]> CyberLeo.Net >> Repos - FreeBSD/FreeBSD.git/blob - share/man/man9/bus_dma.9
Merge llvm trunk r338150, and resolve conflicts.
[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 .\"
41 .\" THIS SOFTWARE IS PROVIDED BY THE NETBSD FOUNDATION, INC. AND CONTRIBUTORS
42 .\" ``AS IS'' AND ANY EXPRESS OR IMPLIED WARRANTIES, INCLUDING, BUT NOT LIMITED
43 .\" TO, THE IMPLIED WARRANTIES OF MERCHANTABILITY AND FITNESS FOR A PARTICULAR
44 .\" PURPOSE ARE DISCLAIMED.  IN NO EVENT SHALL THE FOUNDATION OR CONTRIBUTORS
45 .\" BE LIABLE FOR ANY DIRECT, INDIRECT, INCIDENTAL, SPECIAL, EXEMPLARY, OR
46 .\" CONSEQUENTIAL DAMAGES (INCLUDING, BUT NOT LIMITED TO, PROCUREMENT OF
47 .\" SUBSTITUTE GOODS OR SERVICES; LOSS OF USE, DATA, OR PROFITS; OR BUSINESS
48 .\" INTERRUPTION) HOWEVER CAUSED AND ON ANY THEORY OF LIABILITY, WHETHER IN
49 .\" CONTRACT, STRICT LIABILITY, OR TORT (INCLUDING NEGLIGENCE OR OTHERWISE)
50 .\" ARISING IN ANY WAY OUT OF THE USE OF THIS SOFTWARE, EVEN IF ADVISED OF THE
51 .\" POSSIBILITY OF SUCH DAMAGE.
52 .\"
53 .\" $FreeBSD$
54 .\" $NetBSD: bus_dma.9,v 1.25 2002/10/14 13:43:16 wiz Exp $
55 .\"
56 .Dd July 17, 2013
57 .Dt BUS_DMA 9
58 .Os
59 .Sh NAME
60 .Nm bus_dma ,
61 .Nm bus_dma_tag_create ,
62 .Nm bus_dma_tag_destroy ,
63 .Nm bus_dmamap_create ,
64 .Nm bus_dmamap_destroy ,
65 .Nm bus_dmamap_load ,
66 .Nm bus_dmamap_load_bio ,
67 .Nm bus_dmamap_load_ccb ,
68 .Nm bus_dmamap_load_mbuf ,
69 .Nm bus_dmamap_load_mbuf_sg ,
70 .Nm bus_dmamap_load_uio ,
71 .Nm bus_dmamap_unload ,
72 .Nm bus_dmamap_sync ,
73 .Nm bus_dmamem_alloc ,
74 .Nm bus_dmamem_free
75 .Nd Bus and Machine Independent DMA Mapping Interface
76 .Sh SYNOPSIS
77 .In machine/bus.h
78 .Ft int
79 .Fn bus_dma_tag_create "bus_dma_tag_t parent" "bus_size_t alignment" \
80 "bus_addr_t boundary" "bus_addr_t lowaddr" "bus_addr_t highaddr" \
81 "bus_dma_filter_t *filtfunc" "void *filtfuncarg" "bus_size_t maxsize" \
82 "int nsegments" "bus_size_t maxsegsz" "int flags" "bus_dma_lock_t *lockfunc" \
83 "void *lockfuncarg" "bus_dma_tag_t *dmat"
84 .Ft int
85 .Fn bus_dma_tag_destroy "bus_dma_tag_t dmat"
86 .Ft int
87 .Fn bus_dmamap_create "bus_dma_tag_t dmat" "int flags" "bus_dmamap_t *mapp"
88 .Ft int
89 .Fn bus_dmamap_destroy "bus_dma_tag_t dmat" "bus_dmamap_t map"
90 .Ft int
91 .Fn bus_dmamap_load "bus_dma_tag_t dmat" "bus_dmamap_t map" "void *buf" \
92 "bus_size_t buflen" "bus_dmamap_callback_t *callback" "void *callback_arg" \
93 "int flags"
94 .Ft int
95 .Fn bus_dmamap_load_bio "bus_dma_tag_t dmat" "bus_dmamap_t map" \
96 "struct bio *bio" "bus_dmamap_callback_t *callback" "void *callback_arg" \
97 "int flags"
98 .Ft int
99 .Fn bus_dmamap_load_ccb "bus_dma_tag_t dmat" "bus_dmamap_t map" \
100 "union ccb *ccb" "bus_dmamap_callback_t *callback" "void *callback_arg" \
101 "int flags"
102 .Ft int
103 .Fn bus_dmamap_load_mbuf "bus_dma_tag_t dmat" "bus_dmamap_t map" \
104 "struct mbuf *mbuf" "bus_dmamap_callback2_t *callback" "void *callback_arg" \
105 "int flags"
106 .Ft int
107 .Fn bus_dmamap_load_mbuf_sg "bus_dma_tag_t dmat" "bus_dmamap_t map" \
108 "struct mbuf *mbuf" "bus_dma_segment_t *segs" "int *nsegs" "int flags"
109 .Ft int
110 .Fn bus_dmamap_load_uio "bus_dma_tag_t dmat" "bus_dmamap_t map" \
111 "struct uio *uio" "bus_dmamap_callback2_t *callback" "void *callback_arg" \
112 "int flags"
113 .Ft void
114 .Fn bus_dmamap_unload "bus_dma_tag_t dmat" "bus_dmamap_t map"
115 .Ft void
116 .Fn bus_dmamap_sync "bus_dma_tag_t dmat" "bus_dmamap_t map" \
117 "op"
118 .Ft int
119 .Fn bus_dmamem_alloc "bus_dma_tag_t dmat" "void **vaddr" \
120 "int flags" "bus_dmamap_t *mapp"
121 .Ft void
122 .Fn bus_dmamem_free "bus_dma_tag_t dmat" "void *vaddr" \
123 "bus_dmamap_t map"
124 .Sh DESCRIPTION
125 Direct Memory Access (DMA) is a method of transferring data
126 without involving the CPU, thus providing higher performance.
