Hopefully get the Kconfig PCI stuff right, finally.
[linux-2.6/linux-mips.git] / Documentation / DMA-mapping.txt
blob3410eeda833bbf3daf2d0f0bf9317b4d7f041425
1                         Dynamic DMA mapping
2                         ===================
4                  David S. Miller <davem@redhat.com>
5                  Richard Henderson <rth@cygnus.com>
6                   Jakub Jelinek <jakub@redhat.com>
8 This document describes the DMA mapping system in terms of the pci_
9 API.  For a similar API that works for generic devices, see
10 DMA-API.txt.
12 Most of the 64bit platforms have special hardware that translates bus
13 addresses (DMA addresses) into physical addresses.  This is similar to
14 how page tables and/or a TLB translates virtual addresses to physical
15 addresses on a CPU.  This is needed so that e.g. PCI devices can
16 access with a Single Address Cycle (32bit DMA address) any page in the
17 64bit physical address space.  Previously in Linux those 64bit
18 platforms had to set artificial limits on the maximum RAM size in the
19 system, so that the virt_to_bus() static scheme works (the DMA address
20 translation tables were simply filled on bootup to map each bus
21 address to the physical page __pa(bus_to_virt())).
23 So that Linux can use the dynamic DMA mapping, it needs some help from the
24 drivers, namely it has to take into account that DMA addresses should be
25 mapped only for the time they are actually used and unmapped after the DMA
26 transfer.
28 The following API will work of course even on platforms where no such
29 hardware exists, see e.g. include/asm-i386/pci.h for how it is implemented on
30 top of the virt_to_bus interface.
32 First of all, you should make sure
34 #include <linux/pci.h>
36 is in your driver. This file will obtain for you the definition of the
37 dma_addr_t (which can hold any valid DMA address for the platform)
38 type which should be used everywhere you hold a DMA (bus) address
39 returned from the DMA mapping functions.
41                          What memory is DMA'able?
43 The first piece of information you must know is what kernel memory can
44 be used with the DMA mapping facilities.  There has been an unwritten
45 set of rules regarding this, and this text is an attempt to finally
46 write them down.
48 If you acquired your memory via the page allocator
49 (i.e. __get_free_page*()) or the generic memory allocators
50 (i.e. kmalloc() or kmem_cache_alloc()) then you may DMA to/from
51 that memory using the addresses returned from those routines.
53 This means specifically that you may _not_ use the memory/addresses
54 returned from vmalloc() for DMA.  It is possible to DMA to the
55 _underlying_ memory mapped into a vmalloc() area, but this requires
56 walking page tables to get the physical addresses, and then
57 translating each of those pages back to a kernel address using
58 something like __va().  [ EDIT: Update this when we integrate
59 Gerd Knorr's generic code which does this. ]
61 This rule also means that you may not use kernel image addresses
62 (ie. items in the kernel's data/text/bss segment, or your driver's)
63 nor may you use kernel stack addresses for DMA.  Both of these items
64 might be mapped somewhere entirely different than the rest of physical
65 memory.
67 Also, this means that you cannot take the return of a kmap()
68 call and DMA to/from that.  This is similar to vmalloc().
70 What about block I/O and networking buffers?  The block I/O and
71 networking subsystems make sure that the buffers they use are valid
72 for you to DMA from/to.
74                         DMA addressing limitations
76 Does your device have any DMA addressing limitations?  For example, is
77 your device only capable of driving the low order 24-bits of address
78 on the PCI bus for SAC DMA transfers?  If so, you need to inform the
79 PCI layer of this fact.
81 By default, the kernel assumes that your device can address the full
82 32-bits in a SAC cycle.  For a 64-bit DAC capable device, this needs
83 to be increased.  And for a device with limitations, as discussed in
84 the previous paragraph, it needs to be decreased.
86 For correct operation, you must interrogate the PCI layer in your
87 device probe routine to see if the PCI controller on the machine can
88 properly support the DMA addressing limitation your device has.  It is
89 good style to do this even if your device holds the default setting,
90 because this shows that you did think about these issues wrt. your
91 device.
93 The query is performed via a call to pci_set_dma_mask():
95         int pci_set_dma_mask(struct pci_dev *pdev, u64 device_mask);
97 Here, pdev is a pointer to the PCI device struct of your device, and
98 device_mask is a bit mask describing which bits of a PCI address your
99 device supports.  It returns zero if your card can perform DMA
100 properly on the machine given the address mask you provided.
