]> CyberLeo.Net >> Repos - FreeBSD/releng/8.1.git/blob - share/man/man9/bus_dma.9
Copy stable/8 to releng/8.1 in preparation for 8.1-RC1.
[FreeBSD/releng/8.1.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 May 12, 2009
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 generated transactions to and from the virtual page are non-cacheable.
566 For
567 .Fn bus_dmamap_load ,
568 the
569 .Dv BUS_DMA_NOCACHE
570 flag is currently implemented on sparc64.
571 .El
572 .El
573 .Pp
574 Return values to the caller are as follows:
575 .Bl -tag -width ".Er EINPROGRESS"
576 .It 0
577 The callback has been called and completed.
578 The status of the mapping has been delivered to the callback.
579 .It Er EINPROGRESS
580 The mapping has been deferred for lack of resources.
581 The callback will be called as soon as resources are available.
582 Callbacks are serviced in FIFO order.
583 To ensure that ordering is guaranteed, all subsequent load requests will also
584 be deferred until all callbacks have been processed.
585 .It Er ENOMEM
586 The load request has failed due to insufficient resources, and the caller
587 specifically used the
588 .Dv BUS_DMA_NOWAIT
589 flag.
590 .It Er EINVAL
591 The load request was invalid.
592 The callback has been called and has been provided the same error.
593 This error value may indicate that
594 .Fa dmat ,
595 .Fa map ,
596 .Fa buf ,
597 or
598 .Fa callback
599 were invalid, or
600 .Fa buflen
601 was larger than the
602 .Fa maxsize
603 argument used to create the dma tag
604 .Fa dmat .
605 .El
606 .Pp
607 When the callback is called, it is presented with an error value
608 indicating the disposition of the mapping.
609 Error may be one of the following:
610 .Bl -tag -width ".Er EINPROGRESS"
611 .It 0
612 The mapping was successful and the
613 .Fa dm_segs
614 callback argument contains an array of
615 .Vt bus_dma_segment_t
616 elements describing the mapping.
617 This array is only valid during the scope of the callback function.
618 .It Er EFBIG
619 A mapping could not be achieved within the segment constraints provided
620 in the tag even though the requested allocation size was less than maxsize.
621 .El
622 .It Fn bus_dmamap_load_mbuf "dmat" "map" "mbuf" "callback2" "callback_arg" \
623 "flags"
624 This is a variation of
625 .Fn bus_dmamap_load
626 which maps mbuf chains
627 for DMA transfers.
628 A
629 .Vt bus_size_t
630 argument is also passed to the callback routine, which
631 contains the mbuf chain's packet header length.
632 The
633 .Dv BUS_DMA_NOWAIT
634 flag is implied, thus no callback deferral will happen.
635 .Pp
636 Mbuf chains are assumed to be in kernel virtual address space.
637 .Pp
638 Beside the error values listed for
639 .Fn bus_dmamap_load ,
640 .Er EINVAL
641 will be returned if the size of the mbuf chain exceeds the maximum limit of the
642 DMA tag.
643 .It Fn bus_dmamap_load_mbuf_sg "dmat" "map" "mbuf" "segs" "nsegs" "flags"
644 This is just like
645 .Fn bus_dmamap_load_mbuf
646 except that it returns immediately without calling a callback function.
647 It is provided for efficiency.
648 The scatter/gather segment array
649 .Va segs
650 is provided by the caller and filled in directly by the function.
651 The
652 .Va nsegs
653 argument is returned with the number of segments filled in.
654 Returns the same errors as
655 .Fn bus_dmamap_load_mbuf .
656 .It Fn bus_dmamap_load_uio "dmat" "map" "uio" "callback2" "callback_arg" "flags"
657 This is a variation of
658 .Fn bus_dmamap_load
659 which maps buffers pointed to by
660 .Fa uio
661 for DMA transfers.
662 A
663 .Vt bus_size_t
664 argument is also passed to the callback routine, which contains the size of
665 .Fa uio ,
666 i.e.
667 .Fa uio->uio_resid .
668 The
669 .Dv BUS_DMA_NOWAIT
670 flag is implied, thus no callback deferral will happen.
671 Returns the same errors as
672 .Fn bus_dmamap_load .
673 .Pp
674 If
675 .Fa uio->uio_segflg
676 is
677 .Dv UIO_USERSPACE ,
678 then it is assumed that the buffer,
679 .Fa uio
680 is in
681 .Fa "uio->uio_td->td_proc" Ns 's
682 address space.
683 User space memory must be in-core and wired prior to attempting a map
684 load operation.
685 Pages may be locked using
686 .Xr vslock 9 .
687 .It Fn bus_dmamap_unload "dmat" "map"
688 Unloads a DMA map.
689 Arguments are as follows:
690 .Bl -tag -width ".Fa dmam"
691 .It Fa dmat
692 DMA tag used to allocate
693 .Fa map .
694 .It Fa map
695 The DMA map that is to be unloaded.
696 .El
697 .Pp
698 .Fn bus_dmamap_unload
699 will not perform any implicit synchronization of DMA buffers.
