arch/sparc/kernel/ioport.c

   1 // SPDX-License-Identifier: GPL-2.0
   2 /*
   3  * ioport.c:  Simple io mapping allocator.
   4  *
   5  * Copyright (C) 1995 David S. Miller (davem@caip.rutgers.edu)
   6  * Copyright (C) 1995 Miguel de Icaza (miguel@nuclecu.unam.mx)
   7  *
   8  * 1996: sparc_free_io, 1999: ioremap()/iounmap() by Pete Zaitcev.
   9  *
  10  * 2000/01/29
  11  * <rth> zait: as long as pci_alloc_consistent produces something addressable,
  12  *      things are ok.
  13  * <zaitcev> rth: no, it is relevant, because get_free_pages returns you a
  14  *      pointer into the big page mapping
  15  * <rth> zait: so what?
  16  * <rth> zait: remap_it_my_way(virt_to_phys(get_free_page()))
  17  * <zaitcev> Hmm
  18  * <zaitcev> Suppose I did this remap_it_my_way(virt_to_phys(get_free_page())).
  19  *      So far so good.
  20  * <zaitcev> Now, driver calls pci_free_consistent(with result of
  21  *      remap_it_my_way()).
  22  * <zaitcev> How do you find the address to pass to free_pages()?
  23  * <rth> zait: walk the page tables?  It's only two or three level after all.
  24  * <rth> zait: you have to walk them anyway to remove the mapping.
  25  * <zaitcev> Hmm
  26  * <zaitcev> Sounds reasonable
  27  */
  28
  29 #include <linux/module.h>
  30 #include <linux/sched.h>
  31 #include <linux/kernel.h>
  32 #include <linux/errno.h>
  33 #include <linux/types.h>
  34 #include <linux/ioport.h>
  35 #include <linux/mm.h>
  36 #include <linux/slab.h>
  37 #include <linux/pci.h>          /* struct pci_dev */
  38 #include <linux/proc_fs.h>
  39 #include <linux/seq_file.h>
  40 #include <linux/scatterlist.h>
  41 #include <linux/dma-noncoherent.h>
  42 #include <linux/of_device.h>
  43
  44 #include <asm/io.h>
  45 #include <asm/vaddrs.h>
  46 #include <asm/oplib.h>
  47 #include <asm/prom.h>
  48 #include <asm/page.h>
  49 #include <asm/pgalloc.h>
  50 #include <asm/dma.h>
  51 #include <asm/iommu.h>
  52 #include <asm/io-unit.h>
  53 #include <asm/leon.h>
  54
  55 const struct sparc32_dma_ops *sparc32_dma_ops;
  56
  57 /* This function must make sure that caches and memory are coherent after DMA
  58  * On LEON systems without cache snooping it flushes the entire D-CACHE.
  59  */
  60 static inline void dma_make_coherent(unsigned long pa, unsigned long len)
  61 {
  62         if (sparc_cpu_model == sparc_leon) {
  63                 if (!sparc_leon3_snooping_enabled())
  64                         leon_flush_dcache_all();
  65         }
  66 }
  67
  68 static void __iomem *_sparc_ioremap(struct resource *res, u32 bus, u32 pa, int sz);
  69 static void __iomem *_sparc_alloc_io(unsigned int busno, unsigned long phys,
  70     unsigned long size, char *name);
  71 static void _sparc_free_io(struct resource *res);
  72
  73 static void register_proc_sparc_ioport(void);
  74
  75 /* This points to the next to use virtual memory for DVMA mappings */
  76 static struct resource _sparc_dvma = {
  77         .name = "sparc_dvma", .start = DVMA_VADDR, .end = DVMA_END - 1
  78 };
  79 /* This points to the start of I/O mappings, cluable from outside. */
  80 /*ext*/ struct resource sparc_iomap = {
  81         .name = "sparc_iomap", .start = IOBASE_VADDR, .end = IOBASE_END - 1
  82 };
  83
  84 /*
  85  * Our mini-allocator...
  86  * Boy this is gross! We need it because we must map I/O for
  87  * timers and interrupt controller before the kmalloc is available.
