]> CyberLeo.Net >> Repos - FreeBSD/releng/7.2.git/blob - share/man/man9/bus_dma.9
Create releng/7.2 from stable/7 in preparation for 7.2-RELEASE.
[FreeBSD/releng/7.2.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 November 16, 2008
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 argument is specified by the client 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 if any mapping in this range
167 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 It contains the following fields:
172 .Bd -literal
173         bus_addr_t      ds_addr;
174         bus_size_t      ds_len;
175 .Ed
176 .Pp
177 The
178 .Fa ds_addr
179 field contains the device visible address of the DMA segment, and
180 .Fa ds_len
181 contains the length of the DMA segment.
182 Although the DMA segments returned by a mapping call will adhere to
183 all restrictions necessary for a successful DMA operation, some conversion
184 (e.g.\& a conversion from host byte order to the device's byte order) is
185 almost always required when presenting segment information to the device.
186 .It Vt bus_dmamap_t
187 A machine-dependent opaque type describing an individual mapping.
188 One map is used for each memory allocation that will be loaded.
189 Maps can be reused once they have been unloaded.
190 Multiple maps can be associated with one DMA tag.
191 While the value of the map may evaluate to
192 .Dv NULL
193 on some platforms under certain conditions,
194 it should never be assumed that it will be
195 .Dv NULL
196 in all cases.
197 .It Vt bus_dmamap_callback_t
198 Client specified callback for receiving mapping information resulting from
199 the load of a
200 .Vt bus_dmamap_t
201 via
202 .Fn bus_dmamap_load .
203 Callbacks are of the format:
204 .Bl -tag -width indent
205 .It Ft void
206 .Fn "client_callback" "void *callback_arg" "bus_dma_segment_t *segs" \
207 "int nseg" "int error"
208 .El
209 .Pp
210 The
211 .Fa callback_arg
212 is the callback argument passed to dmamap load functions.
213 The
214 .Fa segs
215 and
216 .Fa nseg
217 arguments describe an array of
218 .Vt bus_dma_segment_t
219 structures that represent the mapping.
220 This array is only valid within the scope of the callback function.
221 The success or failure of the mapping is indicated by the
222 .Fa error
223 argument.
224 More information on the use of callbacks can be found in the
225 description of the individual dmamap load functions.
226 .It Vt bus_dmamap_callback2_t
227 Client specified callback for receiving mapping information resulting from
228 the load of a
229 .Vt bus_dmamap_t
230 via
231 .Fn bus_dmamap_load_uio
232 or
233 .Fn bus_dmamap_load_mbuf .
234 .Pp
235 Callback2s are of the format:
236 .Bl -tag -width indent
237 .It Ft void
238 .Fn "client_callback2" "void *callback_arg" "bus_dma_segment_t *segs" \
239 "int nseg" "bus_size_t mapsize" "int error"
240 .El
241 .Pp
242 Callback2's behavior is the same as
243 .Vt bus_dmamap_callback_t
244 with the addition that the length of the data mapped is provided via
245 .Fa mapsize .
246 .It Vt bus_dmasync_op_t
247 Memory synchronization operation specifier.
248 Bus DMA requires explicit synchronization of memory with its device
249 visible mapping in order to guarantee memory coherency.
250 The
251 .Vt bus_dmasync_op_t
252 allows the type of DMA operation that will be or has been performed
253 to be communicated to the system so that the correct coherency measures
254 are taken.
255 The operations are represented as bitfield flags that can be combined together,
256 though it only makes sense to combine PRE flags or POST flags, not both.
257 See the
258 .Fn bus_dmamap_sync
259 description below for more details on how to use these operations.
260 .Pp
261 All operations specified below are performed from the host memory point of view,
262 where a read implies data coming from the device to the host memory, and a write
263 implies data going from the host memory to the device.
264 Alternatively, the operations can be thought of in terms of driver operations,
265 where reading a network packet or storage sector corresponds to a read operation
266 in
267 .Nm .
268 .Bl -tag -width ".Dv BUS_DMASYNC_POSTWRITE"
269 .It Dv BUS_DMASYNC_PREREAD
270 Perform any synchronization required prior to an update of host memory by the
271 device.
272 .It Dv BUS_DMASYNC_PREWRITE
273 Perform any synchronization required after an update of host memory by the CPU
274 and prior to device access to host memory.
