chan->client_count--;
286                 }
287         }
288
289         mutex_unlock(&dma_list_mutex);
290 }
291
292 /**
293  * dma_async_client_register - register a &dma_client
294  * @client: ptr to a client structure with valid 'event_callback' and 'cap_mask'
295  */
296 void dma_async_client_register(struct dma_client *client)
297 {
298         /* validate client data */
299         BUG_ON(dma_has_cap(DMA_SLAVE, client->cap_mask) &&
300                 !client->slave);
301
302         mutex_lock(&dma_list_mutex);
303         list_add_tail(&client->global_node, &dma_client_list);
304         mutex_unlock(&dma_list_mutex);
305 }
306 EXPORT_SYMBOL(dma_async_client_register);
307
308 /**
309  * dma_async_client_unregister - unregister a client and free the &dma_client
310  * @client: &dma_client to free
311  *
312  * Force frees any allocated DMA channels, frees the &dma_client memory
313  */
314 void dma_async_client_unregister(struct dma_client *client)
315 {
316         struct dma_device *device;
317         struct dma_chan *chan;
318         enum dma_state_client ack;
319
320         if (!client)
321                 return;
322
323         mutex_lock(&dma_list_mutex);
324         /* free all channels the client is holding */
325         list_for_each_entry(device, &dma_device_list, global_node)
326                 list_for_each_entry(chan, &device->channels, device_node) {
327                         ack = client->event_callback(client, chan,
328                                 DMA_RESOURCE_REMOVED);
329
330                         if (ack == DMA_ACK) {
331                                 dma_chan_put(chan);
332                                 chan->client_count--;
333                         }
334                 }
335
336         list_del(&client->global_node);
337         mutex_unlock(&dma_list_mutex);
338 }
339 EXPORT_SYMBOL(dma_async_client_unregister);
340
341 /**
342  * dma_async_client_chan_request - send all available channels to the
343  * client that satisfy the capability mask
344  * @client - requester
345  */
346 void dma_async_client_chan_request(struct dma_client *client)
347 {
348         mutex_lock(&dma_list_mutex);
349         dma_client_chan_alloc(client);
350         mutex_unlock(&dma_list_mutex);
351 }
352 EXPORT_SYMBOL(dma_async_client_chan_request);
353
354 /**
355  * dma_async_device_register - registers DMA devices found
356  * @device: &dma_device
357  */
358 int dma_async_device_register(struct dma_device *device)
359 {
360         static int id;
361         int chancnt = 0, rc;
362         struct dma_chan* chan;
363
364         if (!device)
365                 return -ENODEV;
366
367         /* validate device routines */
368         BUG_ON(dma_has_cap(DMA_MEMCPY, device->cap_mask) &&
369                 !device->device_prep_dma_memcpy);
370         BUG_ON(dma_has_cap(DMA_XOR, device->cap_mask) &&
371                 !device->device_prep_dma_xor);
372         BUG_ON(dma_has_cap(DMA_ZERO_SUM, device->cap_mask) &&
373                 !device->device_prep_dma_zero_sum);
374         BUG_ON(dma_has_cap(DMA_MEMSET, device->cap_mask) &&
375                 !device->device_prep_dma_memset);
376         BUG_ON(dma_has_cap(DMA_INTERRUPT, device->cap_mask) &&
377                 !device->device_prep_dma_interrupt);
378         BUG_ON(dma_has_cap(DMA_SLAVE, device->cap_mask) &&
379                 !device->device_prep_slave_sg);
380         BUG_ON(dma_has_cap(DMA_SLAVE, device->cap_mask) &&
381                 !device->device_terminate_all);
382
383         BUG_ON(!device->device_alloc_chan_resources);
384         BUG_ON(!device->device_free_chan_resources);
385         BUG_ON(!device->device_is_tx_complete);
386         BUG_ON(!device->device_issue_pending);
387         BUG_ON(!device->dev);
388
389         init_completion(&device->done);
390         kref_init(&device->refcount);
391         device->dev_id = id++;
392
393         /* represent channels in sysfs. Probably want devs too */
394         list_for_each_entry(chan, &device->channels, device_node) {
395                 chan->local = alloc_percpu(typeof(*chan->local));
396                 if (chan->local == NULL)
397                         continue;
398
399                 chan->chan_id = chancnt++;
400                 chan->dev.class = &dma_devclass;
401                 chan->dev.parent = device->dev;
402                 snprintf(chan->dev.bus_id, BUS_ID_SIZE, "dma%dchan%d",
403                          device->dev_id, chan->chan_id);
404
405                 rc = device_register(&chan->dev);