102 If it returns non-zero, your device can not perform DMA properly on
103 this platform, and attempting to do so will result in undefined
104 behavior.  You must either use a different mask, or not use DMA.
106 This means that in the failure case, you have three options:
108 1) Use another DMA mask, if possible (see below).
109 2) Use some non-DMA mode for data transfer, if possible.
110 3) Ignore this device and do not initialize it.
112 It is recommended that your driver print a kernel KERN_WARNING message
113 when you end up performing either #2 or #3.  In this manner, if a user
114 of your driver reports that performance is bad or that the device is not
115 even detected, you can ask them for the kernel messages to find out
116 exactly why.
118 The standard 32-bit addressing PCI device would do something like
119 this:
121         if (pci_set_dma_mask(pdev, 0xffffffff)) {
122                 printk(KERN_WARNING
123                        "mydev: No suitable DMA available.\n");
124                 goto ignore_this_device;
125         }
127 Another common scenario is a 64-bit capable device.  The approach
128 here is to try for 64-bit DAC addressing, but back down to a
129 32-bit mask should that fail.  The PCI platform code may fail the
130 64-bit mask not because the platform is not capable of 64-bit
131 addressing.  Rather, it may fail in this case simply because
132 32-bit SAC addressing is done more efficiently than DAC addressing.
133 Sparc64 is one platform which behaves in this way.
135 Here is how you would handle a 64-bit capable device which can drive
136 all 64-bits during a DAC cycle:
138         int using_dac;
140         if (!pci_set_dma_mask(pdev, 0xffffffffffffffff)) {
141                 using_dac = 1;
142         } else if (!pci_set_dma_mask(pdev, 0xffffffff)) {
143                 using_dac = 0;
144         } else {
145                 printk(KERN_WARNING
146                        "mydev: No suitable DMA available.\n");
147                 goto ignore_this_device;
148         }
150 If your 64-bit device is going to be an enormous consumer of DMA
151 mappings, this can be problematic since the DMA mappings are a
152 finite resource on many platforms.  Please see the "DAC Addressing
153 for Address Space Hungry Devices" section near the end of this
154 document for how to handle this case.
156 Finally, if your device can only drive the low 24-bits of
157 address during PCI bus mastering you might do something like:
159         if (pci_set_dma_mask(pdev, 0x00ffffff)) {
160                 printk(KERN_WARNING
161                        "mydev: 24-bit DMA addressing not available.\n");
162                 goto ignore_this_device;
163         }
165 When pci_set_dma_mask() is successful, and returns zero, the PCI layer
166 saves away this mask you have provided.  The PCI layer will use this
167 information later when you make DMA mappings.
169 There is a case which we are aware of at this time, which is worth
170 mentioning in this documentation.  If your device supports multiple
171 functions (for example a sound card provides playback and record
172 functions) and the various different functions have _different_
173 DMA addressing limitations, you may wish to probe each mask and
174 only provide the functionality which the machine can handle.  It
175 is important that the last call to pci_set_dma_mask() be for the 
176 most specific mask.
178 Here is pseudo-code showing how this might be done:
180         #define PLAYBACK_ADDRESS_BITS   0xffffffff
181         #define RECORD_ADDRESS_BITS     0x00ffffff
183         struct my_sound_card *card;
184         struct pci_dev *pdev;
186         ...
187         if (pci_set_dma_mask(pdev, PLAYBACK_ADDRESS_BITS)) {
188                 card->playback_enabled = 1;
189         } else {
190                 card->playback_enabled = 0;
191                 printk(KERN_WARN "%s: Playback disabled due to DMA limitations.\n",
192                        card->name);
193         }
194         if (pci_set_dma_mask(pdev, RECORD_ADDRESS_BITS)) {
195                 card->record_enabled = 1;
196         } else {
197                 card->record_enabled = 0;
198                 printk(KERN_WARN "%s: Record disabled due to DMA limitations.\n",
199                        card->name);
200         }
202 A sound card was used as an example here because this genre of PCI
203 devices seems to be littered with ISA chips given a PCI front end,
204 and thus retaining the 16MB DMA addressing limitations of ISA.
206                         Types of DMA mappings
208 There are two types of DMA mappings:
210 - Consistent DMA mappings which are usually mapped at driver
211   initialization, unmapped at the end and for which the hardware should
212   guarantee that the device and the CPU can access the data
213   in parallel and will see updates made by each other without any
214   explicit software flushing.
