// SPDX-License-Identifier: GPL-2.0-only
/*
 * AD5421 Digital to analog converters  driver
 *
 * Copyright 2011 Analog Devices Inc.
 */

#include <linux/device.h>
#include <linux/delay.h>
#include <linux/err.h>
#include <linux/module.h>
#include <linux/interrupt.h>
#include <linux/kernel.h>
#include <linux/spi/spi.h>
#include <linux/slab.h>
#include <linux/sysfs.h>

#include <linux/iio/iio.h>
#include <linux/iio/sysfs.h>
#include <linux/iio/events.h>
#include <linux/iio/dac/ad5421.h>


#define AD5421_REG_DAC_DATA  0x1
#define AD5421_REG_CTRL   0x2
#define AD5421_REG_OFFSET  0x3
#define AD5421_REG_GAIN   0x4
/* load dac and fault shared the same register number. Writing to it will cause
 * a dac load command, reading from it will return the fault status register */
#define AD5421_REG_LOAD_DAC  0x5
#define AD5421_REG_FAULT  0x5
#define AD5421_REG_FORCE_ALARM_CURRENT 0x6
#define AD5421_REG_RESET  0x7
#define AD5421_REG_START_CONVERSION 0x8
#define AD5421_REG_NOOP   0x9

#define AD5421_CTRL_WATCHDOG_DISABLE BIT(12)
#define AD5421_CTRL_AUTO_FAULT_READBACK BIT(11)
#define AD5421_CTRL_MIN_CURRENT  BIT(9)
#define AD5421_CTRL_ADC_SOURCE_TEMP BIT(8)
#define AD5421_CTRL_ADC_ENABLE  BIT(7)
#define AD5421_CTRL_PWR_DOWN_INT_VREF BIT(6)

#define AD5421_FAULT_SPI   BIT(15)
#define AD5421_FAULT_PEC   BIT(14)
#define AD5421_FAULT_OVER_CURRENT  BIT(13)
#define AD5421_FAULT_UNDER_CURRENT  BIT(12)
#define AD5421_FAULT_TEMP_OVER_140  BIT(11)
#define AD5421_FAULT_TEMP_OVER_100  BIT(10)
#define AD5421_FAULT_UNDER_VOLTAGE_6V  BIT(9)
#define AD5421_FAULT_UNDER_VOLTAGE_12V  BIT(8)

/* These bits will cause the fault pin to go high */
#define AD5421_FAULT_TRIGGER_IRQ \
 (AD5421_FAULT_SPI | AD5421_FAULT_PEC | AD5421_FAULT_OVER_CURRENT | \
 AD5421_FAULT_UNDER_CURRENT | AD5421_FAULT_TEMP_OVER_140)

/**
 * struct ad5421_state - driver instance specific data
 * @spi:  spi_device
 * @ctrl:  control register cache
 * @current_range: current range which the device is configured for
 * @data:  spi transfer buffers
 * @fault_mask:  software masking of events
 * @lock:  lock to protect the data buffer during SPI ops
 */
struct ad5421_state {
 struct spi_device  *spi;
 unsigned int   ctrl;
 enum ad5421_current_range current_range;
 unsigned int   fault_mask;
 struct mutex   lock;

 /*
  * DMA (thus cache coherency maintenance) may require the
  * transfer buffers to live in their own cache lines.
 */
 union {
  __be32 d32;
  u8 d8[4];
 } data[2] __aligned(IIO_DMA_MINALIGN);
};

static const struct iio_event_spec ad5421_current_event[] = {
 {
  .type = IIO_EV_TYPE_THRESH,
  .dir = IIO_EV_DIR_RISING,
  .mask_separate = BIT(IIO_EV_INFO_VALUE) |
   BIT(IIO_EV_INFO_ENABLE),
 }, {
  .type = IIO_EV_TYPE_THRESH,
  .dir = IIO_EV_DIR_FALLING,
  .mask_separate = BIT(IIO_EV_INFO_VALUE) |
   BIT(IIO_EV_INFO_ENABLE),
 },
};

static const struct iio_event_spec ad5421_temp_event[] = {
 {
  .type = IIO_EV_TYPE_THRESH,
  .dir = IIO_EV_DIR_RISING,
  .mask_separate = BIT(IIO_EV_INFO_VALUE) |
   BIT(IIO_EV_INFO_ENABLE),
 },
};

