Quelle  socfpga-a10.c   Sprache: C

// SPDX-License-Identifier: GPL-2.0
/*
 * FPGA Manager Driver for Altera Arria10 SoCFPGA
 *
 * Copyright (C) 2015-2016 Altera Corporation
 */
#include <linux/clk.h>
#include <linux/device.h>
#include <linux/delay.h>
#include <linux/fpga/fpga-mgr.h>
#include <linux/io.h>
#include <linux/module.h>
#include <linux/of_address.h>
#include <linux/regmap.h>

#define A10_FPGAMGR_DCLKCNT_OFST    0x08
#define A10_FPGAMGR_DCLKSTAT_OFST    0x0c
#define A10_FPGAMGR_IMGCFG_CTL_00_OFST    0x70
#define A10_FPGAMGR_IMGCFG_CTL_01_OFST    0x74
#define A10_FPGAMGR_IMGCFG_CTL_02_OFST    0x78
#define A10_FPGAMGR_IMGCFG_STAT_OFST    0x80

#define A10_FPGAMGR_DCLKSTAT_DCLKDONE    BIT(0)

#define A10_FPGAMGR_IMGCFG_CTL_00_S2F_NENABLE_NCONFIG  BIT(0)
#define A10_FPGAMGR_IMGCFG_CTL_00_S2F_NENABLE_NSTATUS  BIT(1)
#define A10_FPGAMGR_IMGCFG_CTL_00_S2F_NENABLE_CONDONE  BIT(2)
#define A10_FPGAMGR_IMGCFG_CTL_00_S2F_NCONFIG   BIT(8)
#define A10_FPGAMGR_IMGCFG_CTL_00_S2F_NSTATUS_OE  BIT(16)
#define A10_FPGAMGR_IMGCFG_CTL_00_S2F_CONDONE_OE  BIT(24)

#define A10_FPGAMGR_IMGCFG_CTL_01_S2F_NENABLE_CONFIG  BIT(0)
#define A10_FPGAMGR_IMGCFG_CTL_01_S2F_PR_REQUEST  BIT(16)
#define A10_FPGAMGR_IMGCFG_CTL_01_S2F_NCE   BIT(24)

#define A10_FPGAMGR_IMGCFG_CTL_02_EN_CFG_CTRL   BIT(0)
#define A10_FPGAMGR_IMGCFG_CTL_02_CDRATIO_MASK  (BIT(16) | BIT(17))
#define A10_FPGAMGR_IMGCFG_CTL_02_CDRATIO_SHIFT   16
#define A10_FPGAMGR_IMGCFG_CTL_02_CFGWIDTH   BIT(24)
#define A10_FPGAMGR_IMGCFG_CTL_02_CFGWIDTH_SHIFT  24

#define A10_FPGAMGR_IMGCFG_STAT_F2S_CRC_ERROR   BIT(0)
#define A10_FPGAMGR_IMGCFG_STAT_F2S_EARLY_USERMODE  BIT(1)
#define A10_FPGAMGR_IMGCFG_STAT_F2S_USERMODE   BIT(2)
#define A10_FPGAMGR_IMGCFG_STAT_F2S_NSTATUS_PIN   BIT(4)
#define A10_FPGAMGR_IMGCFG_STAT_F2S_CONDONE_PIN   BIT(6)
#define A10_FPGAMGR_IMGCFG_STAT_F2S_PR_READY   BIT(9)
#define A10_FPGAMGR_IMGCFG_STAT_F2S_PR_DONE   BIT(10)
#define A10_FPGAMGR_IMGCFG_STAT_F2S_PR_ERROR   BIT(11)
#define A10_FPGAMGR_IMGCFG_STAT_F2S_NCONFIG_PIN   BIT(12)
#define A10_FPGAMGR_IMGCFG_STAT_F2S_MSEL_MASK (BIT(16) | BIT(17) | BIT(18))
#define A10_FPGAMGR_IMGCFG_STAT_F2S_MSEL_SHIFT          16

