Merge drm/drm-next into drm-intel-next-queued
[linux-2.6-microblaze.git] / Documentation / driver-api / dmaengine / client.rst
1 ====================
2 DMA Engine API Guide
3 ====================
4
5 Vinod Koul <vinod dot koul at intel.com>
6
7 .. note:: For DMA Engine usage in async_tx please see:
8           ``Documentation/crypto/async-tx-api.rst``
9
10
11 Below is a guide to device driver writers on how to use the Slave-DMA API of the
12 DMA Engine. This is applicable only for slave DMA usage only.
13
14 DMA usage
15 =========
16
17 The slave DMA usage consists of following steps:
18
19 - Allocate a DMA slave channel
20
21 - Set slave and controller specific parameters
22
23 - Get a descriptor for transaction
24
25 - Submit the transaction
26
27 - Issue pending requests and wait for callback notification
28
29 The details of these operations are:
30
31 1. Allocate a DMA slave channel
32
33    Channel allocation is slightly different in the slave DMA context,
34    client drivers typically need a channel from a particular DMA
35    controller only and even in some cases a specific channel is desired.
36    To request a channel dma_request_chan() API is used.
37
38    Interface:
39
40    .. code-block:: c
41
42       struct dma_chan *dma_request_chan(struct device *dev, const char *name);
43
44    Which will find and return the ``name`` DMA channel associated with the 'dev'
45    device. The association is done via DT, ACPI or board file based
46    dma_slave_map matching table.
47
48    A channel allocated via this interface is exclusive to the caller,
49    until dma_release_channel() is called.
50
51 2. Set slave and controller specific parameters
52
53    Next step is always to pass some specific information to the DMA
54    driver. Most of the generic information which a slave DMA can use
55    is in struct dma_slave_config. This allows the clients to specify
56    DMA direction, DMA addresses, bus widths, DMA burst lengths etc
57    for the peripheral.
58
59    If some DMA controllers have more parameters to be sent then they
60    should try to embed struct dma_slave_config in their controller
61    specific structure. That gives flexibility to client to pass more
62    parameters, if required.
63
64    Interface:
65
66    .. code-block:: c
67
68       int dmaengine_slave_config(struct dma_chan *chan,
69                         struct dma_slave_config *config)
70
71    Please see the dma_slave_config structure definition in dmaengine.h
72    for a detailed explanation of the struct members. Please note
73    that the 'direction' member will be going away as it duplicates the
74    direction given in the prepare call.
75
76 3. Get a descriptor for transaction
77
78   For slave usage the various modes of slave transfers supported by the
79   DMA-engine are:
80
81   - slave_sg: DMA a list of scatter gather buffers from/to a peripheral
82
83   - dma_cyclic: Perform a cyclic DMA operation from/to a peripheral till the
84     operation is explicitly stopped.
85
86   - interleaved_dma: This is common to Slave as well as M2M clients. For slave
87     address of devices' fifo could be already known to the driver.
88     Various types of operations could be expressed by setting
89     appropriate values to the 'dma_interleaved_template' members. Cyclic
90     interleaved DMA transfers are also possible if supported by the channel by
91     setting the DMA_PREP_REPEAT transfer flag.
92
93   A non-NULL return of this transfer API represents a "descriptor" for
94   the given transaction.
95
96   Interface:
97
98   .. code-block:: c
99
100      struct dma_async_tx_descriptor *dmaengine_prep_slave_sg(
101                 struct dma_chan *chan, struct scatterlist *sgl,
102                 unsigned int sg_len, enum dma_data_direction direction,
103                 unsigned long flags);
104
105      struct dma_async_tx_descriptor *dmaengine_prep_dma_cyclic(
106                 struct dma_chan *chan, dma_addr_t buf_addr, size_t buf_len,
107                 size_t period_len, enum dma_data_direction direction);
108
109      struct dma_async_tx_descriptor *dmaengine_prep_interleaved_dma(
110                 struct dma_chan *chan, struct dma_interleaved_template *xt,
111                 unsigned long flags);
112
113   The peripheral driver is expected to have mapped the scatterlist for
114   the DMA operation prior to calling dmaengine_prep_slave_sg(), and must
115   keep the scatterlist mapped until the DMA operation has completed.
116   The scatterlist must be mapped using the DMA struct device.
117   If a mapping needs to be synchronized later, dma_sync_*_for_*() must be
118   called using the DMA struct device, too.