static const struct iio_chan_spec ad5421_channels[] = {
 {
  .type = IIO_CURRENT,
  .indexed = 1,
  .output = 1,
  .channel = 0,
  .info_mask_separate = BIT(IIO_CHAN_INFO_RAW) |
   BIT(IIO_CHAN_INFO_CALIBSCALE) |
   BIT(IIO_CHAN_INFO_CALIBBIAS),
  .info_mask_shared_by_type = BIT(IIO_CHAN_INFO_SCALE) |
   BIT(IIO_CHAN_INFO_OFFSET),
  .scan_type = {
   .sign = 'u',
   .realbits = 16,
   .storagebits = 16,
  },
  .event_spec = ad5421_current_event,
  .num_event_specs = ARRAY_SIZE(ad5421_current_event),
 },
 {
  .type = IIO_TEMP,
  .channel = -1,
  .event_spec = ad5421_temp_event,
  .num_event_specs = ARRAY_SIZE(ad5421_temp_event),
 },
};

static int ad5421_write_unlocked(struct iio_dev *indio_dev,
 unsigned int reg, unsigned int val)
{
 struct ad5421_state *st = iio_priv(indio_dev);

 st->data[0].d32 = cpu_to_be32((reg << 16) | val);

 return spi_write(st->spi, &st->data[0].d8[1], 3);
}

static int ad5421_write(struct iio_dev *indio_dev, unsigned int reg,
 unsigned int val)
{
 struct ad5421_state *st = iio_priv(indio_dev);
 int ret;

 mutex_lock(&st->lock);
 ret = ad5421_write_unlocked(indio_dev, reg, val);
 mutex_unlock(&st->lock);

 return ret;
}

static int ad5421_read(struct iio_dev *indio_dev, unsigned int reg)
{
 struct ad5421_state *st = iio_priv(indio_dev);
 int ret;
 struct spi_transfer t[] = {
  {
   .tx_buf = &st->data[0].d8[1],
   .len = 3,
   .cs_change = 1,
  }, {
   .rx_buf = &st->data[1].d8[1],
   .len = 3,
  },
 };

 mutex_lock(&st->lock);

 st->data[0].d32 = cpu_to_be32((1 << 23) | (reg << 16));

 ret = spi_sync_transfer(st->spi, t, ARRAY_SIZE(t));
 if (ret >= 0)
  ret = be32_to_cpu(st->data[1].d32) & 0xffff;

 mutex_unlock(&st->lock);

 return ret;
}

static int ad5421_update_ctrl(struct iio_dev *indio_dev, unsigned int set,
 unsigned int clr)
{
 struct ad5421_state *st = iio_priv(indio_dev);
 int ret;

 mutex_lock(&st->lock);

 st->ctrl &= ~clr;
 st->ctrl |= set;

 ret = ad5421_write_unlocked(indio_dev, AD5421_REG_CTRL, st->ctrl);

 mutex_unlock(&st->lock);

 return ret;
}

static irqreturn_t ad5421_fault_handler(int irq, void *data)
{
 struct iio_dev *indio_dev = data;
 struct ad5421_state *st = iio_priv(indio_dev);
 unsigned int fault;
 unsigned int old_fault = 0;
 unsigned int events;

 fault = ad5421_read(indio_dev, AD5421_REG_FAULT);
 if (!fault)
  return IRQ_NONE;

 /* If we had a fault, this might mean that the DAC has lost its state
  * and has been reset. Make sure that the control register actually
  * contains what we expect it to contain. Otherwise the watchdog might
  * be enabled and we get watchdog timeout faults, which will render the
 * DAC unusable. */
 ad5421_update_ctrl(indio_dev, 0, 0);


 /* The fault pin stays high as long as a fault condition is present and
  * it is not possible to mask fault conditions. For certain fault
  * conditions for example like over-temperature it takes some time
  * until the fault condition disappears. If we would exit the interrupt
  * handler immediately after handling the event it would be entered
  * again instantly. Thus we fall back to polling in case we detect that
  * a interrupt condition is still present.
 */
 do {
  /* 0xffff is a invalid value for the register and will only be
 * read if there has been a communication error */
  if (fault == 0xffff)
   fault = 0;

