drivers/iommu/tegra-smmu.c

   1 // SPDX-License-Identifier: GPL-2.0-only
   2 /*
   3  * Copyright (C) 2011-2014 NVIDIA CORPORATION.  All rights reserved.
   4  */
   5
   6 #include <linux/bitops.h>
   7 #include <linux/debugfs.h>
   8 #include <linux/err.h>
   9 #include <linux/iommu.h>
  10 #include <linux/kernel.h>
  11 #include <linux/of.h>
  12 #include <linux/of_device.h>
  13 #include <linux/pci.h>
  14 #include <linux/platform_device.h>
  15 #include <linux/slab.h>
  16 #include <linux/spinlock.h>
  17 #include <linux/dma-mapping.h>
  18
  19 #include <soc/tegra/ahb.h>
  20 #include <soc/tegra/mc.h>
  21
  22 struct tegra_smmu_group {
  23         struct list_head list;
  24         struct tegra_smmu *smmu;
  25         const struct tegra_smmu_group_soc *soc;
  26         struct iommu_group *group;
  27         unsigned int swgroup;
  28 };
  29
  30 struct tegra_smmu {
  31         void __iomem *regs;
  32         struct device *dev;
  33
  34         struct tegra_mc *mc;
  35         const struct tegra_smmu_soc *soc;
  36
  37         struct list_head groups;
  38
  39         unsigned long pfn_mask;
  40         unsigned long tlb_mask;
  41
  42         unsigned long *asids;
  43         struct mutex lock;
  44
  45         struct list_head list;
  46
  47         struct dentry *debugfs;
  48
  49         struct iommu_device iommu;      /* IOMMU Core code handle */
  50 };
  51
  52 struct tegra_smmu_as {
  53         struct iommu_domain domain;
  54         struct tegra_smmu *smmu;
  55         unsigned int use_count;
  56         spinlock_t lock;
  57         u32 *count;
  58         struct page **pts;
  59         struct page *pd;
  60         dma_addr_t pd_dma;
  61         unsigned id;
  62         u32 attr;
  63 };
  64
  65 static struct tegra_smmu_as *to_smmu_as(struct iommu_domain *dom)
  66 {
  67         return container_of(dom, struct tegra_smmu_as, domain);
  68 }
  69
  70 static inline void smmu_writel(struct tegra_smmu *smmu, u32 value,
  71                                unsigned long offset)
  72 {
  73         writel(value, smmu->regs + offset);
  74 }
  75
  76 static inline u32 smmu_readl(struct tegra_smmu *smmu, unsigned long offset)
  77 {
  78         return readl(smmu->regs + offset);
  79 }
  80
  81 #define SMMU_CONFIG 0x010
  82 #define  SMMU_CONFIG_ENABLE (1 << 0)
  83
  84 #define SMMU_TLB_CONFIG 0x14
  85 #define  SMMU_TLB_CONFIG_HIT_UNDER_MISS (1 << 29)
  86 #define  SMMU_TLB_CONFIG_ROUND_ROBIN_ARBITRATION (1 << 28)
  87 #define  SMMU_TLB_CONFIG_ACTIVE_LINES(smmu) \
  88         ((smmu)->soc->num_tlb_lines & (smmu)->tlb_mask)
  89
  90 #define SMMU_PTC_CONFIG 0x18
  91 #define  SMMU_PTC_CONFIG_ENABLE (1 << 29)
  92 #define  SMMU_PTC_CONFIG_REQ_LIMIT(x) (((x) & 0x0f) << 24)
  93 #define  SMMU_PTC_CONFIG_INDEX_MAP(x) ((x) & 0x3f)
  94
  95 #define SMMU_PTB_ASID 0x01c
  96 #define  SMMU_PTB_ASID_VALUE(x) ((x) & 0x7f)
  97
  98 #define SMMU_PTB_DATA 0x020
  99 #define  SMMU_PTB_DATA_VALUE(dma, attr) ((dma) >> 12 | (attr))
 100
 101 #define SMMU_MK_PDE(dma, attr) ((dma) >> SMMU_PTE_SHIFT | (attr))
 102
 103 #define SMMU_TLB_FLUSH 0x030
 104 #define  SMMU_TLB_FLUSH_VA_MATCH_ALL     (0 << 0)
 105 #define  SMMU_TLB_FLUSH_VA_MATCH_SECTION (2 << 0)
 106 #define  SMMU_TLB_FLUSH_VA_MATCH_GROUP   (3 << 0)
 107 #define  SMMU_TLB_FLUSH_VA_SECTION(addr) ((((addr) & 0xffc00000) >> 12) | \
 108                                           SMMU_TLB_FLUSH_VA_MATCH_SECTION)
 109 #define  SMMU_TLB_FLUSH_VA_GROUP(addr)   ((((addr) & 0xffffc000) >> 12) | \
 110                                           SMMU_TLB_FLUSH_VA_MATCH_GROUP)
 111 #define  SMMU_TLB_FLUSH_ASID_MATCH       (1 << 31)
 112
 113 #define SMMU_PTC_FLUSH 0x034
 114 #define  SMMU_PTC_FLUSH_TYPE_ALL (0 << 0)
 115 #define  SMMU_PTC_FLUSH_TYPE_ADR (1 << 0)
 116
 117 #define SMMU_PTC_FLUSH_HI 0x9b8
 118 #define  SMMU_PTC_FLUSH_HI_MASK 0x3
 119
 120 /* per-SWGROUP SMMU_*_ASID register */
 121 #define SMMU_ASID_ENABLE (1 << 31)
 122 #define SMMU_ASID_MASK 0x7f
 123 #define SMMU_ASID_VALUE(x) ((x) & SMMU_ASID_MASK)
 124
 125 /* page table definitions */
 126 #define SMMU_NUM_PDE 1024
 127 #define SMMU_NUM_PTE 1024
 128
 129 #define SMMU_SIZE_PD (SMMU_NUM_PDE * 4)
 130 #define SMMU_SIZE_PT (SMMU_NUM_PTE * 4)
 131
 132 #define SMMU_PDE_SHIFT 22
 133 #define SMMU_PTE_SHIFT 12
 134
 135 #define SMMU_PAGE_MASK          (~(SMMU_SIZE_PT-1))
 136 #define SMMU_OFFSET_IN_PAGE(x)  ((unsigned long)(x) & ~SMMU_PAGE_MASK)
 137 #define SMMU_PFN_PHYS(x)        ((phys_addr_t)(x) << SMMU_PTE_SHIFT)
 138 #define SMMU_PHYS_PFN(x)        ((unsigned long)((x) >> SMMU_PTE_SHIFT))
 139
 140 #define SMMU_PD_READABLE        (1 << 31)
 141 #define SMMU_PD_WRITABLE        (1 << 30)
 142 #define SMMU_PD_NONSECURE       (1 << 29)
