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 struct iommu_domain *tegra_smmu_domain_alloc(unsigned type)
 276 {
 277         struct tegra_smmu_as *as;
 278
 279         if (type != IOMMU_DOMAIN_UNMANAGED)
 280                 return NULL;
 281
 282         as = kzalloc(sizeof(*as), GFP_KERNEL);
 283         if (!as)
 284                 return NULL;
 285
 286         as->attr = SMMU_PD_READABLE | SMMU_PD_WRITABLE | SMMU_PD_NONSECURE;
 287
 288         as->pd = alloc_page(GFP_KERNEL | __GFP_DMA | __GFP_ZERO);
 289         if (!as->pd) {
 290                 kfree(as);
 291                 return NULL;
 292         }
 293
 294         as->count = kcalloc(SMMU_NUM_PDE, sizeof(u32), GFP_KERNEL);
 295         if (!as->count) {
 296                 __free_page(as->pd);
 297                 kfree(as);
 298                 return NULL;
 299         }
 300
 301         as->pts = kcalloc(SMMU_NUM_PDE, sizeof(*as->pts), GFP_KERNEL);
 302         if (!as->pts) {
 303                 kfree(as->count);
 304                 __free_page(as->pd);
 305                 kfree(as);
 306                 return NULL;
 307         }
 308
 309         spin_lock_init(&as->lock);
 310
 311         /* setup aperture */
 312         as->domain.geometry.aperture_start = 0;
 313         as->domain.geometry.aperture_end = 0xffffffff;
 314         as->domain.geometry.force_aperture = true;
 315
 316         return &as->domain;
 317 }
 318
 319 static void tegra_smmu_domain_free(struct iommu_domain *domain)
 320 {
 321         struct tegra_smmu_as *as = to_smmu_as(domain);
 322
 323         /* TODO: free page directory and page tables */
 324
 325         WARN_ON_ONCE(as->use_count);
 326         kfree(as->count);
 327         kfree(as->pts);
 328         kfree(as);
 329 }
 330
 331 static const struct tegra_smmu_swgroup *
 332 tegra_smmu_find_swgroup(struct tegra_smmu *smmu, unsigned int swgroup)
 333 {
 334         const struct tegra_smmu_swgroup *group = NULL;
 335         unsigned int i;
 336
 337         for (i = 0; i < smmu->soc->num_swgroups; i++) {
 338                 if (smmu->soc->swgroups[i].swgroup == swgroup) {
 339                         group = &smmu->soc->swgroups[i];
 340                         break;
 341                 }
 342         }
 343
 344         return group;
 345 }
 346
 347 static void tegra_smmu_enable(struct tegra_smmu *smmu, unsigned int swgroup,
 348                               unsigned int asid)
 349 {
 350         const struct tegra_smmu_swgroup *group;
 351         unsigned int i;
 352         u32 value;
 353
 354         group = tegra_smmu_find_swgroup(smmu, swgroup);
 355         if (group) {
 356                 value = smmu_readl(smmu, group->reg);
 357                 value &= ~SMMU_ASID_MASK;
 358                 value |= SMMU_ASID_VALUE(asid);
 359                 value |= SMMU_ASID_ENABLE;
 360                 smmu_writel(smmu, value, group->reg);
 361         } else {
 362                 pr_warn("%s group from swgroup %u not found\n", __func__,
 363                                 swgroup);
 364                 /* No point moving ahead if group was not found */
 365                 return;
 366         }
 367
 368         for (i = 0; i < smmu->soc->num_clients; i++) {
 369                 const struct tegra_mc_client *client = &smmu->soc->clients[i];
 370
 371                 if (client->swgroup != swgroup)
 372                         continue;
 373
 374                 value = smmu_readl(smmu, client->regs.smmu.reg);
 375                 value |= BIT(client->regs.smmu.bit);
 376                 smmu_writel(smmu, value, client->regs.smmu.reg);
 377         }
 378 }
 379
 380 static void tegra_smmu_disable(struct tegra_smmu *smmu, unsigned int swgroup,
 381                                unsigned int asid)
 382 {
 383         const struct tegra_smmu_swgroup *group;
 384         unsigned int i;
 385         u32 value;
 386
 387         group = tegra_smmu_find_swgroup(smmu, swgroup);
 388         if (group) {
 389                 value = smmu_readl(smmu, group->reg);
