]> CyberLeo.Net >> Repos - FreeBSD/FreeBSD.git/blob - share/man/man9/bus_dma.9
Bump .Dd, (9 year jump!)
[FreeBSD/FreeBSD.git] / share / man / man9 / bus_dma.9
1 .\" Copyright (c) 2002, 2003 Hiten M. Pandya.
2 .\" All rights reserved.
3 .\"
4 .\" Redistribution and use in source and binary forms, with or without
5 .\" modification, are permitted provided that the following conditions
6 .\" are met:
7 .\" 1. Redistributions of source code must retain the above copyright
8 .\"    notice, this list of conditions, and the following disclaimer,
9 .\"    without modification, immediately at the beginning of the file.
10 .\" 2. The name of the author may not be used to endorse or promote products
11 .\"    derived from this software without specific prior written permission.
12 .\"
13 .\" THIS SOFTWARE IS PROVIDED BY THE AUTHOR AND CONTRIBUTORS ``AS IS'' AND
14 .\" ANY EXPRESS OR IMPLIED WARRANTIES, INCLUDING, BUT NOT LIMITED TO, THE
15 .\" IMPLIED WARRANTIES OF MERCHANTABILITY AND FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE
16 .\" ARE DISCLAIMED. IN NO EVENT SHALL THE AUTHOR, CONTRIBUTORS OR THE
17 .\" VOICES IN HITEN PANDYA'S HEAD BE LIABLE FOR ANY DIRECT, INDIRECT, INCIDENTAL,
18 .\" SPECIAL, EXEMPLARY, OR CONSEQUENTIAL DAMAGES (INCLUDING, BUT NOT LIMITED
19 .\" TO, PROCUREMENT OF SUBSTITUTE GOODS OR SERVICES; LOSS OF USE, DATA, OR
20 .\" PROFITS; OR BUSINESS INTERRUPTION) HOWEVER CAUSED AND ON ANY THEORY OF
21 .\" LIABILITY, WHETHER IN CONTRACT, STRICT LIABILITY, OR TORT (INCLUDING
22 .\" NEGLIGENCE OR OTHERWISE) ARISING IN ANY WAY OUT OF THE USE OF THIS
23 .\" SOFTWARE, EVEN IF ADVISED OF THE POSSIBILITY OF SUCH DAMAGE.
24 .\"
25 .\" Copyright (c) 1996, 1997, 1998, 2001 The NetBSD Foundation, Inc.
26 .\" All rights reserved.
27 .\"
28 .\" This code is derived from software contributed to The NetBSD Foundation
29 .\" by Jason R. Thorpe of the Numerical Aerospace Simulation Facility,
30 .\" NASA Ames Research Center.
31 .\"
32 .\" Redistribution and use in source and binary forms, with or without
33 .\" modification, are permitted provided that the following conditions
34 .\" are met:
35 .\" 1. Redistributions of source code must retain the above copyright
36 .\"    notice, this list of conditions and the following disclaimer.
37 .\" 2. Redistributions in binary form must reproduce the above copyright
38 .\"    notice, this list of conditions and the following disclaimer in the
39 .\"    documentation and/or other materials provided with the distribution.
40 .\" 3. All advertising materials mentioning features or use of this software
41 .\"    must display the following acknowledgment:
42 .\"     This product includes software developed by the NetBSD
43 .\"     Foundation, Inc. and its contributors.
44 .\" 4. Neither the name of The NetBSD Foundation nor the names of its
45 .\"    contributors may be used to endorse or promote products derived
46 .\"    from this software without specific prior written permission.
47 .\"
48 .\" THIS SOFTWARE IS PROVIDED BY THE NETBSD FOUNDATION, INC. AND CONTRIBUTORS
49 .\" ``AS IS'' AND ANY EXPRESS OR IMPLIED WARRANTIES, INCLUDING, BUT NOT LIMITED
50 .\" TO, THE IMPLIED WARRANTIES OF MERCHANTABILITY AND FITNESS FOR A PARTICULAR
51 .\" PURPOSE ARE DISCLAIMED.  IN NO EVENT SHALL THE FOUNDATION OR CONTRIBUTORS
52 .\" BE LIABLE FOR ANY DIRECT, INDIRECT, INCIDENTAL, SPECIAL, EXEMPLARY, OR
53 .\" CONSEQUENTIAL DAMAGES (INCLUDING, BUT NOT LIMITED TO, PROCUREMENT OF
54 .\" SUBSTITUTE GOODS OR SERVICES; LOSS OF USE, DATA, OR PROFITS; OR BUSINESS
55 .\" INTERRUPTION) HOWEVER CAUSED AND ON ANY THEORY OF LIABILITY, WHETHER IN
56 .\" CONTRACT, STRICT LIABILITY, OR TORT (INCLUDING NEGLIGENCE OR OTHERWISE)
57 .\" ARISING IN ANY WAY OUT OF THE USE OF THIS SOFTWARE, EVEN IF ADVISED OF THE
58 .\" POSSIBILITY OF SUCH DAMAGE.