  88  */
  89
  90 #define XNMLN  15
  91 #define XNRES  10       /* SS-10 uses 8 */
  92
  93 struct xresource {
  94         struct resource xres;   /* Must be first */
  95         int xflag;              /* 1 == used */
  96         char xname[XNMLN+1];
  97 };
  98
  99 static struct xresource xresv[XNRES];
 100
 101 static struct xresource *xres_alloc(void) {
 102         struct xresource *xrp;
 103         int n;
 104
 105         xrp = xresv;
 106         for (n = 0; n < XNRES; n++) {
 107                 if (xrp->xflag == 0) {
 108                         xrp->xflag = 1;
 109                         return xrp;
 110                 }
 111                 xrp++;
 112         }
 113         return NULL;
 114 }
 115
 116 static void xres_free(struct xresource *xrp) {
 117         xrp->xflag = 0;
 118 }
 119
 120 /*
 121  * These are typically used in PCI drivers
 122  * which are trying to be cross-platform.
 123  *
 124  * Bus type is always zero on IIep.
 125  */
 126 void __iomem *ioremap(phys_addr_t offset, size_t size)
 127 {
 128         char name[14];
 129
 130         sprintf(name, "phys_%08x", (u32)offset);
 131         return _sparc_alloc_io(0, (unsigned long)offset, size, name);
 132 }
 133 EXPORT_SYMBOL(ioremap);
 134
 135 /*
 136  * Complementary to ioremap().
 137  */
 138 void iounmap(volatile void __iomem *virtual)
 139 {
 140         unsigned long vaddr = (unsigned long) virtual & PAGE_MASK;
 141         struct resource *res;
 142
 143         /*
 144          * XXX Too slow. Can have 8192 DVMA pages on sun4m in the worst case.
 145          * This probably warrants some sort of hashing.
 146         */
 147         if ((res = lookup_resource(&sparc_iomap, vaddr)) == NULL) {
 148                 printk("free_io/iounmap: cannot free %lx\n", vaddr);
 149                 return;
 150         }
 151         _sparc_free_io(res);
 152
 153         if ((char *)res >= (char*)xresv && (char *)res < (char *)&xresv[XNRES]) {
 154                 xres_free((struct xresource *)res);
 155         } else {
 156                 kfree(res);
 157         }
 158 }
 159 EXPORT_SYMBOL(iounmap);
 160
 161 void __iomem *of_ioremap(struct resource *res, unsigned long offset,
 162                          unsigned long size, char *name)
 163 {
 164         return _sparc_alloc_io(res->flags & 0xF,
 165                                res->start + offset,
 166                                size, name);
 167 }
 168 EXPORT_SYMBOL(of_ioremap);
 169
 170 void of_iounmap(struct resource *res, void __iomem *base, unsigned long size)
 171 {
 172         iounmap(base);
 173 }
 174 EXPORT_SYMBOL(of_iounmap);
 175
 176 /*
 177  * Meat of mapping
 178  */
 179 static void __iomem *_sparc_alloc_io(unsigned int busno, unsigned long phys,
 180     unsigned long size, char *name)
 181 {
 182         static int printed_full;
 183         struct xresource *xres;
 184         struct resource *res;
 185         char *tack;
 186         int tlen;
 187         void __iomem *va;       /* P3 diag */
 188
 189         if (name == NULL) name = "???";
 190
 191         if ((xres = xres_alloc()) != NULL) {
 192                 tack = xres->xname;
 193                 res = &xres->xres;
 194         } else {
 195                 if (!printed_full) {
 196                         printk("ioremap: done with statics, switching to malloc\n");
 197                         printed_full = 1;
 198                 }
 199                 tlen = strlen(name);
 200                 tack = kmalloc(sizeof (struct resource) + tlen + 1, GFP_KERNEL);
 201                 if (tack == NULL) return NULL;
 202                 memset(tack, 0, sizeof(struct resource));
 203                 res = (struct resource *) tack;
 204                 tack += sizeof (struct resource);
 205         }
 206
 207         strlcpy(tack, name, XNMLN+1);
 208         res->name = tack;
 209
 210         va = _sparc_ioremap(res, busno, phys, size);
 211         /* printk("ioremap(0x%x:%08lx[0x%lx])=%p\n", busno, phys, size, va); */ /* P3 diag */
 212         return va;
 213 }
 214
 215 /*
 216  */
 217 static void __iomem *
 218 _sparc_ioremap(struct resource *res, u32 bus, u32 pa, int sz)
 219 {
 220         unsigned long offset = ((unsigned long) pa) & (~PAGE_MASK);
 221
 222         if (allocate_resource(&sparc_iomap, res,
 223             (offset + sz + PAGE_SIZE-1) & PAGE_MASK,
 224             sparc_iomap.start, sparc_iomap.end, PAGE_SIZE, NULL, NULL) != 0) {
 225                 /* Usually we cannot see printks in this case. */
 226                 prom_printf("alloc_io_res(%s): cannot occupy\n",
 227                     (res->name != NULL)? res->name: "???");
 228                 prom_halt();
 229         }
 230
 231         pa &= PAGE_MASK;
 232         srmmu_mapiorange(bus, pa, res->start, resource_size(res));
 233
 234         return (void __iomem *)(unsigned long)(res->start + offset);
 235 }
 236
 237 /*
 238  * Complementary to _sparc_ioremap().