216   Think of "consistent" as "synchronous" or "coherent".
218   Consistent DMA mappings are always SAC addressable.  That is
219   to say, consistent DMA addresses given to the driver will always
220   be in the low 32-bits of the PCI bus space.
222   Good examples of what to use consistent mappings for are:
224         - Network card DMA ring descriptors.
225         - SCSI adapter mailbox command data structures.
226         - Device firmware microcode executed out of
227           main memory.
229   The invariant these examples all require is that any CPU store
230   to memory is immediately visible to the device, and vice
231   versa.  Consistent mappings guarantee this.
233   IMPORTANT: Consistent DMA memory does not preclude the usage of
234              proper memory barriers.  The CPU may reorder stores to
235              consistent memory just as it may normal memory.  Example:
236              if it is important for the device to see the first word
237              of a descriptor updated before the second, you must do
238              something like:
240                 desc->word0 = address;
241                 wmb();
242                 desc->word1 = DESC_VALID;
244              in order to get correct behavior on all platforms.
246 - Streaming DMA mappings which are usually mapped for one DMA transfer,
247   unmapped right after it (unless you use pci_dma_sync below) and for which
248   hardware can optimize for sequential accesses.
250   This of "streaming" as "asynchronous" or "outside the coherency
251   domain".
253   Good examples of what to use streaming mappings for are:
255         - Networking buffers transmitted/received by a device.
256         - Filesystem buffers written/read by a SCSI device.
258   The interfaces for using this type of mapping were designed in
259   such a way that an implementation can make whatever performance
260   optimizations the hardware allows.  To this end, when using
261   such mappings you must be explicit about what you want to happen.
263 Neither type of DMA mapping has alignment restrictions that come
264 from PCI, although some devices may have such restrictions.
266                  Using Consistent DMA mappings.
268 To allocate and map large (PAGE_SIZE or so) consistent DMA regions,
269 you should do:
271         dma_addr_t dma_handle;
273         cpu_addr = pci_alloc_consistent(dev, size, &dma_handle);
275 where dev is a struct pci_dev *. You should pass NULL for PCI like buses
276 where devices don't have struct pci_dev (like ISA, EISA).  This may be
277 called in interrupt context. 
279 This argument is needed because the DMA translations may be bus
280 specific (and often is private to the bus which the device is attached
281 to).
283 Size is the length of the region you want to allocate, in bytes.
285 This routine will allocate RAM for that region, so it acts similarly to
286 __get_free_pages (but takes size instead of a page order).  If your
287 driver needs regions sized smaller than a page, you may prefer using
288 the pci_pool interface, described below.
290 The consistent DMA mapping interfaces, for non-NULL dev, will always
291 return a DMA address which is SAC (Single Address Cycle) addressable.
292 Even if the device indicates (via PCI dma mask) that it may address
293 the upper 32-bits and thus perform DAC cycles, consistent allocation
294 will still only return 32-bit PCI addresses for DMA.  This is true
295 of the pci_pool interface as well.
297 In fact, as mentioned above, all consistent memory provided by the
298 kernel DMA APIs are always SAC addressable.
300 pci_alloc_consistent returns two values: the virtual address which you
301 can use to access it from the CPU and dma_handle which you pass to the
302 card.
304 The cpu return address and the DMA bus master address are both
305 guaranteed to be aligned to the smallest PAGE_SIZE order which
306 is greater than or equal to the requested size.  This invariant
307 exists (for example) to guarantee that if you allocate a chunk
308 which is smaller than or equal to 64 kilobytes, the extent of the
309 buffer you receive will not cross a 64K boundary.
311 To unmap and free such a DMA region, you call:
313         pci_free_consistent(dev, size, cpu_addr, dma_handle);
315 where dev, size are the same as in the above call and cpu_addr and
316 dma_handle are the values pci_alloc_consistent returned to you.
317 This function may not be called in interrupt context.
319 If your driver needs lots of smaller memory regions, you can write
320 custom code to subdivide pages returned by pci_alloc_consistent,
321 or you can use the pci_pool API to do that.  A pci_pool is like
322 a kmem_cache, but it uses pci_alloc_consistent not __get_free_pages.
323 Also, it understands common hardware constraints for alignment,
324 like queue heads needing to be aligned on N byte boundaries.