406                 if (rc) {
407                         chancnt--;
408                         free_percpu(chan->local);
409                         chan->local = NULL;
410                         goto err_out;
411                 }
412
413                 /* One for the channel, one of the class device */
414                 kref_get(&device->refcount);
415                 kref_get(&device->refcount);
416                 kref_init(&chan->refcount);
417                 chan->client_count = 0;
418                 chan->slow_ref = 0;
419                 INIT_RCU_HEAD(&chan->rcu);
420         }
421
422         mutex_lock(&dma_list_mutex);
423         list_add_tail(&device->global_node, &dma_device_list);
424         mutex_unlock(&dma_list_mutex);
425
426         dma_clients_notify_available();
427
428         return 0;
429
430 err_out:
431         list_for_each_entry(chan, &device->channels, device_node) {
432                 if (chan->local == NULL)
433                         continue;
434                 kref_put(&device->refcount, dma_async_device_cleanup);
435                 device_unregister(&chan->dev);
436                 chancnt--;
437                 free_percpu(chan->local);
438         }
439         return rc;
440 }
441 EXPORT_SYMBOL(dma_async_device_register);
442
443 /**
444  * dma_async_device_cleanup - function called when all references are released
445  * @kref: kernel reference object
446  */
447 static void dma_async_device_cleanup(struct kref *kref)
448 {
449         struct dma_device *device;
450
451         device = container_of(kref, struct dma_device, refcount);
452         complete(&device->done);
453 }
454
455 /**
456  * dma_async_device_unregister - unregisters DMA devices
457  * @device: &dma_device
458  */
459 void dma_async_device_unregister(struct dma_device *device)
460 {
461         struct dma_chan *chan;
462
463         mutex_lock(&dma_list_mutex);
464         list_del(&device->global_node);
465         mutex_unlock(&dma_list_mutex);
466
467         list_for_each_entry(chan, &device->channels, device_node) {
468                 dma_clients_notify_removed(chan);
469                 device_unregister(&chan->dev);
470                 dma_chan_release(chan);
471         }
472
473         kref_put(&device->refcount, dma_async_device_cleanup);
474         wait_for_completion(&device->done);
475 }
476 EXPORT_SYMBOL(dma_async_device_unregister);
477
478 /**
479  * dma_async_memcpy_buf_to_buf - offloaded copy between virtual addresses
480  * @chan: DMA channel to offload copy to
481  * @dest: destination address (virtual)
482  * @src: source address (virtual)
483  * @len: length
484  *
485  * Both @dest and @src must be mappable to a bus address according to the
486  * DMA mapping API rules for streaming mappings.
487  * Both @dest and @src must stay memory resident (kernel memory or locked
488  * user space pages).
489  */
490 dma_cookie_t
491 dma_async_memcpy_buf_to_buf(struct dma_chan *chan, void *dest,
492                         void *src, size_t len)
493 {
494         struct dma_device *dev = chan->device;
495         struct dma_async_tx_descriptor *tx;
496         dma_addr_t dma_dest, dma_src;
497         dma_cookie_t cookie;
498         int cpu;
499
500         dma_src = dma_map_single(dev->dev, src, len, DMA_TO_DEVICE);
501         dma_dest = dma_map_single(dev->dev, dest, len, DMA_FROM_DEVICE);
502         tx = dev->device_prep_dma_memcpy(chan, dma_dest, dma_src, len,
503                                          DMA_CTRL_ACK);
504
505         if (!tx) {
506                 dma_unmap_single(dev->dev, dma_src, len, DMA_TO_DEVICE);
507                 dma_unmap_single(dev->dev, dma_dest, len, DMA_FROM_DEVICE);
508                 return -ENOMEM;
509         }
510
511         tx->callback = NULL;
512         cookie = tx->tx_submit(tx);
513
514         cpu = get_cpu();
515         per_cpu_ptr(chan->local, cpu)->bytes_transferred += len;
516         per_cpu_ptr(chan->local, cpu)->memcpy_count++;
517         put_cpu();
518
519         return cookie;
520 }
521 EXPORT_SYMBOL(dma_async_memcpy_buf_to_buf);
522
523 /**
524  * dma_async_memcpy_buf_to_pg - offloaded copy from address to page
525  * @chan: DMA channel to offload copy to
526  * @page: destination page
527  * @offset: offset in page to copy to
528  * @kdata: source address (virtual)
529  * @len: length
530  *
531  * Both @page/@offset and @kdata must be mappable to a bus address according
532  * to the DMA mapping API rules for streaming mappings.