 143
 144 #define SMMU_PDE_READABLE       (1 << 31)
 145 #define SMMU_PDE_WRITABLE       (1 << 30)
 146 #define SMMU_PDE_NONSECURE      (1 << 29)
 147 #define SMMU_PDE_NEXT           (1 << 28)
 148
 149 #define SMMU_PTE_READABLE       (1 << 31)
 150 #define SMMU_PTE_WRITABLE       (1 << 30)
 151 #define SMMU_PTE_NONSECURE      (1 << 29)
 152
 153 #define SMMU_PDE_ATTR           (SMMU_PDE_READABLE | SMMU_PDE_WRITABLE | \
 154                                  SMMU_PDE_NONSECURE)
 155
 156 static unsigned int iova_pd_index(unsigned long iova)
 157 {
 158         return (iova >> SMMU_PDE_SHIFT) & (SMMU_NUM_PDE - 1);
 159 }
 160
 161 static unsigned int iova_pt_index(unsigned long iova)
 162 {
 163         return (iova >> SMMU_PTE_SHIFT) & (SMMU_NUM_PTE - 1);
 164 }
 165
 166 static bool smmu_dma_addr_valid(struct tegra_smmu *smmu, dma_addr_t addr)
 167 {
 168         addr >>= 12;
 169         return (addr & smmu->pfn_mask) == addr;
 170 }
 171
 172 static dma_addr_t smmu_pde_to_dma(struct tegra_smmu *smmu, u32 pde)
 173 {
 174         return (dma_addr_t)(pde & smmu->pfn_mask) << 12;
 175 }
 176
 177 static void smmu_flush_ptc_all(struct tegra_smmu *smmu)
 178 {
 179         smmu_writel(smmu, SMMU_PTC_FLUSH_TYPE_ALL, SMMU_PTC_FLUSH);
 180 }
 181
 182 static inline void smmu_flush_ptc(struct tegra_smmu *smmu, dma_addr_t dma,
 183                                   unsigned long offset)
 184 {
 185         u32 value;
 186
 187         offset &= ~(smmu->mc->soc->atom_size - 1);
 188
 189         if (smmu->mc->soc->num_address_bits > 32) {
 190 #ifdef CONFIG_ARCH_DMA_ADDR_T_64BIT
 191                 value = (dma >> 32) & SMMU_PTC_FLUSH_HI_MASK;
 192 #else
 193                 value = 0;
 194 #endif
 195                 smmu_writel(smmu, value, SMMU_PTC_FLUSH_HI);
 196         }
 197
 198         value = (dma + offset) | SMMU_PTC_FLUSH_TYPE_ADR;
 199         smmu_writel(smmu, value, SMMU_PTC_FLUSH);
 200 }
 201
 202 static inline void smmu_flush_tlb(struct tegra_smmu *smmu)
 203 {
 204         smmu_writel(smmu, SMMU_TLB_FLUSH_VA_MATCH_ALL, SMMU_TLB_FLUSH);
 205 }
 206
 207 static inline void smmu_flush_tlb_asid(struct tegra_smmu *smmu,
 208                                        unsigned long asid)
 209 {
 210         u32 value;
 211
 212         if (smmu->soc->num_asids == 4)
 213                 value = (asid & 0x3) << 29;
 214         else
 215                 value = (asid & 0x7f) << 24;
 216
 217         value |= SMMU_TLB_FLUSH_ASID_MATCH | SMMU_TLB_FLUSH_VA_MATCH_ALL;
 218         smmu_writel(smmu, value, SMMU_TLB_FLUSH);
 219 }
 220
 221 static inline void smmu_flush_tlb_section(struct tegra_smmu *smmu,
 222                                           unsigned long asid,
 223                                           unsigned long iova)
 224 {
 225         u32 value;
 226
 227         if (smmu->soc->num_asids == 4)
 228                 value = (asid & 0x3) << 29;
 229         else
 230                 value = (asid & 0x7f) << 24;
 231
 232         value |= SMMU_TLB_FLUSH_ASID_MATCH | SMMU_TLB_FLUSH_VA_SECTION(iova);
 233         smmu_writel(smmu, value, SMMU_TLB_FLUSH);
 234 }
 235
 236 static inline void smmu_flush_tlb_group(struct tegra_smmu *smmu,
 237                                         unsigned long asid,
 238                                         unsigned long iova)
 239 {
 240         u32 value;
 241
 242         if (smmu->soc->num_asids == 4)
 243                 value = (asid & 0x3) << 29;
 244         else
 245                 value = (asid & 0x7f) << 24;
 246
 247         value |= SMMU_TLB_FLUSH_ASID_MATCH | SMMU_TLB_FLUSH_VA_GROUP(iova);
 248         smmu_writel(smmu, value, SMMU_TLB_FLUSH);
 249 }
 250
 251 static inline void smmu_flush(struct tegra_smmu *smmu)
 252 {
 253         smmu_readl(smmu, SMMU_PTB_ASID);
 254 }
 255
 256 static int tegra_smmu_alloc_asid(struct tegra_smmu *smmu, unsigned int *idp)
 257 {
 258         unsigned long id;
 259
 260         id = find_first_zero_bit(smmu->asids, smmu->soc->num_asids);
 261         if (id >= smmu->soc->num_asids)
 262                 return -ENOSPC;
 263
 264         set_bit(id, smmu->asids);
 265         *idp = id;
 266
 267         return 0;
 268 }
 269
 270 static void tegra_smmu_free_asid(struct tegra_smmu *smmu, unsigned int id)
 271 {
 272         clear_bit(id, smmu->asids);
 273 }
 274
 275 static bool tegra_smmu_capable(enum iommu_cap cap)
 276 {
 277         return false;
 278 }
 279
 280 static struct iommu_domain *tegra_smmu_domain_alloc(unsigned type)
 281 {
 282         struct tegra_smmu_as *as;
 283
 284         if (type != IOMMU_DOMAIN_UNMANAGED)
 285                 return NULL;
 286
 287         as = kzalloc(sizeof(*as), GFP_KERNEL);
 288         if (!as)
 289                 return NULL;