 239  */
 240 static void _sparc_free_io(struct resource *res)
 241 {
 242         unsigned long plen;
 243
 244         plen = resource_size(res);
 245         BUG_ON((plen & (PAGE_SIZE-1)) != 0);
 246         srmmu_unmapiorange(res->start, plen);
 247         release_resource(res);
 248 }
 249
 250 #ifdef CONFIG_SBUS
 251
 252 void sbus_set_sbus64(struct device *dev, int x)
 253 {
 254         printk("sbus_set_sbus64: unsupported\n");
 255 }
 256 EXPORT_SYMBOL(sbus_set_sbus64);
 257
 258 /*
 259  * Allocate a chunk of memory suitable for DMA.
 260  * Typically devices use them for control blocks.
 261  * CPU may access them without any explicit flushing.
 262  */
 263 static void *sbus_alloc_coherent(struct device *dev, size_t len,
 264                                  dma_addr_t *dma_addrp, gfp_t gfp,
 265                                  unsigned long attrs)
 266 {
 267         struct platform_device *op = to_platform_device(dev);
 268         unsigned long len_total = PAGE_ALIGN(len);
 269         unsigned long va;
 270         struct resource *res;
 271         int order;
 272
 273         /* XXX why are some lengths signed, others unsigned? */
 274         if (len <= 0) {
 275                 return NULL;
 276         }
 277         /* XXX So what is maxphys for us and how do drivers know it? */
 278         if (len > 256*1024) {                   /* __get_free_pages() limit */
 279                 return NULL;
 280         }
 281
 282         order = get_order(len_total);
 283         va = __get_free_pages(gfp, order);
 284         if (va == 0)
 285                 goto err_nopages;
 286
 287         if ((res = kzalloc(sizeof(struct resource), GFP_KERNEL)) == NULL)
 288                 goto err_nomem;
 289
 290         if (allocate_resource(&_sparc_dvma, res, len_total,
 291             _sparc_dvma.start, _sparc_dvma.end, PAGE_SIZE, NULL, NULL) != 0) {
 292                 printk("sbus_alloc_consistent: cannot occupy 0x%lx", len_total);
 293                 goto err_nova;
 294         }
 295
 296         // XXX The sbus_map_dma_area does this for us below, see comments.
 297         // srmmu_mapiorange(0, virt_to_phys(va), res->start, len_total);
 298         /*
 299          * XXX That's where sdev would be used. Currently we load
 300          * all iommu tables with the same translations.
 301          */
 302         if (sbus_map_dma_area(dev, dma_addrp, va, res->start, len_total) != 0)
 303                 goto err_noiommu;
 304
 305         res->name = op->dev.of_node->name;
 306
 307         return (void *)(unsigned long)res->start;
 308
 309 err_noiommu:
 310         release_resource(res);
 311 err_nova:
 312         kfree(res);
 313 err_nomem:
 314         free_pages(va, order);
 315 err_nopages:
 316         return NULL;
 317 }
 318
 319 static void sbus_free_coherent(struct device *dev, size_t n, void *p,
 320                                dma_addr_t ba, unsigned long attrs)
 321 {
 322         struct resource *res;
 323         struct page *pgv;
 324
 325         if ((res = lookup_resource(&_sparc_dvma,
 326             (unsigned long)p)) == NULL) {
 327                 printk("sbus_free_consistent: cannot free %p\n", p);
 328                 return;
 329         }
 330
 331         if (((unsigned long)p & (PAGE_SIZE-1)) != 0) {
 332                 printk("sbus_free_consistent: unaligned va %p\n", p);
 333                 return;
 334         }
 335
 336         n = PAGE_ALIGN(n);
 337         if (resource_size(res) != n) {
 338                 printk("sbus_free_consistent: region 0x%lx asked 0x%zx\n",
 339                     (long)resource_size(res), n);
 340                 return;
 341         }
 342
 343         release_resource(res);
 344         kfree(res);
 345
 346         pgv = virt_to_page(p);
 347         sbus_unmap_dma_area(dev, ba, n);
 348
 349         __free_pages(pgv, get_order(n));
 350 }
 351
 352 /*
 353  * Map a chunk of memory so that devices can see it.