127 A DMA transaction can be achieved between device to memory,
128 device to device, or memory to memory.
129 .Pp
130 The
131 .Nm
132 API is a bus, device, and machine-independent (MI) interface to
133 DMA mechanisms.
134 It provides the client with flexibility and simplicity by
135 abstracting machine dependent issues like setting up
136 DMA mappings, handling cache issues, bus specific features
137 and limitations.
138 .Sh STRUCTURES AND TYPES
139 .Bl -tag -width indent
140 .It Vt bus_dma_tag_t
141 A machine-dependent (MD) opaque type that describes the
142 characteristics of DMA transactions.
143 DMA tags are organized into a hierarchy, with each child
144 tag inheriting the restrictions of its parent.
145 This allows all devices along the path of DMA transactions
146 to contribute to the constraints of those transactions.
147 .It Vt bus_dma_filter_t
148 Client specified address filter having the format:
149 .Bl -tag -width indent
150 .It Ft int
151 .Fn "client_filter" "void *filtarg" "bus_addr_t testaddr"
152 .El
153 .Pp
154 Address filters can be specified during tag creation to allow
155 for devices whose DMA address restrictions cannot be specified
156 by a single window.
157 The
158 .Fa filtarg
159 argument is specified by the client during tag creation to be passed to all
160 invocations of the callback.
161 The
162 .Fa testaddr
163 argument contains a potential starting address of a DMA mapping.
164 The filter function operates on the set of addresses from
165 .Fa testaddr
166 to
167 .Ql trunc_page(testaddr) + PAGE_SIZE - 1 ,
168 inclusive.
169 The filter function should return zero if any mapping in this range
170 can be accommodated by the device and non-zero otherwise.
171 .It Vt bus_dma_segment_t
172 A machine-dependent type that describes individual
173 DMA segments.
174 It contains the following fields:
175 .Bd -literal
176         bus_addr_t      ds_addr;
177         bus_size_t      ds_len;
178 .Ed
179 .Pp
180 The
181 .Fa ds_addr
182 field contains the device visible address of the DMA segment, and
183 .Fa ds_len
184 contains the length of the DMA segment.
185 Although the DMA segments returned by a mapping call will adhere to
186 all restrictions necessary for a successful DMA operation, some conversion
187 (e.g.\& a conversion from host byte order to the device's byte order) is
188 almost always required when presenting segment information to the device.
189 .It Vt bus_dmamap_t
190 A machine-dependent opaque type describing an individual mapping.
191 One map is used for each memory allocation that will be loaded.
192 Maps can be reused once they have been unloaded.
193 Multiple maps can be associated with one DMA tag.
194 While the value of the map may evaluate to
195 .Dv NULL
196 on some platforms under certain conditions,
197 it should never be assumed that it will be
198 .Dv NULL
199 in all cases.
200 .It Vt bus_dmamap_callback_t
201 Client specified callback for receiving mapping information resulting from
202 the load of a
203 .Vt bus_dmamap_t
204 via
205 .Fn bus_dmamap_load ,
206 .Fn bus_dmamap_load_bio
207 or
208 .Fn bus_dmamap_load_ccb .
209 Callbacks are of the format:
210 .Bl -tag -width indent
211 .It Ft void
212 .Fn "client_callback" "void *callback_arg" "bus_dma_segment_t *segs" \
213 "int nseg" "int error"
214 .El
215 .Pp
216 The
217 .Fa callback_arg
218 is the callback argument passed to dmamap load functions.
219 The
220 .Fa segs
221 and
222 .Fa nseg
223 arguments describe an array of
224 .Vt bus_dma_segment_t
225 structures that represent the mapping.
226 This array is only valid within the scope of the callback function.
227 The success or failure of the mapping is indicated by the
228 .Fa error
229 argument.
230 More information on the use of callbacks can be found in the
231 description of the individual dmamap load functions.
