// SPDX-License-Identifier: GPL-2.0-only
/*
 * Analog Devices AD9739a SPI DAC driver
 *
 * Copyright 2015-2024 Analog Devices Inc.
 */
#include <linux/bitfield.h>
#include <linux/bits.h>
#include <linux/clk.h>
#include <linux/delay.h>
#include <linux/device.h>
#include <linux/err.h>
#include <linux/errno.h>
#include <linux/gpio/consumer.h>
#include <linux/minmax.h>
#include <linux/module.h>
#include <linux/mod_devicetable.h>
#include <linux/property.h>
#include <linux/regmap.h>
#include <linux/spi/spi.h>
#include <linux/units.h>

#include <linux/iio/backend.h>
#include <linux/iio/iio.h>
#include <linux/iio/types.h>

#define AD9739A_REG_MODE  0
#define   AD9739A_RESET_MASK  BIT(5)
#define AD9739A_REG_FSC_1  0x06
#define AD9739A_REG_FSC_2  0x07
#define   AD9739A_FSC_MSB  GENMASK(1, 0)
#define AD9739A_REG_DEC_CNT  0x8
#define   AD9739A_NORMAL_MODE  0
#define   AD9739A_MIXED_MODE  2
#define   AD9739A_DAC_DEC  GENMASK(1, 0)
#define AD9739A_REG_LVDS_REC_CNT1 0x10
#define   AD9739A_RCVR_LOOP_EN_MASK GENMASK(1, 0)
#define AD9739A_REG_LVDS_REC_CNT4 0x13
#define   AD9739A_FINE_DEL_SKW_MASK GENMASK(3, 0)
#define AD9739A_REG_LVDS_REC_STAT9 0x21
#define   AD9739A_RCVR_TRACK_AND_LOCK (BIT(3) | BIT(0))
#define AD9739A_REG_CROSS_CNT1  0x22
#define AD9739A_REG_CROSS_CNT2  0x23
#define AD9739A_REG_PHS_DET  0x24
#define AD9739A_REG_MU_DUTY  0x25
#define AD9739A_REG_MU_CNT1  0x26
#define   AD9739A_MU_EN_MASK  BIT(0)
#define   AD9739A_MU_GAIN_MASK  BIT(1)
#define AD9739A_REG_MU_CNT2  0x27
#define AD9739A_REG_MU_CNT3  0x28
#define AD9739A_REG_MU_CNT4  0x29
#define   AD9739A_MU_CNT4_DEFAULT 0xcb
#define AD9739A_REG_MU_STAT1  0x2A
#define   AD9739A_MU_LOCK_MASK  BIT(0)
#define AD9739A_REG_ANA_CNT_1  0x32
#define AD9739A_REG_ID   0x35

#define AD9739A_ID   0x24
#define AD9739A_REG_IS_RESERVED(reg) \
 ((reg) == 0x5 || (reg) == 0x9 || (reg) == 0x0E || (reg) == 0x0D || \
  (reg) == 0x2B || (reg) == 0x2C || (reg) == 0x34)

#define AD9739A_FSC_MIN  8580
#define AD9739A_FSC_MAX  31700
#define AD9739A_FSC_RANGE (AD9739A_FSC_MAX - AD9739A_FSC_MIN + 1)

#define AD9739A_MIN_DAC_CLK (1600 * MEGA)
#define AD9739A_MAX_DAC_CLK (2500 * MEGA)
#define AD9739A_DAC_CLK_RANGE (AD9739A_MAX_DAC_CLK - AD9739A_MIN_DAC_CLK + 1)
/* as recommended by the datasheet */
#define AD9739A_LOCK_N_TRIES 3

struct ad9739a_state {
 struct iio_backend *back;
 struct regmap *regmap;
 unsigned long sample_rate;
};

static int ad9739a_oper_mode_get(struct iio_dev *indio_dev,
     const struct iio_chan_spec *chan)
{
 struct ad9739a_state *st = iio_priv(indio_dev);
 u32 mode;
 int ret;

 ret = regmap_read(st->regmap, AD9739A_REG_DEC_CNT, &mode);
 if (ret)
  return ret;

 mode = FIELD_GET(AD9739A_DAC_DEC, mode);
 /* sanity check we get valid values from the HW */
 if (mode != AD9739A_NORMAL_MODE && mode != AD9739A_MIXED_MODE)
  return -EIO;
 if (!mode)
  return AD9739A_NORMAL_MODE;

