arch/arm/mm/ioremap.c

   1 // SPDX-License-Identifier: GPL-2.0-only
   2 /*
   3  *  linux/arch/arm/mm/ioremap.c
   4  *
   5  * Re-map IO memory to kernel address space so that we can access it.
   6  *
   7  * (C) Copyright 1995 1996 Linus Torvalds
   8  *
   9  * Hacked for ARM by Phil Blundell <philb@gnu.org>
  10  * Hacked to allow all architectures to build, and various cleanups
  11  * by Russell King
  12  *
  13  * This allows a driver to remap an arbitrary region of bus memory into
  14  * virtual space.  One should *only* use readl, writel, memcpy_toio and
  15  * so on with such remapped areas.
  16  *
  17  * Because the ARM only has a 32-bit address space we can't address the
  18  * whole of the (physical) PCI space at once.  PCI huge-mode addressing
  19  * allows us to circumvent this restriction by splitting PCI space into
  20  * two 2GB chunks and mapping only one at a time into processor memory.
  21  * We use MMU protection domains to trap any attempt to access the bank
  22  * that is not currently mapped.  (This isn't fully implemented yet.)
  23  */
  24 #include <linux/module.h>
  25 #include <linux/errno.h>
  26 #include <linux/mm.h>
  27 #include <linux/vmalloc.h>
  28 #include <linux/io.h>
  29 #include <linux/sizes.h>
  30
  31 #include <asm/cp15.h>
  32 #include <asm/cputype.h>
  33 #include <asm/cacheflush.h>
  34 #include <asm/early_ioremap.h>
  35 #include <asm/mmu_context.h>
  36 #include <asm/pgalloc.h>
  37 #include <asm/tlbflush.h>
  38 #include <asm/system_info.h>
  39
  40 #include <asm/mach/map.h>
  41 #include <asm/mach/pci.h>
  42 #include "mm.h"
  43
  44
  45 LIST_HEAD(static_vmlist);
  46
  47 static struct static_vm *find_static_vm_paddr(phys_addr_t paddr,
  48                         size_t size, unsigned int mtype)
  49 {
  50         struct static_vm *svm;
  51         struct vm_struct *vm;
  52
  53         list_for_each_entry(svm, &static_vmlist, list) {
  54                 vm = &svm->vm;
  55                 if (!(vm->flags & VM_ARM_STATIC_MAPPING))
  56                         continue;
  57                 if ((vm->flags & VM_ARM_MTYPE_MASK) != VM_ARM_MTYPE(mtype))
  58                         continue;
  59
  60                 if (vm->phys_addr > paddr ||
  61                         paddr + size - 1 > vm->phys_addr + vm->size - 1)
  62                         continue;
  63
  64                 return svm;
  65         }
  66
  67         return NULL;
  68 }
  69
  70 struct static_vm *find_static_vm_vaddr(void *vaddr)
  71 {
  72         struct static_vm *svm;
  73         struct vm_struct *vm;
  74
  75         list_for_each_entry(svm, &static_vmlist, list) {
  76                 vm = &svm->vm;
  77
  78                 /* static_vmlist is ascending order */
  79                 if (vm->addr > vaddr)
  80                         break;
  81
  82                 if (vm->addr <= vaddr && vm->addr + vm->size > vaddr)
  83                         return svm;
  84         }
  85
  86         return NULL;
  87 }
  88
  89 void __init add_static_vm_early(struct static_vm *svm)
  90 {
  91         struct static_vm *curr_svm;
  92         struct vm_struct *vm;
  93         void *vaddr;
  94
  95         vm = &svm->vm;
  96         vm_area_add_early(vm);
  97         vaddr = vm->addr;
  98
  99         list_for_each_entry(curr_svm, &static_vmlist, list) {
 100                 vm = &curr_svm->vm;
 101
 102                 if (vm->addr > vaddr)
 103                         break;
 104         }
 105         list_add_tail(&svm->list, &curr_svm->list);
 106 }
 107
 108 int ioremap_page(unsigned long virt, unsigned long phys,
 109                  const struct mem_type *mtype)