 390                 value &= ~SMMU_ASID_MASK;
 391                 value |= SMMU_ASID_VALUE(asid);
 392                 value &= ~SMMU_ASID_ENABLE;
 393                 smmu_writel(smmu, value, group->reg);
 394         }
 395
 396         for (i = 0; i < smmu->soc->num_clients; i++) {
 397                 const struct tegra_mc_client *client = &smmu->soc->clients[i];
 398
 399                 if (client->swgroup != swgroup)
 400                         continue;
 401
 402                 value = smmu_readl(smmu, client->regs.smmu.reg);
 403                 value &= ~BIT(client->regs.smmu.bit);
 404                 smmu_writel(smmu, value, client->regs.smmu.reg);
 405         }
 406 }
 407
 408 static int tegra_smmu_as_prepare(struct tegra_smmu *smmu,
 409                                  struct tegra_smmu_as *as)
 410 {
 411         u32 value;
 412         int err = 0;
 413
 414         mutex_lock(&smmu->lock);
 415
 416         if (as->use_count > 0) {
 417                 as->use_count++;
 418                 goto unlock;
 419         }
 420
 421         as->pd_dma = dma_map_page(smmu->dev, as->pd, 0, SMMU_SIZE_PD,
 422                                   DMA_TO_DEVICE);
 423         if (dma_mapping_error(smmu->dev, as->pd_dma)) {
 424                 err = -ENOMEM;
 425                 goto unlock;
 426         }
 427
 428         /* We can't handle 64-bit DMA addresses */
 429         if (!smmu_dma_addr_valid(smmu, as->pd_dma)) {
 430                 err = -ENOMEM;
 431                 goto err_unmap;
 432         }
 433
 434         err = tegra_smmu_alloc_asid(smmu, &as->id);
 435         if (err < 0)
 436                 goto err_unmap;
 437
 438         smmu_flush_ptc(smmu, as->pd_dma, 0);
 439         smmu_flush_tlb_asid(smmu, as->id);
 440
 441         smmu_writel(smmu, as->id & 0x7f, SMMU_PTB_ASID);
 442         value = SMMU_PTB_DATA_VALUE(as->pd_dma, as->attr);
 443         smmu_writel(smmu, value, SMMU_PTB_DATA);
 444         smmu_flush(smmu);
 445
 446         as->smmu = smmu;
 447         as->use_count++;
 448
 449         mutex_unlock(&smmu->lock);
 450
 451         return 0;
 452
 453 err_unmap:
 454         dma_unmap_page(smmu->dev, as->pd_dma, SMMU_SIZE_PD, DMA_TO_DEVICE);
 455 unlock:
 456         mutex_unlock(&smmu->lock);
 457
 458         return err;
 459 }
 460
 461 static void tegra_smmu_as_unprepare(struct tegra_smmu *smmu,
 462                                     struct tegra_smmu_as *as)
 463 {
 464         mutex_lock(&smmu->lock);
 465
 466         if (--as->use_count > 0) {
 467                 mutex_unlock(&smmu->lock);
 468                 return;
 469         }
 470
 471         tegra_smmu_free_asid(smmu, as->id);
 472
 473         dma_unmap_page(smmu->dev, as->pd_dma, SMMU_SIZE_PD, DMA_TO_DEVICE);
 474
 475         as->smmu = NULL;
 476
 477         mutex_unlock(&smmu->lock);
 478 }
 479
 480 static int tegra_smmu_attach_dev(struct iommu_domain *domain,
 481                                  struct device *dev)
 482 {
 483         struct iommu_fwspec *fwspec = dev_iommu_fwspec_get(dev);
 484         struct tegra_smmu *smmu = dev_iommu_priv_get(dev);
 485         struct tegra_smmu_as *as = to_smmu_as(domain);
 486         unsigned int index;
 487         int err;
 488
 489         if (!fwspec)
 490                 return -ENOENT;
 491
 492         for (index = 0; index < fwspec->num_ids; index++) {
 493                 err = tegra_smmu_as_prepare(smmu, as);
 494                 if (err)
 495                         goto disable;
 496
 497                 tegra_smmu_enable(smmu, fwspec->ids[index], as->id);
 498         }
 499
 500         if (index == 0)
 501                 return -ENODEV;
 502
 503         return 0;
 504
 505 disable:
 506         while (index--) {
 507                 tegra_smmu_disable(smmu, fwspec->ids[index], as->id);
 508                 tegra_smmu_as_unprepare(smmu, as);
 509         }
 510
 511         return err;
 512 }
 513
 514 static void tegra_smmu_detach_dev(struct iommu_domain *domain, struct device *dev)
 515 {
 516         struct iommu_fwspec *fwspec = dev_iommu_fwspec_get(dev);