700 This must be done explicitly by a call to
701 .Fn bus_dmamap_sync
702 prior to unloading the map.
703 .It Fn bus_dmamap_sync "dmat" "map" "op"
704 Performs synchronization of a device visible mapping with the CPU visible
705 memory referenced by that mapping.
706 Arguments are as follows:
707 .Bl -tag -width ".Fa dmat"
708 .It Fa dmat
709 DMA tag used to allocate
710 .Fa map .
711 .It Fa map
712 The DMA mapping to be synchronized.
713 .It Fa op
714 Type of synchronization operation to perform.
715 See the definition of
716 .Vt bus_dmasync_op_t
717 for a description of the acceptable values for
718 .Fa op .
719 .El
720 .Pp
721 The
722 .Fn bus_dmamap_sync
723 function
724 is the method used to ensure that CPU's and device's direct
725 memory access (DMA) to shared
726 memory is coherent.
727 For example, the CPU might be used to set up the contents of a buffer
728 that is to be made available to a device.
729 To ensure that the data are visible via the device's mapping of that
730 memory, the buffer must be loaded and a DMA sync operation of
731 .Dv BUS_DMASYNC_PREWRITE
732 must be performed after the CPU has updated the buffer and before the device
733 access is initiated.
734 If the CPU modifies this buffer again later, another
735 .Dv BUS_DMASYNC_PREWRITE
736 sync operation must be performed before an additional device
737 access.
738 Conversely, suppose a device updates memory that is to be read by a CPU.
739 In this case, the buffer must be loaded, and a DMA sync operation of
740 .Dv BUS_DMASYNC_PREREAD
741 must be performed before the device access is initiated.
742 The CPU will only be able to see the results of this memory update
743 once the DMA operation has completed and a
744 .Dv BUS_DMASYNC_POSTREAD
745 sync operation has been performed.
746 .Pp
747 If read and write operations are not preceded and followed by the
748 appropriate synchronization operations, behavior is undefined.
749 .It Fn bus_dmamem_alloc "dmat" "**vaddr" "flags" "*mapp"
750 Allocates memory that is mapped into KVA at the address returned
751 in
752 .Fa vaddr
753 and that is permanently loaded into the newly created
754 .Vt bus_dmamap_t
755 returned via
756 .Fa mapp .
757 Arguments are as follows:
758 .Bl -tag -width ".Fa alignment"
759 .It Fa dmat
760 DMA tag describing the constraints of the DMA mapping.
761 .It Fa vaddr
762 Pointer to a pointer that will hold the returned KVA mapping of
763 the allocated region.
764 .It Fa flags
765 Flags are defined as follows:
766 .Bl -tag -width ".Dv BUS_DMA_NOWAIT"
767 .It Dv BUS_DMA_WAITOK
768 The routine can safely wait (sleep) for resources.
769 .It Dv BUS_DMA_NOWAIT
770 The routine is not allowed to wait for resources.
771 If resources are not available,
772 .Dv ENOMEM
773 is returned.
774 .It Dv BUS_DMA_COHERENT
775 Attempt to map this memory in a coherent fashion.
776 See
777 .Fn bus_dmamap_create
778 above for a description of this flag.
779 For
780 .Fn bus_dmamem_alloc ,
781 the
782 .Dv BUS_DMA_COHERENT
783 flag is currently implemented on arm and sparc64.
784 .It Dv BUS_DMA_ZERO
785 Causes the allocated memory to be set to all zeros.
786 .It Dv BUS_DMA_NOCACHE
787 The allocated memory will not be cached in the processor caches.
788 All memory accesses appear on the bus and are executed
789 without reordering.
790 For
791 .Fn bus_dmamem_alloc ,
792 the
793 .Dv BUS_DMA_NOCACHE
794 flag is currently implemented on amd64 and i386 where it results in the
795 Strong Uncacheable PAT to be set for the allocated virtual address range.
796 .El
797 .It Fa mapp
798 Pointer to a
799 .Vt bus_dmamap_t
800 where the resulting DMA map will be stored.
801 .El
802 .Pp
803 The size of memory to be allocated is
804 .Fa maxsize
805 as specified in the call to
806 .Fn bus_dma_tag_create
807 for
808 .Fa dmat .
809 .Pp
810 The current implementation of
811 .Fn bus_dmamem_alloc
812 will allocate all requests as a single segment.
813 .Pp
814 An initial load operation is required to obtain the bus address of the allocated
815 memory, and an unload operation is required before freeing the memory, as
816 described below in
817 .Fn bus_dmamem_free .
818 Maps are automatically handled by this function and should not be explicitly
819 allocated or destroyed.
820 .Pp
821 Although an explicit load is not required for each access to the memory
822 referenced by the returned map, the synchronization requirements
823 as described in the
824 .Fn bus_dmamap_sync
825 section still apply and should be used to achieve portability on architectures
826 without coherent buses.
827 .Pp
828 Returns
829 .Er ENOMEM
830 if sufficient memory is not available for completing
831 the operation.
832 .It Fn bus_dmamem_free "dmat" "*vaddr" "map"
833 Frees memory previously allocated by
834 .Fn bus_dmamem_alloc .