  /* we are only interested in new events */
  events = (old_fault ^ fault) & fault;
  events &= st->fault_mask;

  if (events & AD5421_FAULT_OVER_CURRENT) {
   iio_push_event(indio_dev,
    IIO_UNMOD_EVENT_CODE(IIO_CURRENT,
     0,
     IIO_EV_TYPE_THRESH,
     IIO_EV_DIR_RISING),
   iio_get_time_ns(indio_dev));
  }

  if (events & AD5421_FAULT_UNDER_CURRENT) {
   iio_push_event(indio_dev,
    IIO_UNMOD_EVENT_CODE(IIO_CURRENT,
     0,
     IIO_EV_TYPE_THRESH,
     IIO_EV_DIR_FALLING),
    iio_get_time_ns(indio_dev));
  }

  if (events & AD5421_FAULT_TEMP_OVER_140) {
   iio_push_event(indio_dev,
    IIO_UNMOD_EVENT_CODE(IIO_TEMP,
     0,
     IIO_EV_TYPE_MAG,
     IIO_EV_DIR_RISING),
    iio_get_time_ns(indio_dev));
  }

  old_fault = fault;
  fault = ad5421_read(indio_dev, AD5421_REG_FAULT);

  /* still active? go to sleep for some time */
  if (fault & AD5421_FAULT_TRIGGER_IRQ)
   msleep(1000);

 } while (fault & AD5421_FAULT_TRIGGER_IRQ);


 return IRQ_HANDLED;
}

static void ad5421_get_current_min_max(struct ad5421_state *st,
 unsigned int *min, unsigned int *max)
{
 /* The current range is configured using external pins, which are
 * usually hard-wired and not run-time switchable. */
 switch (st->current_range) {
 case AD5421_CURRENT_RANGE_4mA_20mA:
  *min = 4000;
  *max = 20000;
  break;
 case AD5421_CURRENT_RANGE_3mA8_21mA:
  *min = 3800;
  *max = 21000;
  break;
 case AD5421_CURRENT_RANGE_3mA2_24mA:
  *min = 3200;
  *max = 24000;
  break;
 default:
  *min = 0;
  *max = 1;
  break;
 }
}

static inline unsigned int ad5421_get_offset(struct ad5421_state *st)
{
 unsigned int min, max;

 ad5421_get_current_min_max(st, &min, &max);
 return (min * (1 << 16)) / (max - min);
}

static int ad5421_read_raw(struct iio_dev *indio_dev,
 struct iio_chan_spec const *chan, int *val, int *val2, long m)
{
 struct ad5421_state *st = iio_priv(indio_dev);
 unsigned int min, max;
 int ret;

 if (chan->type != IIO_CURRENT)
  return -EINVAL;

 switch (m) {
 case IIO_CHAN_INFO_RAW:
  ret = ad5421_read(indio_dev, AD5421_REG_DAC_DATA);
  if (ret < 0)
   return ret;
  *val = ret;
  return IIO_VAL_INT;
 case IIO_CHAN_INFO_SCALE:
  ad5421_get_current_min_max(st, &min, &max);
  *val = max - min;
  *val2 = (1 << 16) * 1000;
  return IIO_VAL_FRACTIONAL;
 case IIO_CHAN_INFO_OFFSET:
  *val = ad5421_get_offset(st);
  return IIO_VAL_INT;
 case IIO_CHAN_INFO_CALIBBIAS:
  ret = ad5421_read(indio_dev, AD5421_REG_OFFSET);
  if (ret < 0)
   return ret;
  *val = ret - 32768;
  return IIO_VAL_INT;
 case IIO_CHAN_INFO_CALIBSCALE:
  ret = ad5421_read(indio_dev, AD5421_REG_GAIN);
  if (ret < 0)
   return ret;
  *val = ret;
  return IIO_VAL_INT;
 }

 return -EINVAL;
}

static int ad5421_write_raw(struct iio_dev *indio_dev,
 struct iio_chan_spec const *chan, int val, int val2, long mask)
{
 const unsigned int max_val = 1 << 16;

 switch (mask) {
 case IIO_CHAN_INFO_RAW:
  if (val >= max_val || val < 0)
   return -EINVAL;

  return ad5421_write(indio_dev, AD5421_REG_DAC_DATA, val);
 case IIO_CHAN_INFO_CALIBBIAS:
  val += 32768;
  if (val >= max_val || val < 0)
   return -EINVAL;

  return ad5421_write(indio_dev, AD5421_REG_OFFSET, val);
 case IIO_CHAN_INFO_CALIBSCALE:
  if (val >= max_val || val < 0)
   return -EINVAL;

  return ad5421_write(indio_dev, AD5421_REG_GAIN, val);
 default:
  break;
 }

 return -EINVAL;
}

static int ad5421_write_event_config(struct iio_dev *indio_dev,
 const struct iio_chan_spec *chan, enum iio_event_type type,
 enum iio_event_direction dir, bool state)
{
 struct ad5421_state *st = iio_priv(indio_dev);
 unsigned int mask;