 110 {
 111         return ioremap_page_range(virt, virt + PAGE_SIZE, phys,
 112                                   __pgprot(mtype->prot_pte));
 113 }
 114 EXPORT_SYMBOL(ioremap_page);
 115
 116 void __check_vmalloc_seq(struct mm_struct *mm)
 117 {
 118         unsigned int seq;
 119
 120         do {
 121                 seq = init_mm.context.vmalloc_seq;
 122                 memcpy(pgd_offset(mm, VMALLOC_START),
 123                        pgd_offset_k(VMALLOC_START),
 124                        sizeof(pgd_t) * (pgd_index(VMALLOC_END) -
 125                                         pgd_index(VMALLOC_START)));
 126                 mm->context.vmalloc_seq = seq;
 127         } while (seq != init_mm.context.vmalloc_seq);
 128 }
 129
 130 #if !defined(CONFIG_SMP) && !defined(CONFIG_ARM_LPAE)
 131 /*
 132  * Section support is unsafe on SMP - If you iounmap and ioremap a region,
 133  * the other CPUs will not see this change until their next context switch.
 134  * Meanwhile, (eg) if an interrupt comes in on one of those other CPUs
 135  * which requires the new ioremap'd region to be referenced, the CPU will
 136  * reference the _old_ region.
 137  *
 138  * Note that get_vm_area_caller() allocates a guard 4K page, so we need to
 139  * mask the size back to 1MB aligned or we will overflow in the loop below.
 140  */
 141 static void unmap_area_sections(unsigned long virt, unsigned long size)
 142 {
 143         unsigned long addr = virt, end = virt + (size & ~(SZ_1M - 1));
 144         pgd_t *pgd;
 145         p4d_t *p4d;
 146         pud_t *pud;
 147         pmd_t *pmdp;
 148
 149         flush_cache_vunmap(addr, end);
 150         pgd = pgd_offset_k(addr);
 151         p4d = p4d_offset(pgd, addr);
 152         pud = pud_offset(p4d, addr);
 153         pmdp = pmd_offset(pud, addr);
 154         do {
 155                 pmd_t pmd = *pmdp;
 156
 157                 if (!pmd_none(pmd)) {
 158                         /*
 159                          * Clear the PMD from the page table, and
 160                          * increment the vmalloc sequence so others
 161                          * notice this change.
 162                          *
 163                          * Note: this is still racy on SMP machines.
 164                          */
 165                         pmd_clear(pmdp);
 166                         init_mm.context.vmalloc_seq++;
 167
 168                         /*
 169                          * Free the page table, if there was one.
 170                          */
 171                         if ((pmd_val(pmd) & PMD_TYPE_MASK) == PMD_TYPE_TABLE)
 172                                 pte_free_kernel(&init_mm, pmd_page_vaddr(pmd));
 173                 }
 174
 175                 addr += PMD_SIZE;
 176                 pmdp += 2;
 177         } while (addr < end);
 178
 179         /*
 180          * Ensure that the active_mm is up to date - we want to
 181          * catch any use-after-iounmap cases.
 182          */
 183         if (current->active_mm->context.vmalloc_seq != init_mm.context.vmalloc_seq)
 184                 __check_vmalloc_seq(current->active_mm);
 185
 186         flush_tlb_kernel_range(virt, end);
 187 }
 188
 189 static int
 190 remap_area_sections(unsigned long virt, unsigned long pfn,
 191                     size_t size, const struct mem_type *type)
 192 {
 193         unsigned long addr = virt, end = virt + size;
 194         pgd_t *pgd;
 195         p4d_t *p4d;
 196         pud_t *pud;
 197         pmd_t *pmd;
 198
 199         /*
 200          * Remove and free any PTE-based mapping, and
 201          * sync the current kernel mapping.