326 Create a pci_pool like this:
328         struct pci_pool *pool;
330         pool = pci_pool_create(name, dev, size, align, alloc);
332 The "name" is for diagnostics (like a kmem_cache name); dev and size
333 are as above.  The device's hardware alignment requirement for this
334 type of data is "align" (which is expressed in bytes, and must be a
335 power of two).  If your device has no boundary crossing restrictions,
336 pass 0 for alloc; passing 4096 says memory allocated from this pool
337 must not cross 4KByte boundaries (but at that time it may be better to
338 go for pci_alloc_consistent directly instead).
340 Allocate memory from a pci pool like this:
342         cpu_addr = pci_pool_alloc(pool, flags, &dma_handle);
344 flags are SLAB_KERNEL if blocking is permitted (not in_interrupt nor
345 holding SMP locks), SLAB_ATOMIC otherwise.  Like pci_alloc_consistent,
346 this returns two values, cpu_addr and dma_handle.
348 Free memory that was allocated from a pci_pool like this:
350         pci_pool_free(pool, cpu_addr, dma_handle);
352 where pool is what you passed to pci_pool_alloc, and cpu_addr and
353 dma_handle are the values pci_pool_alloc returned. This function
354 may be called in interrupt context.
356 Destroy a pci_pool by calling:
358         pci_pool_destroy(pool);
360 Make sure you've called pci_pool_free for all memory allocated
361 from a pool before you destroy the pool. This function may not
362 be called in interrupt context.
364                         DMA Direction
366 The interfaces described in subsequent portions of this document
367 take a DMA direction argument, which is an integer and takes on
368 one of the following values:
370  PCI_DMA_BIDIRECTIONAL
371  PCI_DMA_TODEVICE
372  PCI_DMA_FROMDEVICE
373  PCI_DMA_NONE
375 One should provide the exact DMA direction if you know it.
377 PCI_DMA_TODEVICE means "from main memory to the PCI device"
378 PCI_DMA_FROMDEVICE means "from the PCI device to main memory"
379 It is the direction in which the data moves during the DMA
380 transfer.
382 You are _strongly_ encouraged to specify this as precisely
383 as you possibly can.
385 If you absolutely cannot know the direction of the DMA transfer,
386 specify PCI_DMA_BIDIRECTIONAL.  It means that the DMA can go in
387 either direction.  The platform guarantees that you may legally
388 specify this, and that it will work, but this may be at the
389 cost of performance for example.
391 The value PCI_DMA_NONE is to be used for debugging.  One can
392 hold this in a data structure before you come to know the
393 precise direction, and this will help catch cases where your
394 direction tracking logic has failed to set things up properly.
396 Another advantage of specifying this value precisely (outside of
397 potential platform-specific optimizations of such) is for debugging.
398 Some platforms actually have a write permission boolean which DMA
399 mappings can be marked with, much like page protections in the user
400 program address space.  Such platforms can and do report errors in the
401 kernel logs when the PCI controller hardware detects violation of the
402 permission setting.
404 Only streaming mappings specify a direction, consistent mappings
405 implicitly have a direction attribute setting of
406 PCI_DMA_BIDIRECTIONAL.
408 The SCSI subsystem provides mechanisms for you to easily obtain
409 the direction to use, in the SCSI command:
411         scsi_to_pci_dma_dir(SCSI_DIRECTION)
413 Where SCSI_DIRECTION is obtained from the 'sc_data_direction'
414 member of the SCSI command your driver is working on.  The
415 mentioned interface above returns a value suitable for passing
416 into the streaming DMA mapping interfaces below.
418 For Networking drivers, it's a rather simple affair.  For transmit
419 packets, map/unmap them with the PCI_DMA_TODEVICE direction
420 specifier.  For receive packets, just the opposite, map/unmap them
421 with the PCI_DMA_FROMDEVICE direction specifier.
423                   Using Streaming DMA mappings
425 The streaming DMA mapping routines can be called from interrupt
426 context.  There are two versions of each map/unmap, one which will
427 map/unmap a single memory region, and one which will map/unmap a
428 scatterlist.
430 To map a single region, you do:
432         struct pci_dev *pdev = mydev->pdev;
433         dma_addr_t dma_handle;
434         void *addr = buffer->ptr;
435         size_t size = buffer->len;
437         dma_handle = pci_map_single(dev, addr, size, direction);
439 and to unmap it:
441         pci_unmap_single(dev, dma_handle, size, direction);
443 You should call pci_unmap_single when the DMA activity is finished, e.g.
444 from the interrupt which told you that the DMA transfer is done.