232 .It Vt bus_dmamap_callback2_t
233 Client specified callback for receiving mapping information resulting from
234 the load of a
235 .Vt bus_dmamap_t
236 via
237 .Fn bus_dmamap_load_uio
238 or
239 .Fn bus_dmamap_load_mbuf .
240 .Pp
241 Callback2s are of the format:
242 .Bl -tag -width indent
243 .It Ft void
244 .Fn "client_callback2" "void *callback_arg" "bus_dma_segment_t *segs" \
245 "int nseg" "bus_size_t mapsize" "int error"
246 .El
247 .Pp
248 Callback2's behavior is the same as
249 .Vt bus_dmamap_callback_t
250 with the addition that the length of the data mapped is provided via
251 .Fa mapsize .
252 .It Vt bus_dmasync_op_t
253 Memory synchronization operation specifier.
254 Bus DMA requires explicit synchronization of memory with its device
255 visible mapping in order to guarantee memory coherency.
256 The
257 .Vt bus_dmasync_op_t
258 allows the type of DMA operation that will be or has been performed
259 to be communicated to the system so that the correct coherency measures
260 are taken.
261 The operations are represented as bitfield flags that can be combined together,
262 though it only makes sense to combine PRE flags or POST flags, not both.
263 See the
264 .Fn bus_dmamap_sync
265 description below for more details on how to use these operations.
266 .Pp
267 All operations specified below are performed from the host memory point of view,
268 where a read implies data coming from the device to the host memory, and a write
269 implies data going from the host memory to the device.
270 Alternatively, the operations can be thought of in terms of driver operations,
271 where reading a network packet or storage sector corresponds to a read operation
272 in
273 .Nm .
274 .Bl -tag -width ".Dv BUS_DMASYNC_POSTWRITE"
275 .It Dv BUS_DMASYNC_PREREAD
276 Perform any synchronization required prior to an update of host memory by the
277 device.
278 .It Dv BUS_DMASYNC_PREWRITE
279 Perform any synchronization required after an update of host memory by the CPU
280 and prior to device access to host memory.
281 .It Dv BUS_DMASYNC_POSTREAD
282 Perform any synchronization required after an update of host memory by the
283 device and prior to CPU access to host memory.
284 .It Dv BUS_DMASYNC_POSTWRITE
285 Perform any synchronization required after device access to host memory.
286 .El
287 .It Vt bus_dma_lock_t
288 Client specified lock/mutex manipulation method.
289 This will be called from
290 within busdma whenever a client lock needs to be manipulated.
291 In its current form, the function will be called immediately before
292 the callback for a DMA load operation that has been deferred with
293 .Dv BUS_DMA_LOCK
294 and immediately after with
295 .Dv BUS_DMA_UNLOCK .
296 If the load operation does not need to be deferred, then it
297 will not be called since the function loading the map should
298 be holding the appropriate locks.
299 This method is of the format:
300 .Bl -tag -width indent
301 .It Ft void
302 .Fn "lockfunc" "void *lockfunc_arg" "bus_dma_lock_op_t op"
303 .El
304 .Pp
305 The
306 .Fa lockfuncarg
307 argument is specified by the client during tag creation to be passed to all
308 invocations of the callback.
309 The
310 .Fa op
311 argument specifies the lock operation to perform.
312 .Pp
313 Two
314 .Vt lockfunc
315 implementations are provided for convenience.
316 .Fn busdma_lock_mutex
317 performs standard mutex operations on the sleep mutex provided via
318 .Fa lockfuncarg .
319 .Fn dflt_lock
320 will generate a system panic if it is called.
321 It is substituted into the tag when
322 .Fa lockfunc
323 is passed as
324 .Dv NULL
325 to
326 .Fn bus_dma_tag_create
327 and is useful for tags that should not be used with deferred load operations.
328 .It Vt bus_dma_lock_op_t
329 Operations to be performed by the client-specified
330 .Fn lockfunc .
331 .Bl -tag -width ".Dv BUS_DMA_UNLOCK"
332 .It Dv BUS_DMA_LOCK
333 Acquires and/or locks the client locking primitive.
334 .It Dv BUS_DMA_UNLOCK
335 Releases and/or unlocks the client locking primitive.
336 .El
337 .El
338 .Sh FUNCTIONS
339 .Bl -tag -width indent
340 .It Fn bus_dma_tag_create "parent" "alignment" "boundary" "lowaddr" \
341 "highaddr" "*filtfunc" "*filtfuncarg" "maxsize" "nsegments" "maxsegsz" \
342 "flags" "lockfunc" "lockfuncarg" "*dmat"
343 Allocates a device specific DMA tag, and initializes it according to
344 the arguments provided:
345 .Bl -tag -width ".Fa filtfuncarg"
346 .It Fa parent
347 Indicates restrictions between the parent bridge, CPU memory, and the
348 device.
349 Each device must use a master parent tag by calling
350 .Fn bus_get_dma_tag .
351 .It Fa alignment
352 Alignment constraint, in bytes, of any mappings created using this tag.
353 The alignment must be a power of 2.
354 Hardware that can DMA starting at any address would specify
355 .Em 1
356 for byte alignment.