 517         struct tegra_smmu_as *as = to_smmu_as(domain);
 518         struct tegra_smmu *smmu = as->smmu;
 519         unsigned int index;
 520
 521         if (!fwspec)
 522                 return;
 523
 524         for (index = 0; index < fwspec->num_ids; index++) {
 525                 tegra_smmu_disable(smmu, fwspec->ids[index], as->id);
 526                 tegra_smmu_as_unprepare(smmu, as);
 527         }
 528 }
 529
 530 static void tegra_smmu_set_pde(struct tegra_smmu_as *as, unsigned long iova,
 531                                u32 value)
 532 {
 533         unsigned int pd_index = iova_pd_index(iova);
 534         struct tegra_smmu *smmu = as->smmu;
 535         u32 *pd = page_address(as->pd);
 536         unsigned long offset = pd_index * sizeof(*pd);
 537
 538         /* Set the page directory entry first */
 539         pd[pd_index] = value;
 540
 541         /* The flush the page directory entry from caches */
 542         dma_sync_single_range_for_device(smmu->dev, as->pd_dma, offset,
 543                                          sizeof(*pd), DMA_TO_DEVICE);
 544
 545         /* And flush the iommu */
 546         smmu_flush_ptc(smmu, as->pd_dma, offset);
 547         smmu_flush_tlb_section(smmu, as->id, iova);
 548         smmu_flush(smmu);
 549 }
 550
 551 static u32 *tegra_smmu_pte_offset(struct page *pt_page, unsigned long iova)
 552 {
 553         u32 *pt = page_address(pt_page);
 554
 555         return pt + iova_pt_index(iova);
 556 }
 557
 558 static u32 *tegra_smmu_pte_lookup(struct tegra_smmu_as *as, unsigned long iova,
 559                                   dma_addr_t *dmap)
 560 {
 561         unsigned int pd_index = iova_pd_index(iova);
 562         struct tegra_smmu *smmu = as->smmu;
 563         struct page *pt_page;
 564         u32 *pd;
 565
 566         pt_page = as->pts[pd_index];
 567         if (!pt_page)
 568                 return NULL;
 569
 570         pd = page_address(as->pd);
 571         *dmap = smmu_pde_to_dma(smmu, pd[pd_index]);
 572
 573         return tegra_smmu_pte_offset(pt_page, iova);
 574 }
 575
 576 static u32 *as_get_pte(struct tegra_smmu_as *as, dma_addr_t iova,
 577                        dma_addr_t *dmap, struct page *page)
 578 {
 579         unsigned int pde = iova_pd_index(iova);
 580         struct tegra_smmu *smmu = as->smmu;
 581
 582         if (!as->pts[pde]) {
 583                 dma_addr_t dma;
 584
 585                 dma = dma_map_page(smmu->dev, page, 0, SMMU_SIZE_PT,
 586                                    DMA_TO_DEVICE);
 587                 if (dma_mapping_error(smmu->dev, dma)) {
 588                         __free_page(page);
 589                         return NULL;
 590                 }
 591
 592                 if (!smmu_dma_addr_valid(smmu, dma)) {
 593                         dma_unmap_page(smmu->dev, dma, SMMU_SIZE_PT,
 594                                        DMA_TO_DEVICE);
 595                         __free_page(page);
 596                         return NULL;
 597                 }
 598
 599                 as->pts[pde] = page;
 600
 601                 tegra_smmu_set_pde(as, iova, SMMU_MK_PDE(dma, SMMU_PDE_ATTR |
 602                                                               SMMU_PDE_NEXT));
 603
 604                 *dmap = dma;
 605         } else {
 606                 u32 *pd = page_address(as->pd);
 607
 608                 *dmap = smmu_pde_to_dma(smmu, pd[pde]);
 609         }
 610
 611         return tegra_smmu_pte_offset(as->pts[pde], iova);
 612 }
 613
 614 static void tegra_smmu_pte_get_use(struct tegra_smmu_as *as, unsigned long iova)
 615 {
 616         unsigned int pd_index = iova_pd_index(iova);
 617
 618         as->count[pd_index]++;
 619 }
 620
 621 static void tegra_smmu_pte_put_use(struct tegra_smmu_as *as, unsigned long iova)
 622 {
 623         unsigned int pde = iova_pd_index(iova);
 624         struct page *page = as->pts[pde];
 625
 626         /*
 627          * When no entries in this page table are used anymore, return the
 628          * memory page to the system.
