Documentation/DMA-ISA-LPC.txt

   1                         DMA with ISA and LPC devices
   2                         ============================
   3
   4                       Pierre Ossman <drzeus@drzeus.cx>
   5
   6 This document describes how to do DMA transfers using the old ISA DMA
   7 controller. Even though ISA is more or less dead today the LPC bus
   8 uses the same DMA system so it will be around for quite some time.
   9
  10 Part I - Headers and dependencies
  11 ---------------------------------
  12
  13 To do ISA style DMA you need to include two headers:
  14
  15 #include <linux/dma-mapping.h>
  16 #include <asm/dma.h>
  17
  18 The first is the generic DMA API used to convert virtual addresses to
  19 physical addresses (see Documentation/DMA-API.txt for details).
  20
  21 The second contains the routines specific to ISA DMA transfers. Since
  22 this is not present on all platforms make sure you construct your
  23 Kconfig to be dependent on ISA_DMA_API (not ISA) so that nobody tries
  24 to build your driver on unsupported platforms.
  25
  26 Part II - Buffer allocation
  27 ---------------------------
  28
  29 The ISA DMA controller has some very strict requirements on which
  30 memory it can access so extra care must be taken when allocating
  31 buffers.
  32
  33 (You usually need a special buffer for DMA transfers instead of
  34 transferring directly to and from your normal data structures.)
  35
  36 The DMA-able address space is the lowest 16 MB of _physical_ memory.
  37 Also the transfer block may not cross page boundaries (which are 64
  38 or 128 KiB depending on which channel you use).
  39
  40 In order to allocate a piece of memory that satisfies all these
  41 requirements you pass the flag GFP_DMA to kmalloc.
  42
  43 Unfortunately the memory available for ISA DMA is scarce so unless you
  44 allocate the memory during boot-up it's a good idea to also pass
  45 __GFP_REPEAT and __GFP_NOWARN to make the allocater try a bit harder.
  46
  47 (This scarcity also means that you should allocate the buffer as
  48 early as possible and not release it until the driver is unloaded.)
  49
  50 Part III - Address translation
  51 ------------------------------
  52
  53 To translate the virtual address to a physical use the normal DMA
  54 API. Do _not_ use isa_virt_to_phys() even though it does the same
  55 thing. The reason for this is that the function isa_virt_to_phys()
  56 will require a Kconfig dependency to ISA, not just ISA_DMA_API which
  57 is really all you need. Remember that even though the DMA controller
  58 has its origins in ISA it is used elsewhere.
  59
  60 Note: x86_64 had a broken DMA API when it came to ISA but has since
  61 been fixed. If your arch has problems then fix the DMA API instead of
  62 reverting to the ISA functions.
  63
  64 Part IV - Channels
  65 ------------------
  66
  67 A normal ISA DMA controller has 8 channels. The lower four are for
  68 8-bit transfers and the upper four are for 16-bit transfers.
  69
  70 (Actually the DMA controller is really two separate controllers where
  71 channel 4 is used to give DMA access for the second controller (0-3).
  72 This means that of the four 16-bits channels only three are usable.)
  73
  74 You allocate these in a similar fashion as all basic resources:
  75
  76 extern int request_dma(unsigned int dmanr, const char * device_id);
  77 extern void free_dma(unsigned int dmanr);
  78
  79 The ability to use 16-bit or 8-bit transfers is _not_ up to you as a
  80 driver author but depends on what the hardware supports. Check your
  81 specs or test different channels.
  82
  83 Part V - Transfer data
  84 ----------------------
  85
  86 Now for the good stuff, the actual DMA transfer. :)
  87
  88 Before you use any ISA DMA routines you need to claim the DMA lock
  89 using claim_dma_lock(). The reason is that some DMA operations are
  90 not atomic so only one driver may fiddle with the registers at a
  91 time.
  92
  93 The first time you use the DMA controller you should call
  94 clear_dma_ff(). This clears an internal register in the DMA
  95 controller that is used for the non-atomic operations. As long as you
  96 (and everyone else) uses the locking functions then you only need to
  97 reset this once.
  98
  99 Next, you tell the controller in which direction you intend to do the
 100 transfer using set_dma_mode(). Currently you have the options
 101 DMA_MODE_READ and DMA_MODE_WRITE.
 102
 103 Set the address from where the transfer should start (this needs to
 104 be 16-bit aligned for 16-bit transfers) and how many bytes to
 105 transfer. Note that it's _bytes_. The DMA routines will do all the
 106 required translation to values that the DMA controller understands.
 107
 108 The final step is enabling the DMA channel and releasing the DMA
 109 lock.
 110
 111 Once the DMA transfer is finished (or timed out) you should disable
 112 the channel again. You should also check get_dma_residue() to make
 113 sure that all data has been transfered.
 114
 115 Example:
 116
 117 int flags, residue;
 118
 119 flags = claim_dma_lock();
 120
 121 clear_dma_ff();
 122
 123 set_dma_mode(channel, DMA_MODE_WRITE);
 124 set_dma_addr(channel, phys_addr);
 125 set_dma_count(channel, num_bytes);
 126
 127 dma_enable(channel);
 128
 129 release_dma_lock(flags);
 130
 131 while (!device_done());
 132
 133 flags = claim_dma_lock();
 134
 135 dma_disable(channel);
 136
 137 residue = dma_get_residue(channel);
 138 if (residue != 0)
 139         printk(KERN_ERR "driver: Incomplete DMA transfer!"
 140                 " %d bytes left!\n", residue);
 141
 142 release_dma_lock(flags);
 143
 144 Part VI - Suspend/resume
 145 ------------------------
 146
 147 It is the driver's responsibility to make sure that the machine isn't
 148 suspended while a DMA transfer is in progress. Also, all DMA settings
 149 are lost when the system suspends so if your driver relies on the DMA
 150 controller being in a certain state then you have to restore these
 151 registers upon resume.