275 .It Dv BUS_DMASYNC_POSTREAD
276 Perform any synchronization required after an update of host memory by the
277 device and prior to CPU access to host memory.
278 .It Dv BUS_DMASYNC_POSTWRITE
279 Perform any synchronization required after device access to host memory.
280 .El
281 .It Vt bus_dma_lock_t
282 Client specified lock/mutex manipulation method.
283 This will be called from
284 within busdma whenever a client lock needs to be manipulated.
285 In its current form, the function will be called immediately before
286 the callback for a DMA load operation that has been deferred with
287 .Dv BUS_DMA_LOCK
288 and immediately after with
289 .Dv BUS_DMA_UNLOCK .
290 If the load operation does not need to be deferred, then it
291 will not be called since the function loading the map should
292 be holding the appropriate locks.
293 This method is of the format:
294 .Bl -tag -width indent
295 .It Ft void
296 .Fn "lockfunc" "void *lockfunc_arg" "bus_dma_lock_op_t op"
297 .El
298 .Pp
299 The
300 .Fa lockfuncarg
301 argument is specified by the client during tag creation to be passed to all
302 invocations of the callback.
303 The
304 .Fa op
305 argument specifies the lock operation to perform.
306 .Pp
307 Two
308 .Vt lockfunc
309 implementations are provided for convenience.
310 .Fn busdma_lock_mutex
311 performs standard mutex operations on the sleep mutex provided via
312 .Fa lockfuncarg .
313 .Fn dflt_lock
314 will generate a system panic if it is called.
315 It is substituted into the tag when
316 .Fa lockfunc
317 is passed as
318 .Dv NULL
319 to
320 .Fn bus_dma_tag_create
321 and is useful for tags that should not be used with deferred load operations.
322 .It Vt bus_dma_lock_op_t
323 Operations to be performed by the client-specified
324 .Fn lockfunc .
325 .Bl -tag -width ".Dv BUS_DMA_UNLOCK"
326 .It Dv BUS_DMA_LOCK
327 Acquires and/or locks the client locking primitive.
328 .It Dv BUS_DMA_UNLOCK
329 Releases and/or unlocks the client locking primitive.
330 .El
331 .El
332 .Sh FUNCTIONS
333 .Bl -tag -width indent
334 .It Fn bus_dma_tag_create "parent" "alignment" "boundary" "lowaddr" \
335 "highaddr" "*filtfunc" "*filtfuncarg" "maxsize" "nsegments" "maxsegsz" \
336 "flags" "lockfunc" "lockfuncarg" "*dmat"
337 Allocates a device specific DMA tag, and initializes it according to
338 the arguments provided:
339 .Bl -tag -width ".Fa filtfuncarg"
340 .It Fa parent
341 Indicates restrictions between the parent bridge, CPU memory, and the
342 device.
343 Each device must use a master parent tag by calling
344 .Fn bus_get_dma_tag .
345 .It Fa alignment
346 Alignment constraint, in bytes, of any mappings created using this tag.
347 The alignment must be a power of 2.
348 Hardware that can DMA starting at any address would specify
349 .Em 1
350 for byte alignment.
351 Hardware requiring DMA transfers to start on a multiple of 4K
352 would specify
353 .Em 4096 .
354 .It Fa boundary
355 Boundary constraint, in bytes, of the target DMA memory region.
356 The boundary indicates the set of addresses, all multiples of the
357 boundary argument, that cannot be crossed by a single
358 .Vt bus_dma_segment_t .
359 The boundary must be a power of 2 and must be no smaller than the
360 maximum segment size.
361 .Ql 0
362 indicates that there are no boundary restrictions.
363 .It Fa lowaddr , highaddr
364 Bounds of the window of bus address space that
365 .Em cannot
366 be directly accessed by the device.
367 The window contains all addresses greater than
368 .Fa lowaddr
369 and less than or equal to
370 .Fa highaddr .
371 For example, a device incapable of DMA above 4GB, would specify a
372 .Fa highaddr
373 of
374 .Dv BUS_SPACE_MAXADDR
375 and a
376 .Fa lowaddr
377 of
378 .Dv BUS_SPACE_MAXADDR_32BIT .