59 .\"
60 .\" $FreeBSD$
61 .\" $NetBSD: bus_dma.9,v 1.25 2002/10/14 13:43:16 wiz Exp $
62 .\"
63 .Dd August 31, 2006
64 .Dt BUS_DMA 9
65 .Os
66 .Sh NAME
67 .Nm bus_dma ,
68 .Nm bus_dma_tag_create ,
69 .Nm bus_dma_tag_destroy ,
70 .Nm bus_dmamap_create ,
71 .Nm bus_dmamap_destroy ,
72 .Nm bus_dmamap_load ,
73 .Nm bus_dmamap_load_mbuf ,
74 .Nm bus_dmamap_load_mbuf_sg ,
75 .Nm bus_dmamap_load_uio ,
76 .Nm bus_dmamap_unload ,
77 .Nm bus_dmamap_sync ,
78 .Nm bus_dmamem_alloc ,
79 .Nm bus_dmamem_free
80 .Nd Bus and Machine Independent DMA Mapping Interface
81 .Sh SYNOPSIS
82 .In machine/bus.h
83 .Ft int
84 .Fn bus_dma_tag_create "bus_dma_tag_t parent" "bus_size_t alignment" \
85 "bus_size_t boundary" "bus_addr_t lowaddr" "bus_addr_t highaddr" \
86 "bus_dma_filter_t *filtfunc" "void *filtfuncarg" "bus_size_t maxsize" \
87 "int nsegments" "bus_size_t maxsegsz" "int flags" "bus_dma_lock_t *lockfunc" \
88 "void *lockfuncarg" "bus_dma_tag_t *dmat"
89 .Ft int
90 .Fn bus_dma_tag_destroy "bus_dma_tag_t dmat"
91 .Ft int
92 .Fn bus_dmamap_create "bus_dma_tag_t dmat" "int flags" "bus_dmamap_t *mapp"
93 .Ft int
94 .Fn bus_dmamap_destroy "bus_dma_tag_t dmat" "bus_dmamap_t map"
95 .Ft int
96 .Fn bus_dmamap_load "bus_dma_tag_t dmat" "bus_dmamap_t map" "void *buf" \
97 "bus_size_t buflen" "bus_dmamap_callback_t *callback" "void *callback_arg" \
98 "int flags"
99 .Ft int
100 .Fn bus_dmamap_load_mbuf "bus_dma_tag_t dmat" "bus_dmamap_t map" \
101 "struct mbuf *mbuf" "bus_dmamap_callback2_t *callback" "void *callback_arg" \
102 "int flags"
103 .Ft int
104 .Fn bus_dmamap_load_mbuf_sg "bus_dma_tag_t dmat" "bus_dmamap_t map" \
105 "struct mbuf *mbuf" "bus_dma_segment_t *segs" "int *nsegs" "int flags"
106 .Ft int
107 .Fn bus_dmamap_load_uio "bus_dma_tag_t dmat" "bus_dmamap_t map" \
108 "struct uio *uio" "bus_dmamap_callback2_t *callback" "void *callback_arg" \
109 "int flags"
110 .Ft void
111 .Fn bus_dmamap_unload "bus_dma_tag_t dmat" "bus_dmamap_t map"
112 .Ft void
113 .Fn bus_dmamap_sync "bus_dma_tag_t dmat" "bus_dmamap_t map" \
114 "op"
115 .Ft int
116 .Fn bus_dmamem_alloc "bus_dma_tag_t dmat" "void **vaddr" \
117 "int flags" "bus_dmamap_t *mapp"
118 .Ft void
119 .Fn bus_dmamem_free "bus_dma_tag_t dmat" "void *vaddr" \
120 "bus_dmamap_t map"
121 .Sh DESCRIPTION
122 Direct Memory Access (DMA) is a method of transferring data
123 without involving the CPU, thus providing higher performance.
124 A DMA transaction can be achieved between device to memory,
125 device to device, or memory to memory.
126 .Pp
127 The
128 .Nm
129 API is a bus, device, and machine-independent (MI) interface to
130 DMA mechanisms.
131 It provides the client with flexibility and simplicity by
132 abstracting machine dependent issues like setting up
133 DMA mappings, handling cache issues, bus specific features
134 and limitations.
135 .Sh STRUCTURES AND TYPES
136 .Bl -tag -width indent
137 .It Vt bus_dma_tag_t
138 A machine-dependent (MD) opaque type that describes the
139 characteristics of DMA transactions.
140 DMA tags are organized into a hierarchy, with each child
141 tag inheriting the restrictions of its parent.
142 This allows all devices along the path of DMA transactions
143 to contribute to the constraints of those transactions.