119   So, normal setup should look like this:
120
121   .. code-block:: c
122
123      nr_sg = dma_map_sg(chan->device->dev, sgl, sg_len);
124         if (nr_sg == 0)
125                 /* error */
126
127         desc = dmaengine_prep_slave_sg(chan, sgl, nr_sg, direction, flags);
128
129   Once a descriptor has been obtained, the callback information can be
130   added and the descriptor must then be submitted. Some DMA engine
131   drivers may hold a spinlock between a successful preparation and
132   submission so it is important that these two operations are closely
133   paired.
134
135   .. note::
136
137      Although the async_tx API specifies that completion callback
138      routines cannot submit any new operations, this is not the
139      case for slave/cyclic DMA.
140
141      For slave DMA, the subsequent transaction may not be available
142      for submission prior to callback function being invoked, so
143      slave DMA callbacks are permitted to prepare and submit a new
144      transaction.
145
146      For cyclic DMA, a callback function may wish to terminate the
147      DMA via dmaengine_terminate_async().
148
149      Therefore, it is important that DMA engine drivers drop any
150      locks before calling the callback function which may cause a
151      deadlock.
152
153      Note that callbacks will always be invoked from the DMA
154      engines tasklet, never from interrupt context.
155
156   **Optional: per descriptor metadata**
157
158   DMAengine provides two ways for metadata support.
159
160   DESC_METADATA_CLIENT
161
162     The metadata buffer is allocated/provided by the client driver and it is
163     attached to the descriptor.
164
165   .. code-block:: c
166
167      int dmaengine_desc_attach_metadata(struct dma_async_tx_descriptor *desc,
168                                    void *data, size_t len);
169
170   DESC_METADATA_ENGINE
171
172     The metadata buffer is allocated/managed by the DMA driver. The client
173     driver can ask for the pointer, maximum size and the currently used size of
174     the metadata and can directly update or read it.
175
176     Becasue the DMA driver manages the memory area containing the metadata,
177     clients must make sure that they do not try to access or get the pointer
178     after their transfer completion callback has run for the descriptor.
179     If no completion callback has been defined for the transfer, then the
180     metadata must not be accessed after issue_pending.
181     In other words: if the aim is to read back metadata after the transfer is
182     completed, then the client must use completion callback.
183
184   .. code-block:: c
185
186      void *dmaengine_desc_get_metadata_ptr(struct dma_async_tx_descriptor *desc,
187                 size_t *payload_len, size_t *max_len);
188
189      int dmaengine_desc_set_metadata_len(struct dma_async_tx_descriptor *desc,
190                 size_t payload_len);
191
192   Client drivers can query if a given mode is supported with:
193
194   .. code-block:: c
195
196      bool dmaengine_is_metadata_mode_supported(struct dma_chan *chan,
197                 enum dma_desc_metadata_mode mode);
198
199   Depending on the used mode client drivers must follow different flow.
200
201   DESC_METADATA_CLIENT
202
203     - DMA_MEM_TO_DEV / DEV_MEM_TO_MEM:
204
205       1. prepare the descriptor (dmaengine_prep_*)
206          construct the metadata in the client's buffer
207       2. use dmaengine_desc_attach_metadata() to attach the buffer to the
208          descriptor
209       3. submit the transfer
210
211     - DMA_DEV_TO_MEM:
212
213       1. prepare the descriptor (dmaengine_prep_*)
214       2. use dmaengine_desc_attach_metadata() to attach the buffer to the
215          descriptor
216       3. submit the transfer
217       4. when the transfer is completed, the metadata should be available in the
218          attached buffer
219
220   DESC_METADATA_ENGINE
221
222     - DMA_MEM_TO_DEV / DEV_MEM_TO_MEM:
223
224       1. prepare the descriptor (dmaengine_prep_*)
225       2. use dmaengine_desc_get_metadata_ptr() to get the pointer to the
226          engine's metadata area
227       3. update the metadata at the pointer
228       4. use dmaengine_desc_set_metadata_len()  to tell the DMA engine the
229          amount of data the client has placed into the metadata buffer
230       5. submit the transfer
231
232     - DMA_DEV_TO_MEM:
233
234       1. prepare the descriptor (dmaengine_prep_*)
235       2. submit the transfer
236       3. on transfer completion, use dmaengine_desc_get_metadata_ptr() to get
237          the pointer to the engine's metadata area
238       4. read out the metadata from the pointer
239
240   .. note::
241
242      When DESC_METADATA_ENGINE mode is used the metadata area for the descriptor
243      is no longer valid after the transfer has been completed (valid up to the
244      point when the completion callback returns if used).
245
246      Mixed use of DESC_METADATA_CLIENT / DESC_METADATA_ENGINE is not allowed,
247      client drivers must use either of the modes per descriptor.