 202          */
 203         unmap_area_sections(virt, size);
 204
 205         pgd = pgd_offset_k(addr);
 206         p4d = p4d_offset(pgd, addr);
 207         pud = pud_offset(p4d, addr);
 208         pmd = pmd_offset(pud, addr);
 209         do {
 210                 pmd[0] = __pmd(__pfn_to_phys(pfn) | type->prot_sect);
 211                 pfn += SZ_1M >> PAGE_SHIFT;
 212                 pmd[1] = __pmd(__pfn_to_phys(pfn) | type->prot_sect);
 213                 pfn += SZ_1M >> PAGE_SHIFT;
 214                 flush_pmd_entry(pmd);
 215
 216                 addr += PMD_SIZE;
 217                 pmd += 2;
 218         } while (addr < end);
 219
 220         return 0;
 221 }
 222
 223 static int
 224 remap_area_supersections(unsigned long virt, unsigned long pfn,
 225                          size_t size, const struct mem_type *type)
 226 {
 227         unsigned long addr = virt, end = virt + size;
 228         pgd_t *pgd;
 229         p4d_t *p4d;
 230         pud_t *pud;
 231         pmd_t *pmd;
 232
 233         /*
 234          * Remove and free any PTE-based mapping, and
 235          * sync the current kernel mapping.
 236          */
 237         unmap_area_sections(virt, size);
 238
 239         pgd = pgd_offset_k(virt);
 240         p4d = p4d_offset(pgd, addr);
 241         pud = pud_offset(p4d, addr);
 242         pmd = pmd_offset(pud, addr);
 243         do {
 244                 unsigned long super_pmd_val, i;
 245
 246                 super_pmd_val = __pfn_to_phys(pfn) | type->prot_sect |
 247                                 PMD_SECT_SUPER;
 248                 super_pmd_val |= ((pfn >> (32 - PAGE_SHIFT)) & 0xf) << 20;
 249
 250                 for (i = 0; i < 8; i++) {
 251                         pmd[0] = __pmd(super_pmd_val);
 252                         pmd[1] = __pmd(super_pmd_val);
 253                         flush_pmd_entry(pmd);
 254
 255                         addr += PMD_SIZE;
 256                         pmd += 2;
 257                 }
 258
 259                 pfn += SUPERSECTION_SIZE >> PAGE_SHIFT;
 260         } while (addr < end);
 261
 262         return 0;
 263 }
 264 #endif
 265
 266 static void __iomem * __arm_ioremap_pfn_caller(unsigned long pfn,
 267         unsigned long offset, size_t size, unsigned int mtype, void *caller)
 268 {
 269         const struct mem_type *type;
 270         int err;
 271         unsigned long addr;
 272         struct vm_struct *area;
 273         phys_addr_t paddr = __pfn_to_phys(pfn);
 274
 275 #ifndef CONFIG_ARM_LPAE
 276         /*
 277          * High mappings must be supersection aligned
 278          */
 279         if (pfn >= 0x100000 && (paddr & ~SUPERSECTION_MASK))
 280                 return NULL;
 281 #endif
 282
 283         type = get_mem_type(mtype);
 284         if (!type)
 285                 return NULL;
 286
 287         /*
 288          * Page align the mapping size, taking account of any offset.
 289          */
 290         size = PAGE_ALIGN(offset + size);
 291
 292         /*
 293          * Try to reuse one of the static mapping whenever possible.