533  * Both @page/@offset and @kdata must stay memory resident (kernel memory or
534  * locked user space pages)
535  */
536 dma_cookie_t
537 dma_async_memcpy_buf_to_pg(struct dma_chan *chan, struct page *page,
538                         unsigned int offset, void *kdata, size_t len)
539 {
540         struct dma_device *dev = chan->device;
541         struct dma_async_tx_descriptor *tx;
542         dma_addr_t dma_dest, dma_src;
543         dma_cookie_t cookie;
544         int cpu;
545
546         dma_src = dma_map_single(dev->dev, kdata, len, DMA_TO_DEVICE);
547         dma_dest = dma_map_page(dev->dev, page, offset, len, DMA_FROM_DEVICE);
548         tx = dev->device_prep_dma_memcpy(chan, dma_dest, dma_src, len,
549                                          DMA_CTRL_ACK);
550
551         if (!tx) {
552                 dma_unmap_single(dev->dev, dma_src, len, DMA_TO_DEVICE);
553                 dma_unmap_page(dev->dev, dma_dest, len, DMA_FROM_DEVICE);
554                 return -ENOMEM;
555         }
556
557         tx->callback = NULL;
558         cookie = tx->tx_submit(tx);
559
560         cpu = get_cpu();
561         per_cpu_ptr(chan->local, cpu)->bytes_transferred += len;
562         per_cpu_ptr(chan->local, cpu)->memcpy_count++;
563         put_cpu();
564
565         return cookie;
566 }
567 EXPORT_SYMBOL(dma_async_memcpy_buf_to_pg);
568
569 /**
570  * dma_async_memcpy_pg_to_pg - offloaded copy from page to page
571  * @chan: DMA channel to offload copy to
572  * @dest_pg: destination page
573  * @dest_off: offset in page to copy to
574  * @src_pg: source page
575  * @src_off: offset in page to copy from
576  * @len: length
577  *
578  * Both @dest_page/@dest_off and @src_page/@src_off must be mappable to a bus
579  * address according to the DMA mapping API rules for streaming mappings.
580  * Both @dest_page/@dest_off and @src_page/@src_off must stay memory resident
581  * (kernel memory or locked user space pages).
582  */
583 dma_cookie_t
584 dma_async_memcpy_pg_to_pg(struct dma_chan *chan, struct page *dest_pg,
585         unsigned int dest_off, struct page *src_pg, unsigned int src_off,
586         size_t len)
587 {
588         struct dma_device *dev = chan->device;
589         struct dma_async_tx_descriptor *tx;
590         dma_addr_t dma_dest, dma_src;
591         dma_cookie_t cookie;
592         int cpu;
593
594         dma_src = dma_map_page(dev->dev, src_pg, src_off, len, DMA_TO_DEVICE);
595         dma_dest = dma_map_page(dev->dev, dest_pg, dest_off, len,
596                                 DMA_FROM_DEVICE);
597         tx = dev->device_prep_dma_memcpy(chan, dma_dest, dma_src, len,
598                                          DMA_CTRL_ACK);
599
600         if (!tx) {
601                 dma_unmap_page(dev->dev, dma_src, len, DMA_TO_DEVICE);
602                 dma_unmap_page(dev->dev, dma_dest, len, DMA_FROM_DEVICE);
603                 return -ENOMEM;
604         }
605
606         tx->callback = NULL;
607         cookie = tx->tx_submit(tx);
608
609         cpu = get_cpu();
610         per_cpu_ptr(chan->local, cpu)->bytes_transferred += len;
611         per_cpu_ptr(chan->local, cpu)->memcpy_count++;
612         put_cpu();
613
614         return cookie;
615 }
616 EXPORT_SYMBOL(dma_async_memcpy_pg_to_pg);
617
618 void dma_async_tx_descriptor_init(struct dma_async_tx_descriptor *tx,
619         struct dma_chan *chan)
620 {
621         tx->chan = chan;
622         spin_lock_init(&tx->lock);
623 }
624 EXPORT_SYMBOL(dma_async_tx_descriptor_init);
625
626 static int __init dma_bus_init(void)
627 {
628         mutex_init(&dma_list_mutex);
629         return class_register(&dma_devclass);
630 }
631 subsys_initcall(dma_bus_init);
632