// SPDX-License-Identifier: GPL-2.0
/*
 * exynos-rng.c - Random Number Generator driver for the Exynos
 *
 * Copyright (c) 2017 Krzysztof Kozlowski <krzk@kernel.org>
 *
 * Loosely based on old driver from drivers/char/hw_random/exynos-rng.c:
 * Copyright (C) 2012 Samsung Electronics
 * Jonghwa Lee <jonghwa3.lee@samsung.com>
 */

#include <linux/clk.h>
#include <linux/crypto.h>
#include <linux/err.h>
#include <linux/io.h>
#include <linux/module.h>
#include <linux/mutex.h>
#include <linux/of.h>
#include <linux/platform_device.h>

#include <crypto/internal/rng.h>

#define EXYNOS_RNG_CONTROL  0x0
#define EXYNOS_RNG_STATUS  0x10

#define EXYNOS_RNG_SEED_CONF  0x14
#define EXYNOS_RNG_GEN_PRNG         BIT(1)

#define EXYNOS_RNG_SEED_BASE  0x140
#define EXYNOS_RNG_SEED(n)  (EXYNOS_RNG_SEED_BASE + (n * 0x4))
#define EXYNOS_RNG_OUT_BASE  0x160
#define EXYNOS_RNG_OUT(n)  (EXYNOS_RNG_OUT_BASE + (n * 0x4))

/* EXYNOS_RNG_CONTROL bit fields */
#define EXYNOS_RNG_CONTROL_START 0x18
/* EXYNOS_RNG_STATUS bit fields */
#define EXYNOS_RNG_STATUS_SEED_SETTING_DONE BIT(1)
#define EXYNOS_RNG_STATUS_RNG_DONE  BIT(5)

/* Five seed and output registers, each 4 bytes */
#define EXYNOS_RNG_SEED_REGS  5
#define EXYNOS_RNG_SEED_SIZE  (EXYNOS_RNG_SEED_REGS * 4)

enum exynos_prng_type {
 EXYNOS_PRNG_UNKNOWN = 0,
 EXYNOS_PRNG_EXYNOS4,
 EXYNOS_PRNG_EXYNOS5,
};

/*
 * Driver re-seeds itself with generated random numbers to hinder
 * backtracking of the original seed.
 *
 * Time for next re-seed in ms.
 */
#define EXYNOS_RNG_RESEED_TIME  1000
#define EXYNOS_RNG_RESEED_BYTES  65536

/*
 * In polling mode, do not wait infinitely for the engine to finish the work.
 */
#define EXYNOS_RNG_WAIT_RETRIES  100

/* Context for crypto */
struct exynos_rng_ctx {
 struct exynos_rng_dev  *rng;
};

/* Device associated memory */
struct exynos_rng_dev {
 struct device   *dev;
 enum exynos_prng_type  type;
 void __iomem   *mem;
 struct clk   *clk;
 struct mutex    lock;
 /* Generated numbers stored for seeding during resume */
 u8    seed_save[EXYNOS_RNG_SEED_SIZE];
 unsigned int   seed_save_len;
 /* Time of last seeding in jiffies */
 unsigned long   last_seeding;
 /* Bytes generated since last seeding */
 unsigned long   bytes_seeding;
};

static struct exynos_rng_dev *exynos_rng_dev;

static u32 exynos_rng_readl(struct exynos_rng_dev *rng, u32 offset)
{
 return readl_relaxed(rng->mem + offset);
}

static void exynos_rng_writel(struct exynos_rng_dev *rng, u32 val, u32 offset)
{
 writel_relaxed(val, rng->mem + offset);
}

static int exynos_rng_set_seed(struct exynos_rng_dev *rng,
          const u8 *seed, unsigned int slen)
{
 u32 val;
 int i;

 /* Round seed length because loop iterates over full register size */
 slen = ALIGN_DOWN(slen, 4);

 if (slen < EXYNOS_RNG_SEED_SIZE)
  return -EINVAL;

 for (i = 0; i < slen ; i += 4) {
  unsigned int seed_reg = (i / 4) % EXYNOS_RNG_SEED_REGS;

  val = seed[i] << 24;
  val |= seed[i + 1] << 16;
  val |= seed[i + 2] << 8;
  val |= seed[i + 3] << 0;

  exynos_rng_writel(rng, val, EXYNOS_RNG_SEED(seed_reg));
 }

 val = exynos_rng_readl(rng, EXYNOS_RNG_STATUS);
 if (!(val & EXYNOS_RNG_STATUS_SEED_SETTING_DONE)) {
  dev_warn(rng->dev, "Seed setting not finished\n");
  return -EIO;
 }

