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