 294          */
 295         if (size && !(sizeof(phys_addr_t) == 4 && pfn >= 0x100000)) {
 296                 struct static_vm *svm;
 297
 298                 svm = find_static_vm_paddr(paddr, size, mtype);
 299                 if (svm) {
 300                         addr = (unsigned long)svm->vm.addr;
 301                         addr += paddr - svm->vm.phys_addr;
 302                         return (void __iomem *) (offset + addr);
 303                 }
 304         }
 305
 306         /*
 307          * Don't allow RAM to be mapped with mismatched attributes - this
 308          * causes problems with ARMv6+
 309          */
 310         if (WARN_ON(pfn_valid(pfn) && mtype != MT_MEMORY_RW))
 311                 return NULL;
 312
 313         area = get_vm_area_caller(size, VM_IOREMAP, caller);
 314         if (!area)
 315                 return NULL;
 316         addr = (unsigned long)area->addr;
 317         area->phys_addr = paddr;
 318
 319 #if !defined(CONFIG_SMP) && !defined(CONFIG_ARM_LPAE)
 320         if (DOMAIN_IO == 0 &&
 321             (((cpu_architecture() >= CPU_ARCH_ARMv6) && (get_cr() & CR_XP)) ||
 322                cpu_is_xsc3()) && pfn >= 0x100000 &&
 323                !((paddr | size | addr) & ~SUPERSECTION_MASK)) {
 324                 area->flags |= VM_ARM_SECTION_MAPPING;
 325                 err = remap_area_supersections(addr, pfn, size, type);
 326         } else if (!((paddr | size | addr) & ~PMD_MASK)) {
 327                 area->flags |= VM_ARM_SECTION_MAPPING;
 328                 err = remap_area_sections(addr, pfn, size, type);
 329         } else
 330 #endif
 331                 err = ioremap_page_range(addr, addr + size, paddr,
 332                                          __pgprot(type->prot_pte));
 333
 334         if (err) {
 335                 vunmap((void *)addr);
 336                 return NULL;
 337         }
 338
 339         flush_cache_vmap(addr, addr + size);
 340         return (void __iomem *) (offset + addr);
 341 }
 342
 343 void __iomem *__arm_ioremap_caller(phys_addr_t phys_addr, size_t size,
 344         unsigned int mtype, void *caller)
 345 {
 346         phys_addr_t last_addr;
 347         unsigned long offset = phys_addr & ~PAGE_MASK;
 348         unsigned long pfn = __phys_to_pfn(phys_addr);
 349
 350         /*
 351          * Don't allow wraparound or zero size
 352          */
 353         last_addr = phys_addr + size - 1;
 354         if (!size || last_addr < phys_addr)
 355                 return NULL;
 356
 357         return __arm_ioremap_pfn_caller(pfn, offset, size, mtype,
 358                         caller);
 359 }
 360
 361 /*
 362  * Remap an arbitrary physical address space into the kernel virtual
 363  * address space. Needed when the kernel wants to access high addresses
 364  * directly.
 365  *
 366  * NOTE! We need to allow non-page-aligned mappings too: we will obviously
 367  * have to convert them into an offset in a page-aligned mapping, but the
 368  * caller shouldn't need to know that small detail.
 369  */
 370 void __iomem *
 371 __arm_ioremap_pfn(unsigned long pfn, unsigned long offset, size_t size,
 372                   unsigned int mtype)
 373 {
 374         return __arm_ioremap_pfn_caller(pfn, offset, size, mtype,
 375                                         __builtin_return_address(0));
 376 }
 377 EXPORT_SYMBOL(__arm_ioremap_pfn);
 378
 379 void __iomem * (*arch_ioremap_caller)(phys_addr_t, size_t,
 380                                       unsigned int, void *) =
 381         __arm_ioremap_caller;
 382
 383 void __iomem *ioremap(resource_size_t res_cookie, size_t size)
 384 {
 385         return arch_ioremap_caller(res_cookie, size, MT_DEVICE,
 386                                    __builtin_return_address(0));
 387 }
 388 EXPORT_SYMBOL(ioremap);
 389
 390 void __iomem *ioremap_cache(resource_size_t res_cookie, size_t size)
 391 {
 392         return arch_ioremap_caller(res_cookie, size, MT_DEVICE_CACHED,
 393                                    __builtin_return_address(0));
 394 }
 395 EXPORT_SYMBOL(ioremap_cache);
 396
 397 void __iomem *ioremap_wc(resource_size_t res_cookie, size_t size)
 398 {
 399         return arch_ioremap_caller(res_cookie, size, MT_DEVICE_WC,
 400                                    __builtin_return_address(0));
 401 }
 402 EXPORT_SYMBOL(ioremap_wc);
 403
 404 /*
 405  * Remap an arbitrary physical address space into the kernel virtual
 406  * address space as memory. Needed when the kernel wants to execute
 407  * code in external memory. This is needed for reprogramming source
 408  * clocks that would affect normal memory for example. Please see
 409  * CONFIG_GENERIC_ALLOCATOR for allocating external memory.