 switch (chan->type) {
 case IIO_CURRENT:
  if (dir == IIO_EV_DIR_RISING)
   mask = AD5421_FAULT_OVER_CURRENT;
  else
   mask = AD5421_FAULT_UNDER_CURRENT;
  break;
 case IIO_TEMP:
  mask = AD5421_FAULT_TEMP_OVER_140;
  break;
 default:
  return -EINVAL;
 }

 mutex_lock(&st->lock);
 if (state)
  st->fault_mask |= mask;
 else
  st->fault_mask &= ~mask;
 mutex_unlock(&st->lock);

 return 0;
}

static int ad5421_read_event_config(struct iio_dev *indio_dev,
 const struct iio_chan_spec *chan, enum iio_event_type type,
 enum iio_event_direction dir)
{
 struct ad5421_state *st = iio_priv(indio_dev);
 unsigned int mask;

 switch (chan->type) {
 case IIO_CURRENT:
  if (dir == IIO_EV_DIR_RISING)
   mask = AD5421_FAULT_OVER_CURRENT;
  else
   mask = AD5421_FAULT_UNDER_CURRENT;
  break;
 case IIO_TEMP:
  mask = AD5421_FAULT_TEMP_OVER_140;
  break;
 default:
  return -EINVAL;
 }

 return (bool)(st->fault_mask & mask);
}

static int ad5421_read_event_value(struct iio_dev *indio_dev,
 const struct iio_chan_spec *chan, enum iio_event_type type,
 enum iio_event_direction dir, enum iio_event_info info, int *val,
 int *val2)
{
 int ret;

 switch (chan->type) {
 case IIO_CURRENT:
  ret = ad5421_read(indio_dev, AD5421_REG_DAC_DATA);
  if (ret < 0)
   return ret;
  *val = ret;
  break;
 case IIO_TEMP:
  *val = 140000;
  break;
 default:
  return -EINVAL;
 }

 return IIO_VAL_INT;
}

static const struct iio_info ad5421_info = {
 .read_raw =  ad5421_read_raw,
 .write_raw =  ad5421_write_raw,
 .read_event_config = ad5421_read_event_config,
 .write_event_config = ad5421_write_event_config,
 .read_event_value = ad5421_read_event_value,
};

static int ad5421_probe(struct spi_device *spi)
{
 struct ad5421_platform_data *pdata = dev_get_platdata(&spi->dev);
 struct iio_dev *indio_dev;
 struct ad5421_state *st;
 int ret;

 indio_dev = devm_iio_device_alloc(&spi->dev, sizeof(*st));
 if (indio_dev == NULL) {
  dev_err(&spi->dev, "Failed to allocate iio device\n");
  return  -ENOMEM;
 }

 st = iio_priv(indio_dev);
 spi_set_drvdata(spi, indio_dev);

 st->spi = spi;

 indio_dev->name = "ad5421";
 indio_dev->info = &ad5421_info;
 indio_dev->modes = INDIO_DIRECT_MODE;
 indio_dev->channels = ad5421_channels;
 indio_dev->num_channels = ARRAY_SIZE(ad5421_channels);

 mutex_init(&st->lock);

 st->ctrl = AD5421_CTRL_WATCHDOG_DISABLE |
   AD5421_CTRL_AUTO_FAULT_READBACK;

 if (pdata) {
  st->current_range = pdata->current_range;
  if (pdata->external_vref)
   st->ctrl |= AD5421_CTRL_PWR_DOWN_INT_VREF;
 } else {
  st->current_range = AD5421_CURRENT_RANGE_4mA_20mA;
 }

 /* write initial ctrl register value */
 ad5421_update_ctrl(indio_dev, 0, 0);

 if (spi->irq) {
  ret = devm_request_threaded_irq(&spi->dev, spi->irq,
        NULL,
        ad5421_fault_handler,
        IRQF_TRIGGER_HIGH | IRQF_ONESHOT,
        "ad5421 fault",
        indio_dev);
  if (ret)
   return ret;
 }

 return devm_iio_device_register(&spi->dev, indio_dev);
}

static struct spi_driver ad5421_driver = {
 .driver = {
     .name = "ad5421",
 },
 .probe = ad5421_probe,
};
module_spi_driver(ad5421_driver);

MODULE_AUTHOR("Lars-Peter Clausen <lars@metafoo.de>");
MODULE_DESCRIPTION("Analog Devices AD5421 DAC");
MODULE_LICENSE("GPL v2");
MODULE_ALIAS("spi:ad5421");