/* FPGA CD Ratio Value */
#define CDRATIO_x1      0x0
#define CDRATIO_x2      0x1
#define CDRATIO_x4      0x2
#define CDRATIO_x8      0x3

/* Configuration width 16/32 bit */
#define CFGWDTH_32      1
#define CFGWDTH_16      0

/*
 * struct a10_fpga_priv - private data for fpga manager
 * @regmap: regmap for register access
 * @fpga_data_addr: iomap for single address data register to FPGA
 * @clk: clock
 */
struct a10_fpga_priv {
 struct regmap *regmap;
 void __iomem *fpga_data_addr;
 struct clk *clk;
};

static bool socfpga_a10_fpga_writeable_reg(struct device *dev, unsigned int reg)
{
 switch (reg) {
 case A10_FPGAMGR_DCLKCNT_OFST:
 case A10_FPGAMGR_DCLKSTAT_OFST:
 case A10_FPGAMGR_IMGCFG_CTL_00_OFST:
 case A10_FPGAMGR_IMGCFG_CTL_01_OFST:
 case A10_FPGAMGR_IMGCFG_CTL_02_OFST:
  return true;
 }
 return false;
}

static bool socfpga_a10_fpga_readable_reg(struct device *dev, unsigned int reg)
{
 switch (reg) {
 case A10_FPGAMGR_DCLKCNT_OFST:
 case A10_FPGAMGR_DCLKSTAT_OFST:
 case A10_FPGAMGR_IMGCFG_CTL_00_OFST:
 case A10_FPGAMGR_IMGCFG_CTL_01_OFST:
 case A10_FPGAMGR_IMGCFG_CTL_02_OFST:
 case A10_FPGAMGR_IMGCFG_STAT_OFST:
  return true;
 }
 return false;
}

static const struct regmap_config socfpga_a10_fpga_regmap_config = {
 .reg_bits = 32,
 .reg_stride = 4,
 .val_bits = 32,
 .writeable_reg = socfpga_a10_fpga_writeable_reg,
 .readable_reg = socfpga_a10_fpga_readable_reg,
 .max_register = A10_FPGAMGR_IMGCFG_STAT_OFST,
 .cache_type = REGCACHE_NONE,
};

/*
 * from the register map description of cdratio in imgcfg_ctrl_02:
 *  Normal Configuration    : 32bit Passive Parallel
 *  Partial Reconfiguration : 16bit Passive Parallel
 */
static void socfpga_a10_fpga_set_cfg_width(struct a10_fpga_priv *priv,
        int width)
{
 width <<= A10_FPGAMGR_IMGCFG_CTL_02_CFGWIDTH_SHIFT;

 regmap_update_bits(priv->regmap, A10_FPGAMGR_IMGCFG_CTL_02_OFST,
      A10_FPGAMGR_IMGCFG_CTL_02_CFGWIDTH, width);
}

static void socfpga_a10_fpga_generate_dclks(struct a10_fpga_priv *priv,
         u32 count)
{
 u32 val;

 /* Clear any existing DONE status. */
 regmap_write(priv->regmap, A10_FPGAMGR_DCLKSTAT_OFST,
       A10_FPGAMGR_DCLKSTAT_DCLKDONE);

 /* Issue the DCLK regmap. */
 regmap_write(priv->regmap, A10_FPGAMGR_DCLKCNT_OFST, count);

 /* wait till the dclkcnt done */
 regmap_read_poll_timeout(priv->regmap, A10_FPGAMGR_DCLKSTAT_OFST, val,
     val, 1, 100);

 /* Clear DONE status. */
 regmap_write(priv->regmap, A10_FPGAMGR_DCLKSTAT_OFST,
       A10_FPGAMGR_DCLKSTAT_DCLKDONE);
}

#define RBF_ENCRYPTION_MODE_OFFSET  69
#define RBF_DECOMPRESS_OFFSET   229

static int socfpga_a10_fpga_encrypted(u32 *buf32, size_t buf32_size)
{
 if (buf32_size < RBF_ENCRYPTION_MODE_OFFSET + 1)
  return -EINVAL;