 290
 291         as->attr = SMMU_PD_READABLE | SMMU_PD_WRITABLE | SMMU_PD_NONSECURE;
 292
 293         as->pd = alloc_page(GFP_KERNEL | __GFP_DMA | __GFP_ZERO);
 294         if (!as->pd) {
 295                 kfree(as);
 296                 return NULL;
 297         }
 298
 299         as->count = kcalloc(SMMU_NUM_PDE, sizeof(u32), GFP_KERNEL);
 300         if (!as->count) {
 301                 __free_page(as->pd);
 302                 kfree(as);
 303                 return NULL;
 304         }
 305
 306         as->pts = kcalloc(SMMU_NUM_PDE, sizeof(*as->pts), GFP_KERNEL);
 307         if (!as->pts) {
 308                 kfree(as->count);
 309                 __free_page(as->pd);
 310                 kfree(as);
 311                 return NULL;
 312         }
 313
 314         spin_lock_init(&as->lock);
 315
 316         /* setup aperture */
 317         as->domain.geometry.aperture_start = 0;
 318         as->domain.geometry.aperture_end = 0xffffffff;
 319         as->domain.geometry.force_aperture = true;
 320
 321         return &as->domain;
 322 }
 323
 324 static void tegra_smmu_domain_free(struct iommu_domain *domain)
 325 {
 326         struct tegra_smmu_as *as = to_smmu_as(domain);
 327
 328         /* TODO: free page directory and page tables */
 329
 330         WARN_ON_ONCE(as->use_count);
 331         kfree(as->count);
 332         kfree(as->pts);
 333         kfree(as);
 334 }
 335
 336 static const struct tegra_smmu_swgroup *
 337 tegra_smmu_find_swgroup(struct tegra_smmu *smmu, unsigned int swgroup)
 338 {
 339         const struct tegra_smmu_swgroup *group = NULL;
 340         unsigned int i;
 341
 342         for (i = 0; i < smmu->soc->num_swgroups; i++) {
 343                 if (smmu->soc->swgroups[i].swgroup == swgroup) {
 344                         group = &smmu->soc->swgroups[i];
 345                         break;
 346                 }
 347         }
 348
 349         return group;
 350 }
 351
 352 static void tegra_smmu_enable(struct tegra_smmu *smmu, unsigned int swgroup,
 353                               unsigned int asid)
 354 {
 355         const struct tegra_smmu_swgroup *group;
 356         unsigned int i;
 357         u32 value;
 358
 359         group = tegra_smmu_find_swgroup(smmu, swgroup);
 360         if (group) {
 361                 value = smmu_readl(smmu, group->reg);
 362                 value &= ~SMMU_ASID_MASK;
 363                 value |= SMMU_ASID_VALUE(asid);
 364                 value |= SMMU_ASID_ENABLE;
 365                 smmu_writel(smmu, value, group->reg);
 366         } else {
 367                 pr_warn("%s group from swgroup %u not found\n", __func__,
 368                                 swgroup);
 369                 /* No point moving ahead if group was not found */
 370                 return;
 371         }
 372
 373         for (i = 0; i < smmu->soc->num_clients; i++) {
 374                 const struct tegra_mc_client *client = &smmu->soc->clients[i];
 375
 376                 if (client->swgroup != swgroup)
 377                         continue;
 378
 379                 value = smmu_readl(smmu, client->regs.smmu.reg);
 380                 value |= BIT(client->regs.smmu.bit);
 381                 smmu_writel(smmu, value, client->regs.smmu.reg);
 382         }
 383 }
 384
 385 static void tegra_smmu_disable(struct tegra_smmu *smmu, unsigned int swgroup,
 386                                unsigned int asid)
 387 {
 388         const struct tegra_smmu_swgroup *group;
 389         unsigned int i;
 390         u32 value;
 391
 392         group = tegra_smmu_find_swgroup(smmu, swgroup);
 393         if (group) {
 394                 value = smmu_readl(smmu, group->reg);
 395                 value &= ~SMMU_ASID_MASK;
 396                 value |= SMMU_ASID_VALUE(asid);
 397                 value &= ~SMMU_ASID_ENABLE;
 398                 smmu_writel(smmu, value, group->reg);
 399         }
 400
 401         for (i = 0; i < smmu->soc->num_clients; i++) {
 402                 const struct tegra_mc_client *client = &smmu->soc->clients[i];
 403
 404                 if (client->swgroup != swgroup)
 405                         continue;
 406
 407                 value = smmu_readl(smmu, client->regs.smmu.reg);
 408                 value &= ~BIT(client->regs.smmu.bit);
 409                 smmu_writel(smmu, value, client->regs.smmu.reg);
 410         }
 411 }
 412
 413 static int tegra_smmu_as_prepare(struct tegra_smmu *smmu,
 414                                  struct tegra_smmu_as *as)
 415 {
 416         u32 value;
 417         int err = 0;
 418
 419         mutex_lock(&smmu->lock);
 420
 421         if (as->use_count > 0) {
 422                 as->use_count++;
 423                 goto unlock;