379 Similarly a device that can only perform DMA to addresses below
380 16MB would specify a
381 .Fa highaddr
382 of
383 .Dv BUS_SPACE_MAXADDR
384 and a
385 .Fa lowaddr
386 of
387 .Dv BUS_SPACE_MAXADDR_24BIT .
388 Some implementations requires that some region of device visible
389 address space, overlapping available host memory, be outside the
390 window.
391 This area of
392 .Ql safe memory
393 is used to bounce requests that would otherwise conflict with
394 the exclusion window.
395 .It Fa filtfunc
396 Optional filter function (may be
397 .Dv NULL )
398 to be called for any attempt to
399 map memory into the window described by
400 .Fa lowaddr
401 and
402 .Fa highaddr .
403 A filter function is only required when the single window described
404 by
405 .Fa lowaddr
406 and
407 .Fa highaddr
408 cannot adequately describe the constraints of the device.
409 The filter function will be called for every machine page
410 that overlaps the exclusion window.
411 .It Fa filtfuncarg
412 Argument passed to all calls to the filter function for this tag.
413 May be
414 .Dv NULL .
415 .It Fa maxsize
416 Maximum size, in bytes, of the sum of all segment lengths in a given
417 DMA mapping associated with this tag.
418 .It Fa nsegments
419 Number of discontinuities (scatter/gather segments) allowed
420 in a DMA mapped region.
421 If there is no restriction,
422 .Dv BUS_SPACE_UNRESTRICTED
423 may be specified.
424 .It Fa maxsegsz
425 Maximum size, in bytes, of a segment in any DMA mapped region associated
426 with
427 .Fa dmat .
428 .It Fa flags
429 Are as follows:
430 .Bl -tag -width ".Dv BUS_DMA_ALLOCNOW"
431 .It Dv BUS_DMA_ALLOCNOW
432 Pre-allocate enough resources to handle at least one map load operation on
433 this tag.
434 If sufficient resources are not available,
435 .Er ENOMEM
436 is returned.
437 This should not be used for tags that only describe buffers that will be
438 allocated with
439 .Fn bus_dmamem_alloc .
440 Also, due to resource sharing with other tags, this flag does not guarantee
441 that resources will be allocated or reserved exclusively for this tag.
442 It should be treated only as a minor optimization.
443 .El
444 .It Fa lockfunc
445 Optional lock manipulation function (may be
446 .Dv NULL )
447 to be called when busdma
448 needs to manipulate a lock on behalf of the client.
449 If
450 .Dv NULL
451 is specified,
452 .Fn dflt_lock
453 is used.
454 .It Fa lockfuncarg
455 Optional argument to be passed to the function specified by
456 .Fa lockfunc .
457 .It Fa dmat
458 Pointer to a bus_dma_tag_t where the resulting DMA tag will
459 be stored.
460 .El
461 .Pp
462 Returns
463 .Er ENOMEM
464 if sufficient memory is not available for tag creation
465 or allocating mapping resources.
466 .It Fn bus_dma_tag_destroy "dmat"
467 Deallocate the DMA tag
468 .Fa dmat
469 that was created by
470 .Fn bus_dma_tag_create .
471 .Pp
472 Returns
473 .Er EBUSY
474 if any DMA maps remain associated with
475 .Fa dmat
476 or
477 .Ql 0
478 on success.
479 .It Fn bus_dmamap_create "dmat" "flags" "*mapp"
480 Allocates and initializes a DMA map.
481 Arguments are as follows:
482 .Bl -tag -width ".Fa nsegments"
483 .It Fa dmat
484 DMA tag.
485 .It Fa flags
486 Are as follows:
487 .Bl -tag -width ".Dv BUS_DMA_COHERENT"
488 .It Dv BUS_DMA_COHERENT
489 Attempt to map the memory loaded with this map such that cache sync
490 operations are as cheap as possible.
491 This flag is typically set on maps when the memory loaded with these will
492 be accessed by both a CPU and a DMA engine, frequently such as control data
493 and as opposed to streamable data such as receive and transmit buffers.
494 Use of this flag does not remove the requirement of using
495 .Fn bus_dmamap_sync ,
496 but it may reduce the cost of performing these operations.
497 For
498 .Fn bus_dmamap_create ,
499 the
500 .Dv BUS_DMA_COHERENT
501 flag is currently implemented on sparc64.