 /* Is the bitstream encrypted? */
 return ((buf32[RBF_ENCRYPTION_MODE_OFFSET] >> 2) & 3) != 0;
}

static int socfpga_a10_fpga_compressed(u32 *buf32, size_t buf32_size)
{
 if (buf32_size < RBF_DECOMPRESS_OFFSET + 1)
  return -EINVAL;

 /* Is the bitstream compressed? */
 return !((buf32[RBF_DECOMPRESS_OFFSET] >> 1) & 1);
}

static unsigned int socfpga_a10_fpga_get_cd_ratio(unsigned int cfg_width,
        bool encrypt, bool compress)
{
 unsigned int cd_ratio;

 /*
 * cd ratio is dependent on cfg width and whether the bitstream
 * is encrypted and/or compressed.
 *
 * | width | encr. | compr. | cd ratio |
 * |  16   |   0   |   0    |     1    |
 * |  16   |   0   |   1    |     4    |
 * |  16   |   1   |   0    |     2    |
 * |  16   |   1   |   1    |     4    |
 * |  32   |   0   |   0    |     1    |
 * |  32   |   0   |   1    |     8    |
 * |  32   |   1   |   0    |     4    |
 * |  32   |   1   |   1    |     8    |
 */
 if (!compress && !encrypt)
  return CDRATIO_x1;

 if (compress)
  cd_ratio = CDRATIO_x4;
 else
  cd_ratio = CDRATIO_x2;

 /* If 32 bit, double the cd ratio by incrementing the field  */
 if (cfg_width == CFGWDTH_32)
  cd_ratio += 1;

 return cd_ratio;
}

static int socfpga_a10_fpga_set_cdratio(struct fpga_manager *mgr,
     unsigned int cfg_width,
     const char *buf, size_t count)
{
 struct a10_fpga_priv *priv = mgr->priv;
 unsigned int cd_ratio;
 int encrypt, compress;

 encrypt = socfpga_a10_fpga_encrypted((u32 *)buf, count / 4);
 if (encrypt < 0)
  return -EINVAL;

 compress = socfpga_a10_fpga_compressed((u32 *)buf, count / 4);
 if (compress < 0)
  return -EINVAL;

 cd_ratio = socfpga_a10_fpga_get_cd_ratio(cfg_width, encrypt, compress);

 regmap_update_bits(priv->regmap, A10_FPGAMGR_IMGCFG_CTL_02_OFST,
      A10_FPGAMGR_IMGCFG_CTL_02_CDRATIO_MASK,
      cd_ratio << A10_FPGAMGR_IMGCFG_CTL_02_CDRATIO_SHIFT);

 return 0;
}

static u32 socfpga_a10_fpga_read_stat(struct a10_fpga_priv *priv)
{
 u32 val;

 regmap_read(priv->regmap, A10_FPGAMGR_IMGCFG_STAT_OFST, &val);

 return val;
}

static int socfpga_a10_fpga_wait_for_pr_ready(struct a10_fpga_priv *priv)
{
 u32 reg, i;

 for (i = 0; i < 10 ; i++) {
  reg = socfpga_a10_fpga_read_stat(priv);

  if (reg & A10_FPGAMGR_IMGCFG_STAT_F2S_PR_ERROR)
   return -EINVAL;

  if (reg & A10_FPGAMGR_IMGCFG_STAT_F2S_PR_READY)
   return 0;
 }

 return -ETIMEDOUT;
}

static int socfpga_a10_fpga_wait_for_pr_done(struct a10_fpga_priv *priv)
{
 u32 reg, i;

 for (i = 0; i < 10 ; i++) {
  reg = socfpga_a10_fpga_read_stat(priv);

  if (reg & A10_FPGAMGR_IMGCFG_STAT_F2S_PR_ERROR)
   return -EINVAL;