 410  */
 411 void __iomem *
 412 __arm_ioremap_exec(phys_addr_t phys_addr, size_t size, bool cached)
 413 {
 414         unsigned int mtype;
 415
 416         if (cached)
 417                 mtype = MT_MEMORY_RWX;
 418         else
 419                 mtype = MT_MEMORY_RWX_NONCACHED;
 420
 421         return __arm_ioremap_caller(phys_addr, size, mtype,
 422                         __builtin_return_address(0));
 423 }
 424
 425 void *arch_memremap_wb(phys_addr_t phys_addr, size_t size)
 426 {
 427         return (__force void *)arch_ioremap_caller(phys_addr, size,
 428                                                    MT_MEMORY_RW,
 429                                                    __builtin_return_address(0));
 430 }
 431
 432 void __iounmap(volatile void __iomem *io_addr)
 433 {
 434         void *addr = (void *)(PAGE_MASK & (unsigned long)io_addr);
 435         struct static_vm *svm;
 436
 437         /* If this is a static mapping, we must leave it alone */
 438         svm = find_static_vm_vaddr(addr);
 439         if (svm)
 440                 return;
 441
 442 #if !defined(CONFIG_SMP) && !defined(CONFIG_ARM_LPAE)
 443         {
 444                 struct vm_struct *vm;
 445
 446                 vm = find_vm_area(addr);
 447
 448                 /*
 449                  * If this is a section based mapping we need to handle it
 450                  * specially as the VM subsystem does not know how to handle
 451                  * such a beast.
 452                  */
 453                 if (vm && (vm->flags & VM_ARM_SECTION_MAPPING))
 454                         unmap_area_sections((unsigned long)vm->addr, vm->size);
 455         }
 456 #endif
 457
 458         vunmap(addr);
 459 }
 460
 461 void (*arch_iounmap)(volatile void __iomem *) = __iounmap;
 462
 463 void iounmap(volatile void __iomem *cookie)
 464 {
 465         arch_iounmap(cookie);
 466 }
 467 EXPORT_SYMBOL(iounmap);
 468
 469 #ifdef CONFIG_PCI
 470 static int pci_ioremap_mem_type = MT_DEVICE;
 471
 472 void pci_ioremap_set_mem_type(int mem_type)
 473 {
 474         pci_ioremap_mem_type = mem_type;
 475 }
 476
 477 int pci_ioremap_io(unsigned int offset, phys_addr_t phys_addr)
 478 {
 479         BUG_ON(offset + SZ_64K - 1 > IO_SPACE_LIMIT);
 480
 481         return ioremap_page_range(PCI_IO_VIRT_BASE + offset,
 482                                   PCI_IO_VIRT_BASE + offset + SZ_64K,
 483                                   phys_addr,
 484                                   __pgprot(get_mem_type(pci_ioremap_mem_type)->prot_pte));
 485 }
 486 EXPORT_SYMBOL_GPL(pci_ioremap_io);
 487
 488 void __iomem *pci_remap_cfgspace(resource_size_t res_cookie, size_t size)
 489 {
 490         return arch_ioremap_caller(res_cookie, size, MT_UNCACHED,
 491                                    __builtin_return_address(0));
 492 }
 493 EXPORT_SYMBOL_GPL(pci_remap_cfgspace);
 494 #endif
 495
 496 /*
 497  * Must be called after early_fixmap_init
 498  */
 499 void __init early_ioremap_init(void)
 500 {
 501         early_ioremap_setup();
 502 }