144 .It Vt bus_dma_filter_t
145 Client specified address filter having the format:
146 .Bl -tag -width indent
147 .It Ft int
148 .Fn "client_filter" "void *filtarg" "bus_addr_t testaddr"
149 .El
150 .Pp
151 Address filters can be specified during tag creation to allow
152 for devices whose DMA address restrictions cannot be specified
153 by a single window.
154 The
155 .Fa filtarg
156 is client specified during tag creation to be passed to all
157 invocations of the callback.
158 The
159 .Fa testaddr
160 argument contains a potential starting address of a DMA mapping.
161 The filter function operates on the set of addresses from
162 .Fa testaddr
163 to
164 .Ql trunc_page(testaddr) + PAGE_SIZE - 1 ,
165 inclusive.
166 The filter function should return zero for any mapping in this range
167 that can be accommodated by the device and non-zero otherwise.
168 .It Vt bus_dma_segment_t
169 A machine-dependent type that describes individual
170 DMA segments.
171 .Bd -literal
172         bus_addr_t      ds_addr;
173         bus_size_t      ds_len;
174 .Ed
175 .Pp
176 The
177 .Fa ds_addr
178 field contains the device visible address of the DMA segment, and
179 .Fa ds_len
180 contains the length of the DMA segment.
181 Although the DMA segments returned by a mapping call will adhere to
182 all restrictions necessary for a successful DMA operation, some conversion
183 (e.g.\& a conversion from host byte order to the device's byte order) is
184 almost always required when presenting segment information to the device.
185 .It Vt bus_dmamap_t
186 A machine-dependent opaque type describing an individual mapping.
187 One map is used for each memory allocation that will be loaded.
188 Maps can be reused once they have been unloaded.
189 Multiple maps can be associated with one DMA tag.
190 While the value of the map may evaluate to
191 .Dv NULL
192 on some platforms under certain conditions,
193 it should never be assumed that it will be
194 .Dv NULL
195 in all cases.
196 .It Vt bus_dmamap_callback_t
197 Client specified callback for receiving mapping information resulting from
198 the load of a
199 .Vt bus_dmamap_t
200 via
201 .Fn bus_dmamap_load .
202 Callbacks are of the format:
203 .Bl -tag -width indent
204 .It Ft void
205 .Fn "client_callback" "void *callback_arg" "bus_dma_segment_t *segs" \
206 "int nseg" "int error"
207 .El
208 .Pp
209 The
210 .Fa callback_arg
211 is the callback argument passed to dmamap load functions.
212 The
213 .Fa segs
214 and
215 .Fa nseg
216 parameters describe an array of
217 .Vt bus_dma_segment_t
218 structures that represent the mapping.
219 This array is only valid within the scope of the callback function.
220 The success or failure of the mapping is indicated by the
221 .Fa error
222 parameter.
223 More information on the use of callbacks can be found in the
224 description of the individual dmamap load functions.
225 .It Vt bus_dmamap_callback2_t
226 Client specified callback for receiving mapping information resulting from
227 the load of a
228 .Vt bus_dmamap_t
229 via
230 .Fn bus_dmamap_load_uio
231 or
232 .Fn bus_dmamap_load_mbuf .
233 .Pp
234 Callback2s are of the format:
235 .Bl -tag -width indent
236 .It Ft void
237 .Fn "client_callback2" "void *callback_arg" "bus_dma_segment_t *segs" \
238 "int nseg" "bus_size_t mapsize" "int error"
239 .El
240 .Pp
241 Callback2's behavior is the same as
242 .Vt bus_dmamap_callback_t
243 with the addition that the length of the data mapped is provided via
244 .Fa mapsize .
245 .It Vt bus_dmasync_op_t
246 Memory synchronization operation specifier.
247 Bus DMA requires explicit synchronization of memory with its device
248 visible mapping in order to guarantee memory coherency.
249 The
250 .Vt bus_dmasync_op_t
251 allows the type of DMA operation that will be or has been performed
252 to be communicated to the system so that the correct coherency measures
253 are taken.
254 The operations are represented as bitfield flags that can be combined together,
255 though it only makes sense to combine PRE flags or POST flags, not both.
256 See the
257 .Fn bus_dmamap_sync
258 description below for more details on how to use these operations.
259 .Pp
260 All operations specified below are performed from the host memory point of view,
261 where a read implies data coming from the device to the host memory, and a write
262 implies data going from the host memory to the device.
263 Alternatively, the operations can be thought of in terms of driver operations,
264 where reading a network packet or storage sector corresponds to a read operation
265 in
266 .Nm .
267 .Bl -tag -width ".Dv BUS_DMASYNC_POSTWRITE"
268 .It Dv BUS_DMASYNC_PREREAD
269 Perform any synchronization required prior to an update of host memory by the
270 device.
271 .It Dv BUS_DMASYNC_PREWRITE
272 Perform any synchronization required after an update of host memory by the CPU
273 and prior to device access to host memory.