357 Hardware requiring DMA transfers to start on a multiple of 4K
358 would specify
359 .Em 4096 .
360 .It Fa boundary
361 Boundary constraint, in bytes, of the target DMA memory region.
362 The boundary indicates the set of addresses, all multiples of the
363 boundary argument, that cannot be crossed by a single
364 .Vt bus_dma_segment_t .
365 The boundary must be a power of 2 and must be no smaller than the
366 maximum segment size.
367 .Ql 0
368 indicates that there are no boundary restrictions.
369 .It Fa lowaddr , highaddr
370 Bounds of the window of bus address space that
371 .Em cannot
372 be directly accessed by the device.
373 The window contains all addresses greater than
374 .Fa lowaddr
375 and less than or equal to
376 .Fa highaddr .
377 For example, a device incapable of DMA above 4GB, would specify a
378 .Fa highaddr
379 of
380 .Dv BUS_SPACE_MAXADDR
381 and a
382 .Fa lowaddr
383 of
384 .Dv BUS_SPACE_MAXADDR_32BIT .
385 Similarly a device that can only perform DMA to addresses below
386 16MB would specify a
387 .Fa highaddr
388 of
389 .Dv BUS_SPACE_MAXADDR
390 and a
391 .Fa lowaddr
392 of
393 .Dv BUS_SPACE_MAXADDR_24BIT .
394 Some implementations requires that some region of device visible
395 address space, overlapping available host memory, be outside the
396 window.
397 This area of
398 .Ql safe memory
399 is used to bounce requests that would otherwise conflict with
400 the exclusion window.
401 .It Fa filtfunc
402 Optional filter function (may be
403 .Dv NULL )
404 to be called for any attempt to
405 map memory into the window described by
406 .Fa lowaddr
407 and
408 .Fa highaddr .
409 A filter function is only required when the single window described
410 by
411 .Fa lowaddr
412 and
413 .Fa highaddr
414 cannot adequately describe the constraints of the device.
415 The filter function will be called for every machine page
416 that overlaps the exclusion window.
417 .It Fa filtfuncarg
418 Argument passed to all calls to the filter function for this tag.
419 May be
420 .Dv NULL .
421 .It Fa maxsize
422 Maximum size, in bytes, of the sum of all segment lengths in a given
423 DMA mapping associated with this tag.
424 .It Fa nsegments
425 Number of discontinuities (scatter/gather segments) allowed
426 in a DMA mapped region.
427 If there is no restriction,
428 .Dv BUS_SPACE_UNRESTRICTED
429 may be specified.
430 .It Fa maxsegsz
431 Maximum size, in bytes, of a segment in any DMA mapped region associated
432 with
433 .Fa dmat .
434 .It Fa flags
435 Are as follows:
436 .Bl -tag -width ".Dv BUS_DMA_ALLOCNOW"
437 .It Dv BUS_DMA_ALLOCNOW
438 Pre-allocate enough resources to handle at least one map load operation on
439 this tag.
440 If sufficient resources are not available,
441 .Er ENOMEM
442 is returned.
443 This should not be used for tags that only describe buffers that will be
444 allocated with
445 .Fn bus_dmamem_alloc .
446 Also, due to resource sharing with other tags, this flag does not guarantee
447 that resources will be allocated or reserved exclusively for this tag.
448 It should be treated only as a minor optimization.
449 .It Dv BUS_DMA_COHERENT
450 Indicate that the DMA engine and CPU are cache-coherent.
451 Cached memory may be used to back allocations created by
452 .Fn bus_dmamem_alloc .
453 For
454 .Fn bus_dma_tag_create ,
455 the
456 .Dv BUS_DMA_COHERENT
457 flag is currently implemented on arm64.
458 .El
459 .It Fa lockfunc
460 Optional lock manipulation function (may be
461 .Dv NULL )
462 to be called when busdma
463 needs to manipulate a lock on behalf of the client.
464 If
465 .Dv NULL
466 is specified,
467 .Fn dflt_lock
468 is used.
469 .It Fa lockfuncarg
470 Optional argument to be passed to the function specified by
471 .Fa lockfunc .
472 .It Fa dmat
473 Pointer to a bus_dma_tag_t where the resulting DMA tag will
474 be stored.
475 .El
476 .Pp
477 Returns
478 .Er ENOMEM
479 if sufficient memory is not available for tag creation
480 or allocating mapping resources.
481 .It Fn bus_dma_tag_destroy "dmat"
482 Deallocate the DMA tag
483 .Fa dmat
484 that was created by
485 .Fn bus_dma_tag_create .
486 .Pp
487 Returns
488 .Er EBUSY
489 if any DMA maps remain associated with
490 .Fa dmat
491 or
492 .Ql 0
493 on success.
494 .It Fn bus_dmamap_create "dmat" "flags" "*mapp"
495 Allocates and initializes a DMA map.
496 Arguments are as follows:
497 .Bl -tag -width ".Fa nsegments"
498 .It Fa dmat
499 DMA tag.
500 .It Fa flags
501 Are as follows:
502 .Bl -tag -width ".Dv BUS_DMA_COHERENT"
503 .It Dv BUS_DMA_COHERENT
504 Attempt to map the memory loaded with this map such that cache sync
505 operations are as cheap as possible.