 424         }
 425
 426         as->pd_dma = dma_map_page(smmu->dev, as->pd, 0, SMMU_SIZE_PD,
 427                                   DMA_TO_DEVICE);
 428         if (dma_mapping_error(smmu->dev, as->pd_dma)) {
 429                 err = -ENOMEM;
 430                 goto unlock;
 431         }
 432
 433         /* We can't handle 64-bit DMA addresses */
 434         if (!smmu_dma_addr_valid(smmu, as->pd_dma)) {
 435                 err = -ENOMEM;
 436                 goto err_unmap;
 437         }
 438
 439         err = tegra_smmu_alloc_asid(smmu, &as->id);
 440         if (err < 0)
 441                 goto err_unmap;
 442
 443         smmu_flush_ptc(smmu, as->pd_dma, 0);
 444         smmu_flush_tlb_asid(smmu, as->id);
 445
 446         smmu_writel(smmu, as->id & 0x7f, SMMU_PTB_ASID);
 447         value = SMMU_PTB_DATA_VALUE(as->pd_dma, as->attr);
 448         smmu_writel(smmu, value, SMMU_PTB_DATA);
 449         smmu_flush(smmu);
 450
 451         as->smmu = smmu;
 452         as->use_count++;
 453
 454         mutex_unlock(&smmu->lock);
 455
 456         return 0;
 457
 458 err_unmap:
 459         dma_unmap_page(smmu->dev, as->pd_dma, SMMU_SIZE_PD, DMA_TO_DEVICE);
 460 unlock:
 461         mutex_unlock(&smmu->lock);
 462
 463         return err;
 464 }
 465
 466 static void tegra_smmu_as_unprepare(struct tegra_smmu *smmu,
 467                                     struct tegra_smmu_as *as)
 468 {
 469         mutex_lock(&smmu->lock);
 470
 471         if (--as->use_count > 0) {
 472                 mutex_unlock(&smmu->lock);
 473                 return;
 474         }
 475
 476         tegra_smmu_free_asid(smmu, as->id);
 477
 478         dma_unmap_page(smmu->dev, as->pd_dma, SMMU_SIZE_PD, DMA_TO_DEVICE);
 479
 480         as->smmu = NULL;
 481
 482         mutex_unlock(&smmu->lock);
 483 }
 484
 485 static int tegra_smmu_attach_dev(struct iommu_domain *domain,
 486                                  struct device *dev)
 487 {
 488         struct iommu_fwspec *fwspec = dev_iommu_fwspec_get(dev);
 489         struct tegra_smmu *smmu = dev_iommu_priv_get(dev);
 490         struct tegra_smmu_as *as = to_smmu_as(domain);
 491         unsigned int index;
 492         int err;
 493
 494         if (!fwspec)
 495                 return -ENOENT;
 496
 497         for (index = 0; index < fwspec->num_ids; index++) {
 498                 err = tegra_smmu_as_prepare(smmu, as);
 499                 if (err)
 500                         goto disable;
 501
 502                 tegra_smmu_enable(smmu, fwspec->ids[index], as->id);
 503         }
 504
 505         if (index == 0)
 506                 return -ENODEV;
 507
 508         return 0;
 509
 510 disable:
 511         while (index--) {
 512                 tegra_smmu_disable(smmu, fwspec->ids[index], as->id);
 513                 tegra_smmu_as_unprepare(smmu, as);
 514         }
 515
 516         return err;
 517 }
 518
 519 static void tegra_smmu_detach_dev(struct iommu_domain *domain, struct device *dev)
 520 {
 521         struct iommu_fwspec *fwspec = dev_iommu_fwspec_get(dev);
 522         struct tegra_smmu_as *as = to_smmu_as(domain);
 523         struct tegra_smmu *smmu = as->smmu;
 524         unsigned int index;
 525
 526         if (!fwspec)
 527                 return;
 528
 529         for (index = 0; index < fwspec->num_ids; index++) {
 530                 tegra_smmu_disable(smmu, fwspec->ids[index], as->id);
 531                 tegra_smmu_as_unprepare(smmu, as);
 532         }
 533 }
 534
 535 static void tegra_smmu_set_pde(struct tegra_smmu_as *as, unsigned long iova,
 536                                u32 value)
 537 {
 538         unsigned int pd_index = iova_pd_index(iova);
 539         struct tegra_smmu *smmu = as->smmu;
 540         u32 *pd = page_address(as->pd);
 541         unsigned long offset = pd_index * sizeof(*pd);
 542
 543         /* Set the page directory entry first */
 544         pd[pd_index] = value;
 545
 546         /* The flush the page directory entry from caches */
 547         dma_sync_single_range_for_device(smmu->dev, as->pd_dma, offset,
 548                                          sizeof(*pd), DMA_TO_DEVICE);
 549
 550         /* And flush the iommu */
 551         smmu_flush_ptc(smmu, as->pd_dma, offset);
 552         smmu_flush_tlb_section(smmu, as->id, iova);
 553         smmu_flush(smmu);
 554 }
 555
 556 static u32 *tegra_smmu_pte_offset(struct page *pt_page, unsigned long iova)
 557 {
 558         u32 *pt = page_address(pt_page);
 559
 560         return pt + iova_pt_index(iova);
 561 }
 562
 563 static u32 *tegra_smmu_pte_lookup(struct tegra_smmu_as *as, unsigned long iova,
 564                                   dma_addr_t *dmap)
 565 {
 566         unsigned int pd_index = iova_pd_index(iova);
