sys/dev/cesa/cesa.h

   1 /*-
   2  * Copyright (C) 2009-2011 Semihalf.
   3  * All rights reserved.
   4  *
   5  * Redistribution and use in source and binary forms, with or without
   6  * modification, are permitted provided that the following conditions
   7  * are met:
   8  * 1. Redistributions of source code must retain the above copyright
   9  *    notice, this list of conditions and the following disclaimer.
  10  * 2. Redistributions in binary form must reproduce the above copyright
  11  *    notice, this list of conditions and the following disclaimer in the
  12  *    documentation and/or other materials provided with the distribution.
  13  *
  14  * THIS SOFTWARE IS PROVIDED BY THE AUTHOR AND CONTRIBUTORS ``AS IS'' AND
  15  * ANY EXPRESS OR IMPLIED WARRANTIES, INCLUDING, BUT NOT LIMITED TO, THE
  16  * IMPLIED WARRANTIES OF MERCHANTABILITY AND FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE
  17  * ARE DISCLAIMED.  IN NO EVENT SHALL THE AUTHOR OR CONTRIBUTORS BE LIABLE
  18  * FOR ANY DIRECT, INDIRECT, INCIDENTAL, SPECIAL, EXEMPLARY, OR CONSEQUENTIAL
  19  * DAMAGES (INCLUDING, BUT NOT LIMITED TO, PROCUREMENT OF SUBSTITUTE GOODS
  20  * OR SERVICES; LOSS OF USE, DATA, OR PROFITS; OR BUSINESS INTERRUPTION)
  21  * HOWEVER CAUSED AND ON ANY THEORY OF LIABILITY, WHETHER IN CONTRACT, STRICT
  22  * LIABILITY, OR TORT (INCLUDING NEGLIGENCE OR OTHERWISE) ARISING IN ANY WAY
  23  * OUT OF THE USE OF THIS SOFTWARE, EVEN IF ADVISED OF THE POSSIBILITY OF
  24  * SUCH DAMAGE.
  25  *
  26  * $FreeBSD$
  27  */
  28
  29 #ifndef _DEV_CESA_H_
  30 #define _DEV_CESA_H_
  31
  32 /* Maximum number of allocated sessions */
  33 #define CESA_SESSIONS                   64
  34
  35 /* Maximum number of queued requests */
  36 #define CESA_REQUESTS                   256
  37
  38 /*
  39  * CESA is able to process data only in CESA SRAM, which is quite small (2 kB).
  40  * We have to fit a packet there, which contains SA descriptor, keys, IV
  41  * and data to be processed. Every request must be converted into chain of
  42  * packets and each packet can hold about 1.75 kB of data.
  43  *
  44  * To process each packet we need at least 1 SA descriptor and at least 4 TDMA
  45  * descriptors. However there are cases when we use 2 SA and 8 TDMA descriptors
  46  * per packet. Number of used TDMA descriptors can increase beyond given values
  47  * if data in the request is fragmented in physical memory.
  48  *
  49  * The driver uses preallocated SA and TDMA descriptors pools to get best
  50  * performace. Size of these pools should match expected request size. Example:
  51  *
  52  * Expected average request size:                       1.5 kB (Ethernet MTU)
  53  * Packets per average request:                         (1.5 kB / 1.75 kB) = 1
  54  * SA decriptors per average request (worst case):      1 * 2 = 2
  55  * TDMA desctiptors per average request (worst case):   1 * 8 = 8
  56  *
  57  * More TDMA descriptors should be allocated, if data fragmentation is expected
  58  * (for example while processing mbufs larger than MCLBYTES). The driver may use
  59  * 2 additional TDMA descriptors per each discontinuity in the physical data
  60  * layout.