 629          */
 630         if (--as->count[pde] == 0) {
 631                 struct tegra_smmu *smmu = as->smmu;
 632                 u32 *pd = page_address(as->pd);
 633                 dma_addr_t pte_dma = smmu_pde_to_dma(smmu, pd[pde]);
 634
 635                 tegra_smmu_set_pde(as, iova, 0);
 636
 637                 dma_unmap_page(smmu->dev, pte_dma, SMMU_SIZE_PT, DMA_TO_DEVICE);
 638                 __free_page(page);
 639                 as->pts[pde] = NULL;
 640         }
 641 }
 642
 643 static void tegra_smmu_set_pte(struct tegra_smmu_as *as, unsigned long iova,
 644                                u32 *pte, dma_addr_t pte_dma, u32 val)
 645 {
 646         struct tegra_smmu *smmu = as->smmu;
 647         unsigned long offset = SMMU_OFFSET_IN_PAGE(pte);
 648
 649         *pte = val;
 650
 651         dma_sync_single_range_for_device(smmu->dev, pte_dma, offset,
 652                                          4, DMA_TO_DEVICE);
 653         smmu_flush_ptc(smmu, pte_dma, offset);
 654         smmu_flush_tlb_group(smmu, as->id, iova);
 655         smmu_flush(smmu);
 656 }
 657
 658 static struct page *as_get_pde_page(struct tegra_smmu_as *as,
 659                                     unsigned long iova, gfp_t gfp,
 660                                     unsigned long *flags)
 661 {
 662         unsigned int pde = iova_pd_index(iova);
 663         struct page *page = as->pts[pde];
 664
 665         /* at first check whether allocation needs to be done at all */
 666         if (page)
 667                 return page;
 668
 669         /*
 670          * In order to prevent exhaustion of the atomic memory pool, we
 671          * allocate page in a sleeping context if GFP flags permit. Hence
 672          * spinlock needs to be unlocked and re-locked after allocation.
 673          */
 674         if (!(gfp & __GFP_ATOMIC))
 675                 spin_unlock_irqrestore(&as->lock, *flags);
 676
 677         page = alloc_page(gfp | __GFP_DMA | __GFP_ZERO);
 678
 679         if (!(gfp & __GFP_ATOMIC))
 680                 spin_lock_irqsave(&as->lock, *flags);
 681
 682         /*
 683          * In a case of blocking allocation, a concurrent mapping may win
 684          * the PDE allocation. In this case the allocated page isn't needed
 685          * if allocation succeeded and the allocation failure isn't fatal.
 686          */
 687         if (as->pts[pde]) {
 688                 if (page)
 689                         __free_page(page);
 690
 691                 page = as->pts[pde];
 692         }
 693
 694         return page;
 695 }
 696
 697 static int
 698 __tegra_smmu_map(struct iommu_domain *domain, unsigned long iova,
 699                  phys_addr_t paddr, size_t size, int prot, gfp_t gfp,
 700                  unsigned long *flags)
 701 {
 702         struct tegra_smmu_as *as = to_smmu_as(domain);
 703         dma_addr_t pte_dma;
 704         struct page *page;
 705         u32 pte_attrs;
 706         u32 *pte;
 707
 708         page = as_get_pde_page(as, iova, gfp, flags);
 709         if (!page)
 710                 return -ENOMEM;
 711
 712         pte = as_get_pte(as, iova, &pte_dma, page);
 713         if (!pte)
 714                 return -ENOMEM;
 715
 716         /* If we aren't overwriting a pre-existing entry, increment use */
 717         if (*pte == 0)
 718                 tegra_smmu_pte_get_use(as, iova);
 719
 720         pte_attrs = SMMU_PTE_NONSECURE;
 721
 722         if (prot & IOMMU_READ)
 723                 pte_attrs |= SMMU_PTE_READABLE;
 724
 725         if (prot & IOMMU_WRITE)
 726                 pte_attrs |= SMMU_PTE_WRITABLE;
 727
 728         tegra_smmu_set_pte(as, iova, pte, pte_dma,
 729                            SMMU_PHYS_PFN(paddr) | pte_attrs);
 730
 731         return 0;
 732 }
 733
 734 static size_t
 735 __tegra_smmu_unmap(struct iommu_domain *domain, unsigned long iova,
 736                    size_t size, struct iommu_iotlb_gather *gather)