 567         struct tegra_smmu *smmu = as->smmu;
 568         struct page *pt_page;
 569         u32 *pd;
 570
 571         pt_page = as->pts[pd_index];
 572         if (!pt_page)
 573                 return NULL;
 574
 575         pd = page_address(as->pd);
 576         *dmap = smmu_pde_to_dma(smmu, pd[pd_index]);
 577
 578         return tegra_smmu_pte_offset(pt_page, iova);
 579 }
 580
 581 static u32 *as_get_pte(struct tegra_smmu_as *as, dma_addr_t iova,
 582                        dma_addr_t *dmap, struct page *page)
 583 {
 584         unsigned int pde = iova_pd_index(iova);
 585         struct tegra_smmu *smmu = as->smmu;
 586
 587         if (!as->pts[pde]) {
 588                 dma_addr_t dma;
 589
 590                 dma = dma_map_page(smmu->dev, page, 0, SMMU_SIZE_PT,
 591                                    DMA_TO_DEVICE);
 592                 if (dma_mapping_error(smmu->dev, dma)) {
 593                         __free_page(page);
 594                         return NULL;
 595                 }
 596
 597                 if (!smmu_dma_addr_valid(smmu, dma)) {
 598                         dma_unmap_page(smmu->dev, dma, SMMU_SIZE_PT,
 599                                        DMA_TO_DEVICE);
 600                         __free_page(page);
 601                         return NULL;
 602                 }
 603
 604                 as->pts[pde] = page;
 605
 606                 tegra_smmu_set_pde(as, iova, SMMU_MK_PDE(dma, SMMU_PDE_ATTR |
 607                                                               SMMU_PDE_NEXT));
 608
 609                 *dmap = dma;
 610         } else {
 611                 u32 *pd = page_address(as->pd);
 612
 613                 *dmap = smmu_pde_to_dma(smmu, pd[pde]);
 614         }
 615
 616         return tegra_smmu_pte_offset(as->pts[pde], iova);
 617 }
 618
 619 static void tegra_smmu_pte_get_use(struct tegra_smmu_as *as, unsigned long iova)
 620 {
 621         unsigned int pd_index = iova_pd_index(iova);
 622
 623         as->count[pd_index]++;
 624 }
 625
 626 static void tegra_smmu_pte_put_use(struct tegra_smmu_as *as, unsigned long iova)
 627 {
 628         unsigned int pde = iova_pd_index(iova);
 629         struct page *page = as->pts[pde];
 630
 631         /*
 632          * When no entries in this page table are used anymore, return the
 633          * memory page to the system.
 634          */
 635         if (--as->count[pde] == 0) {
 636                 struct tegra_smmu *smmu = as->smmu;
 637                 u32 *pd = page_address(as->pd);
 638                 dma_addr_t pte_dma = smmu_pde_to_dma(smmu, pd[pde]);
 639
 640                 tegra_smmu_set_pde(as, iova, 0);
 641
 642                 dma_unmap_page(smmu->dev, pte_dma, SMMU_SIZE_PT, DMA_TO_DEVICE);
 643                 __free_page(page);
 644                 as->pts[pde] = NULL;
 645         }
 646 }
 647
 648 static void tegra_smmu_set_pte(struct tegra_smmu_as *as, unsigned long iova,
 649                                u32 *pte, dma_addr_t pte_dma, u32 val)
 650 {
 651         struct tegra_smmu *smmu = as->smmu;
 652         unsigned long offset = SMMU_OFFSET_IN_PAGE(pte);
 653
 654         *pte = val;
 655
 656         dma_sync_single_range_for_device(smmu->dev, pte_dma, offset,
 657                                          4, DMA_TO_DEVICE);
 658         smmu_flush_ptc(smmu, pte_dma, offset);
 659         smmu_flush_tlb_group(smmu, as->id, iova);
 660         smmu_flush(smmu);
 661 }
 662
 663 static struct page *as_get_pde_page(struct tegra_smmu_as *as,
 664                                     unsigned long iova, gfp_t gfp,
 665                                     unsigned long *flags)
 666 {
 667         unsigned int pde = iova_pd_index(iova);
 668         struct page *page = as->pts[pde];
 669
 670         /* at first check whether allocation needs to be done at all */
 671         if (page)
 672                 return page;
 673
 674         /*
 675          * In order to prevent exhaustion of the atomic memory pool, we
 676          * allocate page in a sleeping context if GFP flags permit. Hence
 677          * spinlock needs to be unlocked and re-locked after allocation.
 678          */
 679         if (!(gfp & __GFP_ATOMIC))
 680                 spin_unlock_irqrestore(&as->lock, *flags);
 681
 682         page = alloc_page(gfp | __GFP_DMA | __GFP_ZERO);
 683
 684         if (!(gfp & __GFP_ATOMIC))
 685                 spin_lock_irqsave(&as->lock, *flags);
 686
 687         /*
 688          * In a case of blocking allocation, a concurrent mapping may win
 689          * the PDE allocation. In this case the allocated page isn't needed
 690          * if allocation succeeded and the allocation failure isn't fatal.