835 Any mappings
836 will be invalidated.
837 Arguments are as follows:
838 .Bl -tag -width ".Fa vaddr"
839 .It Fa dmat
840 DMA tag.
841 .It Fa vaddr
842 Kernel virtual address of the memory.
843 .It Fa map
844 DMA map to be invalidated.
845 .El
846 .El
847 .Sh RETURN VALUES
848 Behavior is undefined if invalid arguments are passed to
849 any of the above functions.
850 If sufficient resources cannot be allocated for a given
851 transaction,
852 .Er ENOMEM
853 is returned.
854 All
855 routines that are not of type
856 .Vt void
857 will return 0 on success or an error
858 code on failure as discussed above.
859 .Pp
860 All
861 .Vt void
862 routines will succeed if provided with valid arguments.
863 .Sh LOCKING
864 Two locking protocols are used by
865 .Nm .
866 The first is a private global lock that is used to synchronize access to the
867 bounce buffer pool on the architectures that make use of them.
868 This lock is strictly a leaf lock that is only used internally to
869 .Nm
870 and is not exposed to clients of the API.
871 .Pp
872 The second protocol involves protecting various resources stored in the tag.
873 Since almost all
874 .Nm
875 operations are done through requests from the driver that created the tag,
876 the most efficient way to protect the tag resources is through the lock that
877 the driver uses.
878 In cases where
879 .Nm
880 acts on its own without being called by the driver, the lock primitive
881 specified in the tag is acquired and released automatically.
882 An example of this is when the
883 .Fn bus_dmamap_load
884 callback function is called from a deferred context instead of the driver
885 context.
886 This means that certain
887 .Nm
888 functions must always be called with the same lock held that is specified in the
889 tag.
890 These functions include:
891 .Pp
892 .Bl -item -offset indent -compact
893 .It
894 .Fn bus_dmamap_load
895 .It
896 .Fn bus_dmamap_load_uio
897 .It
898 .Fn bus_dmamap_load_mbuf
899 .It
900 .Fn bus_dmamap_load_mbuf_sg
901 .It
902 .Fn bus_dmamap_unload
903 .It
904 .Fn bus_dmamap_sync
905 .El
906 .Pp
907 There is one exception to this rule.
908 It is common practice to call some of these functions during driver start-up
909 without any locks held.
910 So long as there is a guarantee of no possible concurrent use of the tag by
911 different threads during this operation, it is safe to not hold a lock for
912 these functions.
913 .Pp
914 Certain
915 .Nm
916 operations should not be called with the driver lock held, either because
917 they are already protected by an internal lock, or because they might sleep
918 due to memory or resource allocation.
919 The following functions must not be
920 called with any non-sleepable locks held:
921 .Pp
922 .Bl -item -offset indent -compact
923 .It
924 .Fn bus_dma_tag_create
925 .It
926 .Fn bus_dmamap_create
927 .It
928 .Fn bus_dmamem_alloc
929 .El
930 .Pp
931 All other functions do not have a locking protocol and can thus be
932 called with or without any system or driver locks held.
933 .Sh SEE ALSO
934 .Xr devclass 9 ,
935 .Xr device 9 ,
936 .Xr driver 9 ,
937 .Xr rman 9 ,
938 .Xr vslock 9
939 .Pp
940 .Rs
941 .%A "Jason R. Thorpe"
942 .%T "A Machine-Independent DMA Framework for NetBSD"
943 .%J "Proceedings of the Summer 1998 USENIX Technical Conference"
944 .%Q "USENIX Association"
945 .%D "June 1998"
946 .Re
947 .Sh HISTORY
948 The
949 .Nm
950 interface first appeared in
951 .Nx 1.3 .
952 .Pp
953 The
954 .Nm
955 API was adopted from
956 .Nx
957 for use in the CAM SCSI subsystem.
958 The alterations to the original API were aimed to remove the need for
959 a
960 .Vt bus_dma_segment_t
961 array stored in each
962 .Vt bus_dmamap_t
963 while allowing callers to queue up on scarce resources.
964 .Sh AUTHORS
965 The
966 .Nm
967 interface was designed and implemented by
968 .An Jason R. Thorpe
969 of the Numerical Aerospace Simulation Facility, NASA Ames Research Center.
970 Additional input on the
971 .Nm
972 design was provided by
973 .An -nosplit
974 .An Chris Demetriou ,
975 .An Charles Hannum ,
976 .An Ross Harvey ,
977 .An Matthew Jacob ,
978 .An Jonathan Stone ,
979 and
980 .An Matt Thomas .
981 .Pp
982 The
983 .Nm
984 interface in
985 .Fx
986 benefits from the contributions of
987 .An Justin T. Gibbs ,
988 .An Peter Wemm ,
989 .An Doug Rabson ,
990 .An Matthew N. Dodd ,
991 .An Sam Leffler ,
992 .An Maxime Henrion ,
993 .An Jake Burkholder ,
994 .An Takahashi Yoshihiro ,
995 .An Scott Long
996 and many others.
997 .Pp
998 This manual page was written by
999 .An Hiten M. Pandya
1000 and
1001 .An Justin T. Gibbs .