 /*
  * We get 2 from the device but for IIO modes, that means 1. Hence the
  * minus 1.
 */
 return AD9739A_MIXED_MODE - 1;
}

static int ad9739a_oper_mode_set(struct iio_dev *indio_dev,
     const struct iio_chan_spec *chan, u32 mode)
{
 struct ad9739a_state *st = iio_priv(indio_dev);

 /*
  * On the IIO interface we have 0 and 1 for mode. But for mixed_mode, we
  * need to write 2 in the device. That's what the below check is about.
 */
 if (mode == AD9739A_MIXED_MODE - 1)
  mode = AD9739A_MIXED_MODE;

 return regmap_update_bits(st->regmap, AD9739A_REG_DEC_CNT,
      AD9739A_DAC_DEC, mode);
}

static int ad9739a_read_raw(struct iio_dev *indio_dev,
       struct iio_chan_spec const *chan,
       int *val, int *val2, long mask)
{
 struct ad9739a_state *st = iio_priv(indio_dev);

 switch (mask) {
 case IIO_CHAN_INFO_SAMP_FREQ:
  *val = st->sample_rate;
  *val2 = 0;
  return IIO_VAL_INT_64;
 default:
  return -EINVAL;
 }
}

static int ad9739a_buffer_preenable(struct iio_dev *indio_dev)
{
 struct ad9739a_state *st = iio_priv(indio_dev);

 return iio_backend_data_source_set(st->back, 0, IIO_BACKEND_EXTERNAL);
}

static int ad9739a_buffer_postdisable(struct iio_dev *indio_dev)
{
 struct ad9739a_state *st = iio_priv(indio_dev);

 return iio_backend_data_source_set(st->back, 0,
        IIO_BACKEND_INTERNAL_CONTINUOUS_WAVE);
}

static bool ad9739a_reg_accessible(struct device *dev, unsigned int reg)
{
 if (AD9739A_REG_IS_RESERVED(reg))
  return false;
 if (reg > AD9739A_REG_MU_STAT1 && reg < AD9739A_REG_ANA_CNT_1)
  return false;

 return true;
}

static int ad9739a_reset(struct device *dev, const struct ad9739a_state *st)
{
 struct gpio_desc *gpio;
 int ret;

 gpio = devm_gpiod_get_optional(dev, "reset", GPIOD_OUT_HIGH);
 if (IS_ERR(gpio))
  return PTR_ERR(gpio);
 if (gpio) {
  /* minimum pulse width of 40ns */
  ndelay(40);
  gpiod_set_value_cansleep(gpio, 0);
  return 0;
 }

 /* bring all registers to their default state */
 ret = regmap_set_bits(st->regmap, AD9739A_REG_MODE, AD9739A_RESET_MASK);
 if (ret)
  return ret;

 ndelay(40);

 return regmap_clear_bits(st->regmap, AD9739A_REG_MODE,
     AD9739A_RESET_MASK);
}

/*
 * Recommended values (as per datasheet) for the dac clk common mode voltage
 * and Mu controller. Look at table 29.
 */
static const struct reg_sequence ad9739a_clk_mu_ctrl[] = {
 /* DAC clk common mode voltage */
 { AD9739A_REG_CROSS_CNT1, 0x0f },
 { AD9739A_REG_CROSS_CNT2, 0x0f },
 /* Mu controller configuration */
 { AD9739A_REG_PHS_DET, 0x30 },
 { AD9739A_REG_MU_DUTY, 0x80 },
 { AD9739A_REG_MU_CNT2, 0x44 },
 { AD9739A_REG_MU_CNT3, 0x6c },
};

static int ad9739a_init(struct device *dev, const struct ad9739a_state *st)
{
 unsigned int i = 0, lock, fsc;
 u32 fsc_raw;
 int ret;

 ret = regmap_multi_reg_write(st->regmap, ad9739a_clk_mu_ctrl,
         ARRAY_SIZE(ad9739a_clk_mu_ctrl));
 if (ret)
  return ret;

 /*
  * Try to get the Mu lock. Repeat the below steps AD9739A_LOCK_N_TRIES
  * (as specified by the datasheet) until we get the lock.
 */
 do {
  ret = regmap_write(st->regmap, AD9739A_REG_MU_CNT4,
       AD9739A_MU_CNT4_DEFAULT);
  if (ret)
   return ret;