 691          */
 692         if (as->pts[pde]) {
 693                 if (page)
 694                         __free_page(page);
 695
 696                 page = as->pts[pde];
 697         }
 698
 699         return page;
 700 }
 701
 702 static int
 703 __tegra_smmu_map(struct iommu_domain *domain, unsigned long iova,
 704                  phys_addr_t paddr, size_t size, int prot, gfp_t gfp,
 705                  unsigned long *flags)
 706 {
 707         struct tegra_smmu_as *as = to_smmu_as(domain);
 708         dma_addr_t pte_dma;
 709         struct page *page;
 710         u32 pte_attrs;
 711         u32 *pte;
 712
 713         page = as_get_pde_page(as, iova, gfp, flags);
 714         if (!page)
 715                 return -ENOMEM;
 716
 717         pte = as_get_pte(as, iova, &pte_dma, page);
 718         if (!pte)
 719                 return -ENOMEM;
 720
 721         /* If we aren't overwriting a pre-existing entry, increment use */
 722         if (*pte == 0)
 723                 tegra_smmu_pte_get_use(as, iova);
 724
 725         pte_attrs = SMMU_PTE_NONSECURE;
 726
 727         if (prot & IOMMU_READ)
 728                 pte_attrs |= SMMU_PTE_READABLE;
 729
 730         if (prot & IOMMU_WRITE)
 731                 pte_attrs |= SMMU_PTE_WRITABLE;
 732
 733         tegra_smmu_set_pte(as, iova, pte, pte_dma,
 734                            SMMU_PHYS_PFN(paddr) | pte_attrs);
 735
 736         return 0;
 737 }
 738
 739 static size_t
 740 __tegra_smmu_unmap(struct iommu_domain *domain, unsigned long iova,
 741                    size_t size, struct iommu_iotlb_gather *gather)
 742 {
 743         struct tegra_smmu_as *as = to_smmu_as(domain);
 744         dma_addr_t pte_dma;
 745         u32 *pte;
 746
 747         pte = tegra_smmu_pte_lookup(as, iova, &pte_dma);
 748         if (!pte || !*pte)
 749                 return 0;
 750
 751         tegra_smmu_set_pte(as, iova, pte, pte_dma, 0);
 752         tegra_smmu_pte_put_use(as, iova);
 753
 754         return size;
 755 }
 756
 757 static int tegra_smmu_map(struct iommu_domain *domain, unsigned long iova,
 758                           phys_addr_t paddr, size_t size, int prot, gfp_t gfp)
 759 {
 760         struct tegra_smmu_as *as = to_smmu_as(domain);
 761         unsigned long flags;
 762         int ret;
 763
 764         spin_lock_irqsave(&as->lock, flags);
 765         ret = __tegra_smmu_map(domain, iova, paddr, size, prot, gfp, &flags);
 766         spin_unlock_irqrestore(&as->lock, flags);
 767
 768         return ret;
 769 }
 770
 771 static size_t tegra_smmu_unmap(struct iommu_domain *domain, unsigned long iova,
 772                                size_t size, struct iommu_iotlb_gather *gather)
 773 {
 774         struct tegra_smmu_as *as = to_smmu_as(domain);
 775         unsigned long flags;
 776
 777         spin_lock_irqsave(&as->lock, flags);
 778         size = __tegra_smmu_unmap(domain, iova, size, gather);
 779         spin_unlock_irqrestore(&as->lock, flags);
 780
 781         return size;
 782 }
 783
 784 static phys_addr_t tegra_smmu_iova_to_phys(struct iommu_domain *domain,
 785                                            dma_addr_t iova)
 786 {
 787         struct tegra_smmu_as *as = to_smmu_as(domain);
 788         unsigned long pfn;
 789         dma_addr_t pte_dma;
 790         u32 *pte;
 791
 792         pte = tegra_smmu_pte_lookup(as, iova, &pte_dma);
 793         if (!pte || !*pte)
 794                 return 0;
 795
 796         pfn = *pte & as->smmu->pfn_mask;
 797
 798         return SMMU_PFN_PHYS(pfn) + SMMU_OFFSET_IN_PAGE(iova);
 799 }
 800
 801 static struct tegra_smmu *tegra_smmu_find(struct device_node *np)
 802 {
 803         struct platform_device *pdev;
 804         struct tegra_mc *mc;
 805
 806         pdev = of_find_device_by_node(np);
 807         if (!pdev)
 808                 return NULL;
 809
 810         mc = platform_get_drvdata(pdev);
 811         if (!mc)
 812                 return NULL;
 813
 814         return mc->smmu;
 815 }
 816
 817 static int tegra_smmu_configure(struct tegra_smmu *smmu, struct device *dev,
 818                                 struct of_phandle_args *args)
 819 {
 820         const struct iommu_ops *ops = smmu->iommu.ops;
 821         int err;
 822
 823         err = iommu_fwspec_init(dev, &dev->of_node->fwnode, ops);
 824         if (err < 0) {
 825                 dev_err(dev, "failed to initialize fwspec: %d\n", err);
 826                 return err;
 827         }
 828
 829         err = ops->of_xlate(dev, args);
 830         if (err < 0) {
 831                 dev_err(dev, "failed to parse SW group ID: %d\n", err);
 832                 iommu_fwspec_free(dev);
 833                 return err;
 834         }
 835
 836         return 0;
 837 }
 838
 839 static struct iommu_device *tegra_smmu_probe_device(struct device *dev)
 840 {
 841         struct device_node *np = dev->of_node;
 842         struct tegra_smmu *smmu = NULL;
 843         struct of_phandle_args args;
 844         unsigned int index = 0;
 845         int err;
 846
 847         while (of_parse_phandle_with_args(np, "iommus", "#iommu-cells", index,
 848                                           &args) == 0) {
 849                 smmu = tegra_smmu_find(args.np);
 850                 if (smmu) {
 851                         err = tegra_smmu_configure(smmu, dev, &args);
 852
 853                         if (err < 0) {
 854                                 of_node_put(args.np);
 855                                 return ERR_PTR(err);
 856                         }
 857                 }
 858
 859                 of_node_put(args.np);
 860                 index++;
 861         }
 862
 863         smmu = dev_iommu_priv_get(dev);
 864         if (!smmu)
 865                 return ERR_PTR(-ENODEV);
 866