  if (reg & A10_FPGAMGR_IMGCFG_STAT_F2S_PR_DONE)
   return 0;
 }

 return -ETIMEDOUT;
}

/* Start the FPGA programming by initialize the FPGA Manager */
static int socfpga_a10_fpga_write_init(struct fpga_manager *mgr,
           struct fpga_image_info *info,
           const char *buf, size_t count)
{
 struct a10_fpga_priv *priv = mgr->priv;
 unsigned int cfg_width;
 u32 msel, stat, mask;
 int ret;

 if (info->flags & FPGA_MGR_PARTIAL_RECONFIG)
  cfg_width = CFGWDTH_16;
 else
  return -EINVAL;

 /* Check for passive parallel (msel == 000 or 001) */
 msel = socfpga_a10_fpga_read_stat(priv);
 msel &= A10_FPGAMGR_IMGCFG_STAT_F2S_MSEL_MASK;
 msel >>= A10_FPGAMGR_IMGCFG_STAT_F2S_MSEL_SHIFT;
 if ((msel != 0) && (msel != 1)) {
  dev_dbg(&mgr->dev, "Fail: invalid msel=%d\n", msel);
  return -EINVAL;
 }

 /* Make sure no external devices are interfering */
 stat = socfpga_a10_fpga_read_stat(priv);
 mask = A10_FPGAMGR_IMGCFG_STAT_F2S_NCONFIG_PIN |
        A10_FPGAMGR_IMGCFG_STAT_F2S_NSTATUS_PIN;
 if ((stat & mask) != mask)
  return -EINVAL;

 /* Set cfg width */
 socfpga_a10_fpga_set_cfg_width(priv, cfg_width);

 /* Determine cd ratio from bitstream header and set cd ratio */
 ret = socfpga_a10_fpga_set_cdratio(mgr, cfg_width, buf, count);
 if (ret)
  return ret;

 /*
 * Clear s2f_nce to enable chip select.  Leave pr_request
 * unasserted and override disabled.
 */
 regmap_write(priv->regmap, A10_FPGAMGR_IMGCFG_CTL_01_OFST,
       A10_FPGAMGR_IMGCFG_CTL_01_S2F_NENABLE_CONFIG);

 /* Set cfg_ctrl to enable s2f dclk and data */
 regmap_update_bits(priv->regmap, A10_FPGAMGR_IMGCFG_CTL_02_OFST,
      A10_FPGAMGR_IMGCFG_CTL_02_EN_CFG_CTRL,
      A10_FPGAMGR_IMGCFG_CTL_02_EN_CFG_CTRL);

 /*
 * Disable overrides not needed for pr.
 * s2f_config==1 leaves reset deasseted.
 */
 regmap_write(priv->regmap, A10_FPGAMGR_IMGCFG_CTL_00_OFST,
       A10_FPGAMGR_IMGCFG_CTL_00_S2F_NENABLE_NCONFIG |
       A10_FPGAMGR_IMGCFG_CTL_00_S2F_NENABLE_NSTATUS |
       A10_FPGAMGR_IMGCFG_CTL_00_S2F_NENABLE_CONDONE |
       A10_FPGAMGR_IMGCFG_CTL_00_S2F_NCONFIG);

 /* Enable override for data, dclk, nce, and pr_request to CSS */
 regmap_update_bits(priv->regmap, A10_FPGAMGR_IMGCFG_CTL_01_OFST,
      A10_FPGAMGR_IMGCFG_CTL_01_S2F_NENABLE_CONFIG, 0);

 /* Send some clocks to clear out any errors */
 socfpga_a10_fpga_generate_dclks(priv, 256);

 /* Assert pr_request */
 regmap_update_bits(priv->regmap, A10_FPGAMGR_IMGCFG_CTL_01_OFST,
      A10_FPGAMGR_IMGCFG_CTL_01_S2F_PR_REQUEST,
      A10_FPGAMGR_IMGCFG_CTL_01_S2F_PR_REQUEST);