274 .It Dv BUS_DMASYNC_POSTREAD
275 Perform any synchronization required after an update of host memory by the
276 device and prior to CPU access to host memory.
277 .It Dv BUS_DMASYNC_POSTWRITE
278 Perform any synchronization required after the device access to host memory.
279 .El
280 .It Vt bus_dma_lock_t
281 Client specified lock/mutex manipulation method.
282 This will be called from
283 within busdma whenever a client lock needs to be manipulated.
284 In its current form, the function will be called immediately before
285 the callback for a dma load operation that has been deferred with
286 .Dv BUS_DMA_LOCK
287 and immediately after with
288 .Dv BUS_DMA_UNLOCK .
289 If the load operation does not need to be deferred, then it
290 will not be called since the function loading the map should
291 be holding the appropriate locks.
292 This method is of the format:
293 .Bl -tag -width indent
294 .It Ft void
295 .Fn "lockfunc" "void *lockfunc_arg" "bus_dma_lock_op_t op"
296 .El
297 .Pp
298 Two
299 .Vt lockfunc
300 implementations are provided for convenience.
301 .Fn busdma_lock_mutex
302 performs standard mutex operations on the sleep mutex provided via the
303 .Fa lockfuncarg .
304 passed into
305 .Fn bus_dma_tag_create .
306 .Fn dflt_lock
307 will generate a system panic if it is called.
308 It is substituted into the tag when
309 .Fa lockfunc
310 is passed as
311 .Dv NULL
312 to
313 .Fn bus_dma_tag_create .
314 .It Vt bus_dma_lock_op_t
315 Operations to be performed by the client-specified
316 .Fn lockfunc .
317 .Bl -tag -width ".Dv BUS_DMA_UNLOCK"
318 .It Dv BUS_DMA_LOCK
319 Acquires and/or locks the client locking primitive.
320 .It Dv BUS_DMA_UNLOCK
321 Releases and/or unlocks the client locking primitive.
322 .El
323 .El
324 .Sh FUNCTIONS
325 .Bl -tag -width indent
326 .It Fn bus_dma_tag_create "parent" "alignment" "boundary" "lowaddr" \
327 "highaddr" "*filtfunc" "*filtfuncarg" "maxsize" "nsegments" "maxsegsz" \
328 "flags" "lockfunc" "lockfuncarg" "*dmat"
329 Allocates a device specific DMA tag, and initializes it according to
330 the arguments provided:
331 .Bl -tag -width ".Fa filtfuncarg"
332 .It Fa parent
333 Indicates restrictions between the parent bridge, CPU memory, and the
334 device.
335 Each device must use a master parent tag by calling
336 .Fn bus_get_dma_tag .
337 .It Fa alignment
338 Alignment constraint, in bytes, of any mappings created using this tag.
339 The alignment must be a power of 2.
340 Hardware that can DMA starting at any address would specify
341 .Em 1
342 for byte alignment.
343 Hardware requiring DMA transfers to start on a multiple of 4K
344 would specify
345 .Em 4096 .
346 .It Fa boundary
347 Boundary constraint, in bytes, of the target DMA memory region.
348 The boundary indicates the set of addresses, all multiples of the
349 boundary argument, that cannot be crossed by a single
350 .Vt bus_dma_segment_t .
351 The boundary must be a power of 2 and must be no smaller than the
352 maximum segment size.
353 .Ql 0
354 indicates that there are no boundary restrictions.
355 .It Fa lowaddr , highaddr
356 Bounds of the window of bus address space that
357 .Em cannot
358 be directly accessed by the device.
359 The window contains all addresses greater than lowaddr and
360 less than or equal to highaddr.
361 For example, a device incapable of DMA above 4GB, would specify
362 a highaddr of
363 .Dv BUS_SPACE_MAXADDR
364 and a lowaddr of
365 .Dv BUS_SPACE_MAXADDR_32BIT .
366 Similarly a device that can only dma to addresses bellow 16MB would
367 specify a highaddr of
368 .Dv BUS_SPACE_MAXADDR
369 and a lowaddr of
370 .Dv BUS_SPACE_MAXADDR_24BIT .
371 Some implementations requires that some region of device visible
372 address space, overlapping available host memory, be outside the
373 window.
374 This area of
375 .Ql safe memory
376 is used to bounce requests that would otherwise conflict with
377 the exclusion window.
378 .It Fa filtfunc
379 Optional filter function (may be
380 .Dv NULL )
381 to be called for any attempt to
382 map memory into the window described by
383 .Fa lowaddr
384 and
385 .Fa highaddr .
386 A filter function is only required when the single window described
387 by
388 .Fa lowaddr
389 and
390 .Fa highaddr
391 cannot adequately describe the constraints of the device.
392 The filter function will be called for every machine page
393 that overlaps the exclusion window.