 737 {
 738         struct tegra_smmu_as *as = to_smmu_as(domain);
 739         dma_addr_t pte_dma;
 740         u32 *pte;
 741
 742         pte = tegra_smmu_pte_lookup(as, iova, &pte_dma);
 743         if (!pte || !*pte)
 744                 return 0;
 745
 746         tegra_smmu_set_pte(as, iova, pte, pte_dma, 0);
 747         tegra_smmu_pte_put_use(as, iova);
 748
 749         return size;
 750 }
 751
 752 static int tegra_smmu_map(struct iommu_domain *domain, unsigned long iova,
 753                           phys_addr_t paddr, size_t size, int prot, gfp_t gfp)
 754 {
 755         struct tegra_smmu_as *as = to_smmu_as(domain);
 756         unsigned long flags;
 757         int ret;
 758
 759         spin_lock_irqsave(&as->lock, flags);
 760         ret = __tegra_smmu_map(domain, iova, paddr, size, prot, gfp, &flags);
 761         spin_unlock_irqrestore(&as->lock, flags);
 762
 763         return ret;
 764 }
 765
 766 static size_t tegra_smmu_unmap(struct iommu_domain *domain, unsigned long iova,
 767                                size_t size, struct iommu_iotlb_gather *gather)
 768 {
 769         struct tegra_smmu_as *as = to_smmu_as(domain);
 770         unsigned long flags;
 771
 772         spin_lock_irqsave(&as->lock, flags);
 773         size = __tegra_smmu_unmap(domain, iova, size, gather);
 774         spin_unlock_irqrestore(&as->lock, flags);
 775
 776         return size;
 777 }
 778
 779 static phys_addr_t tegra_smmu_iova_to_phys(struct iommu_domain *domain,
 780                                            dma_addr_t iova)
 781 {
 782         struct tegra_smmu_as *as = to_smmu_as(domain);
 783         unsigned long pfn;
 784         dma_addr_t pte_dma;
 785         u32 *pte;
 786
 787         pte = tegra_smmu_pte_lookup(as, iova, &pte_dma);
 788         if (!pte || !*pte)
 789                 return 0;
 790
 791         pfn = *pte & as->smmu->pfn_mask;
 792
 793         return SMMU_PFN_PHYS(pfn) + SMMU_OFFSET_IN_PAGE(iova);
 794 }
 795
 796 static struct tegra_smmu *tegra_smmu_find(struct device_node *np)
 797 {
 798         struct platform_device *pdev;
 799         struct tegra_mc *mc;
 800
 801         pdev = of_find_device_by_node(np);
 802         if (!pdev)
 803                 return NULL;
 804
 805         mc = platform_get_drvdata(pdev);
 806         if (!mc) {
 807                 put_device(&pdev->dev);
 808                 return NULL;
 809         }
 810
 811         return mc->smmu;
 812 }
 813
 814 static int tegra_smmu_configure(struct tegra_smmu *smmu, struct device *dev,
 815                                 struct of_phandle_args *args)
 816 {
 817         const struct iommu_ops *ops = smmu->iommu.ops;
 818         int err;
 819
 820         err = iommu_fwspec_init(dev, &dev->of_node->fwnode, ops);
 821         if (err < 0) {
 822                 dev_err(dev, "failed to initialize fwspec: %d\n", err);
 823                 return err;
 824         }
 825
 826         err = ops->of_xlate(dev, args);
 827         if (err < 0) {
 828                 dev_err(dev, "failed to parse SW group ID: %d\n", err);
 829                 iommu_fwspec_free(dev);
 830                 return err;
 831         }
 832
 833         return 0;
 834 }
 835
 836 static struct iommu_device *tegra_smmu_probe_device(struct device *dev)
 837 {
 838         struct device_node *np = dev->of_node;
 839         struct tegra_smmu *smmu = NULL;
 840         struct of_phandle_args args;
 841         unsigned int index = 0;
 842         int err;
 843
 844         while (of_parse_phandle_with_args(np, "iommus", "#iommu-cells", index,
 845                                           &args) == 0) {
 846                 smmu = tegra_smmu_find(args.np);
 847                 if (smmu) {
 848                         err = tegra_smmu_configure(smmu, dev, &args);
 849
 850                         if (err < 0) {
 851                                 of_node_put(args.np);
 852                                 return ERR_PTR(err);