506 This flag is typically set on maps when the memory loaded with these will
507 be accessed by both a CPU and a DMA engine, frequently such as control data
508 and as opposed to streamable data such as receive and transmit buffers.
509 Use of this flag does not remove the requirement of using
510 .Fn bus_dmamap_sync ,
511 but it may reduce the cost of performing these operations.
512 For
513 .Fn bus_dmamap_create ,
514 the
515 .Dv BUS_DMA_COHERENT
516 flag is currently implemented on sparc64.
517 .El
518 .It Fa mapp
519 Pointer to a
520 .Vt bus_dmamap_t
521 where the resulting DMA map will be stored.
522 .El
523 .Pp
524 Returns
525 .Er ENOMEM
526 if sufficient memory is not available for creating the
527 map or allocating mapping resources.
528 .It Fn bus_dmamap_destroy "dmat" "map"
529 Frees all resources associated with a given DMA map.
530 Arguments are as follows:
531 .Bl -tag -width ".Fa dmat"
532 .It Fa dmat
533 DMA tag used to allocate
534 .Fa map .
535 .It Fa map
536 The DMA map to destroy.
537 .El
538 .Pp
539 Returns
540 .Er EBUSY
541 if a mapping is still active for
542 .Fa map .
543 .It Fn bus_dmamap_load "dmat" "map" "buf" "buflen" "*callback" \
544 "callback_arg" "flags"
545 Creates a mapping in device visible address space of
546 .Fa buflen
547 bytes of
548 .Fa buf ,
549 associated with the DMA map
550 .Fa map .
551 This call will always return immediately and will not block for any reason.
552 Arguments are as follows:
553 .Bl -tag -width ".Fa buflen"
554 .It Fa dmat
555 DMA tag used to allocate
556 .Fa map .
557 .It Fa map
558 A DMA map without a currently active mapping.
559 .It Fa buf
560 A kernel virtual address pointer to a contiguous (in KVA) buffer, to be
561 mapped into device visible address space.
562 .It Fa buflen
563 The size of the buffer.
564 .It Fa callback Fa callback_arg
565 The callback function, and its argument.
566 This function is called once sufficient mapping resources are available for
567 the DMA operation.
568 If resources are temporarily unavailable, this function will be deferred until
569 later, but the load operation will still return immediately to the caller.
570 Thus, callers should not assume that the callback will be called before the
571 load returns, and code should be structured appropriately to handle this.
572 See below for specific flags and error codes that control this behavior.
573 .It Fa flags
574 Are as follows:
575 .Bl -tag -width ".Dv BUS_DMA_NOWAIT"
576 .It Dv BUS_DMA_NOWAIT
577 The load should not be deferred in case of insufficient mapping resources,
578 and instead should return immediately with an appropriate error.
579 .It Dv BUS_DMA_NOCACHE
580 The generated transactions to and from the virtual page are non-cacheable.
581 For
582 .Fn bus_dmamap_load ,
583 the
584 .Dv BUS_DMA_NOCACHE
585 flag is currently implemented on sparc64.
586 .El
587 .El
588 .Pp
589 Return values to the caller are as follows:
590 .Bl -tag -width ".Er EINPROGRESS"
591 .It 0
592 The callback has been called and completed.
593 The status of the mapping has been delivered to the callback.
594 .It Er EINPROGRESS
595 The mapping has been deferred for lack of resources.
596 The callback will be called as soon as resources are available.
597 Callbacks are serviced in FIFO order.
598 .Pp
599 Note that subsequent load operations for the same tag that do not require
600 extra resources will still succeed.
601 This may result in out-of-order processing of requests.
602 If the caller requires the order of requests to be preserved,
603 then the caller is required to stall subsequent requests until a pending
604 request's callback is invoked.
605 .It Er ENOMEM
606 The load request has failed due to insufficient resources, and the caller
607 specifically used the
608 .Dv BUS_DMA_NOWAIT
609 flag.
610 .It Er EINVAL
611 The load request was invalid.
612 The callback has been called and has been provided the same error.
613 This error value may indicate that
614 .Fa dmat ,
615 .Fa map ,
616 .Fa buf ,
617 or
618 .Fa callback
619 were invalid, or
620 .Fa buflen
621 was larger than the
622 .Fa maxsize
623 argument used to create the dma tag
624 .Fa dmat .
625 .El
626 .Pp
627 When the callback is called, it is presented with an error value
628 indicating the disposition of the mapping.
629 Error may be one of the following:
630 .Bl -tag -width ".Er EINPROGRESS"
631 .It 0
632 The mapping was successful and the
633 .Fa dm_segs
634 callback argument contains an array of
635 .Vt bus_dma_segment_t
636 elements describing the mapping.
637 This array is only valid during the scope of the callback function.
638 .It Er EFBIG
639 A mapping could not be achieved within the segment constraints provided
640 in the tag even though the requested allocation size was less than maxsize.
