arch/powerpc/sysdev/u3_iommu.c

   1 /*
   2  * arch/powerpc/sysdev/u3_iommu.c
   3  *
   4  * Copyright (C) 2004 Olof Johansson <olof@austin.ibm.com>, IBM Corporation
   5  *
   6  * Based on pSeries_iommu.c:
   7  * Copyright (C) 2001 Mike Corrigan & Dave Engebretsen, IBM Corporation
   8  * Copyright (C) 2004 Olof Johansson <olof@austin.ibm.com>, IBM Corporation
   9  *
  10  * Dynamic DMA mapping support, Apple U3 & IBM CPC925 "DART" iommu.
  11  *
  12  *
  13  * This program is free software; you can redistribute it and/or modify
  14  * it under the terms of the GNU General Public License as published by
  15  * the Free Software Foundation; either version 2 of the License, or
  16  * (at your option) any later version.
  17  *
  18  * This program is distributed in the hope that it will be useful,
  19  * but WITHOUT ANY WARRANTY; without even the implied warranty of
  20  * MERCHANTABILITY or FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE.  See the
  21  * GNU General Public License for more details.
  22  *
  23  * You should have received a copy of the GNU General Public License
  24  * along with this program; if not, write to the Free Software
  25  * Foundation, Inc., 59 Temple Place, Suite 330, Boston, MA  02111-1307 USA
  26  */
  27
  28 #include <linux/config.h>
  29 #include <linux/init.h>
  30 #include <linux/types.h>
  31 #include <linux/slab.h>
  32 #include <linux/mm.h>
  33 #include <linux/spinlock.h>
  34 #include <linux/string.h>
  35 #include <linux/pci.h>
  36 #include <linux/dma-mapping.h>
  37 #include <linux/vmalloc.h>
  38 #include <asm/io.h>
  39 #include <asm/prom.h>
  40 #include <asm/ppcdebug.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_force_on;
  52
  53 /* Physical base address and size of the DART table */
  54 unsigned long dart_tablebase; /* exported to htab_initialize */
  55 static unsigned long dart_tablesize;
  56
  57 /* Virtual base address of the DART table */
  58 static u32 *dart_vbase;
  59
  60 /* Mapped base address for the dart */
  61 static unsigned int *dart;
  62
  63 /* Dummy val that entries are set to when unused */
  64 static unsigned int dart_emptyval;
  65
  66 static struct iommu_table iommu_table_u3;
  67 static int iommu_table_u3_inited;
  68 static int dart_dirty;
  69
  70 #define DBG(...)
  71
  72 static inline void dart_tlb_invalidate_all(void)
  73 {
  74         unsigned long l = 0;
  75         unsigned int reg;
  76         unsigned long limit;
  77
  78         DBG("dart: flush\n");
  79
  80         /* To invalidate the DART, set the DARTCNTL_FLUSHTLB bit in the
  81          * control register and wait for it to clear.
  82          *
  83          * Gotcha: Sometimes, the DART won't detect that the bit gets
  84          * set. If so, clear it and set it again.
  85          */
  86
  87         limit = 0;
  88
  89 retry:
  90         reg = in_be32((unsigned int *)dart+DARTCNTL);
  91         reg |= DARTCNTL_FLUSHTLB;
  92         out_be32((unsigned int *)dart+DARTCNTL, reg);
  93
  94         l = 0;
  95         while ((in_be32((unsigned int *)dart+DARTCNTL) & DARTCNTL_FLUSHTLB) &&
  96                 l < (1L<<limit)) {
  97                 l++;
  98         }
  99         if (l == (1L<<limit)) {
 100                 if (limit < 4) {
 101                         limit++;
 102                         reg = in_be32((unsigned int *)dart+DARTCNTL);
 103                         reg &= ~DARTCNTL_FLUSHTLB;
 104                         out_be32((unsigned int *)dart+DARTCNTL, reg);
 105                         goto retry;
 106                 } else
 107                         panic("U3-DART: TLB did not flush after waiting a long "
 108                               "time. Buggy U3 ?");
 109         }
 110 }
 111
 112 static void dart_flush(struct iommu_table *tbl)
 113 {
 114         if (dart_dirty)
 115                 dart_tlb_invalidate_all();
 116         dart_dirty = 0;
 117 }
 118
 119 static void dart_build(struct iommu_table *tbl, long index,
 120                        long npages, unsigned long uaddr,
 121                        enum dma_data_direction direction)
 122 {
 123         unsigned int *dp;
 124         unsigned int rpn;
 125
 126         DBG("dart: build at: %lx, %lx, addr: %x\n", index, npages, uaddr);
 127
 128         index <<= DART_PAGE_FACTOR;
 129         npages <<= DART_PAGE_FACTOR;
 130
 131         dp = ((unsigned int*)tbl->it_base) + index;
 132
 133         /* On U3, all memory is contigous, so we can move this
 134          * out of the loop.