 rng->last_seeding = jiffies;
 rng->bytes_seeding = 0;

 return 0;
}

/*
 * Start the engine and poll for finish.  Then read from output registers
 * filling the 'dst' buffer up to 'dlen' bytes or up to size of generated
 * random data (EXYNOS_RNG_SEED_SIZE).
 *
 * On success: return 0 and store number of read bytes under 'read' address.
 * On error: return -ERRNO.
 */
static int exynos_rng_get_random(struct exynos_rng_dev *rng,
     u8 *dst, unsigned int dlen,
     unsigned int *read)
{
 int retry = EXYNOS_RNG_WAIT_RETRIES;

 if (rng->type == EXYNOS_PRNG_EXYNOS4) {
  exynos_rng_writel(rng, EXYNOS_RNG_CONTROL_START,
      EXYNOS_RNG_CONTROL);
 } else if (rng->type == EXYNOS_PRNG_EXYNOS5) {
  exynos_rng_writel(rng, EXYNOS_RNG_GEN_PRNG,
      EXYNOS_RNG_SEED_CONF);
 }

 while (!(exynos_rng_readl(rng,
   EXYNOS_RNG_STATUS) & EXYNOS_RNG_STATUS_RNG_DONE) && --retry)
  cpu_relax();

 if (!retry)
  return -ETIMEDOUT;

 /* Clear status bit */
 exynos_rng_writel(rng, EXYNOS_RNG_STATUS_RNG_DONE,
     EXYNOS_RNG_STATUS);
 *read = min_t(size_t, dlen, EXYNOS_RNG_SEED_SIZE);
 memcpy_fromio(dst, rng->mem + EXYNOS_RNG_OUT_BASE, *read);
 rng->bytes_seeding += *read;

 return 0;
}

/* Re-seed itself from time to time */
static void exynos_rng_reseed(struct exynos_rng_dev *rng)
{
 unsigned long next_seeding = rng->last_seeding + \
         msecs_to_jiffies(EXYNOS_RNG_RESEED_TIME);
 unsigned long now = jiffies;
 unsigned int read = 0;
 u8 seed[EXYNOS_RNG_SEED_SIZE];

 if (time_before(now, next_seeding) &&
     rng->bytes_seeding < EXYNOS_RNG_RESEED_BYTES)
  return;

 if (exynos_rng_get_random(rng, seed, sizeof(seed), &read))
  return;

 exynos_rng_set_seed(rng, seed, read);

 /* Let others do some of their job. */
 mutex_unlock(&rng->lock);
 mutex_lock(&rng->lock);
}

static int exynos_rng_generate(struct crypto_rng *tfm,
          const u8 *src, unsigned int slen,
          u8 *dst, unsigned int dlen)
{
 struct exynos_rng_ctx *ctx = crypto_rng_ctx(tfm);
 struct exynos_rng_dev *rng = ctx->rng;
 unsigned int read = 0;
 int ret;

 ret = clk_prepare_enable(rng->clk);
 if (ret)
  return ret;

 mutex_lock(&rng->lock);
 do {
  ret = exynos_rng_get_random(rng, dst, dlen, &read);
  if (ret)
   break;

  dlen -= read;
  dst += read;

  exynos_rng_reseed(rng);
 } while (dlen > 0);
 mutex_unlock(&rng->lock);

 clk_disable_unprepare(rng->clk);

 return ret;
}

static int exynos_rng_seed(struct crypto_rng *tfm, const u8 *seed,
      unsigned int slen)
{
 struct exynos_rng_ctx *ctx = crypto_rng_ctx(tfm);
 struct exynos_rng_dev *rng = ctx->rng;
 int ret;

 ret = clk_prepare_enable(rng->clk);
 if (ret)
  return ret;

 mutex_lock(&rng->lock);
 ret = exynos_rng_set_seed(ctx->rng, seed, slen);
 mutex_unlock(&rng->lock);

 clk_disable_unprepare(rng->clk);

 return ret;
}

static int exynos_rng_kcapi_init(struct crypto_tfm *tfm)
{
 struct exynos_rng_ctx *ctx = crypto_tfm_ctx(tfm);

 ctx->rng = exynos_rng_dev;