394 .It Fa filtfuncarg
395 Argument passed to all calls to the filter function for this tag.
396 May be
397 .Dv NULL .
398 .It Fa maxsize
399 Maximum size, in bytes, of the sum of all segment lengths in a given
400 DMA mapping associated with this tag.
401 .It Fa nsegments
402 Number of discontinuities (scatter/gather segments) allowed
403 in a DMA mapped region.
404 If there is no restriction,
405 .Dv BUS_SPACE_UNRESTRICTED
406 may be specified.
407 .It Fa maxsegsz
408 Maximum size, in bytes, of a segment in any DMA mapped region associated
409 with
410 .Fa dmat .
411 .It Fa flags
412 Are as follows:
413 .Bl -tag -width ".Dv BUS_DMA_ALLOCNOW"
414 .It Dv BUS_DMA_ALLOCNOW
415 Pre-allocate enough resources to handle at least one map load operation on
416 this tag.
417 If sufficient resources are not available,
418 .Er ENOMEM
419 is returned.
420 This should not be used for tags that only describe buffers that will be
421 allocated with
422 .Fn bus_dmamem_alloc .
423 Also, due to resource sharing with other tags, this flag does not guarantee
424 that resources will be allocated or reserved exclusively for this tag.
425 It should be treated only as a minor optimization.
426 .El
427 .It Fa lockfunc
428 Optional lock manipulation function (may be
429 .Dv NULL )
430 to be called when busdma
431 needs to manipulate a lock on behalf of the client.
432 If
433 .Dv NULL
434 is specified,
435 .Fn dflt_lock
436 is used.
437 .It Fa lockfuncarg
438 Optional argument to be passed to the function specified by
439 .Fa lockfunc .
440 .It Fa dmat
441 Pointer to a bus_dma_tag_t where the resulting DMA tag will
442 be stored.
443 .El
444 .Pp
445 Returns
446 .Er ENOMEM
447 if sufficient memory is not available for tag creation
448 or allocating mapping resources.
449 .It Fn bus_dma_tag_destroy "dmat"
450 Deallocate the DMA tag
451 .Fa dmat
452 that was created by
453 .Fn bus_dma_tag_create .
454 .Pp
455 Returns
456 .Er EBUSY
457 if any DMA maps remain associated with
458 .Fa dmat
459 or
460 .Ql 0
461 on success.
462 .It Fn bus_dmamap_create "dmat" "flags" "*mapp"
463 Allocates and initializes a DMA map.
464 Arguments are as follows:
465 .Bl -tag -width ".Fa nsegments"
466 .It Fa dmat
467 DMA tag.
468 .It Fa flags
469 The value of this argument is currently undefined and should be
470 specified as
471 .Ql 0 .
472 .It Fa mapp
473 Pointer to a
474 .Vt bus_dmamap_t
475 where the resulting DMA map will be stored.
476 .El
477 .Pp
478 Returns
479 .Er ENOMEM
480 if sufficient memory is not available for creating the
481 map or allocating mapping resources.
482 .It Fn bus_dmamap_destroy "dmat" "map"
483 Frees all resources associated with a given DMA map.
484 Arguments are as follows:
485 .Bl -tag -width ".Fa dmat"
486 .It Fa dmat
487 DMA tag used to allocate
488 .Fa map .
489 .It Fa map
490 The DMA map to destroy.
491 .El
492 .Pp
493 Returns
494 .Er EBUSY
495 if a mapping is still active for
496 .Fa map .
497 .It Fn bus_dmamap_load "dmat" "map" "buf" "buflen" "*callback" \
498 "callback_arg" "flags"
499 Creates a mapping in device visible address space of
500 .Fa buflen
501 bytes of
502 .Fa buf ,
503 associated with the DMA map
504 .Fa map .
505 This call will always return immediately and will not block for any reason.
506 Arguments are as follows:
507 .Bl -tag -width ".Fa buflen"
508 .It Fa dmat
509 DMA tag used to allocate
510 .Fa map .
511 .It Fa map
512 A DMA map without a currently active mapping.
513 .It Fa buf
514 A kernel virtual address pointer to a contiguous (in KVA) buffer, to be
515 mapped into device visible address space.
516 .It Fa buflen
517 The size of the buffer.
518 .It Fa callback Fa callback_arg
519 The callback function, and its argument.
520 This function is called once sufficient mapping resources are available for
521 the DMA operation.
522 If resources are temporarily unavailable, this function will be deferred until
523 later, but the load operation will still return immediately to the caller.
524 Thus, callers should not assume that the callback will be called before the
525 load returns, and code should be structured appropriately to handle this.
526 See below for specific flags and error codes that control this behavior.
527 .It Fa flags
528 Are as follows:
529 .Bl -tag -width ".Dv BUS_DMA_NOWAIT"
530 .It Dv BUS_DMA_NOWAIT
531 The load should not be deferred in case of insufficient mapping resources,
532 and instead should return immediately with an appropriate error.