 354  * CPU view of this memory may be inconsistent with
 355  * a device view and explicit flushing is necessary.
 356  */
 357 static dma_addr_t sbus_map_page(struct device *dev, struct page *page,
 358                                 unsigned long offset, size_t len,
 359                                 enum dma_data_direction dir,
 360                                 unsigned long attrs)
 361 {
 362         void *va = page_address(page) + offset;
 363
 364         /* XXX why are some lengths signed, others unsigned? */
 365         if (len <= 0) {
 366                 return 0;
 367         }
 368         /* XXX So what is maxphys for us and how do drivers know it? */
 369         if (len > 256*1024) {                   /* __get_free_pages() limit */
 370                 return 0;
 371         }
 372         return mmu_get_scsi_one(dev, va, len);
 373 }
 374
 375 static void sbus_unmap_page(struct device *dev, dma_addr_t ba, size_t n,
 376                             enum dma_data_direction dir, unsigned long attrs)
 377 {
 378         mmu_release_scsi_one(dev, ba, n);
 379 }
 380
 381 static int sbus_map_sg(struct device *dev, struct scatterlist *sg, int n,
 382                        enum dma_data_direction dir, unsigned long attrs)
 383 {
 384         mmu_get_scsi_sgl(dev, sg, n);
 385         return n;
 386 }
 387
 388 static void sbus_unmap_sg(struct device *dev, struct scatterlist *sg, int n,
 389                           enum dma_data_direction dir, unsigned long attrs)
 390 {
 391         mmu_release_scsi_sgl(dev, sg, n);
 392 }
 393
 394 static void sbus_sync_sg_for_cpu(struct device *dev, struct scatterlist *sg,
 395                                  int n, enum dma_data_direction dir)
 396 {
 397         BUG();
 398 }
 399
 400 static void sbus_sync_sg_for_device(struct device *dev, struct scatterlist *sg,
 401                                     int n, enum dma_data_direction dir)
 402 {
 403         BUG();
 404 }
 405
 406 static int sbus_dma_supported(struct device *dev, u64 mask)
 407 {
 408         return 0;
 409 }
 410
 411 static const struct dma_map_ops sbus_dma_ops = {
 412         .alloc                  = sbus_alloc_coherent,
 413         .free                   = sbus_free_coherent,
 414         .map_page               = sbus_map_page,
 415         .unmap_page             = sbus_unmap_page,
 416         .map_sg                 = sbus_map_sg,
 417         .unmap_sg               = sbus_unmap_sg,
 418         .sync_sg_for_cpu        = sbus_sync_sg_for_cpu,
 419         .sync_sg_for_device     = sbus_sync_sg_for_device,
 420         .dma_supported          = sbus_dma_supported,
 421 };
 422
 423 static int __init sparc_register_ioport(void)
 424 {
 425         register_proc_sparc_ioport();
 426
 427         return 0;
 428 }
 429
 430 arch_initcall(sparc_register_ioport);
 431
 432 #endif /* CONFIG_SBUS */
 433
 434
 435 /* Allocate and map kernel buffer using consistent mode DMA for a device.
 436  * hwdev should be valid struct pci_dev pointer for PCI devices.