 135          */
 136         while (npages--) {
 137                 rpn = virt_to_abs(uaddr) >> DART_PAGE_SHIFT;
 138
 139                 *(dp++) = DARTMAP_VALID | (rpn & DARTMAP_RPNMASK);
 140
 141                 rpn++;
 142                 uaddr += DART_PAGE_SIZE;
 143         }
 144
 145         dart_dirty = 1;
 146 }
 147
 148
 149 static void dart_free(struct iommu_table *tbl, long index, long npages)
 150 {
 151         unsigned int *dp;
 152
 153         /* We don't worry about flushing the TLB cache. The only drawback of
 154          * not doing it is that we won't catch buggy device drivers doing
 155          * bad DMAs, but then no 32-bit architecture ever does either.
 156          */
 157
 158         DBG("dart: free at: %lx, %lx\n", index, npages);
 159
 160         index <<= DART_PAGE_FACTOR;
 161         npages <<= DART_PAGE_FACTOR;
 162
 163         dp  = ((unsigned int *)tbl->it_base) + index;
 164
 165         while (npages--)
 166                 *(dp++) = dart_emptyval;
 167 }
 168
 169
 170 static int dart_init(struct device_node *dart_node)
 171 {
 172         unsigned int regword;
 173         unsigned int i;
 174         unsigned long tmp;
 175
 176         if (dart_tablebase == 0 || dart_tablesize == 0) {
 177                 printk(KERN_INFO "U3-DART: table not allocated, using direct DMA\n");
 178                 return -ENODEV;
 179         }
 180
 181         /* Make sure nothing from the DART range remains in the CPU cache
 182          * from a previous mapping that existed before the kernel took
 183          * over
 184          */
 185         flush_dcache_phys_range(dart_tablebase, dart_tablebase + dart_tablesize);
 186
 187         /* Allocate a spare page to map all invalid DART pages. We need to do
 188          * that to work around what looks like a problem with the HT bridge
 189          * prefetching into invalid pages and corrupting data
 190          */
 191         tmp = lmb_alloc(DART_PAGE_SIZE, DART_PAGE_SIZE);
 192         if (!tmp)
 193                 panic("U3-DART: Cannot allocate spare page!");
 194         dart_emptyval = DARTMAP_VALID | ((tmp >> DART_PAGE_SHIFT) & DARTMAP_RPNMASK);
 195
 196         /* Map in DART registers. FIXME: Use device node to get base address */
 197         dart = ioremap(DART_BASE, 0x7000);
 198         if (dart == NULL)
 199                 panic("U3-DART: Cannot map registers!");
 200
 201         /* Set initial control register contents: table base,
 202          * table size and enable bit
 203          */
 204         regword = DARTCNTL_ENABLE |
 205                 ((dart_tablebase >> DART_PAGE_SHIFT) << DARTCNTL_BASE_SHIFT) |
 206                 (((dart_tablesize >> DART_PAGE_SHIFT) & DARTCNTL_SIZE_MASK)
 207                                  << DARTCNTL_SIZE_SHIFT);
 208         dart_vbase = ioremap(virt_to_abs(dart_tablebase), dart_tablesize);
 209
 210         /* Fill initial table */
 211         for (i = 0; i < dart_tablesize/4; i++)
 212                 dart_vbase[i] = dart_emptyval;
 213
 214         /* Initialize DART with table base and enable it. */
 215         out_be32((unsigned int *)dart, regword);
 216
 217         /* Invalidate DART to get rid of possible stale TLBs */
 218         dart_tlb_invalidate_all();
 219
 220         printk(KERN_INFO "U3/CPC925 DART IOMMU initialized\n");
 221
 222         return 0;
 223 }
 224
 225 static void iommu_table_u3_setup(void)
 226 {
 227         iommu_table_u3.it_busno = 0;
 228         iommu_table_u3.it_offset = 0;
 229         /* it_size is in number of entries */
 230         iommu_table_u3.it_size = dart_tablesize / sizeof(u32);