502 .El
503 .It Fa mapp
504 Pointer to a
505 .Vt bus_dmamap_t
506 where the resulting DMA map will be stored.
507 .El
508 .Pp
509 Returns
510 .Er ENOMEM
511 if sufficient memory is not available for creating the
512 map or allocating mapping resources.
513 .It Fn bus_dmamap_destroy "dmat" "map"
514 Frees all resources associated with a given DMA map.
515 Arguments are as follows:
516 .Bl -tag -width ".Fa dmat"
517 .It Fa dmat
518 DMA tag used to allocate
519 .Fa map .
520 .It Fa map
521 The DMA map to destroy.
522 .El
523 .Pp
524 Returns
525 .Er EBUSY
526 if a mapping is still active for
527 .Fa map .
528 .It Fn bus_dmamap_load "dmat" "map" "buf" "buflen" "*callback" \
529 "callback_arg" "flags"
530 Creates a mapping in device visible address space of
531 .Fa buflen
532 bytes of
533 .Fa buf ,
534 associated with the DMA map
535 .Fa map .
536 This call will always return immediately and will not block for any reason.
537 Arguments are as follows:
538 .Bl -tag -width ".Fa buflen"
539 .It Fa dmat
540 DMA tag used to allocate
541 .Fa map .
542 .It Fa map
543 A DMA map without a currently active mapping.
544 .It Fa buf
545 A kernel virtual address pointer to a contiguous (in KVA) buffer, to be
546 mapped into device visible address space.
547 .It Fa buflen
548 The size of the buffer.
549 .It Fa callback Fa callback_arg
550 The callback function, and its argument.
551 This function is called once sufficient mapping resources are available for
552 the DMA operation.
553 If resources are temporarily unavailable, this function will be deferred until
554 later, but the load operation will still return immediately to the caller.
555 Thus, callers should not assume that the callback will be called before the
556 load returns, and code should be structured appropriately to handle this.
557 See below for specific flags and error codes that control this behavior.
558 .It Fa flags
559 Are as follows:
560 .Bl -tag -width ".Dv BUS_DMA_NOWAIT"
561 .It Dv BUS_DMA_NOWAIT
562 The load should not be deferred in case of insufficient mapping resources,
563 and instead should return immediately with an appropriate error.
564 .It Dv BUS_DMA_NOCACHE
565 The allocated memory will not be cached in the processor caches.
566 All memory accesses appear on the bus and are executed
567 without reordering.
568 On the amd64 and i386 architectures this flag results in the
569 Strong Uncacheable PAT to be set for the allocated virtual address range.
570 The
571 .Dv BUS_DMA_NOCACHE
572 flag is currently implemented on amd64, i386 and sparc64.
573 .El
574 .El
575 .Pp
576 Return values to the caller are as follows:
577 .Bl -tag -width ".Er EINPROGRESS"
578 .It 0
579 The callback has been called and completed.
580 The status of the mapping has been delivered to the callback.
581 .It Er EINPROGRESS
582 The mapping has been deferred for lack of resources.
583 The callback will be called as soon as resources are available.
584 Callbacks are serviced in FIFO order.
585 To ensure that ordering is guaranteed, all subsequent load requests will also
586 be deferred until all callbacks have been processed.
587 .It Er ENOMEM
588 The load request has failed due to insufficient resources, and the caller
589 specifically used the
590 .Dv BUS_DMA_NOWAIT
591 flag.
592 .It Er EINVAL
593 The load request was invalid.
594 The callback has been called and has been provided the same error.
595 This error value may indicate that
596 .Fa dmat ,
597 .Fa map ,
598 .Fa buf ,
599 or
600 .Fa callback
601 were invalid, or
602 .Fa buflen
603 was larger than the
604 .Fa maxsize
605 argument used to create the dma tag
606 .Fa dmat .
607 .El
608 .Pp
609 When the callback is called, it is presented with an error value
610 indicating the disposition of the mapping.
611 Error may be one of the following:
612 .Bl -tag -width ".Er EINPROGRESS"
613 .It 0
614 The mapping was successful and the
615 .Fa dm_segs
616 callback argument contains an array of
617 .Vt bus_dma_segment_t
618 elements describing the mapping.
619 This array is only valid during the scope of the callback function.
620 .It Er EFBIG
621 A mapping could not be achieved within the segment constraints provided
622 in the tag even though the requested allocation size was less than maxsize.