248
249 4. Submit the transaction
250
251    Once the descriptor has been prepared and the callback information
252    added, it must be placed on the DMA engine drivers pending queue.
253
254    Interface:
255
256    .. code-block:: c
257
258       dma_cookie_t dmaengine_submit(struct dma_async_tx_descriptor *desc)
259
260    This returns a cookie can be used to check the progress of DMA engine
261    activity via other DMA engine calls not covered in this document.
262
263    dmaengine_submit() will not start the DMA operation, it merely adds
264    it to the pending queue. For this, see step 5, dma_async_issue_pending.
265
266    .. note::
267
268       After calling ``dmaengine_submit()`` the submitted transfer descriptor
269       (``struct dma_async_tx_descriptor``) belongs to the DMA engine.
270       Consequently, the client must consider invalid the pointer to that
271       descriptor.
272
273 5. Issue pending DMA requests and wait for callback notification
274
275    The transactions in the pending queue can be activated by calling the
276    issue_pending API. If channel is idle then the first transaction in
277    queue is started and subsequent ones queued up.
278
279    On completion of each DMA operation, the next in queue is started and
280    a tasklet triggered. The tasklet will then call the client driver
281    completion callback routine for notification, if set.
282
283    Interface:
284
285    .. code-block:: c
286
287       void dma_async_issue_pending(struct dma_chan *chan);
288
289 Further APIs
290 ------------
291
292 1. Terminate APIs
293
294    .. code-block:: c
295
296       int dmaengine_terminate_sync(struct dma_chan *chan)
297       int dmaengine_terminate_async(struct dma_chan *chan)
298       int dmaengine_terminate_all(struct dma_chan *chan) /* DEPRECATED */
299
300    This causes all activity for the DMA channel to be stopped, and may
301    discard data in the DMA FIFO which hasn't been fully transferred.
302    No callback functions will be called for any incomplete transfers.
303
304    Two variants of this function are available.
305
306    dmaengine_terminate_async() might not wait until the DMA has been fully
307    stopped or until any running complete callbacks have finished. But it is
308    possible to call dmaengine_terminate_async() from atomic context or from
309    within a complete callback. dmaengine_synchronize() must be called before it
310    is safe to free the memory accessed by the DMA transfer or free resources
311    accessed from within the complete callback.
312
313    dmaengine_terminate_sync() will wait for the transfer and any running
314    complete callbacks to finish before it returns. But the function must not be
315    called from atomic context or from within a complete callback.
316
317    dmaengine_terminate_all() is deprecated and should not be used in new code.
318
319 2. Pause API
320
321    .. code-block:: c
322
323       int dmaengine_pause(struct dma_chan *chan)
324
325    This pauses activity on the DMA channel without data loss.
326
327 3. Resume API
328
329    .. code-block:: c
330
331        int dmaengine_resume(struct dma_chan *chan)
332
333    Resume a previously paused DMA channel. It is invalid to resume a
334    channel which is not currently paused.
335
336 4. Check Txn complete
337
338    .. code-block:: c
339
340       enum dma_status dma_async_is_tx_complete(struct dma_chan *chan,
341                 dma_cookie_t cookie, dma_cookie_t *last, dma_cookie_t *used)
342
343    This can be used to check the status of the channel. Please see
344    the documentation in include/linux/dmaengine.h for a more complete
345    description of this API.
346
347    This can be used in conjunction with dma_async_is_complete() and
348    the cookie returned from dmaengine_submit() to check for
349    completion of a specific DMA transaction.
350
351    .. note::
352
353       Not all DMA engine drivers can return reliable information for
354       a running DMA channel. It is recommended that DMA engine users
355       pause or stop (via dmaengine_terminate_all()) the channel before
356       using this API.
357
358 5. Synchronize termination API
359
360    .. code-block:: c
361
362       void dmaengine_synchronize(struct dma_chan *chan)
363
364    Synchronize the termination of the DMA channel to the current context.
365
366    This function should be used after dmaengine_terminate_async() to synchronize
367    the termination of the DMA channel to the current context. The function will
368    wait for the transfer and any running complete callbacks to finish before it
369    returns.
370
371    If dmaengine_terminate_async() is used to stop the DMA channel this function
372    must be called before it is safe to free memory accessed by previously
373    submitted descriptors or to free any resources accessed within the complete
374    callback of previously submitted descriptors.
375
376    The behavior of this function is undefined if dma_async_issue_pending() has
377    been called between dmaengine_terminate_async() and this function.