 437  */
 438 void *arch_dma_alloc(struct device *dev, size_t size, dma_addr_t *dma_handle,
 439                 gfp_t gfp, unsigned long attrs)
 440 {
 441         unsigned long len_total = PAGE_ALIGN(size);
 442         void *va;
 443         struct resource *res;
 444         int order;
 445
 446         if (size == 0) {
 447                 return NULL;
 448         }
 449         if (size > 256*1024) {                  /* __get_free_pages() limit */
 450                 return NULL;
 451         }
 452
 453         order = get_order(len_total);
 454         va = (void *) __get_free_pages(gfp, order);
 455         if (va == NULL) {
 456                 printk("%s: no %ld pages\n", __func__, len_total>>PAGE_SHIFT);
 457                 goto err_nopages;
 458         }
 459
 460         if ((res = kzalloc(sizeof(struct resource), GFP_KERNEL)) == NULL) {
 461                 printk("%s: no core\n", __func__);
 462                 goto err_nomem;
 463         }
 464
 465         if (allocate_resource(&_sparc_dvma, res, len_total,
 466             _sparc_dvma.start, _sparc_dvma.end, PAGE_SIZE, NULL, NULL) != 0) {
 467                 printk("%s: cannot occupy 0x%lx", __func__, len_total);
 468                 goto err_nova;
 469         }
 470         srmmu_mapiorange(0, virt_to_phys(va), res->start, len_total);
 471
 472         *dma_handle = virt_to_phys(va);
 473         return (void *) res->start;
 474
 475 err_nova:
 476         kfree(res);
 477 err_nomem:
 478         free_pages((unsigned long)va, order);
 479 err_nopages:
 480         return NULL;
 481 }
 482
 483 /* Free and unmap a consistent DMA buffer.
 484  * cpu_addr is what was returned arch_dma_alloc, size must be the same as what
 485  * was passed into arch_dma_alloc, and likewise dma_addr must be the same as
 486  * what *dma_ndler was set to.
 487  *
 488  * References to the memory and mappings associated with cpu_addr/dma_addr
 489  * past this call are illegal.
 490  */
 491 void arch_dma_free(struct device *dev, size_t size, void *cpu_addr,
 492                 dma_addr_t dma_addr, unsigned long attrs)
 493 {
 494         struct resource *res;
 495
 496         if ((res = lookup_resource(&_sparc_dvma,
 497             (unsigned long)cpu_addr)) == NULL) {
 498                 printk("%s: cannot free %p\n", __func__, cpu_addr);
 499                 return;
 500         }
 501
 502         if (((unsigned long)cpu_addr & (PAGE_SIZE-1)) != 0) {
 503                 printk("%s: unaligned va %p\n", __func__, cpu_addr);
 504                 return;
 505         }
 506
 507         size = PAGE_ALIGN(size);
 508         if (resource_size(res) != size) {
 509                 printk("%s: region 0x%lx asked 0x%zx\n", __func__,
 510                     (long)resource_size(res), size);
 511                 return;
 512         }
 513
 514         dma_make_coherent(dma_addr, size);
 515         srmmu_unmapiorange((unsigned long)cpu_addr, size);
 516
 517         release_resource(res);
 518         kfree(res);
 519         free_pages((unsigned long)phys_to_virt(dma_addr), get_order(size));
 520 }
 521
 522 /* IIep is write-through, not flushing on cpu to device transfer. */
 523
 524 void arch_sync_dma_for_cpu(struct device *dev, phys_addr_t paddr,
 525                 size_t size, enum dma_data_direction dir)
 526 {
 527         if (dir != PCI_DMA_TODEVICE)
 528                 dma_make_coherent(paddr, PAGE_ALIGN(size));
 529 }
 530
 531 const struct dma_map_ops *dma_ops = &sbus_dma_ops;
 532 EXPORT_SYMBOL(dma_ops);
 533
 534 #ifdef CONFIG_PROC_FS
 535
 536 static int sparc_io_proc_show(struct seq_file *m, void *v)
 537 {
 538         struct resource *root = m->private, *r;
 539         const char *nm;
 540
 541         for (r = root->child; r != NULL; r = r->sibling) {
 542                 if ((nm = r->name) == NULL) nm = "???";
 543                 seq_printf(m, "%016llx-%016llx: %s\n",
 544                                 (unsigned long long)r->start,
 545                                 (unsigned long long)r->end, nm);
 546         }
 547
 548         return 0;
 549 }
 550 #endif /* CONFIG_PROC_FS */
 551
 552 static void register_proc_sparc_ioport(void)
 553 {
 554 #ifdef CONFIG_PROC_FS
 555         proc_create_single_data("io_map", 0, NULL, sparc_io_proc_show,
 556                         &sparc_iomap);
 557         proc_create_single_data("dvma_map", 0, NULL, sparc_io_proc_show,
 558                         &_sparc_dvma);
 559 #endif
 560 }