 /* Provide 2048 DCLKs before starting the config data streaming. */
 socfpga_a10_fpga_generate_dclks(priv, 0x7ff);

 /* Wait for pr_ready */
 return socfpga_a10_fpga_wait_for_pr_ready(priv);
}

/*
 * write data to the FPGA data register
 */
static int socfpga_a10_fpga_write(struct fpga_manager *mgr, const char *buf,
      size_t count)
{
 struct a10_fpga_priv *priv = mgr->priv;
 u32 *buffer_32 = (u32 *)buf;
 size_t i = 0;

 if (count <= 0)
  return -EINVAL;

 /* Write out the complete 32-bit chunks */
 while (count >= sizeof(u32)) {
  writel(buffer_32[i++], priv->fpga_data_addr);
  count -= sizeof(u32);
 }

 /* Write out remaining non 32-bit chunks */
 switch (count) {
 case 3:
  writel(buffer_32[i++] & 0x00ffffff, priv->fpga_data_addr);
  break;
 case 2:
  writel(buffer_32[i++] & 0x0000ffff, priv->fpga_data_addr);
  break;
 case 1:
  writel(buffer_32[i++] & 0x000000ff, priv->fpga_data_addr);
  break;
 case 0:
  break;
 default:
  /* This will never happen */
  return -EFAULT;
 }

 return 0;
}

static int socfpga_a10_fpga_write_complete(struct fpga_manager *mgr,
        struct fpga_image_info *info)
{
 struct a10_fpga_priv *priv = mgr->priv;
 u32 reg;
 int ret;

 /* Wait for pr_done */
 ret = socfpga_a10_fpga_wait_for_pr_done(priv);

 /* Clear pr_request */
 regmap_update_bits(priv->regmap, A10_FPGAMGR_IMGCFG_CTL_01_OFST,
      A10_FPGAMGR_IMGCFG_CTL_01_S2F_PR_REQUEST, 0);

 /* Send some clocks to clear out any errors */
 socfpga_a10_fpga_generate_dclks(priv, 256);

 /* Disable s2f dclk and data */
 regmap_update_bits(priv->regmap, A10_FPGAMGR_IMGCFG_CTL_02_OFST,
      A10_FPGAMGR_IMGCFG_CTL_02_EN_CFG_CTRL, 0);

 /* Deassert chip select */
 regmap_update_bits(priv->regmap, A10_FPGAMGR_IMGCFG_CTL_01_OFST,
      A10_FPGAMGR_IMGCFG_CTL_01_S2F_NCE,
      A10_FPGAMGR_IMGCFG_CTL_01_S2F_NCE);

 /* Disable data, dclk, nce, and pr_request override to CSS */
 regmap_update_bits(priv->regmap, A10_FPGAMGR_IMGCFG_CTL_01_OFST,
      A10_FPGAMGR_IMGCFG_CTL_01_S2F_NENABLE_CONFIG,
      A10_FPGAMGR_IMGCFG_CTL_01_S2F_NENABLE_CONFIG);

 /* Return any errors regarding pr_done or pr_error */
 if (ret)
  return ret;

 /* Final check */
 reg = socfpga_a10_fpga_read_stat(priv);

 if (((reg & A10_FPGAMGR_IMGCFG_STAT_F2S_USERMODE) == 0) ||
     ((reg & A10_FPGAMGR_IMGCFG_STAT_F2S_CONDONE_PIN) == 0) ||
     ((reg & A10_FPGAMGR_IMGCFG_STAT_F2S_NSTATUS_PIN) == 0)) {
  dev_dbg(&mgr->dev,
   "Timeout in final check. Status=%08xf\n", reg);
  return -ETIMEDOUT;
 }

 return 0;
}

static enum fpga_mgr_states socfpga_a10_fpga_state(struct fpga_manager *mgr)
{
 struct a10_fpga_priv *priv = mgr->priv;
 u32 reg = socfpga_a10_fpga_read_stat(priv);