 867         return &smmu->iommu;
 868 }
 869
 870 static void tegra_smmu_release_device(struct device *dev) {}
 871
 872 static const struct tegra_smmu_group_soc *
 873 tegra_smmu_find_group(struct tegra_smmu *smmu, unsigned int swgroup)
 874 {
 875         unsigned int i, j;
 876
 877         for (i = 0; i < smmu->soc->num_groups; i++)
 878                 for (j = 0; j < smmu->soc->groups[i].num_swgroups; j++)
 879                         if (smmu->soc->groups[i].swgroups[j] == swgroup)
 880                                 return &smmu->soc->groups[i];
 881
 882         return NULL;
 883 }
 884
 885 static void tegra_smmu_group_release(void *iommu_data)
 886 {
 887         struct tegra_smmu_group *group = iommu_data;
 888         struct tegra_smmu *smmu = group->smmu;
 889
 890         mutex_lock(&smmu->lock);
 891         list_del(&group->list);
 892         mutex_unlock(&smmu->lock);
 893 }
 894
 895 static struct iommu_group *tegra_smmu_device_group(struct device *dev)
 896 {
 897         struct iommu_fwspec *fwspec = dev_iommu_fwspec_get(dev);
 898         struct tegra_smmu *smmu = dev_iommu_priv_get(dev);
 899         const struct tegra_smmu_group_soc *soc;
 900         unsigned int swgroup = fwspec->ids[0];
 901         struct tegra_smmu_group *group;
 902         struct iommu_group *grp;
 903
 904         /* Find group_soc associating with swgroup */
 905         soc = tegra_smmu_find_group(smmu, swgroup);
 906
 907         mutex_lock(&smmu->lock);
 908
 909         /* Find existing iommu_group associating with swgroup or group_soc */
 910         list_for_each_entry(group, &smmu->groups, list)
 911                 if ((group->swgroup == swgroup) || (soc && group->soc == soc)) {
 912                         grp = iommu_group_ref_get(group->group);
 913                         mutex_unlock(&smmu->lock);
 914                         return grp;
 915                 }
 916
 917         group = devm_kzalloc(smmu->dev, sizeof(*group), GFP_KERNEL);
 918         if (!group) {
 919                 mutex_unlock(&smmu->lock);
 920                 return NULL;
 921         }
 922
 923         INIT_LIST_HEAD(&group->list);
 924         group->swgroup = swgroup;
 925         group->smmu = smmu;
 926         group->soc = soc;
 927
 928         if (dev_is_pci(dev))
 929                 group->group = pci_device_group(dev);
 930         else
 931                 group->group = generic_device_group(dev);
 932
 933         if (IS_ERR(group->group)) {
 934                 devm_kfree(smmu->dev, group);
 935                 mutex_unlock(&smmu->lock);
 936                 return NULL;
 937         }
 938
 939         iommu_group_set_iommudata(group->group, group, tegra_smmu_group_release);
 940         if (soc)
 941                 iommu_group_set_name(group->group, soc->name);
 942         list_add_tail(&group->list, &smmu->groups);
 943         mutex_unlock(&smmu->lock);
 944
 945         return group->group;
 946 }
 947
 948 static int tegra_smmu_of_xlate(struct device *dev,
 949                                struct of_phandle_args *args)
 950 {
 951         struct platform_device *iommu_pdev = of_find_device_by_node(args->np);
 952         struct tegra_mc *mc = platform_get_drvdata(iommu_pdev);
 953         u32 id = args->args[0];
 954
 955         /*
 956          * Note: we are here releasing the reference of &iommu_pdev->dev, which
 957          * is mc->dev. Although some functions in tegra_smmu_ops may keep using
 958          * its private data beyond this point, it's still safe to do so because
 959          * the SMMU parent device is the same as the MC, so the reference count
 960          * isn't strictly necessary.
 961          */
 962         put_device(&iommu_pdev->dev);
 963
 964         dev_iommu_priv_set(dev, mc->smmu);
 965
 966         return iommu_fwspec_add_ids(dev, &id, 1);
 967 }
 968
 969 static const struct iommu_ops tegra_smmu_ops = {
 970         .capable = tegra_smmu_capable,
 971         .domain_alloc = tegra_smmu_domain_alloc,
 972         .domain_free = tegra_smmu_domain_free,
 973         .attach_dev = tegra_smmu_attach_dev,
 974         .detach_dev = tegra_smmu_detach_dev,
 975         .probe_device = tegra_smmu_probe_device,
 976         .release_device = tegra_smmu_release_device,
 977         .device_group = tegra_smmu_device_group,
 978         .map = tegra_smmu_map,
 979         .unmap = tegra_smmu_unmap,
 980         .iova_to_phys = tegra_smmu_iova_to_phys,
 981         .of_xlate = tegra_smmu_of_xlate,
 982         .pgsize_bitmap = SZ_4K,
 983 };
 984
 985 static void tegra_smmu_ahb_enable(void)
 986 {
 987         static const struct of_device_id ahb_match[] = {
 988                 { .compatible = "nvidia,tegra30-ahb", },
 989                 { }
 990         };
 991         struct device_node *ahb;
 992
 993         ahb = of_find_matching_node(NULL, ahb_match);
 994         if (ahb) {
 995                 tegra_ahb_enable_smmu(ahb);
 996                 of_node_put(ahb);
 997         }
 998 }
 999
1000 static int tegra_smmu_swgroups_show(struct seq_file *s, void *data)
1001 {
1002         struct tegra_smmu *smmu = s->private;
1003         unsigned int i;
1004         u32 value;
1005
1006         seq_printf(s, "swgroup    enabled  ASID\n");
1007         seq_printf(s, "------------------------\n");
1008
1009         for (i = 0; i < smmu->soc->num_swgroups; i++) {
1010                 const struct tegra_smmu_swgroup *group = &smmu->soc->swgroups[i];
1011                 const char *status;
1012                 unsigned int asid;
1013
1014                 value = smmu_readl(smmu, group->reg);
1015
1016                 if (value & SMMU_ASID_ENABLE)
1017                         status = "yes";
1018                 else
1019                         status = "no";