 231
 232         /* Initialize the common IOMMU code */
 233         iommu_table_u3.it_base = (unsigned long)dart_vbase;
 234         iommu_table_u3.it_index = 0;
 235         iommu_table_u3.it_blocksize = 1;
 236         iommu_init_table(&iommu_table_u3);
 237
 238         /* Reserve the last page of the DART to avoid possible prefetch
 239          * past the DART mapped area
 240          */
 241         set_bit(iommu_table_u3.it_size - 1, iommu_table_u3.it_map);
 242 }
 243
 244 static void iommu_dev_setup_u3(struct pci_dev *dev)
 245 {
 246         struct device_node *dn;
 247
 248         /* We only have one iommu table on the mac for now, which makes
 249          * things simple. Setup all PCI devices to point to this table
 250          *
 251          * We must use pci_device_to_OF_node() to make sure that
 252          * we get the real "final" pointer to the device in the
 253          * pci_dev sysdata and not the temporary PHB one
 254          */
 255         dn = pci_device_to_OF_node(dev);
 256
 257         if (dn)
 258                 PCI_DN(dn)->iommu_table = &iommu_table_u3;
 259 }
 260
 261 static void iommu_bus_setup_u3(struct pci_bus *bus)
 262 {
 263         struct device_node *dn;
 264
 265         if (!iommu_table_u3_inited) {
 266                 iommu_table_u3_inited = 1;
 267                 iommu_table_u3_setup();
 268         }
 269
 270         dn = pci_bus_to_OF_node(bus);
 271
 272         if (dn)
 273                 PCI_DN(dn)->iommu_table = &iommu_table_u3;
 274 }
 275
 276 static void iommu_dev_setup_null(struct pci_dev *dev) { }
 277 static void iommu_bus_setup_null(struct pci_bus *bus) { }
 278
 279 void iommu_init_early_u3(void)
 280 {
 281         struct device_node *dn;
 282
 283         /* Find the DART in the device-tree */
 284         dn = of_find_compatible_node(NULL, "dart", "u3-dart");
 285         if (dn == NULL)
 286                 return;
 287
 288         /* Setup low level TCE operations for the core IOMMU code */
 289         ppc_md.tce_build = dart_build;
 290         ppc_md.tce_free  = dart_free;
 291         ppc_md.tce_flush = dart_flush;
 292
 293         /* Initialize the DART HW */
 294         if (dart_init(dn)) {
 295                 /* If init failed, use direct iommu and null setup functions */
 296                 ppc_md.iommu_dev_setup = iommu_dev_setup_null;
 297                 ppc_md.iommu_bus_setup = iommu_bus_setup_null;
 298
 299                 /* Setup pci_dma ops */
 300                 pci_direct_iommu_init();
 301         } else {
 302                 ppc_md.iommu_dev_setup = iommu_dev_setup_u3;
 303                 ppc_md.iommu_bus_setup = iommu_bus_setup_u3;
 304
 305                 /* Setup pci_dma ops */
 306                 pci_iommu_init();
 307         }
 308 }
 309
 310
 311 void __init alloc_u3_dart_table(void)
 312 {
 313         /* Only reserve DART space if machine has more than 2GB of RAM
 314          * or if requested with iommu=on on cmdline.
 315          */
 316         if (lmb_end_of_DRAM() <= 0x80000000ull && !iommu_force_on)
 317                 return;
 318
 319         /* 512 pages (2MB) is max DART tablesize. */
 320         dart_tablesize = 1UL << 21;
 321         /* 16MB (1 << 24) alignment. We allocate a full 16Mb chuck since we
 322          * will blow up an entire large page anyway in the kernel mapping
 323          */
 324         dart_tablebase = (unsigned long)
 325                 abs_to_virt(lmb_alloc_base(1UL<<24, 1UL<<24, 0x80000000L));
 326
 327         printk(KERN_INFO "U3-DART allocated at: %lx\n", dart_tablebase);
 328 }