623 .El
624 .It Fn bus_dmamap_load_mbuf "dmat" "map" "mbuf" "callback2" "callback_arg" \
625 "flags"
626 This is a variation of
627 .Fn bus_dmamap_load
628 which maps mbuf chains
629 for DMA transfers.
630 A
631 .Vt bus_size_t
632 argument is also passed to the callback routine, which
633 contains the mbuf chain's packet header length.
634 The
635 .Dv BUS_DMA_NOWAIT
636 flag is implied, thus no callback deferral will happen.
637 .Pp
638 Mbuf chains are assumed to be in kernel virtual address space.
639 .Pp
640 Beside the error values listed for
641 .Fn bus_dmamap_load ,
642 .Er EINVAL
643 will be returned if the size of the mbuf chain exceeds the maximum limit of the
644 DMA tag.
645 .It Fn bus_dmamap_load_mbuf_sg "dmat" "map" "mbuf" "segs" "nsegs" "flags"
646 This is just like
647 .Fn bus_dmamap_load_mbuf
648 except that it returns immediately without calling a callback function.
649 It is provided for efficiency.
650 The scatter/gather segment array
651 .Va segs
652 is provided by the caller and filled in directly by the function.
653 The
654 .Va nsegs
655 argument is returned with the number of segments filled in.
656 Returns the same errors as
657 .Fn bus_dmamap_load_mbuf .
658 .It Fn bus_dmamap_load_uio "dmat" "map" "uio" "callback2" "callback_arg" "flags"
659 This is a variation of
660 .Fn bus_dmamap_load
661 which maps buffers pointed to by
662 .Fa uio
663 for DMA transfers.
664 A
665 .Vt bus_size_t
666 argument is also passed to the callback routine, which contains the size of
667 .Fa uio ,
668 i.e.
669 .Fa uio->uio_resid .
670 The
671 .Dv BUS_DMA_NOWAIT
672 flag is implied, thus no callback deferral will happen.
673 Returns the same errors as
674 .Fn bus_dmamap_load .
675 .Pp
676 If
677 .Fa uio->uio_segflg
678 is
679 .Dv UIO_USERSPACE ,
680 then it is assumed that the buffer,
681 .Fa uio
682 is in
683 .Fa "uio->uio_td->td_proc" Ns 's
684 address space.
685 User space memory must be in-core and wired prior to attempting a map
686 load operation.
687 Pages may be locked using
688 .Xr vslock 9 .
689 .It Fn bus_dmamap_unload "dmat" "map"
690 Unloads a DMA map.
691 Arguments are as follows:
692 .Bl -tag -width ".Fa dmam"
693 .It Fa dmat
694 DMA tag used to allocate
695 .Fa map .
696 .It Fa map
697 The DMA map that is to be unloaded.
698 .El
699 .Pp
700 .Fn bus_dmamap_unload
701 will not perform any implicit synchronization of DMA buffers.
702 This must be done explicitly by a call to
703 .Fn bus_dmamap_sync
704 prior to unloading the map.
705 .It Fn bus_dmamap_sync "dmat" "map" "op"
706 Performs synchronization of a device visible mapping with the CPU visible
707 memory referenced by that mapping.
708 Arguments are as follows:
709 .Bl -tag -width ".Fa dmat"
710 .It Fa dmat
711 DMA tag used to allocate
712 .Fa map .
713 .It Fa map
714 The DMA mapping to be synchronized.
715 .It Fa op
716 Type of synchronization operation to perform.
717 See the definition of
718 .Vt bus_dmasync_op_t
719 for a description of the acceptable values for
720 .Fa op .
721 .El
722 .Pp
723 The
724 .Fn bus_dmamap_sync
725 function
726 is the method used to ensure that CPU's and device's direct
727 memory access (DMA) to shared
728 memory is coherent.
729 For example, the CPU might be used to set up the contents of a buffer
730 that is to be made available to a device.
731 To ensure that the data are visible via the device's mapping of that
732 memory, the buffer must be loaded and a DMA sync operation of
733 .Dv BUS_DMASYNC_PREWRITE
734 must be performed after the CPU has updated the buffer and before the device
735 access is initiated.