641 .El
642 .It Fn bus_dmamap_load_bio "dmat" "map" "bio" "callback" "callback_arg" "flags"
643 This is a variation of
644 .Fn bus_dmamap_load
645 which maps buffers pointed to by
646 .Fa bio
647 for DMA transfers.
648 .Fa bio
649 may point to either a mapped or unmapped buffer.
650 .It Fn bus_dmamap_load_ccb "dmat" "map" "ccb" "callback" "callback_arg" "flags"
651 This is a variation of
652 .Fn bus_dmamap_load
653 which maps data pointed to by
654 .Fa ccb
655 for DMA transfers.
656 The data for
657 .Fa ccb
658 may be any of the following types:
659 .Bl -tag -width ".Er CAM_DATA_SG_PADDR"
660 .It CAM_DATA_VADDR
661 The data is a single KVA buffer.
662 .It CAM_DATA_PADDR
663 The data is a single bus address range.
664 .It CAM_DATA_SG
665 The data is a scatter/gather list of KVA buffers.
666 .It CAM_DATA_SG_PADDR
667 The data is a scatter/gather list of bus address ranges.
668 .It CAM_DATA_BIO
669 The data is contained in a
670 .Vt struct bio
671 attached to the CCB.
672 .El
673 .Pp
674 .Fn bus_dmamap_load_ccb
675 supports the following CCB XPT function codes:
676 .Pp
677 .Bl -item -offset indent -compact
678 .It
679 XPT_ATA_IO
680 .It
681 XPT_CONT_TARGET_IO
682 .It
683 XPT_SCSI_IO
684 .El
685 .It Fn bus_dmamap_load_mbuf "dmat" "map" "mbuf" "callback2" "callback_arg" \
686 "flags"
687 This is a variation of
688 .Fn bus_dmamap_load
689 which maps mbuf chains
690 for DMA transfers.
691 A
692 .Vt bus_size_t
693 argument is also passed to the callback routine, which
694 contains the mbuf chain's packet header length.
695 The
696 .Dv BUS_DMA_NOWAIT
697 flag is implied, thus no callback deferral will happen.
698 .Pp
699 Mbuf chains are assumed to be in kernel virtual address space.
700 .Pp
701 Beside the error values listed for
702 .Fn bus_dmamap_load ,
703 .Er EINVAL
704 will be returned if the size of the mbuf chain exceeds the maximum limit of the
705 DMA tag.
706 .It Fn bus_dmamap_load_mbuf_sg "dmat" "map" "mbuf" "segs" "nsegs" "flags"
707 This is just like
708 .Fn bus_dmamap_load_mbuf
709 except that it returns immediately without calling a callback function.
710 It is provided for efficiency.
711 The scatter/gather segment array
712 .Va segs
713 is provided by the caller and filled in directly by the function.
714 The
715 .Va nsegs
716 argument is returned with the number of segments filled in.
717 Returns the same errors as
718 .Fn bus_dmamap_load_mbuf .
719 .It Fn bus_dmamap_load_uio "dmat" "map" "uio" "callback2" "callback_arg" "flags"
720 This is a variation of
721 .Fn bus_dmamap_load
722 which maps buffers pointed to by
723 .Fa uio
724 for DMA transfers.
725 A
726 .Vt bus_size_t
727 argument is also passed to the callback routine, which contains the size of
728 .Fa uio ,
729 i.e.
730 .Fa uio->uio_resid .
731 The
732 .Dv BUS_DMA_NOWAIT
733 flag is implied, thus no callback deferral will happen.
734 Returns the same errors as
735 .Fn bus_dmamap_load .
736 .Pp
737 If
738 .Fa uio->uio_segflg
739 is
740 .Dv UIO_USERSPACE ,
741 then it is assumed that the buffer,
742 .Fa uio
743 is in
744 .Fa "uio->uio_td->td_proc" Ns 's
745 address space.
746 User space memory must be in-core and wired prior to attempting a map
747 load operation.
748 Pages may be locked using
749 .Xr vslock 9 .
750 .It Fn bus_dmamap_unload "dmat" "map"
751 Unloads a DMA map.
752 Arguments are as follows:
753 .Bl -tag -width ".Fa dmam"
754 .It Fa dmat
755 DMA tag used to allocate
756 .Fa map .
757 .It Fa map
758 The DMA map that is to be unloaded.
759 .El
760 .Pp
761 .Fn bus_dmamap_unload
762 will not perform any implicit synchronization of DMA buffers.
763 This must be done explicitly by a call to
764 .Fn bus_dmamap_sync
765 prior to unloading the map.
766 .It Fn bus_dmamap_sync "dmat" "map" "op"
767 Performs synchronization of a device visible mapping with the CPU visible
768 memory referenced by that mapping.
769 Arguments are as follows:
770 .Bl -tag -width ".Fa dmat"
771 .It Fa dmat
772 DMA tag used to allocate
773 .Fa map .