  /* Enable the Mu controller search and track mode. */
  ret = regmap_write(st->regmap, AD9739A_REG_MU_CNT1,
       AD9739A_MU_EN_MASK | AD9739A_MU_GAIN_MASK);
  if (ret)
   return ret;

  /* Ensure the DLL loop is locked */
  ret = regmap_read_poll_timeout(st->regmap, AD9739A_REG_MU_STAT1,
            lock, lock & AD9739A_MU_LOCK_MASK,
            0, 1000);
  if (ret && ret != -ETIMEDOUT)
   return ret;
 } while (ret && ++i < AD9739A_LOCK_N_TRIES);

 if (i == AD9739A_LOCK_N_TRIES)
  return dev_err_probe(dev, ret, "Mu lock timeout\n");

 /* Receiver tracking and lock. Same deal as the Mu controller */
 i = 0;
 do {
  ret = regmap_update_bits(st->regmap, AD9739A_REG_LVDS_REC_CNT4,
      AD9739A_FINE_DEL_SKW_MASK,
      FIELD_PREP(AD9739A_FINE_DEL_SKW_MASK, 2));
  if (ret)
   return ret;

  /* Disable the receiver and the loop. */
  ret = regmap_write(st->regmap, AD9739A_REG_LVDS_REC_CNT1, 0);
  if (ret)
   return ret;

  /*
   * Re-enable the loop so it falls out of lock and begins the
   * search/track routine again.
 */
  ret = regmap_set_bits(st->regmap, AD9739A_REG_LVDS_REC_CNT1,
          AD9739A_RCVR_LOOP_EN_MASK);
  if (ret)
   return ret;

  /* Ensure the DLL loop is locked */
  ret = regmap_read_poll_timeout(st->regmap,
            AD9739A_REG_LVDS_REC_STAT9, lock,
            lock == AD9739A_RCVR_TRACK_AND_LOCK,
            0, 1000);
  if (ret && ret != -ETIMEDOUT)
   return ret;
 } while (ret && ++i < AD9739A_LOCK_N_TRIES);

 if (i == AD9739A_LOCK_N_TRIES)
  return dev_err_probe(dev, ret, "Receiver lock timeout\n");

 ret = device_property_read_u32(dev, "adi,full-scale-microamp", &fsc);
 if (ret && ret == -EINVAL)
  return 0;
 if (ret)
  return ret;
 if (!in_range(fsc, AD9739A_FSC_MIN, AD9739A_FSC_RANGE))
  return dev_err_probe(dev, -EINVAL,
         "Invalid full scale current(%u) [%u %u]\n",
         fsc, AD9739A_FSC_MIN, AD9739A_FSC_MAX);
 /*
  * IOUTFS is given by
  * Ioutfs = 0.0226 * FSC + 8.58
  * and is given in mA. Hence we'll have to multiply by 10 * MILLI in
  * order to get rid of the fractional.
 */
 fsc_raw = DIV_ROUND_CLOSEST(fsc * 10 - 85800, 226);

 ret = regmap_write(st->regmap, AD9739A_REG_FSC_1, fsc_raw & 0xff);
 if (ret)
  return ret;

 return regmap_update_bits(st->regmap, AD9739A_REG_FSC_2,
      AD9739A_FSC_MSB, fsc_raw >> 8);
}

static const char * const ad9739a_modes_avail[] = { "normal", "mixed-mode" };

static const struct iio_enum ad9739a_modes = {
 .items = ad9739a_modes_avail,
 .num_items = ARRAY_SIZE(ad9739a_modes_avail),
 .get = ad9739a_oper_mode_get,
 .set = ad9739a_oper_mode_set,
};

static const struct iio_chan_spec_ext_info ad9739a_ext_info[] = {
 IIO_ENUM_AVAILABLE("operating_mode", IIO_SEPARATE, &ad9739a_modes),
 IIO_ENUM("operating_mode", IIO_SEPARATE, &ad9739a_modes),
 { }
};