  61  */
  62
  63 /* Values below are optimized for requests containing about 1.5 kB of data */
  64 #define CESA_SA_DESC_PER_REQ            2
  65 #define CESA_TDMA_DESC_PER_REQ          8
  66
  67 #define CESA_SA_DESCRIPTORS             (CESA_SA_DESC_PER_REQ * CESA_REQUESTS)
  68 #define CESA_TDMA_DESCRIPTORS           (CESA_TDMA_DESC_PER_REQ * CESA_REQUESTS)
  69
  70 /* Useful constants */
  71 #define CESA_HMAC_TRUNC_LEN             12
  72 #define CESA_MAX_FRAGMENTS              64
  73 #define CESA_SRAM_SIZE                  2048
  74
  75 /*
  76  * CESA_MAX_HASH_LEN is maximum length of hash generated by CESA.
  77  * As CESA supports MD5, SHA1 and SHA-256 this equals to 32 bytes.
  78  */
  79 #define CESA_MAX_HASH_LEN               32
  80 #define CESA_MAX_KEY_LEN                32
  81 #define CESA_MAX_IV_LEN                 16
  82 #define CESA_MAX_HMAC_BLOCK_LEN         64
  83 #define CESA_MAX_MKEY_LEN               CESA_MAX_HMAC_BLOCK_LEN
  84 #define CESA_MAX_PACKET_SIZE            (CESA_SRAM_SIZE - CESA_DATA(0))
  85 #define CESA_MAX_REQUEST_SIZE           65535
  86
  87 /* Locking macros */
  88 #define CESA_LOCK(sc, what)             mtx_lock(&(sc)->sc_ ## what ## _lock)
  89 #define CESA_UNLOCK(sc, what)           mtx_unlock(&(sc)->sc_ ## what ## _lock)
  90 #define CESA_LOCK_ASSERT(sc, what)      \
  91         mtx_assert(&(sc)->sc_ ## what ## _lock, MA_OWNED)
  92
  93 /* Registers read/write macros */
  94 #define CESA_REG_READ(sc, reg)          \
  95         bus_read_4((sc)->sc_res[RES_CESA_REGS], (reg))
  96 #define CESA_REG_WRITE(sc, reg, val)    \
  97         bus_write_4((sc)->sc_res[RES_CESA_REGS], (reg), (val))
  98
  99 #define CESA_TDMA_READ(sc, reg)         \
 100         bus_read_4((sc)->sc_res[RES_TDMA_REGS], (reg))
 101 #define CESA_TDMA_WRITE(sc, reg, val)   \
 102         bus_write_4((sc)->sc_res[RES_TDMA_REGS], (reg), (val))
 103
 104 /* Generic allocator for objects */
 105 #define CESA_GENERIC_ALLOC_LOCKED(sc, obj, pool) do {           \
 106         CESA_LOCK(sc, pool);                                    \
 107                                                                 \
 108         if (STAILQ_EMPTY(&(sc)->sc_free_ ## pool))              \
 109                 obj = NULL;                                     \
 110         else {                                                  \
 111                 obj = STAILQ_FIRST(&(sc)->sc_free_ ## pool);    \
 112                 STAILQ_REMOVE_HEAD(&(sc)->sc_free_ ## pool,     \
 113                     obj ## _stq);                               \
 114         }                                                       \
 115                                                                 \
 116         CESA_UNLOCK(sc, pool);                                  \
 117 } while (0)
 118
 119 #define CESA_GENERIC_FREE_LOCKED(sc, obj, pool) do {            \
 120         CESA_LOCK(sc, pool);                                    \
 121         STAILQ_INSERT_TAIL(&(sc)->sc_free_ ## pool, obj,        \
 122             obj ## _stq);                                       \
 123         CESA_UNLOCK(sc, pool);                                  \
 124 } while (0)
 125
 126 /* CESA SRAM offset calculation macros */
 127 #define CESA_SA_DATA(member)                                    \
