arch/powerpc/sysdev/dart_iommu.c

   1 /*
   2  * arch/powerpc/sysdev/dart_iommu.c
   3  *
   4  * Copyright (C) 2004 Olof Johansson <olof@lixom.net>, IBM Corporation
   5  * Copyright (C) 2005 Benjamin Herrenschmidt <benh@kernel.crashing.org>,
   6  *                    IBM Corporation
   7  *
   8  * Based on pSeries_iommu.c:
   9  * Copyright (C) 2001 Mike Corrigan & Dave Engebretsen, IBM Corporation
  10  * Copyright (C) 2004 Olof Johansson <olof@lixom.net>, IBM Corporation
  11  *
  12  * Dynamic DMA mapping support, Apple U3, U4 & IBM CPC925 "DART" iommu.
  13  *
  14  *
  15  * This program is free software; you can redistribute it and/or modify
  16  * it under the terms of the GNU General Public License as published by
  17  * the Free Software Foundation; either version 2 of the License, or
  18  * (at your option) any later version.
  19  *
  20  * This program is distributed in the hope that it will be useful,
  21  * but WITHOUT ANY WARRANTY; without even the implied warranty of
  22  * MERCHANTABILITY or FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE.  See the
  23  * GNU General Public License for more details.
  24  *
  25  * You should have received a copy of the GNU General Public License
  26  * along with this program; if not, write to the Free Software
  27  * Foundation, Inc., 59 Temple Place, Suite 330, Boston, MA  02111-1307 USA
  28  */
  29
  30 #include <linux/init.h>
  31 #include <linux/types.h>
  32 #include <linux/slab.h>
  33 #include <linux/mm.h>
  34 #include <linux/spinlock.h>
  35 #include <linux/string.h>
  36 #include <linux/pci.h>
  37 #include <linux/dma-mapping.h>
  38 #include <linux/vmalloc.h>
  39 #include <asm/io.h>
  40 #include <asm/prom.h>
  41 #include <asm/iommu.h>
  42 #include <asm/pci-bridge.h>
  43 #include <asm/machdep.h>
  44 #include <asm/abs_addr.h>
  45 #include <asm/cacheflush.h>
  46 #include <asm/lmb.h>
  47 #include <asm/ppc-pci.h>
  48
  49 #include "dart.h"
  50
  51 extern int iommu_is_off;
  52 extern int iommu_force_on;
  53
  54 /* Physical base address and size of the DART table */
  55 unsigned long dart_tablebase; /* exported to htab_initialize */
  56 static unsigned long dart_tablesize;
  57
  58 /* Virtual base address of the DART table */
  59 static u32 *dart_vbase;
  60
  61 /* Mapped base address for the dart */
  62 static unsigned int __iomem *dart;
  63
  64 /* Dummy val that entries are set to when unused */
  65 static unsigned int dart_emptyval;
  66
  67 static struct iommu_table iommu_table_dart;
  68 static int iommu_table_dart_inited;
  69 static int dart_dirty;
  70 static int dart_is_u4;
  71
  72 #define DBG(...)
  73
  74 static inline void dart_tlb_invalidate_all(void)
  75 {
  76         unsigned long l = 0;
  77         unsigned int reg, inv_bit;
  78         unsigned long limit;
  79
  80         DBG("dart: flush\n");
  81
  82         /* To invalidate the DART, set the DARTCNTL_FLUSHTLB bit in the
  83          * control register and wait for it to clear.
  84          *
  85          * Gotcha: Sometimes, the DART won't detect that the bit gets
  86          * set. If so, clear it and set it again.
  87          */
  88
  89         limit = 0;
  90
  91         inv_bit = dart_is_u4 ? DART_CNTL_U4_FLUSHTLB : DART_CNTL_U3_FLUSHTLB;
  92 retry:
  93         l = 0;
  94         reg = DART_IN(DART_CNTL);
  95         reg |= inv_bit;
  96         DART_OUT(DART_CNTL, reg);
  97
  98         while ((DART_IN(DART_CNTL) & inv_bit) && l < (1L << limit))
  99                 l++;
 100         if (l == (1L << limit)) {
 101                 if (limit < 4) {
 102                         limit++;
 103                         reg = DART_IN(DART_CNTL);
 104                         reg &= ~inv_bit;
 105                         DART_OUT(DART_CNTL, reg);
 106                         goto retry;
 107                 } else
 108                         panic("DART: TLB did not flush after waiting a long "
 109                               "time. Buggy U3 ?");
 110         }
 111 }
 112
 113 static inline void dart_tlb_invalidate_one(unsigned long bus_rpn)
 114 {
 115         unsigned int reg;
 116         unsigned int l, limit;
 117
 118         reg = DART_CNTL_U4_ENABLE | DART_CNTL_U4_IONE |
 119                 (bus_rpn & DART_CNTL_U4_IONE_MASK);
 120         DART_OUT(DART_CNTL, reg);
 121
 122         limit = 0;
 123 wait_more:
 124         l = 0;
 125         while ((DART_IN(DART_CNTL) & DART_CNTL_U4_IONE) && l < (1L << limit)) {
 126                 rmb();
 127                 l++;
 128         }
 129
 130         if (l == (1L << limit)) {
 131                 if (limit < 4) {
 132                         limit++;
 133                         goto wait_more;
 134                 } else
 135                         panic("DART: TLB did not flush after waiting a long "
 136                               "time. Buggy U4 ?");
 137         }
 138 }
 139
 140 static void dart_flush(struct iommu_table *tbl)
 141 {
 142         mb();
 143         if (dart_dirty) {
 144                 dart_tlb_invalidate_all();
 145                 dart_dirty = 0;
 146         }
 147 }
 148
 149 static void dart_build(struct iommu_table *tbl, long index,
 150                        long npages, unsigned long uaddr,
 151                        enum dma_data_direction direction)
 152 {
 153         unsigned int *dp;
 154         unsigned int rpn;
 155         long l;
 156
 157         DBG("dart: build at: %lx, %lx, addr: %x\n", index, npages, uaddr);
 158
 159         dp = ((unsigned int*)tbl->it_base) + index;
 160
 161         /* On U3, all memory is contigous, so we can move this
 162          * out of the loop.