533 .El
534 .El
535 .Pp
536 Return values to the caller are as follows:
537 .Bl -tag -width ".Er EINPROGRESS"
538 .It 0
539 The callback has been called and completed.
540 The status of the mapping has been delivered to the callback.
541 .It Er EINPROGRESS
542 The mapping has been deferred for lack of resources.
543 The callback will be called as soon as resources are available.
544 Callbacks are serviced in FIFO order.
545 To ensure that ordering is guaranteed, all subsequent load requests will also
546 be deferred until all callbacks have been processed.
547 .It Er ENOMEM
548 The load request has failed due to insufficient resources, and the caller
549 specifically used the
550 .Dv BUS_DMA_NOWAIT
551 flag.
552 .It Er EINVAL
553 The load request was invalid.
554 The callback has been called and has been provided the same error.
555 This error value may indicate that
556 .Fa dmat ,
557 .Fa map ,
558 .Fa buf ,
559 or
560 .Fa callback
561 were invalid, or
562 .Fa buflen
563 was larger than the
564 .Fa maxsize
565 argument used to create the dma tag
566 .Fa dmat .
567 .El
568 .Pp
569 When the callback is called, it is presented with an error value
570 indicating the disposition of the mapping.
571 Error may be one of the following:
572 .Bl -tag -width ".Er EINPROGRESS"
573 .It 0
574 The mapping was successful and the
575 .Fa dm_segs
576 callback argument contains an array of
577 .Vt bus_dma_segment_t
578 elements describing the mapping.
579 This array is only valid during the scope of the callback function.
580 .It Er EFBIG
581 A mapping could not be achieved within the segment constraints provided
582 in the tag even though the requested allocation size was less than maxsize.
583 .El
584 .It Fn bus_dmamap_load_mbuf "dmat" "map" "mbuf" "callback2" "callback_arg" \
585 "flags"
586 This is a variation of
587 .Fn bus_dmamap_load
588 which maps mbuf chains
589 for DMA transfers.
590 A
591 .Vt bus_size_t
592 argument is also passed to the callback routine, which
593 contains the mbuf chain's packet header length.
594 The
595 .Dv BUS_DMA_NOWAIT
596 flag is implied, thus no callback deferral will happen.
597 .Pp
598 Mbuf chains are assumed to be in kernel virtual address space.
599 .Pp
600 Beside the error values listed for
601 .Fn bus_dmamap_load ,
602 .Er EINVAL
603 will be returned if the size of the mbuf chain exceeds the maximum limit of the
604 DMA tag.
605 .It Fn bus_dmamap_load_mbuf_sg "dmat" "map" "mbuf" "segs" "nsegs" "flags"
606 This is just like
607 .Fn bus_dmamap_load_mbuf
608 except that it returns immediately without calling a callback function.
609 It is provided for efficiency.
610 The scatter/gather segment array
611 .Va segs
612 is provided by the caller and filled in directly by the function.
613 The
614 .Va nsegs
615 argument is returned with the number of segments filled in.
616 Returns the same errors as
617 .Fn bus_dmamap_load_mbuf .
618 .It Fn bus_dmamap_load_uio "dmat" "map" "uio" "callback2" "callback_arg" "flags"
619 This is a variation of
620 .Fn bus_dmamap_load
621 which maps buffers pointed to by
622 .Fa uio
623 for DMA transfers.
624 A
625 .Vt bus_size_t
626 argument is also passed to the callback routine, which contains the size of
627 .Fa uio ,
628 i.e.
629 .Fa uio->uio_resid .
630 The
631 .Dv BUS_DMA_NOWAIT
632 flag is implied, thus no callback deferral will happen.
633 Returns the same errors as
634 .Fn bus_dmamap_load .
635 .Pp
636 If
637 .Fa uio->uio_segflg
638 is
639 .Dv UIO_USERSPACE ,
640 then it is assumed that the buffer,
641 .Fa uio
642 is in
643 .Fa "uio->uio_td->td_proc" Ns 's
644 address space.
645 User space memory must be in-core and wired prior to attempting a map
646 load operation.
647 Pages may be locked using
648 .Xr vslock 9 .
649 .It Fn bus_dmamap_unload "dmat" "map"
650 Unloads a DMA map.
651 Arguments are as follows:
652 .Bl -tag -width ".Fa dmam"
653 .It Fa dmat
654 DMA tag used to allocate
655 .Fa map .
656 .It Fa map
657 The DMA map that is to be unloaded.
658 .El
659 .Pp
660 .Fn bus_dmamap_unload
661 will not perform any implicit synchronization of DMA buffers.
662 This must be done explicitly by a call to
663 .Fn bus_dmamap_sync
664 prior to unloading the map.