446 Using cpu pointers like this for single mappings has a disadvantage,
447 you cannot reference HIGHMEM memory in this way.  Thus, there is a
448 map/unmap interface pair akin to pci_{map,unmap}_single.  These
449 interfaces deal with page/offset pairs instead of cpu pointers.
450 Specifically:
452         struct pci_dev *pdev = mydev->pdev;
453         dma_addr_t dma_handle;
454         struct page *page = buffer->page;
455         unsigned long offset = buffer->offset;
456         size_t size = buffer->len;
458         dma_handle = pci_map_page(dev, page, offset, size, direction);
460         ...
462         pci_unmap_page(dev, dma_handle, size, direction);
464 Here, "offset" means byte offset within the given page.
466 With scatterlists, you map a region gathered from several regions by:
468         int i, count = pci_map_sg(dev, sglist, nents, direction);
469         struct scatterlist *sg;
471         for (i = 0, sg = sglist; i < count; i++, sg++) {
472                 hw_address[i] = sg_dma_address(sg);
473                 hw_len[i] = sg_dma_len(sg);
474         }
476 where nents is the number of entries in the sglist.
478 The implementation is free to merge several consecutive sglist entries
479 into one (e.g. if DMA mapping is done with PAGE_SIZE granularity, any
480 consecutive sglist entries can be merged into one provided the first one
481 ends and the second one starts on a page boundary - in fact this is a huge
482 advantage for cards which either cannot do scatter-gather or have very
483 limited number of scatter-gather entries) and returns the actual number
484 of sg entries it mapped them to.
486 Then you should loop count times (note: this can be less than nents times)
487 and use sg_dma_address() and sg_dma_len() macros where you previously
488 accessed sg->address and sg->length as shown above.
490 To unmap a scatterlist, just call:
492         pci_unmap_sg(dev, sglist, nents, direction);
494 Again, make sure DMA activity has already finished.
496 PLEASE NOTE:  The 'nents' argument to the pci_unmap_sg call must be
497               the _same_ one you passed into the pci_map_sg call,
498               it should _NOT_ be the 'count' value _returned_ from the
499               pci_map_sg call.
501 Every pci_map_{single,sg} call should have its pci_unmap_{single,sg}
502 counterpart, because the bus address space is a shared resource (although
503 in some ports the mapping is per each BUS so less devices contend for the
504 same bus address space) and you could render the machine unusable by eating
505 all bus addresses.
507 If you need to use the same streaming DMA region multiple times and touch
508 the data in between the DMA transfers, just map it with
509 pci_map_{single,sg}, and after each DMA transfer call either:
511         pci_dma_sync_single(dev, dma_handle, size, direction);
515         pci_dma_sync_sg(dev, sglist, nents, direction);
517 as appropriate.
519 After the last DMA transfer call one of the DMA unmap routines
520 pci_unmap_{single,sg}. If you don't touch the data from the first pci_map_*
521 call till pci_unmap_*, then you don't have to call the pci_dma_sync_*
522 routines at all.
524 Here is pseudo code which shows a situation in which you would need
525 to use the pci_dma_sync_*() interfaces.
527         my_card_setup_receive_buffer(struct my_card *cp, char *buffer, int len)
528         {
529                 dma_addr_t mapping;
531                 mapping = pci_map_single(cp->pdev, buffer, len, PCI_DMA_FROMDEVICE);
533                 cp->rx_buf = buffer;
534                 cp->rx_len = len;
535                 cp->rx_dma = mapping;
537                 give_rx_buf_to_card(cp);
538         }
540         ...
542         my_card_interrupt_handler(int irq, void *devid, struct pt_regs *regs)
543         {
544                 struct my_card *cp = devid;
546                 ...
547                 if (read_card_status(cp) == RX_BUF_TRANSFERRED) {
548                         struct my_card_header *hp;
550                         /* Examine the header to see if we wish
551                          * to accept the data.  But synchronize
552                          * the DMA transfer with the CPU first
553                          * so that we see updated contents.