 128         (sizeof(struct cesa_sa_hdesc) + offsetof(struct cesa_sa_data, member))
 129 #define CESA_DATA(offset)                                       \
 130         (sizeof(struct cesa_sa_hdesc) + sizeof(struct cesa_sa_data) + offset)
 131
 132 /* CESA memory and IRQ resources */
 133 enum cesa_res_type {
 134         RES_TDMA_REGS,
 135         RES_CESA_REGS,
 136         RES_CESA_IRQ,
 137         RES_CESA_NUM
 138 };
 139
 140 struct cesa_tdma_hdesc {
 141         uint16_t        cthd_byte_count;
 142         uint16_t        cthd_flags;
 143         uint32_t        cthd_src;
 144         uint32_t        cthd_dst;
 145         uint32_t        cthd_next;
 146 };
 147
 148 struct cesa_sa_hdesc {
 149         uint32_t        cshd_config;
 150         uint16_t        cshd_enc_src;
 151         uint16_t        cshd_enc_dst;
 152         uint32_t        cshd_enc_dlen;
 153         uint32_t        cshd_enc_key;
 154         uint16_t        cshd_enc_iv;
 155         uint16_t        cshd_enc_iv_buf;
 156         uint16_t        cshd_mac_src;
 157         uint16_t        cshd_mac_total_dlen;
 158         uint16_t        cshd_mac_dst;
 159         uint16_t        cshd_mac_dlen;
 160         uint16_t        cshd_mac_iv_in;
 161         uint16_t        cshd_mac_iv_out;
 162 };
 163
 164 struct cesa_sa_data {
 165         uint8_t         csd_key[CESA_MAX_KEY_LEN];
 166         uint8_t         csd_iv[CESA_MAX_IV_LEN];
 167         uint8_t         csd_hiv_in[CESA_MAX_HASH_LEN];
 168         uint8_t         csd_hiv_out[CESA_MAX_HASH_LEN];
 169         uint8_t         csd_hash[CESA_MAX_HASH_LEN];
 170 };
 171
 172 struct cesa_dma_mem {
 173         void            *cdm_vaddr;
 174         bus_addr_t      cdm_paddr;
 175         bus_dma_tag_t   cdm_tag;
 176         bus_dmamap_t    cdm_map;
 177 };
 178
 179 struct cesa_tdma_desc {
 180         struct cesa_tdma_hdesc          *ctd_cthd;
 181         bus_addr_t                      ctd_cthd_paddr;
 182
 183         STAILQ_ENTRY(cesa_tdma_desc)    ctd_stq;
 184 };
 185
 186 struct cesa_sa_desc {
 187         struct cesa_sa_hdesc            *csd_cshd;
 188         bus_addr_t                      csd_cshd_paddr;
 189
 190         STAILQ_ENTRY(cesa_sa_desc)      csd_stq;
 191 };
 192
 193 struct cesa_session {
 194         uint32_t                        cs_sid;
 195         uint32_t                        cs_config;
 196         unsigned int                    cs_klen;
 197         unsigned int                    cs_ivlen;
 198         unsigned int                    cs_hlen;
 199         unsigned int                    cs_mblen;
 200         uint8_t                         cs_key[CESA_MAX_KEY_LEN];
 201         uint8_t                         cs_aes_dkey[CESA_MAX_KEY_LEN];
 202         uint8_t                         cs_hiv_in[CESA_MAX_HASH_LEN];
 203         uint8_t                         cs_hiv_out[CESA_MAX_HASH_LEN];
 204
 205         STAILQ_ENTRY(cesa_session)      cs_stq;
 206 };
 207
 208 struct cesa_request {
 209         struct cesa_sa_data             *cr_csd;
 210         bus_addr_t                      cr_csd_paddr;
 211         struct cryptop                  *cr_crp;
 212         struct cryptodesc               *cr_enc;
 213         struct cryptodesc               *cr_mac;
 214         struct cesa_session             *cr_cs;
 215         bus_dmamap_t                    cr_dmap;