 853                         }
 854                 }
 855
 856                 of_node_put(args.np);
 857                 index++;
 858         }
 859
 860         smmu = dev_iommu_priv_get(dev);
 861         if (!smmu)
 862                 return ERR_PTR(-ENODEV);
 863
 864         return &smmu->iommu;
 865 }
 866
 867 static void tegra_smmu_release_device(struct device *dev) {}
 868
 869 static const struct tegra_smmu_group_soc *
 870 tegra_smmu_find_group(struct tegra_smmu *smmu, unsigned int swgroup)
 871 {
 872         unsigned int i, j;
 873
 874         for (i = 0; i < smmu->soc->num_groups; i++)
 875                 for (j = 0; j < smmu->soc->groups[i].num_swgroups; j++)
 876                         if (smmu->soc->groups[i].swgroups[j] == swgroup)
 877                                 return &smmu->soc->groups[i];
 878
 879         return NULL;
 880 }
 881
 882 static void tegra_smmu_group_release(void *iommu_data)
 883 {
 884         struct tegra_smmu_group *group = iommu_data;
 885         struct tegra_smmu *smmu = group->smmu;
 886
 887         mutex_lock(&smmu->lock);
 888         list_del(&group->list);
 889         mutex_unlock(&smmu->lock);
 890 }
 891
 892 static struct iommu_group *tegra_smmu_device_group(struct device *dev)
 893 {
 894         struct iommu_fwspec *fwspec = dev_iommu_fwspec_get(dev);
 895         struct tegra_smmu *smmu = dev_iommu_priv_get(dev);
 896         const struct tegra_smmu_group_soc *soc;
 897         unsigned int swgroup = fwspec->ids[0];
 898         struct tegra_smmu_group *group;
 899         struct iommu_group *grp;
 900
 901         /* Find group_soc associating with swgroup */
 902         soc = tegra_smmu_find_group(smmu, swgroup);
 903
 904         mutex_lock(&smmu->lock);
 905
 906         /* Find existing iommu_group associating with swgroup or group_soc */
 907         list_for_each_entry(group, &smmu->groups, list)
 908                 if ((group->swgroup == swgroup) || (soc && group->soc == soc)) {
 909                         grp = iommu_group_ref_get(group->group);
 910                         mutex_unlock(&smmu->lock);
 911                         return grp;
 912                 }
 913
 914         group = devm_kzalloc(smmu->dev, sizeof(*group), GFP_KERNEL);
 915         if (!group) {
 916                 mutex_unlock(&smmu->lock);
 917                 return NULL;
 918         }
 919
 920         INIT_LIST_HEAD(&group->list);
 921         group->swgroup = swgroup;
 922         group->smmu = smmu;
 923         group->soc = soc;
 924
 925         if (dev_is_pci(dev))
 926                 group->group = pci_device_group(dev);
 927         else
 928                 group->group = generic_device_group(dev);
 929
 930         if (IS_ERR(group->group)) {
 931                 devm_kfree(smmu->dev, group);
 932                 mutex_unlock(&smmu->lock);
 933                 return NULL;
 934         }
 935
 936         iommu_group_set_iommudata(group->group, group, tegra_smmu_group_release);
 937         if (soc)
 938                 iommu_group_set_name(group->group, soc->name);
 939         list_add_tail(&group->list, &smmu->groups);
 940         mutex_unlock(&smmu->lock);
 941
 942         return group->group;
 943 }
 944
 945 static int tegra_smmu_of_xlate(struct device *dev,
 946                                struct of_phandle_args *args)
 947 {
 948         struct platform_device *iommu_pdev = of_find_device_by_node(args->np);
 949         struct tegra_mc *mc = platform_get_drvdata(iommu_pdev);
 950         u32 id = args->args[0];
 951
 952         /*
 953          * Note: we are here releasing the reference of &iommu_pdev->dev, which
 954          * is mc->dev. Although some functions in tegra_smmu_ops may keep using
 955          * its private data beyond this point, it's still safe to do so because
 956          * the SMMU parent device is the same as the MC, so the reference count
 957          * isn't strictly necessary.