774 .It Fa map
775 The DMA mapping to be synchronized.
776 .It Fa op
777 Type of synchronization operation to perform.
778 See the definition of
779 .Vt bus_dmasync_op_t
780 for a description of the acceptable values for
781 .Fa op .
782 .El
783 .Pp
784 The
785 .Fn bus_dmamap_sync
786 function
787 is the method used to ensure that CPU's and device's direct
788 memory access (DMA) to shared
789 memory is coherent.
790 For example, the CPU might be used to set up the contents of a buffer
791 that is to be made available to a device.
792 To ensure that the data are visible via the device's mapping of that
793 memory, the buffer must be loaded and a DMA sync operation of
794 .Dv BUS_DMASYNC_PREWRITE
795 must be performed after the CPU has updated the buffer and before the device
796 access is initiated.
797 If the CPU modifies this buffer again later, another
798 .Dv BUS_DMASYNC_PREWRITE
799 sync operation must be performed before an additional device
800 access.
801 Conversely, suppose a device updates memory that is to be read by a CPU.
802 In this case, the buffer must be loaded, and a DMA sync operation of
803 .Dv BUS_DMASYNC_PREREAD
804 must be performed before the device access is initiated.
805 The CPU will only be able to see the results of this memory update
806 once the DMA operation has completed and a
807 .Dv BUS_DMASYNC_POSTREAD
808 sync operation has been performed.
809 .Pp
810 If read and write operations are not preceded and followed by the
811 appropriate synchronization operations, behavior is undefined.
812 .It Fn bus_dmamem_alloc "dmat" "**vaddr" "flags" "*mapp"
813 Allocates memory that is mapped into KVA at the address returned
814 in
815 .Fa vaddr
816 and that is permanently loaded into the newly created
817 .Vt bus_dmamap_t
818 returned via
819 .Fa mapp .
820 Arguments are as follows:
821 .Bl -tag -width ".Fa alignment"
822 .It Fa dmat
823 DMA tag describing the constraints of the DMA mapping.
824 .It Fa vaddr
825 Pointer to a pointer that will hold the returned KVA mapping of
826 the allocated region.
827 .It Fa flags
828 Flags are defined as follows:
829 .Bl -tag -width ".Dv BUS_DMA_NOWAIT"
830 .It Dv BUS_DMA_WAITOK
831 The routine can safely wait (sleep) for resources.
832 .It Dv BUS_DMA_NOWAIT
833 The routine is not allowed to wait for resources.
834 If resources are not available,
835 .Dv ENOMEM
836 is returned.
837 .It Dv BUS_DMA_COHERENT
838 Attempt to map this memory in a coherent fashion.
839 See
840 .Fn bus_dmamap_create
841 above for a description of this flag.
842 For
843 .Fn bus_dmamem_alloc ,
844 the
845 .Dv BUS_DMA_COHERENT
846 flag is currently implemented on arm, arm64 and sparc64.
847 .It Dv BUS_DMA_ZERO
848 Causes the allocated memory to be set to all zeros.
849 .It Dv BUS_DMA_NOCACHE
850 The allocated memory will not be cached in the processor caches.
851 All memory accesses appear on the bus and are executed
852 without reordering.
853 For
854 .Fn bus_dmamem_alloc ,
855 the
856 .Dv BUS_DMA_NOCACHE
857 flag is currently implemented on amd64 and i386 where it results in the
858 Strong Uncacheable PAT to be set for the allocated virtual address range.
859 .El
860 .It Fa mapp
861 Pointer to a
862 .Vt bus_dmamap_t
863 where the resulting DMA map will be stored.
864 .El
865 .Pp
866 The size of memory to be allocated is
867 .Fa maxsize
868 as specified in the call to
869 .Fn bus_dma_tag_create
870 for
871 .Fa dmat .
872 .Pp
873 The current implementation of
874 .Fn bus_dmamem_alloc
875 will allocate all requests as a single segment.
876 .Pp
877 An initial load operation is required to obtain the bus address of the allocated
878 memory, and an unload operation is required before freeing the memory, as
879 described below in
880 .Fn bus_dmamem_free .
881 Maps are automatically handled by this function and should not be explicitly
882 allocated or destroyed.
883 .Pp
884 Although an explicit load is not required for each access to the memory
885 referenced by the returned map, the synchronization requirements
886 as described in the
887 .Fn bus_dmamap_sync
888 section still apply and should be used to achieve portability on architectures
889 without coherent buses.
890 .Pp
891 Returns
892 .Er ENOMEM
893 if sufficient memory is not available for completing
894 the operation.
895 .It Fn bus_dmamem_free "dmat" "*vaddr" "map"
896 Frees memory previously allocated by
897 .Fn bus_dmamem_alloc .
898 Any mappings
899 will be invalidated.
900 Arguments are as follows:
901 .Bl -tag -width ".Fa vaddr"
902 .It Fa dmat
903 DMA tag.
904 .It Fa vaddr
905 Kernel virtual address of the memory.
906 .It Fa map
907 DMA map to be invalidated.
908 .El
909 .El
910 .Sh RETURN VALUES
911 Behavior is undefined if invalid arguments are passed to
912 any of the above functions.