736 If the CPU modifies this buffer again later, another
737 .Dv BUS_DMASYNC_PREWRITE
738 sync operation must be performed before an additional device
739 access.
740 Conversely, suppose a device updates memory that is to be read by a CPU.
741 In this case, the buffer must be loaded, and a DMA sync operation of
742 .Dv BUS_DMASYNC_PREREAD
743 must be performed before the device access is initiated.
744 The CPU will only be able to see the results of this memory update
745 once the DMA operation has completed and a
746 .Dv BUS_DMASYNC_POSTREAD
747 sync operation has been performed.
748 .Pp
749 If read and write operations are not preceded and followed by the
750 appropriate synchronization operations, behavior is undefined.
751 .It Fn bus_dmamem_alloc "dmat" "**vaddr" "flags" "*mapp"
752 Allocates memory that is mapped into KVA at the address returned
753 in
754 .Fa vaddr
755 and that is permanently loaded into the newly created
756 .Vt bus_dmamap_t
757 returned via
758 .Fa mapp .
759 Arguments are as follows:
760 .Bl -tag -width ".Fa alignment"
761 .It Fa dmat
762 DMA tag describing the constraints of the DMA mapping.
763 .It Fa vaddr
764 Pointer to a pointer that will hold the returned KVA mapping of
765 the allocated region.
766 .It Fa flags
767 Flags are defined as follows:
768 .Bl -tag -width ".Dv BUS_DMA_NOWAIT"
769 .It Dv BUS_DMA_WAITOK
770 The routine can safely wait (sleep) for resources.
771 .It Dv BUS_DMA_NOWAIT
772 The routine is not allowed to wait for resources.
773 If resources are not available,
774 .Dv ENOMEM
775 is returned.
776 .It Dv BUS_DMA_COHERENT
777 Attempt to map this memory in a coherent fashion.
778 See
779 .Fn bus_dmamap_create
780 above for a description of this flag.
781 For
782 .Fn bus_dmamem_alloc ,
783 the
784 .Dv BUS_DMA_COHERENT
785 flag is currently implemented on arm and sparc64.
786 .It Dv BUS_DMA_ZERO
787 Causes the allocated memory to be set to all zeros.
788 .El
789 .It Fa mapp
790 Pointer to a
791 .Vt bus_dmamap_t
792 where the resulting DMA map will be stored.
793 .El
794 .Pp
795 The size of memory to be allocated is
796 .Fa maxsize
797 as specified in the call to
798 .Fn bus_dma_tag_create
799 for
800 .Fa dmat .
801 .Pp
802 The current implementation of
803 .Fn bus_dmamem_alloc
804 will allocate all requests as a single segment.
805 .Pp
806 An initial load operation is required to obtain the bus address of the allocated
807 memory, and an unload operation is required before freeing the memory, as
808 described below in
809 .Fn bus_dmamem_free .
810 Maps are automatically handled by this function and should not be explicitly
811 allocated or destroyed.
812 .Pp
813 Although an explicit load is not required for each access to the memory
814 referenced by the returned map, the synchronization requirements
815 as described in the
816 .Fn bus_dmamap_sync
817 section still apply and should be used to achieve portability on architectures
818 without coherent buses.
819 .Pp
820 Returns
821 .Er ENOMEM
822 if sufficient memory is not available for completing
823 the operation.
824 .It Fn bus_dmamem_free "dmat" "*vaddr" "map"
825 Frees memory previously allocated by
826 .Fn bus_dmamem_alloc .
827 Any mappings
828 will be invalidated.
829 Arguments are as follows:
830 .Bl -tag -width ".Fa vaddr"
831 .It Fa dmat
832 DMA tag.
833 .It Fa vaddr
834 Kernel virtual address of the memory.
835 .It Fa map
836 DMA map to be invalidated.
837 .El
838 .El
839 .Sh RETURN VALUES
840 Behavior is undefined if invalid arguments are passed to
841 any of the above functions.
842 If sufficient resources cannot be allocated for a given
843 transaction,
844 .Er ENOMEM
845 is returned.
846 All
847 routines that are not of type
848 .Vt void
849 will return 0 on success or an error
850 code on failure as discussed above.
851 .Pp
852 All
853 .Vt void
854 routines will succeed if provided with valid arguments.
855 .Sh LOCKING
856 Two locking protocols are used by
857 .Nm .