 958          */
 959         put_device(&iommu_pdev->dev);
 960
 961         dev_iommu_priv_set(dev, mc->smmu);
 962
 963         return iommu_fwspec_add_ids(dev, &id, 1);
 964 }
 965
 966 static const struct iommu_ops tegra_smmu_ops = {
 967         .domain_alloc = tegra_smmu_domain_alloc,
 968         .probe_device = tegra_smmu_probe_device,
 969         .release_device = tegra_smmu_release_device,
 970         .device_group = tegra_smmu_device_group,
 971         .of_xlate = tegra_smmu_of_xlate,
 972         .pgsize_bitmap = SZ_4K,
 973         .default_domain_ops = &(const struct iommu_domain_ops) {
 974                 .attach_dev     = tegra_smmu_attach_dev,
 975                 .detach_dev     = tegra_smmu_detach_dev,
 976                 .map            = tegra_smmu_map,
 977                 .unmap          = tegra_smmu_unmap,
 978                 .iova_to_phys   = tegra_smmu_iova_to_phys,
 979                 .free           = tegra_smmu_domain_free,
 980         }
 981 };
 982
 983 static void tegra_smmu_ahb_enable(void)
 984 {
 985         static const struct of_device_id ahb_match[] = {
 986                 { .compatible = "nvidia,tegra30-ahb", },
 987                 { }
 988         };
 989         struct device_node *ahb;
 990
 991         ahb = of_find_matching_node(NULL, ahb_match);
 992         if (ahb) {
 993                 tegra_ahb_enable_smmu(ahb);
 994                 of_node_put(ahb);
 995         }
 996 }
 997
 998 static int tegra_smmu_swgroups_show(struct seq_file *s, void *data)
 999 {
1000         struct tegra_smmu *smmu = s->private;
1001         unsigned int i;
1002         u32 value;
1003
1004         seq_printf(s, "swgroup    enabled  ASID\n");
1005         seq_printf(s, "------------------------\n");
1006
1007         for (i = 0; i < smmu->soc->num_swgroups; i++) {
1008                 const struct tegra_smmu_swgroup *group = &smmu->soc->swgroups[i];
1009                 const char *status;
1010                 unsigned int asid;
1011
1012                 value = smmu_readl(smmu, group->reg);
1013
1014                 if (value & SMMU_ASID_ENABLE)
1015                         status = "yes";
1016                 else
1017                         status = "no";
1018
1019                 asid = value & SMMU_ASID_MASK;
1020
1021                 seq_printf(s, "%-9s  %-7s  %#04x\n", group->name, status,
1022                            asid);
1023         }
1024
1025         return 0;
1026 }
1027
1028 DEFINE_SHOW_ATTRIBUTE(tegra_smmu_swgroups);
1029
1030 static int tegra_smmu_clients_show(struct seq_file *s, void *data)
1031 {
1032         struct tegra_smmu *smmu = s->private;
1033         unsigned int i;
1034         u32 value;
1035
1036         seq_printf(s, "client       enabled\n");
1037         seq_printf(s, "--------------------\n");
1038
1039         for (i = 0; i < smmu->soc->num_clients; i++) {
1040                 const struct tegra_mc_client *client = &smmu->soc->clients[i];
1041                 const char *status;
1042
1043                 value = smmu_readl(smmu, client->regs.smmu.reg);
1044
1045                 if (value & BIT(client->regs.smmu.bit))
1046                         status = "yes";
1047                 else
1048                         status = "no";
1049
1050                 seq_printf(s, "%-12s %s\n", client->name, status);
1051         }
1052
1053         return 0;
1054 }
1055
1056 DEFINE_SHOW_ATTRIBUTE(tegra_smmu_clients);
1057
1058 static void tegra_smmu_debugfs_init(struct tegra_smmu *smmu)
1059 {
1060         smmu->debugfs = debugfs_create_dir("smmu", NULL);
1061         if (!smmu->debugfs)
1062                 return;
1063
1064         debugfs_create_file("swgroups", S_IRUGO, smmu->debugfs, smmu,
1065                             &tegra_smmu_swgroups_fops);
1066         debugfs_create_file("clients", S_IRUGO, smmu->debugfs, smmu,
1067                             &tegra_smmu_clients_fops);
1068 }
1069
1070 static void tegra_smmu_debugfs_exit(struct tegra_smmu *smmu)
1071 {
1072         debugfs_remove_recursive(smmu->debugfs);
1073 }
1074
1075 struct tegra_smmu *tegra_smmu_probe(struct device *dev,
1076                                     const struct tegra_smmu_soc *soc,
1077                                     struct tegra_mc *mc)
1078 {
1079         struct tegra_smmu *smmu;
1080         u32 value;
1081         int err;
1082
1083         smmu = devm_kzalloc(dev, sizeof(*smmu), GFP_KERNEL);
1084         if (!smmu)
1085                 return ERR_PTR(-ENOMEM);
1086
1087         /*
1088          * This is a bit of a hack. Ideally we'd want to simply return this
1089          * value. However the IOMMU registration process will attempt to add
1090          * all devices to the IOMMU when bus_set_iommu() is called. In order
1091          * not to rely on global variables to track the IOMMU instance, we
1092          * set it here so that it can be looked up from the .probe_device()
1093          * callback via the IOMMU device's .drvdata field.