913 If sufficient resources cannot be allocated for a given
914 transaction,
915 .Er ENOMEM
916 is returned.
917 All
918 routines that are not of type
919 .Vt void
920 will return 0 on success or an error
921 code on failure as discussed above.
922 .Pp
923 All
924 .Vt void
925 routines will succeed if provided with valid arguments.
926 .Sh LOCKING
927 Two locking protocols are used by
928 .Nm .
929 The first is a private global lock that is used to synchronize access to the
930 bounce buffer pool on the architectures that make use of them.
931 This lock is strictly a leaf lock that is only used internally to
932 .Nm
933 and is not exposed to clients of the API.
934 .Pp
935 The second protocol involves protecting various resources stored in the tag.
936 Since almost all
937 .Nm
938 operations are done through requests from the driver that created the tag,
939 the most efficient way to protect the tag resources is through the lock that
940 the driver uses.
941 In cases where
942 .Nm
943 acts on its own without being called by the driver, the lock primitive
944 specified in the tag is acquired and released automatically.
945 An example of this is when the
946 .Fn bus_dmamap_load
947 callback function is called from a deferred context instead of the driver
948 context.
949 This means that certain
950 .Nm
951 functions must always be called with the same lock held that is specified in the
952 tag.
953 These functions include:
954 .Pp
955 .Bl -item -offset indent -compact
956 .It
957 .Fn bus_dmamap_load
958 .It
959 .Fn bus_dmamap_load_bio
960 .It
961 .Fn bus_dmamap_load_ccb
962 .It
963 .Fn bus_dmamap_load_mbuf
964 .It
965 .Fn bus_dmamap_load_mbuf_sg
966 .It
967 .Fn bus_dmamap_load_uio
968 .It
969 .Fn bus_dmamap_unload
970 .It
971 .Fn bus_dmamap_sync
972 .El
973 .Pp
974 There is one exception to this rule.
975 It is common practice to call some of these functions during driver start-up
976 without any locks held.
977 So long as there is a guarantee of no possible concurrent use of the tag by
978 different threads during this operation, it is safe to not hold a lock for
979 these functions.
980 .Pp
981 Certain
982 .Nm
983 operations should not be called with the driver lock held, either because
984 they are already protected by an internal lock, or because they might sleep
985 due to memory or resource allocation.
986 The following functions must not be
987 called with any non-sleepable locks held:
988 .Pp
989 .Bl -item -offset indent -compact
990 .It
991 .Fn bus_dma_tag_create
992 .It
993 .Fn bus_dmamap_create
994 .It
995 .Fn bus_dmamem_alloc
996 .El
997 .Pp
998 All other functions do not have a locking protocol and can thus be
999 called with or without any system or driver locks held.
1000 .Sh SEE ALSO
1001 .Xr devclass 9 ,
1002 .Xr device 9 ,
1003 .Xr driver 9 ,
1004 .Xr rman 9 ,
1005 .Xr vslock 9
1006 .Pp
1007 .Rs
1008 .%A "Jason R. Thorpe"
1009 .%T "A Machine-Independent DMA Framework for NetBSD"
1010 .%J "Proceedings of the Summer 1998 USENIX Technical Conference"
1011 .%Q "USENIX Association"
1012 .%D "June 1998"
1013 .Re
1014 .Sh HISTORY
1015 The
1016 .Nm
1017 interface first appeared in
1018 .Nx 1.3 .
1019 .Pp
1020 The
1021 .Nm
1022 API was adopted from
1023 .Nx
1024 for use in the CAM SCSI subsystem.
1025 The alterations to the original API were aimed to remove the need for
1026 a
1027 .Vt bus_dma_segment_t
1028 array stored in each
1029 .Vt bus_dmamap_t
1030 while allowing callers to queue up on scarce resources.
1031 .Sh AUTHORS
1032 The
1033 .Nm
1034 interface was designed and implemented by
1035 .An Jason R. Thorpe
1036 of the Numerical Aerospace Simulation Facility, NASA Ames Research Center.
1037 Additional input on the
1038 .Nm
1039 design was provided by
1040 .An -nosplit
1041 .An Chris Demetriou ,
1042 .An Charles Hannum ,
1043 .An Ross Harvey ,
1044 .An Matthew Jacob ,
1045 .An Jonathan Stone ,
1046 and
1047 .An Matt Thomas .
1048 .Pp
1049 The
1050 .Nm
1051 interface in
1052 .Fx
1053 benefits from the contributions of
1054 .An Justin T. Gibbs ,
1055 .An Peter Wemm ,
1056 .An Doug Rabson ,
1057 .An Matthew N. Dodd ,
1058 .An Sam Leffler ,
1059 .An Maxime Henrion ,
1060 .An Jake Burkholder ,
1061 .An Takahashi Yoshihiro ,
1062 .An Scott Long
1063 and many others.
1064 .Pp
1065 This manual page was written by
1066 .An Hiten M. Pandya
1067 and
1068 .An Justin T. Gibbs .