1020
1021                 asid = value & SMMU_ASID_MASK;
1022
1023                 seq_printf(s, "%-9s  %-7s  %#04x\n", group->name, status,
1024                            asid);
1025         }
1026
1027         return 0;
1028 }
1029
1030 DEFINE_SHOW_ATTRIBUTE(tegra_smmu_swgroups);
1031
1032 static int tegra_smmu_clients_show(struct seq_file *s, void *data)
1033 {
1034         struct tegra_smmu *smmu = s->private;
1035         unsigned int i;
1036         u32 value;
1037
1038         seq_printf(s, "client       enabled\n");
1039         seq_printf(s, "--------------------\n");
1040
1041         for (i = 0; i < smmu->soc->num_clients; i++) {
1042                 const struct tegra_mc_client *client = &smmu->soc->clients[i];
1043                 const char *status;
1044
1045                 value = smmu_readl(smmu, client->regs.smmu.reg);
1046
1047                 if (value & BIT(client->regs.smmu.bit))
1048                         status = "yes";
1049                 else
1050                         status = "no";
1051
1052                 seq_printf(s, "%-12s %s\n", client->name, status);
1053         }
1054
1055         return 0;
1056 }
1057
1058 DEFINE_SHOW_ATTRIBUTE(tegra_smmu_clients);
1059
1060 static void tegra_smmu_debugfs_init(struct tegra_smmu *smmu)
1061 {
1062         smmu->debugfs = debugfs_create_dir("smmu", NULL);
1063         if (!smmu->debugfs)
1064                 return;
1065
1066         debugfs_create_file("swgroups", S_IRUGO, smmu->debugfs, smmu,
1067                             &tegra_smmu_swgroups_fops);
1068         debugfs_create_file("clients", S_IRUGO, smmu->debugfs, smmu,
1069                             &tegra_smmu_clients_fops);
1070 }
1071
1072 static void tegra_smmu_debugfs_exit(struct tegra_smmu *smmu)
1073 {
1074         debugfs_remove_recursive(smmu->debugfs);
1075 }
1076
1077 struct tegra_smmu *tegra_smmu_probe(struct device *dev,
1078                                     const struct tegra_smmu_soc *soc,
1079                                     struct tegra_mc *mc)
1080 {
1081         struct tegra_smmu *smmu;
1082         size_t size;
1083         u32 value;
1084         int err;
1085
1086         smmu = devm_kzalloc(dev, sizeof(*smmu), GFP_KERNEL);
1087         if (!smmu)
1088                 return ERR_PTR(-ENOMEM);
1089
1090         /*
1091          * This is a bit of a hack. Ideally we'd want to simply return this
1092          * value. However the IOMMU registration process will attempt to add
1093          * all devices to the IOMMU when bus_set_iommu() is called. In order
1094          * not to rely on global variables to track the IOMMU instance, we
1095          * set it here so that it can be looked up from the .probe_device()
1096          * callback via the IOMMU device's .drvdata field.
1097          */
1098         mc->smmu = smmu;
1099
1100         size = BITS_TO_LONGS(soc->num_asids) * sizeof(long);
1101
1102         smmu->asids = devm_kzalloc(dev, size, GFP_KERNEL);
1103         if (!smmu->asids)
1104                 return ERR_PTR(-ENOMEM);
1105
1106         INIT_LIST_HEAD(&smmu->groups);
1107         mutex_init(&smmu->lock);
1108
1109         smmu->regs = mc->regs;
1110         smmu->soc = soc;
1111         smmu->dev = dev;
1112         smmu->mc = mc;
1113
1114         smmu->pfn_mask =
1115                 BIT_MASK(mc->soc->num_address_bits - SMMU_PTE_SHIFT) - 1;
1116         dev_dbg(dev, "address bits: %u, PFN mask: %#lx\n",
1117                 mc->soc->num_address_bits, smmu->pfn_mask);
1118         smmu->tlb_mask = (1 << fls(smmu->soc->num_tlb_lines)) - 1;
1119         dev_dbg(dev, "TLB lines: %u, mask: %#lx\n", smmu->soc->num_tlb_lines,
1120                 smmu->tlb_mask);
1121
1122         value = SMMU_PTC_CONFIG_ENABLE | SMMU_PTC_CONFIG_INDEX_MAP(0x3f);
1123
1124         if (soc->supports_request_limit)
1125                 value |= SMMU_PTC_CONFIG_REQ_LIMIT(8);
1126
1127         smmu_writel(smmu, value, SMMU_PTC_CONFIG);
1128
1129         value = SMMU_TLB_CONFIG_HIT_UNDER_MISS |
1130                 SMMU_TLB_CONFIG_ACTIVE_LINES(smmu);
1131
1132         if (soc->supports_round_robin_arbitration)
1133                 value |= SMMU_TLB_CONFIG_ROUND_ROBIN_ARBITRATION;
1134
1135         smmu_writel(smmu, value, SMMU_TLB_CONFIG);
1136
1137         smmu_flush_ptc_all(smmu);
1138         smmu_flush_tlb(smmu);
1139         smmu_writel(smmu, SMMU_CONFIG_ENABLE, SMMU_CONFIG);
1140         smmu_flush(smmu);
1141
1142         tegra_smmu_ahb_enable();
1143
1144         err = iommu_device_sysfs_add(&smmu->iommu, dev, NULL, dev_name(dev));
1145         if (err)
1146                 return ERR_PTR(err);
1147
1148         err = iommu_device_register(&smmu->iommu, &tegra_smmu_ops, dev);
1149         if (err)
1150                 goto remove_sysfs;
1151
1152         err = bus_set_iommu(&platform_bus_type, &tegra_smmu_ops);
1153         if (err < 0)
1154                 goto unregister;
1155
1156 #ifdef CONFIG_PCI
1157         err = bus_set_iommu(&pci_bus_type, &tegra_smmu_ops);
1158         if (err < 0)
1159                 goto unset_platform_bus;
1160 #endif
1161
1162         if (IS_ENABLED(CONFIG_DEBUG_FS))
1163                 tegra_smmu_debugfs_init(smmu);
1164
1165         return smmu;
1166
1167 unset_platform_bus: __maybe_unused;
1168         bus_set_iommu(&platform_bus_type, NULL);
1169 unregister:
1170         iommu_device_unregister(&smmu->iommu);
1171 remove_sysfs:
1172         iommu_device_sysfs_remove(&smmu->iommu);
1173
1174         return ERR_PTR(err);
1175 }
1176
1177 void tegra_smmu_remove(struct tegra_smmu *smmu)
1178 {
1179         iommu_device_unregister(&smmu->iommu);
1180         iommu_device_sysfs_remove(&smmu->iommu);
1181
1182         if (IS_ENABLED(CONFIG_DEBUG_FS))
1183                 tegra_smmu_debugfs_exit(smmu);
1184 }