 return 0;
}

static struct rng_alg exynos_rng_alg = {
 .generate  = exynos_rng_generate,
 .seed   = exynos_rng_seed,
 .seedsize  = EXYNOS_RNG_SEED_SIZE,
 .base   = {
  .cra_name  = "stdrng",
  .cra_driver_name = "exynos_rng",
  .cra_priority  = 300,
  .cra_ctxsize  = sizeof(struct exynos_rng_ctx),
  .cra_module  = THIS_MODULE,
  .cra_init  = exynos_rng_kcapi_init,
 }
};

static int exynos_rng_probe(struct platform_device *pdev)
{
 struct exynos_rng_dev *rng;
 int ret;

 if (exynos_rng_dev)
  return -EEXIST;

 rng = devm_kzalloc(&pdev->dev, sizeof(*rng), GFP_KERNEL);
 if (!rng)
  return -ENOMEM;

 rng->type = (uintptr_t)of_device_get_match_data(&pdev->dev);

 mutex_init(&rng->lock);

 rng->dev = &pdev->dev;
 rng->clk = devm_clk_get(&pdev->dev, "secss");
 if (IS_ERR(rng->clk)) {
  dev_err(&pdev->dev, "Couldn't get clock.\n");
  return PTR_ERR(rng->clk);
 }

 rng->mem = devm_platform_ioremap_resource(pdev, 0);
 if (IS_ERR(rng->mem))
  return PTR_ERR(rng->mem);

 platform_set_drvdata(pdev, rng);

 exynos_rng_dev = rng;

 ret = crypto_register_rng(&exynos_rng_alg);
 if (ret) {
  dev_err(&pdev->dev,
   "Couldn't register rng crypto alg: %d\n", ret);
  exynos_rng_dev = NULL;
 }

 return ret;
}

static void exynos_rng_remove(struct platform_device *pdev)
{
 crypto_unregister_rng(&exynos_rng_alg);

 exynos_rng_dev = NULL;
}

static int __maybe_unused exynos_rng_suspend(struct device *dev)
{
 struct exynos_rng_dev *rng = dev_get_drvdata(dev);
 int ret;

 /* If we were never seeded then after resume it will be the same */
 if (!rng->last_seeding)
  return 0;

 rng->seed_save_len = 0;
 ret = clk_prepare_enable(rng->clk);
 if (ret)
  return ret;

 mutex_lock(&rng->lock);

 /* Get new random numbers and store them for seeding on resume. */
 exynos_rng_get_random(rng, rng->seed_save, sizeof(rng->seed_save),
         &(rng->seed_save_len));

 mutex_unlock(&rng->lock);

 dev_dbg(rng->dev, "Stored %u bytes for seeding on system resume\n",
  rng->seed_save_len);

 clk_disable_unprepare(rng->clk);

 return 0;
}

static int __maybe_unused exynos_rng_resume(struct device *dev)
{
 struct exynos_rng_dev *rng = dev_get_drvdata(dev);
 int ret;

 /* Never seeded so nothing to do */
 if (!rng->last_seeding)
  return 0;

 ret = clk_prepare_enable(rng->clk);
 if (ret)
  return ret;

 mutex_lock(&rng->lock);

 ret = exynos_rng_set_seed(rng, rng->seed_save, rng->seed_save_len);

 mutex_unlock(&rng->lock);

 clk_disable_unprepare(rng->clk);

 return ret;
}

static SIMPLE_DEV_PM_OPS(exynos_rng_pm_ops, exynos_rng_suspend,
    exynos_rng_resume);

static const struct of_device_id exynos_rng_dt_match[] = {
 {
  .compatible = "samsung,exynos4-rng",
  .data = (const void *)EXYNOS_PRNG_EXYNOS4,
 }, {
  .compatible = "samsung,exynos5250-prng",
  .data = (const void *)EXYNOS_PRNG_EXYNOS5,
 },
 { },
};
MODULE_DEVICE_TABLE(of, exynos_rng_dt_match);

static struct platform_driver exynos_rng_driver = {
 .driver  = {
  .name = "exynos-rng",
  .pm = &exynos_rng_pm_ops,
  .of_match_table = exynos_rng_dt_match,
 },
 .probe  = exynos_rng_probe,
 .remove  = exynos_rng_remove,
};

module_platform_driver(exynos_rng_driver);

MODULE_DESCRIPTION("Exynos H/W Random Number Generator driver");
MODULE_AUTHOR("Krzysztof Kozlowski <krzk@kernel.org>");
MODULE_LICENSE("GPL v2");