 216         int                             cr_dmap_loaded;
 217
 218         STAILQ_HEAD(, cesa_tdma_desc)   cr_tdesc;
 219         STAILQ_HEAD(, cesa_sa_desc)     cr_sdesc;
 220
 221         STAILQ_ENTRY(cesa_request)      cr_stq;
 222 };
 223
 224 struct cesa_packet {
 225         STAILQ_HEAD(, cesa_tdma_desc)   cp_copyin;
 226         STAILQ_HEAD(, cesa_tdma_desc)   cp_copyout;
 227         unsigned int                    cp_size;
 228         unsigned int                    cp_offset;
 229 };
 230
 231 struct cesa_softc {
 232         device_t                        sc_dev;
 233         int32_t                         sc_cid;
 234         uint32_t                        sc_soc_id;
 235         struct resource                 *sc_res[RES_CESA_NUM];
 236         void                            *sc_icookie;
 237         bus_dma_tag_t                   sc_data_dtag;
 238         int                             sc_error;
 239         int                             sc_tperr;
 240
 241         struct mtx                      sc_sc_lock;
 242         int                             sc_blocked;
 243
 244         /* TDMA descriptors pool */
 245         struct mtx                      sc_tdesc_lock;
 246         struct cesa_tdma_desc           sc_tdesc[CESA_TDMA_DESCRIPTORS];
 247         struct cesa_dma_mem             sc_tdesc_cdm;
 248         STAILQ_HEAD(, cesa_tdma_desc)   sc_free_tdesc;
 249
 250         /* SA descriptors pool */
 251         struct mtx                      sc_sdesc_lock;
 252         struct cesa_sa_desc             sc_sdesc[CESA_SA_DESCRIPTORS];
 253         struct cesa_dma_mem             sc_sdesc_cdm;
 254         STAILQ_HEAD(, cesa_sa_desc)     sc_free_sdesc;
 255
 256         /* Requests pool */
 257         struct mtx                      sc_requests_lock;
 258         struct cesa_request             sc_requests[CESA_REQUESTS];
 259         struct cesa_dma_mem             sc_requests_cdm;
 260         STAILQ_HEAD(, cesa_request)     sc_free_requests;
 261         STAILQ_HEAD(, cesa_request)     sc_ready_requests;
 262         STAILQ_HEAD(, cesa_request)     sc_queued_requests;
 263
 264         /* Sessions pool */
 265         struct mtx                      sc_sessions_lock;
 266         struct cesa_session             sc_sessions[CESA_SESSIONS];
 267         STAILQ_HEAD(, cesa_session)     sc_free_sessions;
 268
 269         /* CESA SRAM Address */
 270         bus_addr_t                      sc_sram_base_pa;
 271         vm_offset_t                     sc_sram_base_va;
 272         bus_size_t                      sc_sram_size;
 273 };
 274
 275 struct cesa_chain_info {
 276         struct cesa_softc               *cci_sc;
 277         struct cesa_request             *cci_cr;
 278         struct cryptodesc               *cci_enc;
 279         struct cryptodesc               *cci_mac;
 280         uint32_t                        cci_config;
 281         int                             cci_error;
 282 };
 283
 284 /* CESA descriptors flags definitions */
 285 #define CESA_CTHD_OWNED                 (1 << 15)
 286
 287 #define CESA_CSHD_MAC                   (0 << 0)
 288 #define CESA_CSHD_ENC                   (1 << 0)
 289 #define CESA_CSHD_MAC_AND_ENC           (2 << 0)
 290 #define CESA_CSHD_ENC_AND_MAC           (3 << 0)