554                          */
555                         pci_dma_sync_single(cp->pdev, cp->rx_dma, cp->rx_len,
556                                             PCI_DMA_FROMDEVICE);
558                         /* Now it is safe to examine the buffer. */
559                         hp = (struct my_card_header *) cp->rx_buf;
560                         if (header_is_ok(hp)) {
561                                 pci_unmap_single(cp->pdev, cp->rx_dma, cp->rx_len,
562                                                  PCI_DMA_FROMDEVICE);
563                                 pass_to_upper_layers(cp->rx_buf);
564                                 make_and_setup_new_rx_buf(cp);
565                         } else {
566                                 /* Just give the buffer back to the card. */
567                                 give_rx_buf_to_card(cp);
568                         }
569                 }
570         }
572 Drivers converted fully to this interface should not use virt_to_bus any
573 longer, nor should they use bus_to_virt. Some drivers have to be changed a
574 little bit, because there is no longer an equivalent to bus_to_virt in the
575 dynamic DMA mapping scheme - you have to always store the DMA addresses
576 returned by the pci_alloc_consistent, pci_pool_alloc, and pci_map_single
577 calls (pci_map_sg stores them in the scatterlist itself if the platform
578 supports dynamic DMA mapping in hardware) in your driver structures and/or
579 in the card registers.
581 All PCI drivers should be using these interfaces with no exceptions.
582 It is planned to completely remove virt_to_bus() and bus_to_virt() as
583 they are entirely deprecated.  Some ports already do not provide these
584 as it is impossible to correctly support them.
586                 64-bit DMA and DAC cycle support
588 Do you understand all of the text above?  Great, then you already
589 know how to use 64-bit DMA addressing under Linux.  Simply make
590 the appropriate pci_set_dma_mask() calls based upon your cards
591 capabilities, then use the mapping APIs above.
593 It is that simple.
595 Well, not for some odd devices.  See the next section for information
596 about that.
598         DAC Addressing for Address Space Hungry Devices
600 There exists a class of devices which do not mesh well with the PCI
601 DMA mapping API.  By definition these "mappings" are a finite
602 resource.  The number of total available mappings per bus is platform
603 specific, but there will always be a reasonable amount.
605 What is "reasonable"?  Reasonable means that networking and block I/O
606 devices need not worry about using too many mappings.
608 As an example of a problematic device, consider compute cluster cards.
609 They can potentially need to access gigabytes of memory at once via
610 DMA.  Dynamic mappings are unsuitable for this kind of access pattern.
612 To this end we've provided a small API by which a device driver
613 may use DAC cycles to directly address all of physical memory.
614 Not all platforms support this, but most do.  It is easy to determine
615 whether the platform will work properly at probe time.
617 First, understand that there may be a SEVERE performance penalty for
618 using these interfaces on some platforms.  Therefore, you MUST only
619 use these interfaces if it is absolutely required.  %99 of devices can
620 use the normal APIs without any problems.
622 Note that for streaming type mappings you must either use these
623 interfaces, or the dynamic mapping interfaces above.  You may not mix
624 usage of both for the same device.  Such an act is illegal and is
625 guaranteed to put a banana in your tailpipe.
627 However, consistent mappings may in fact be used in conjunction with
628 these interfaces.  Remember that, as defined, consistent mappings are
629 always going to be SAC addressable.
631 The first thing your driver needs to do is query the PCI platform
632 layer with your devices DAC addressing capabilities:
634         int pci_dac_set_dma_mask(struct pci_dev *pdev, u64 mask);
636 This routine behaves identically to pci_set_dma_mask.  You may not
637 use the following interfaces if this routine fails.
639 Next, DMA addresses using this API are kept track of using the
640 dma64_addr_t type.  It is guaranteed to be big enough to hold any
641 DAC address the platform layer will give to you from the following
642 routines.  If you have consistent mappings as well, you still
643 use plain dma_addr_t to keep track of those.
645 All mappings obtained here will be direct.  The mappings are not
646 translated, and this is the purpose of this dialect of the DMA API.
648 All routines work with page/offset pairs.  This is the _ONLY_ way to 
649 portably refer to any piece of memory.  If you have a cpu pointer
650 (which may be validly DMA'd too) you may easily obtain the page
651 and offset using something like this:
653         struct page *page = virt_to_page(ptr);
654         unsigned long offset = ((unsigned long)ptr & ~PAGE_MASK);
656 Here are the interfaces:
658         dma64_addr_t pci_dac_page_to_dma(struct pci_dev *pdev,
659                                          struct page *page,
660                                          unsigned long offset,
661                                          int direction);
663 The DAC address for the tuple PAGE/OFFSET are returned.  The direction
664 argument is the same as for pci_{map,unmap}_single().  The same rules
665 for cpu/device access apply here as for the streaming mapping
666 interfaces.  To reiterate:
668         The cpu may touch the buffer before pci_dac_page_to_dma.
669         The device may touch the buffer after pci_dac_page_to_dma
670         is made, but the cpu may NOT.