 if (reg & A10_FPGAMGR_IMGCFG_STAT_F2S_USERMODE)
  return FPGA_MGR_STATE_OPERATING;

 if (reg & A10_FPGAMGR_IMGCFG_STAT_F2S_PR_READY)
  return FPGA_MGR_STATE_WRITE;

 if (reg & A10_FPGAMGR_IMGCFG_STAT_F2S_CRC_ERROR)
  return FPGA_MGR_STATE_WRITE_COMPLETE_ERR;

 if ((reg & A10_FPGAMGR_IMGCFG_STAT_F2S_NSTATUS_PIN) == 0)
  return FPGA_MGR_STATE_RESET;

 return FPGA_MGR_STATE_UNKNOWN;
}

static const struct fpga_manager_ops socfpga_a10_fpga_mgr_ops = {
 .initial_header_size = (RBF_DECOMPRESS_OFFSET + 1) * 4,
 .state = socfpga_a10_fpga_state,
 .write_init = socfpga_a10_fpga_write_init,
 .write = socfpga_a10_fpga_write,
 .write_complete = socfpga_a10_fpga_write_complete,
};

static int socfpga_a10_fpga_probe(struct platform_device *pdev)
{
 struct device *dev = &pdev->dev;
 struct a10_fpga_priv *priv;
 void __iomem *reg_base;
 struct fpga_manager *mgr;
 int ret;

 priv = devm_kzalloc(dev, sizeof(*priv), GFP_KERNEL);
 if (!priv)
  return -ENOMEM;

 /* First mmio base is for register access */
 reg_base = devm_platform_ioremap_resource(pdev, 0);
 if (IS_ERR(reg_base))
  return PTR_ERR(reg_base);

 /* Second mmio base is for writing FPGA image data */
 priv->fpga_data_addr = devm_platform_ioremap_resource(pdev, 1);
 if (IS_ERR(priv->fpga_data_addr))
  return PTR_ERR(priv->fpga_data_addr);

 /* regmap for register access */
 priv->regmap = devm_regmap_init_mmio(dev, reg_base,
          &socfpga_a10_fpga_regmap_config);
 if (IS_ERR(priv->regmap))
  return -ENODEV;

 priv->clk = devm_clk_get(dev, NULL);
 if (IS_ERR(priv->clk)) {
  dev_err(dev, "no clock specified\n");
  return PTR_ERR(priv->clk);
 }

 ret = clk_prepare_enable(priv->clk);
 if (ret) {
  dev_err(dev, "could not enable clock\n");
  return -EBUSY;
 }

 mgr = fpga_mgr_register(dev, "SoCFPGA Arria10 FPGA Manager",
    &socfpga_a10_fpga_mgr_ops, priv);
 if (IS_ERR(mgr)) {
  clk_disable_unprepare(priv->clk);
  return PTR_ERR(mgr);
 }

 platform_set_drvdata(pdev, mgr);

 return 0;
}

static void socfpga_a10_fpga_remove(struct platform_device *pdev)
{
 struct fpga_manager *mgr = platform_get_drvdata(pdev);
 struct a10_fpga_priv *priv = mgr->priv;

 fpga_mgr_unregister(mgr);
 clk_disable_unprepare(priv->clk);
}

static const struct of_device_id socfpga_a10_fpga_of_match[] = {
 { .compatible = "altr,socfpga-a10-fpga-mgr", },
 {},
};

MODULE_DEVICE_TABLE(of, socfpga_a10_fpga_of_match);

static struct platform_driver socfpga_a10_fpga_driver = {
 .probe = socfpga_a10_fpga_probe,
 .remove = socfpga_a10_fpga_remove,
 .driver = {
  .name = "socfpga_a10_fpga_manager",
  .of_match_table = socfpga_a10_fpga_of_match,
 },
};

module_platform_driver(socfpga_a10_fpga_driver);

MODULE_AUTHOR("Alan Tull ");
MODULE_DESCRIPTION("SoCFPGA Arria10 FPGA Manager");
MODULE_LICENSE("GPL v2");