 291 #define CESA_CSHD_OP_MASK               (3 << 0)
 292
 293 #define CESA_CSHD_MD5                   (4 << 4)
 294 #define CESA_CSHD_SHA1                  (5 << 4)
 295 #define CESA_CSHD_SHA2_256              (1 << 4)
 296 #define CESA_CSHD_MD5_HMAC              (6 << 4)
 297 #define CESA_CSHD_SHA1_HMAC             (7 << 4)
 298 #define CESA_CSHD_SHA2_256_HMAC         (3 << 4)
 299
 300 #define CESA_CSHD_96_BIT_HMAC           (1 << 7)
 301
 302 #define CESA_CSHD_DES                   (1 << 8)
 303 #define CESA_CSHD_3DES                  (2 << 8)
 304 #define CESA_CSHD_AES                   (3 << 8)
 305
 306 #define CESA_CSHD_DECRYPT               (1 << 12)
 307 #define CESA_CSHD_CBC                   (1 << 16)
 308 #define CESA_CSHD_3DES_EDE              (1 << 20)
 309
 310 #define CESA_CSH_AES_KLEN_128           (0 << 24)
 311 #define CESA_CSH_AES_KLEN_192           (1 << 24)
 312 #define CESA_CSH_AES_KLEN_256           (2 << 24)
 313 #define CESA_CSH_AES_KLEN_MASK          (3 << 24)
 314
 315 #define CESA_CSHD_FRAG_FIRST            (1 << 30)
 316 #define CESA_CSHD_FRAG_LAST             (2U << 30)
 317 #define CESA_CSHD_FRAG_MIDDLE           (3U << 30)
 318
 319 /* CESA registers definitions */
 320 #define CESA_ICR                        0x0E20
 321 #define CESA_ICR_ACCTDMA                (1 << 7)
 322 #define CESA_ICR_TPERR                  (1 << 12)
 323
 324 #define CESA_ICM                        0x0E24
 325 #define CESA_ICM_ACCTDMA                CESA_ICR_ACCTDMA
 326 #define CESA_ICM_TPERR                  CESA_ICR_TPERR
 327
 328 /* CESA TDMA registers definitions */
 329 #define CESA_TDMA_ND                    0x0830
 330
 331 #define CESA_TDMA_CR                    0x0840
 332 #define CESA_TDMA_CR_DBL128             (4 << 0)
 333 #define CESA_TDMA_CR_ORDEN              (1 << 4)
 334 #define CESA_TDMA_CR_SBL128             (4 << 6)
 335 #define CESA_TDMA_CR_NBS                (1 << 11)
 336 #define CESA_TDMA_CR_ENABLE             (1 << 12)
 337 #define CESA_TDMA_CR_FETCHND            (1 << 13)
 338 #define CESA_TDMA_CR_ACTIVE             (1 << 14)
 339 #define CESA_TDMA_NUM_OUTSTAND          (2 << 16)
 340
 341 #define CESA_TDMA_ECR                   0x08C8
 342 #define CESA_TDMA_ECR_MISS              (1 << 0)
 343 #define CESA_TDMA_ECR_DOUBLE_HIT        (1 << 1)
 344 #define CESA_TDMA_ECR_BOTH_HIT          (1 << 2)
 345 #define CESA_TDMA_ECR_DATA_ERROR        (1 << 3)
 346
 347 #define CESA_TDMA_EMR                   0x08CC
 348 #define CESA_TDMA_EMR_MISS              CESA_TDMA_ECR_MISS
 349 #define CESA_TDMA_EMR_DOUBLE_HIT        CESA_TDMA_ECR_DOUBLE_HIT
 350 #define CESA_TDMA_EMR_BOTH_HIT          CESA_TDMA_ECR_BOTH_HIT
 351 #define CESA_TDMA_EMR_DATA_ERROR        CESA_TDMA_ECR_DATA_ERROR
 352
 353 /* CESA SA registers definitions */
 354 #define CESA_SA_CMD                     0x0E00
 355 #define CESA_SA_CMD_ACTVATE             (1 << 0)
 356 #define CESA_SA_CMD_SHA2                (1 << 31)
 357
 358 #define CESA_SA_DPR                     0x0E04
 359
 360 #define CESA_SA_CR                      0x0E08
 361 #define CESA_SA_CR_WAIT_FOR_TDMA        (1 << 7)
 362 #define CESA_SA_CR_ACTIVATE_TDMA        (1 << 9)
 363 #define CESA_SA_CR_MULTI_MODE           (1 << 11)
 364
 365 #define CESA_SA_SR                      0x0E0C
 366 #define CESA_SA_SR_ACTIVE               (1 << 0)
 367
 368 #endif