 163          */
 164         l = npages;
 165         while (l--) {
 166                 rpn = virt_to_abs(uaddr) >> DART_PAGE_SHIFT;
 167
 168                 *(dp++) = DARTMAP_VALID | (rpn & DARTMAP_RPNMASK);
 169
 170                 uaddr += DART_PAGE_SIZE;
 171         }
 172
 173         /* make sure all updates have reached memory */
 174         mb();
 175         in_be32((unsigned __iomem *)dp);
 176         mb();
 177
 178         if (dart_is_u4) {
 179                 rpn = index;
 180                 while (npages--)
 181                         dart_tlb_invalidate_one(rpn++);
 182         } else {
 183                 dart_dirty = 1;
 184         }
 185 }
 186
 187
 188 static void dart_free(struct iommu_table *tbl, long index, long npages)
 189 {
 190         unsigned int *dp;
 191
 192         /* We don't worry about flushing the TLB cache. The only drawback of
 193          * not doing it is that we won't catch buggy device drivers doing
 194          * bad DMAs, but then no 32-bit architecture ever does either.
 195          */
 196
 197         DBG("dart: free at: %lx, %lx\n", index, npages);
 198
 199         dp  = ((unsigned int *)tbl->it_base) + index;
 200
 201         while (npages--)
 202                 *(dp++) = dart_emptyval;
 203 }
 204
 205
 206 static int dart_init(struct device_node *dart_node)
 207 {
 208         unsigned int i;
 209         unsigned long tmp, base, size;
 210         struct resource r;
 211
 212         if (dart_tablebase == 0 || dart_tablesize == 0) {
 213                 printk(KERN_INFO "DART: table not allocated, using "
 214                        "direct DMA\n");
 215                 return -ENODEV;
 216         }
 217
 218         if (of_address_to_resource(dart_node, 0, &r))
 219                 panic("DART: can't get register base ! ");
 220
 221         /* Make sure nothing from the DART range remains in the CPU cache
 222          * from a previous mapping that existed before the kernel took
 223          * over
 224          */
 225         flush_dcache_phys_range(dart_tablebase,
 226                                 dart_tablebase + dart_tablesize);
 227
 228         /* Allocate a spare page to map all invalid DART pages. We need to do
 229          * that to work around what looks like a problem with the HT bridge
 230          * prefetching into invalid pages and corrupting data
 231          */
 232         tmp = lmb_alloc(DART_PAGE_SIZE, DART_PAGE_SIZE);
 233         dart_emptyval = DARTMAP_VALID | ((tmp >> DART_PAGE_SHIFT) &
 234                                          DARTMAP_RPNMASK);
 235
 236         /* Map in DART registers */
 237         dart = ioremap(r.start, r.end - r.start + 1);
 238         if (dart == NULL)
 239                 panic("DART: Cannot map registers!");
 240
 241         /* Map in DART table */
 242         dart_vbase = ioremap(virt_to_abs(dart_tablebase), dart_tablesize);
 243
 244         /* Fill initial table */
 245         for (i = 0; i < dart_tablesize/4; i++)
 246                 dart_vbase[i] = dart_emptyval;
 247
 248         /* Initialize DART with table base and enable it. */
 249         base = dart_tablebase >> DART_PAGE_SHIFT;
 250         size = dart_tablesize >> DART_PAGE_SHIFT;
 251         if (dart_is_u4) {
 252                 size &= DART_SIZE_U4_SIZE_MASK;
 253                 DART_OUT(DART_BASE_U4, base);
 254                 DART_OUT(DART_SIZE_U4, size);
 255                 DART_OUT(DART_CNTL, DART_CNTL_U4_ENABLE);
 256         } else {
 257                 size &= DART_CNTL_U3_SIZE_MASK;
 258                 DART_OUT(DART_CNTL,
 259                          DART_CNTL_U3_ENABLE |
 260                          (base << DART_CNTL_U3_BASE_SHIFT) |
 261                          (size << DART_CNTL_U3_SIZE_SHIFT));
 262         }
 263
 264         /* Invalidate DART to get rid of possible stale TLBs */
 265         dart_tlb_invalidate_all();
 266
 267         printk(KERN_INFO "DART IOMMU initialized for %s type chipset\n",
 268                dart_is_u4 ? "U4" : "U3");
 269
 270         return 0;
 271 }
 272
 273 static void iommu_table_dart_setup(void)
 274 {
 275         iommu_table_dart.it_busno = 0;