665 .It Fn bus_dmamap_sync "dmat" "map" "op"
666 Performs synchronization of a device visible mapping with the CPU visible
667 memory referenced by that mapping.
668 Arguments are as follows:
669 .Bl -tag -width ".Fa dmat"
670 .It Fa dmat
671 DMA tag used to allocate
672 .Fa map .
673 .It Fa map
674 The DMA mapping to be synchronized.
675 .It Fa op
676 Type of synchronization operation to perform.
677 See the definition of
678 .Vt bus_dmasync_op_t
679 for a description of the acceptable values for
680 .Fa op .
681 .El
682 .Pp
683 The
684 .Fn bus_dmamap_sync
685 function
686 is the method used to ensure that CPU's and device's direct
687 memory access (DMA) to shared
688 memory is coherent.
689 For example, the CPU might be used to set up the contents of a buffer
690 that is to be made available to a device.
691 To ensure that the data are visible via the device's mapping of that
692 memory, the buffer must be loaded and a DMA sync operation of
693 .Dv BUS_DMASYNC_PREWRITE
694 must be performed.
695 If later CPU modifies this buffer again, another
696 .Dv BUS_DMASYNC_PREWRITE
697 sync operation must be performed before an additional
698 access to this memory by a device.
699 Conversely, a device updates the memory that is to be read by a CPU.
700 In this case, the buffer must be loaded, and a DMA sync operation of
701 .Dv BUS_DMASYNC_PREREAD
702 must be performed.
703 The CPU will only be able to see the results of this memory update
704 once the DMA operation has completed and a
705 .Dv BUS_DMASYNC_POSTREAD
706 sync operation has been performed.
707 .Pp
708 If read and write operations are not preceded and followed by the
709 appropriate synchronization operations, behavior is undefined.
710 .It Fn bus_dmamem_alloc "dmat" "**vaddr" "flags" "*mapp"
711 Allocates memory that is mapped into KVA at the address returned
712 in
713 .Fa vaddr
714 that is permanently loaded into the newly created
715 .Vt bus_dmamap_t
716 returned via
717 .Fa mapp .
718 Arguments are as follows:
719 .Bl -tag -width ".Fa alignment"
720 .It Fa dmat
721 DMA tag describing the constraints of the DMA mapping.
722 .It Fa vaddr
723 Pointer to a pointer that will hold the returned KVA mapping of
724 the allocated region.
725 .It Fa flags
726 Flags are defined as follows:
727 .Bl -tag -width ".Dv BUS_DMA_NOWAIT"
728 .It Dv BUS_DMA_WAITOK
729 The routine can safely wait (sleep) for resources.
730 .It Dv BUS_DMA_NOWAIT
731 The routine is not allowed to wait for resources.
732 If resources are not available,
733 .Dv ENOMEM
734 is returned.
735 .It Dv BUS_DMA_COHERENT
736 Attempt to map this memory such that cache sync operations are
737 as cheap as possible.
738 This flag is typically set on memory that will be accessed by both
739 a CPU and a DMA engine, frequently.
740 Use of this flag does not remove the requirement of using
741 bus_dmamap_sync, but it may reduce the cost of performing
742 these operations.
743 The
744 .Dv BUS_DMA_COHERENT
745 flag is currently implemented on sparc64 and arm.
746 .It Dv BUS_DMA_ZERO
747 Causes the allocated memory to be set to all zeros.
748 .El
749 .It Fa mapp
750 Pointer to a
751 .Vt bus_dmamap_t
752 where the resulting DMA map will be stored.
753 .El
754 .Pp
755 The size of memory to be allocated is
756 .Fa maxsize
757 as specified in
758 .Fa dmat .
759 .Pp
760 The current implementation of
761 .Fn bus_dmamem_alloc
762 will allocate all requests as a single segment.
763 .Pp
764 An initial load operation is required to obtain the bus address of the allocated
765 memory, and an unload operation is required before freeing the memory, as
766 described below in
767 .Fn bus_dmamem_free .
768 Maps are automatically handled by this function and should not be explicitly
769 allocated or destroyed.
770 .Pp
771 Although an explicit load is not required for each access to the memory
772 referenced by the returned map, the synchronization requirements
773 as described in the
774 .Fn bus_dmamap_sync
775 section still apply and should be used to achieve portability on architecutures
776 without coherent buses.
777 .Pp
778 Returns
779 .Er ENOMEM
780 if sufficient memory is not available for completing
781 the operation.
782 .It Fn bus_dmamem_free "dmat" "*vaddr" "map"
783 Frees memory previously allocated by
784 .Fn bus_dmamem_alloc .
785 Any mappings
786 will be invalidated.
787 Arguments are as follows:
788 .Bl -tag -width ".Fa vaddr"
789 .It Fa dmat
790 DMA tag.
791 .It Fa vaddr
792 Kernel virtual address of the memory.
793 .It Fa map
794 DMA map to be invalidated.
795 .El
796 .El
797 .Sh RETURN VALUES
798 Behavior is undefined if invalid arguments are passed to
799 any of the above functions.
