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IOMMU Client设备DMA配置过程分析（九）

news 2025/8/2 18:41:55

1.设备树

cp0_pcie0是一个PCIe RC控制器，使用SMMU将PCIe设备的IOVA转换成物理地址，使用iommu-map-mask和iommu-map定义PCIe设备使用的Stream ID。设备树定义如下所示。

[arch/arm64/boot/dts/marvell/armada-ap80x.dtsi]
smmu: iommu@100000 {compatible = "marvell,ap806-smmu-500", "arm,mmu-500";reg = <0x100000 0x100000>;dma-coherent;#iommu-cells = <1>;#global-interrupts = <1>;interrupts = <GIC_SPI 6 IRQ_TYPE_LEVEL_HIGH>,<GIC_SPI 6 IRQ_TYPE_LEVEL_HIGH>,<GIC_SPI 6 IRQ_TYPE_LEVEL_HIGH>,<GIC_SPI 6 IRQ_TYPE_LEVEL_HIGH>,<GIC_SPI 6 IRQ_TYPE_LEVEL_HIGH>,<GIC_SPI 6 IRQ_TYPE_LEVEL_HIGH>,<GIC_SPI 6 IRQ_TYPE_LEVEL_HIGH>,<GIC_SPI 6 IRQ_TYPE_LEVEL_HIGH>,<GIC_SPI 6 IRQ_TYPE_LEVEL_HIGH>;status = "disabled";
};[arch/arm64/boot/dts/marvell]
&cp0_pcie0 {// iommu-map四个元素分别为BDF、引用的SMMUphandle_node、Base StreamID、数量iommu-map =<0x0   &smmu 0x480 0x20>,<0x100 &smmu 0x4a0 0x20>,<0x200 &smmu 0x4c0 0x20>;iommu-map-mask = <0x031f>;
};

2.dma_configure

设备总系类型数据结构bus_type中定义了dma_configure和dma_cleanup两个回调函数，前者用于建立该总线上设备的DMA配置，后者用于清理该总线上设备的DMA配置。

[include/linux/device/bus.h]
struct bus_type {......int (*dma_configure)(struct device *dev);void (*dma_cleanup)(struct device *dev);......
};

当设备或者驱动初始化的时候都会调用到really_probe函数。若设备所属总线定义了dma_configure函数，则会调用该回调函数建立设备的DMA配置。

[drivers/pci/pci-driver.c]
const struct bus_type pci_bus_type = {.name              = "pci",.match             = pci_bus_match,.uevent            = pci_uevent,.probe             = pci_device_probe,.remove            = pci_device_remove,.shutdown          = pci_device_shutdown,.dev_groups        = pci_dev_groups,.bus_groups        = pci_bus_groups,.drv_groups        = pci_drv_groups,.pm                = PCI_PM_OPS_PTR,.num_vf            = pci_bus_num_vf,.dma_configure     = pci_dma_configure,.dma_cleanup       = pci_dma_cleanup,
};
[drivers/base/platform.c]
const struct bus_type platform_bus_type = {.name              = "platform",.dev_groups        = platform_dev_groups,.match             = platform_match,.uevent            = platform_uevent,.probe             = platform_probe,.remove            = platform_remove,.shutdown          = platform_shutdown,.dma_configure     = platform_dma_configure,.dma_cleanup       = platform_dma_cleanup,.pm                = &platform_dev_pm_ops,
};

3. DMA配置过程

下面以PCIe设备为例，介绍PCIe设备初始化的时候，DMA配置流程。具体工作如下：

platform_bus_type定义了pci_dma_configure函数，因此在really_probe函数里面会调用该函数设置DMA相关配置。
首先解析"dma-range"属性，"dma-range"属性定义了PCI地址到CPU地址的转换关系（inbound memory）。
使能ACS。
解析"iommu-map"和"iommu-map-mask"属性，然后将PCIe设备的BDF转换成对应的StreamID。
调用SMMU驱动提供的arm_smmu_of_xlate函数，将转换后的StreamID保存到iommu_fwspec数据结构中。
调用iommu_probe_device初始化设备，这部分内容在ARM SMMUv3控制器注册过程分析（八）介绍过，这里不多赘述。

DMA配置过程

of_map_id函数首先解析"iommu-map"和"iommu-map-mask"属性，然后将设备的BDF转换成StreamID。流程如代码所示。

int of_map_id(struct device_node *np, u32 id,const char *map_name, const char *map_mask_name,struct device_node **target, u32 *id_out)
{// 读取"iommu-map"属性map = of_get_property(np, map_name, &map_len);....../* The default is to select all bits. */map_mask = 0xffffffff;// 读取"iommu-map-mask"属性if (map_mask_name)of_property_read_u32(np, map_mask_name, &map_mask);// iommu-map-mask & BDF，通常情况下，只屏蔽function三位masked_id = map_mask & id;// 遍历所有iommu-map定义的数据for ( ; map_len > 0; map_len -= 4 * sizeof(*map), map += 4) {struct device_node *phandle_node;u32 id_base = be32_to_cpup(map + 0);  // 解析BDFu32 phandle = be32_to_cpup(map + 1);  // 解析引用的SMMU的phandle_nodeu32 out_base = be32_to_cpup(map + 2); // Base StreamIDu32 id_len = be32_to_cpup(map + 3);   // 长度......// *id_ou = iommu-map-mask & BDF - BDF + Base StreamIDif (id_out)*id_out = masked_id - id_base + out_base;return 0;}/* Bypasses translation */if (id_out)*id_out = id;return 0;
}