858 The first is a private global lock that is used to synchronize access to the
859 bounce buffer pool on the architectures that make use of them.
860 This lock is strictly a leaf lock that is only used internally to
861 .Nm
862 and is not exposed to clients of the API.
863 .Pp
864 The second protocol involves protecting various resources stored in the tag.
865 Since almost all
866 .Nm
867 operations are done through requests from the driver that created the tag,
868 the most efficient way to protect the tag resources is through the lock that
869 the driver uses.
870 In cases where
871 .Nm
872 acts on its own without being called by the driver, the lock primitive
873 specified in the tag is acquired and released automatically.
874 An example of this is when the
875 .Fn bus_dmamap_load
876 callback function is called from a deferred context instead of the driver
877 context.
878 This means that certain
879 .Nm
880 functions must always be called with the same lock held that is specified in the
881 tag.
882 These functions include:
883 .Pp
884 .Bl -item -offset indent -compact
885 .It
886 .Fn bus_dmamap_load
887 .It
888 .Fn bus_dmamap_load_uio
889 .It
890 .Fn bus_dmamap_load_mbuf
891 .It
892 .Fn bus_dmamap_load_mbuf_sg
893 .It
894 .Fn bus_dmamap_unload
895 .It
896 .Fn bus_dmamap_sync
897 .El
898 .Pp
899 There is one exception to this rule.
900 It is common practice to call some of these functions during driver start-up
901 without any locks held.
902 So long as there is a guarantee of no possible concurrent use of the tag by
903 different threads during this operation, it is safe to not hold a lock for
904 these functions.
905 .Pp
906 Certain
907 .Nm
908 operations should not be called with the driver lock held, either because
909 they are already protected by an internal lock, or because they might sleep
910 due to memory or resource allocation.
911 The following functions must not be
912 called with any non-sleepable locks held:
913 .Pp
914 .Bl -item -offset indent -compact
915 .It
916 .Fn bus_dma_tag_create
917 .It
918 .Fn bus_dmamap_create
919 .It
920 .Fn bus_dmamem_alloc
921 .El
922 .Pp
923 All other functions do not have a locking protocol and can thus be
924 called with or without any system or driver locks held.
925 .Sh SEE ALSO
926 .Xr devclass 9 ,
927 .Xr device 9 ,
928 .Xr driver 9 ,
929 .Xr rman 9 ,
930 .Xr vslock 9
931 .Pp
932 .Rs
933 .%A "Jason R. Thorpe"
934 .%T "A Machine-Independent DMA Framework for NetBSD"
935 .%J "Proceedings of the Summer 1998 USENIX Technical Conference"
936 .%Q "USENIX Association"
937 .%D "June 1998"
938 .Re
939 .Sh HISTORY
940 The
941 .Nm
942 interface first appeared in
943 .Nx 1.3 .
944 .Pp
945 The
946 .Nm
947 API was adopted from
948 .Nx
949 for use in the CAM SCSI subsystem.
950 The alterations to the original API were aimed to remove the need for
951 a
952 .Vt bus_dma_segment_t
953 array stored in each
954 .Vt bus_dmamap_t
955 while allowing callers to queue up on scarce resources.
956 .Sh AUTHORS
957 The
958 .Nm
959 interface was designed and implemented by
960 .An Jason R. Thorpe
961 of the Numerical Aerospace Simulation Facility, NASA Ames Research Center.
962 Additional input on the
963 .Nm
964 design was provided by
965 .An -nosplit
966 .An Chris Demetriou ,
967 .An Charles Hannum ,
968 .An Ross Harvey ,
969 .An Matthew Jacob ,
970 .An Jonathan Stone ,
971 and
972 .An Matt Thomas .
973 .Pp
974 The
975 .Nm
976 interface in
977 .Fx
978 benefits from the contributions of
979 .An Justin T. Gibbs ,
980 .An Peter Wemm ,
981 .An Doug Rabson ,
982 .An Matthew N. Dodd ,
983 .An Sam Leffler ,
984 .An Maxime Henrion ,
985 .An Jake Burkholder ,
986 .An Takahashi Yoshihiro ,
987 .An Scott Long
988 and many others.
989 .Pp
990 This manual page was written by
991 .An Hiten M. Pandya
992 and
993 .An Justin T. Gibbs .