800 If sufficient resources cannot be allocated for a given
801 transaction,
802 .Er ENOMEM
803 is returned.
804 All
805 routines that are not of type,
806 .Vt void ,
807 will return 0 on success or an error
808 code, as discussed above.
809 .Pp
810 All
811 .Vt void
812 routines will succeed if provided with valid arguments.
813 .Sh LOCKING
814 Two locking protocols are used by
815 .Nm .
816 The first is a private global lock that is used to synchronize access to the
817 bounce buffer pool on the architectures that make use of them.
818 This lock is strictly a leaf lock that is only used internally to
819 .Nm
820 and is not exposed to clients of the API.
821 .Pp
822 The second protocol involves protecting various resources stored in the tag.
823 Since almost all
824 .Nm
825 operations are done through requests from the driver that created the tag,
826 the most efficient way to protect the tag resources is through the lock that
827 the driver uses.
828 In cases where
829 .Nm
830 acts on its own without being called by the driver, the lock primitive
831 specified in the tag is acquired and released automatically.
832 An example of this is when the
833 .Fn bus_dmamap_load
834 callback function is called from a deferred context instead of the driver
835 context.
836 This means that certain
837 .Nm
838 functions must always be called with the same lock held that is specified in the
839 tag.
840 These functions include:
841 .Pp
842 .Bl -item -offset indent -compact
843 .It
844 .Fn bus_dmamap_load
845 .It
846 .Fn bus_dmamap_load_uio
847 .It
848 .Fn bus_dmamap_load_mbuf
849 .It
850 .Fn bus_dmamap_load_mbuf_sg
851 .It
852 .Fn bus_dmamap_unload
853 .It
854 .Fn bus_dmamap_sync
855 .El
856 .Pp
857 There is one exception to this rule.
858 It is common practice to call some of these functions during driver start-up
859 without any locks held.
860 So long as there is a guarantee of no possible concurrent use of the tag by
861 different threads during this operation, it is safe to not hold a lock for
862 these functions.
863 .Pp
864 Certain
865 .Nm
866 operations should not be called with the driver lock held, either because
867 they are already protected by an internal lock, or because they might sleep
868 due to memory or resource allocation.
869 The following functions must not be
870 called with any non-sleepable locks held:
871 .Pp
872 .Bl -item -offset indent -compact
873 .It
874 .Fn bus_dma_tag_create
875 .It
876 .Fn bus_dmamap_create
877 .It
878 .Fn bus_dmamem_alloc
879 .El
880 .Pp
881 All other functions do not have a locking protocol and can thus be
882 called with or without and system or driver locks held.
883 .Sh SEE ALSO
884 .Xr devclass 9 ,
885 .Xr device 9 ,
886 .Xr driver 9 ,
887 .Xr rman 9 ,
888 .Xr vslock 9
889 .Pp
890 .Rs
891 .%A "Jason R. Thorpe"
892 .%T "A Machine-Independent DMA Framework for NetBSD"
893 .%J "Proceedings of the Summer 1998 USENIX Technical Conference"
894 .%Q "USENIX Association"
895 .%D "June 1998"
896 .Re
897 .Sh HISTORY
898 The
899 .Nm
900 interface first appeared in
901 .Nx 1.3 .
902 .Pp
903 The
904 .Nm
905 API was adopted from
906 .Nx
907 for use in the CAM SCSI subsystem.
908 The alterations to the original API were aimed to remove the need for
909 a
910 .Vt bus_dma_segment_t
911 array stored in each
912 .Vt bus_dmamap_t
913 while allowing callers to queue up on scarce resources.
914 .Sh AUTHORS
915 The
916 .Nm
917 interface was designed and implemented by
918 .An Jason R. Thorpe
919 of the Numerical Aerospace Simulation Facility, NASA Ames Research Center.
920 Additional input on the
921 .Nm
922 design was provided by
923 .An -nosplit
924 .An Chris Demetriou ,
925 .An Charles Hannum ,
926 .An Ross Harvey ,
927 .An Matthew Jacob ,
928 .An Jonathan Stone ,
929 and
930 .An Matt Thomas .
931 .Pp
932 The
933 .Nm
934 interface in
935 .Fx
936 benefits from the contributions of
937 .An Justin T. Gibbs ,
938 .An Peter Wemm ,
939 .An Doug Rabson ,
940 .An Matthew N. Dodd ,
941 .An Sam Leffler ,
942 .An Maxime Henrion ,
943 .An Jake Burkholder ,
944 .An Takahashi Yoshihiro ,
945 .An Scott Long
946 and many others.
947 .Pp
948 This manual page was written by
949 .An Hiten M. Pandya
950 and
951 .An Justin T. Gibbs .