 276         iommu_table_dart.it_offset = 0;
 277         /* it_size is in number of entries */
 278         iommu_table_dart.it_size = dart_tablesize / sizeof(u32);
 279
 280         /* Initialize the common IOMMU code */
 281         iommu_table_dart.it_base = (unsigned long)dart_vbase;
 282         iommu_table_dart.it_index = 0;
 283         iommu_table_dart.it_blocksize = 1;
 284         iommu_init_table(&iommu_table_dart, -1);
 285
 286         /* Reserve the last page of the DART to avoid possible prefetch
 287          * past the DART mapped area
 288          */
 289         set_bit(iommu_table_dart.it_size - 1, iommu_table_dart.it_map);
 290 }
 291
 292 static void iommu_dev_setup_dart(struct pci_dev *dev)
 293 {
 294         struct device_node *dn;
 295
 296         /* We only have one iommu table on the mac for now, which makes
 297          * things simple. Setup all PCI devices to point to this table
 298          *
 299          * We must use pci_device_to_OF_node() to make sure that
 300          * we get the real "final" pointer to the device in the
 301          * pci_dev sysdata and not the temporary PHB one
 302          */
 303         dn = pci_device_to_OF_node(dev);
 304
 305         if (dn)
 306                 PCI_DN(dn)->iommu_table = &iommu_table_dart;
 307 }
 308
 309 static void iommu_bus_setup_dart(struct pci_bus *bus)
 310 {
 311         struct device_node *dn;
 312
 313         if (!iommu_table_dart_inited) {
 314                 iommu_table_dart_inited = 1;
 315                 iommu_table_dart_setup();
 316         }
 317
 318         dn = pci_bus_to_OF_node(bus);
 319
 320         if (dn)
 321                 PCI_DN(dn)->iommu_table = &iommu_table_dart;
 322 }
 323
 324 static void iommu_dev_setup_null(struct pci_dev *dev) { }
 325 static void iommu_bus_setup_null(struct pci_bus *bus) { }
 326
 327 void iommu_init_early_dart(void)
 328 {
 329         struct device_node *dn;
 330
 331         /* Find the DART in the device-tree */
 332         dn = of_find_compatible_node(NULL, "dart", "u3-dart");
 333         if (dn == NULL) {
 334                 dn = of_find_compatible_node(NULL, "dart", "u4-dart");
 335                 if (dn == NULL)
 336                         goto bail;
 337                 dart_is_u4 = 1;
 338         }
 339
 340         /* Setup low level TCE operations for the core IOMMU code */
 341         ppc_md.tce_build = dart_build;
 342         ppc_md.tce_free  = dart_free;
 343         ppc_md.tce_flush = dart_flush;
 344
 345         /* Initialize the DART HW */
 346         if (dart_init(dn) == 0) {
 347                 ppc_md.iommu_dev_setup = iommu_dev_setup_dart;
 348                 ppc_md.iommu_bus_setup = iommu_bus_setup_dart;
 349
 350                 /* Setup pci_dma ops */
 351                 pci_iommu_init();
 352
 353                 return;
 354         }
 355
 356  bail:
 357         /* If init failed, use direct iommu and null setup functions */
 358         ppc_md.iommu_dev_setup = iommu_dev_setup_null;
 359         ppc_md.iommu_bus_setup = iommu_bus_setup_null;
 360
 361         /* Setup pci_dma ops */
 362         pci_direct_iommu_init();
 363 }
 364
 365
 366 void __init alloc_dart_table(void)
 367 {
 368         /* Only reserve DART space if machine has more than 1GB of RAM
 369          * or if requested with iommu=on on cmdline.
 370          *
 371          * 1GB of RAM is picked as limit because some default devices
 372          * (i.e. Airport Extreme) have 30 bit address range limits.
 373          */
 374
 375         if (iommu_is_off)
 376                 return;
 377
 378         if (!iommu_force_on && lmb_end_of_DRAM() <= 0x40000000ull)
 379                 return;
 380
 381         /* 512 pages (2MB) is max DART tablesize. */
 382         dart_tablesize = 1UL << 21;
 383         /* 16MB (1 << 24) alignment. We allocate a full 16Mb chuck since we
 384          * will blow up an entire large page anyway in the kernel mapping
 385          */
 386         dart_tablebase = (unsigned long)
 387                 abs_to_virt(lmb_alloc_base(1UL<<24, 1UL<<24, 0x80000000L));
 388
 389         printk(KERN_INFO "DART table allocated at: %lx\n", dart_tablebase);
 390 }