1094          */
1095         mc->smmu = smmu;
1096
1097         smmu->asids = devm_bitmap_zalloc(dev, soc->num_asids, GFP_KERNEL);
1098         if (!smmu->asids)
1099                 return ERR_PTR(-ENOMEM);
1100
1101         INIT_LIST_HEAD(&smmu->groups);
1102         mutex_init(&smmu->lock);
1103
1104         smmu->regs = mc->regs;
1105         smmu->soc = soc;
1106         smmu->dev = dev;
1107         smmu->mc = mc;
1108
1109         smmu->pfn_mask =
1110                 BIT_MASK(mc->soc->num_address_bits - SMMU_PTE_SHIFT) - 1;
1111         dev_dbg(dev, "address bits: %u, PFN mask: %#lx\n",
1112                 mc->soc->num_address_bits, smmu->pfn_mask);
1113         smmu->tlb_mask = (1 << fls(smmu->soc->num_tlb_lines)) - 1;
1114         dev_dbg(dev, "TLB lines: %u, mask: %#lx\n", smmu->soc->num_tlb_lines,
1115                 smmu->tlb_mask);
1116
1117         value = SMMU_PTC_CONFIG_ENABLE | SMMU_PTC_CONFIG_INDEX_MAP(0x3f);
1118
1119         if (soc->supports_request_limit)
1120                 value |= SMMU_PTC_CONFIG_REQ_LIMIT(8);
1121
1122         smmu_writel(smmu, value, SMMU_PTC_CONFIG);
1123
1124         value = SMMU_TLB_CONFIG_HIT_UNDER_MISS |
1125                 SMMU_TLB_CONFIG_ACTIVE_LINES(smmu);
1126
1127         if (soc->supports_round_robin_arbitration)
1128                 value |= SMMU_TLB_CONFIG_ROUND_ROBIN_ARBITRATION;
1129
1130         smmu_writel(smmu, value, SMMU_TLB_CONFIG);
1131
1132         smmu_flush_ptc_all(smmu);
1133         smmu_flush_tlb(smmu);
1134         smmu_writel(smmu, SMMU_CONFIG_ENABLE, SMMU_CONFIG);
1135         smmu_flush(smmu);
1136
1137         tegra_smmu_ahb_enable();
1138
1139         err = iommu_device_sysfs_add(&smmu->iommu, dev, NULL, dev_name(dev));
1140         if (err)
1141                 return ERR_PTR(err);
1142
1143         err = iommu_device_register(&smmu->iommu, &tegra_smmu_ops, dev);
1144         if (err)
1145                 goto remove_sysfs;
1146
1147         err = bus_set_iommu(&platform_bus_type, &tegra_smmu_ops);
1148         if (err < 0)
1149                 goto unregister;
1150
1151 #ifdef CONFIG_PCI
1152         err = bus_set_iommu(&pci_bus_type, &tegra_smmu_ops);
1153         if (err < 0)
1154                 goto unset_platform_bus;
1155 #endif
1156
1157         if (IS_ENABLED(CONFIG_DEBUG_FS))
1158                 tegra_smmu_debugfs_init(smmu);
1159
1160         return smmu;
1161
1162 unset_platform_bus: __maybe_unused;
1163         bus_set_iommu(&platform_bus_type, NULL);
1164 unregister:
1165         iommu_device_unregister(&smmu->iommu);
1166 remove_sysfs:
1167         iommu_device_sysfs_remove(&smmu->iommu);
1168
1169         return ERR_PTR(err);
1170 }
1171
1172 void tegra_smmu_remove(struct tegra_smmu *smmu)
1173 {
1174         iommu_device_unregister(&smmu->iommu);
1175         iommu_device_sysfs_remove(&smmu->iommu);
1176
1177         if (IS_ENABLED(CONFIG_DEBUG_FS))
1178                 tegra_smmu_debugfs_exit(smmu);
1179 }