672 When the DMA transfer is complete, invoke:
674         void pci_dac_dma_sync_single(struct pci_dev *pdev,
675                                      dma64_addr_t dma_addr,
676                                      size_t len, int direction);
678 This must be done before the CPU looks at the buffer again.
679 This interface behaves identically to pci_dma_sync_{single,sg}().
681 If you need to get back to the PAGE/OFFSET tuple from a dma64_addr_t
682 the following interfaces are provided:
684         struct page *pci_dac_dma_to_page(struct pci_dev *pdev,
685                                          dma64_addr_t dma_addr);
686         unsigned long pci_dac_dma_to_offset(struct pci_dev *pdev,
687                                             dma64_addr_t dma_addr);
689 This is possible with the DAC interfaces purely because they are
690 not translated in any way.
692                 Optimizing Unmap State Space Consumption
694 On many platforms, pci_unmap_{single,page}() is simply a nop.
695 Therefore, keeping track of the mapping address and length is a waste
696 of space.  Instead of filling your drivers up with ifdefs and the like
697 to "work around" this (which would defeat the whole purpose of a
698 portable API) the following facilities are provided.
700 Actually, instead of describing the macros one by one, we'll
701 transform some example code.
703 1) Use DECLARE_PCI_UNMAP_{ADDR,LEN} in state saving structures.
704    Example, before:
706         struct ring_state {
707                 struct sk_buff *skb;
708                 dma_addr_t mapping;
709                 __u32 len;
710         };
712    after:
714         struct ring_state {
715                 struct sk_buff *skb;
716                 DECLARE_PCI_UNMAP_ADDR(mapping)
717                 DECLARE_PCI_UNMAP_LEN(len)
718         };
720    NOTE: DO NOT put a semicolon at the end of the DECLARE_*()
721          macro.
723 2) Use pci_unmap_{addr,len}_set to set these values.
724    Example, before:
726         ringp->mapping = FOO;
727         ringp->len = BAR;
729    after:
731         pci_unmap_addr_set(ringp, mapping, FOO);
732         pci_unmap_len_set(ringp, len, BAR);
734 3) Use pci_unmap_{addr,len} to access these values.
735    Example, before:
737         pci_unmap_single(pdev, ringp->mapping, ringp->len,
738                          PCI_DMA_FROMDEVICE);
740    after:
742         pci_unmap_single(pdev,
743                          pci_unmap_addr(ringp, mapping),
744                          pci_unmap_len(ringp, len),
745                          PCI_DMA_FROMDEVICE);
747 It really should be self-explanatory.  We treat the ADDR and LEN
748 separately, because it is possible for an implementation to only
749 need the address in order to perform the unmap operation.
751                         Platform Issues
753 If you are just writing drivers for Linux and do not maintain
754 an architecture port for the kernel, you can safely skip down
755 to "Closing".
757 1) Struct scatterlist requirements.
759    Struct scatterlist must contain, at a minimum, the following
760    members:
762         struct page *page;
763         unsigned int offset;
764         unsigned int length;
766    The base address is specified by a "page+offset" pair.
768    Previous versions of struct scatterlist contained a "void *address"
769    field that was sometimes used instead of page+offset.  As of Linux
770    2.5., page+offset is always used, and the "address" field has been
771    deleted.
773 2) More to come...
775                            Closing
777 This document, and the API itself, would not be in it's current
778 form without the feedback and suggestions from numerous individuals.
779 We would like to specifically mention, in no particular order, the
780 following people:
782         Russell King <rmk@arm.linux.org.uk>
783         Leo Dagum <dagum@barrel.engr.sgi.com>
784         Ralf Baechle <ralf@oss.sgi.com>
785         Grant Grundler <grundler@cup.hp.com>
786         Jay Estabrook <Jay.Estabrook@compaq.com>
787         Thomas Sailer <sailer@ife.ee.ethz.ch>
788         Andrea Arcangeli <andrea@suse.de>
789         Jens Axboe <axboe@suse.de>
790         David Mosberger-Tang <davidm@hpl.hp.com>