/*
 * The reason for having two different channels is because we have, in reality,
 * two sources of data:
 *   ALTVOLTAGE: It's a Continuous Wave that's internally generated by the
 *               backend device.
 *   VOLTAGE: It's the typical data we can have in a DAC device and the source
 *            of it has nothing to do with the backend. The backend will only
 *            forward it into our data interface to be sent out.
 */
static struct iio_chan_spec ad9739a_channels[] = {
 {
  .type = IIO_ALTVOLTAGE,
  .indexed = 1,
  .output = 1,
  .scan_index = -1,
 },
 {
  .type = IIO_VOLTAGE,
  .indexed = 1,
  .info_mask_shared_by_all = BIT(IIO_CHAN_INFO_SAMP_FREQ),
  .output = 1,
  .ext_info = ad9739a_ext_info,
  .scan_type = {
   .sign = 's',
   .storagebits = 16,
   .realbits = 16,
  },
 }
};

static const struct iio_info ad9739a_info = {
 .read_raw = ad9739a_read_raw,
};

static const struct iio_buffer_setup_ops ad9739a_buffer_setup_ops = {
 .preenable = &ad9739a_buffer_preenable,
 .postdisable = &ad9739a_buffer_postdisable,
};

static const struct regmap_config ad9739a_regmap_config = {
 .reg_bits = 8,
 .val_bits = 8,
 .readable_reg = ad9739a_reg_accessible,
 .writeable_reg = ad9739a_reg_accessible,
 .max_register = AD9739A_REG_ID,
};

static int ad9739a_probe(struct spi_device *spi)
{
 struct device *dev = &spi->dev;
 struct iio_dev *indio_dev;
 struct ad9739a_state *st;
 unsigned int id;
 struct clk *clk;
 int ret;

 indio_dev = devm_iio_device_alloc(dev, sizeof(*st));
 if (!indio_dev)
  return -ENOMEM;

 st = iio_priv(indio_dev);

 clk = devm_clk_get_enabled(dev, NULL);
 if (IS_ERR(clk))
  return dev_err_probe(dev, PTR_ERR(clk), "Could not get clkin\n");

 st->sample_rate = clk_get_rate(clk);
 if (!in_range(st->sample_rate, AD9739A_MIN_DAC_CLK,
        AD9739A_DAC_CLK_RANGE))
  return dev_err_probe(dev, -EINVAL,
         "Invalid dac clk range(%lu) [%lu %lu]\n",
         st->sample_rate, AD9739A_MIN_DAC_CLK,
         AD9739A_MAX_DAC_CLK);

 st->regmap = devm_regmap_init_spi(spi, &ad9739a_regmap_config);
 if (IS_ERR(st->regmap))
  return PTR_ERR(st->regmap);

 ret = regmap_read(st->regmap, AD9739A_REG_ID, &id);
 if (ret)
  return ret;

 if (id != AD9739A_ID)
  dev_warn(dev, "Unrecognized CHIP_ID 0x%X", id);

 ret = ad9739a_reset(dev, st);
 if (ret)
  return ret;

 ret = ad9739a_init(dev, st);
 if (ret)
  return ret;

 st->back = devm_iio_backend_get(dev, NULL);
 if (IS_ERR(st->back))
  return PTR_ERR(st->back);

 ret = devm_iio_backend_request_buffer(dev, st->back, indio_dev);
 if (ret)
  return ret;

 ret = iio_backend_extend_chan_spec(st->back, &ad9739a_channels[0]);
 if (ret)
  return ret;

 ret = iio_backend_set_sampling_freq(st->back, 0, st->sample_rate);
 if (ret)
  return ret;

 ret = devm_iio_backend_enable(dev, st->back);
 if (ret)
  return ret;

 indio_dev->name = "ad9739a";
 indio_dev->info = &ad9739a_info;
 indio_dev->channels = ad9739a_channels;
 indio_dev->num_channels = ARRAY_SIZE(ad9739a_channels);
 indio_dev->setup_ops = &ad9739a_buffer_setup_ops;

 ret = devm_iio_device_register(&spi->dev, indio_dev);
 if (ret)
  return ret;

 iio_backend_debugfs_add(st->back, indio_dev);

 return 0;
}

static const struct of_device_id ad9739a_of_match[] = {
 { .compatible = "adi,ad9739a" },
 { }
};
MODULE_DEVICE_TABLE(of, ad9739a_of_match);

static const struct spi_device_id ad9739a_id[] = {
 {"ad9739a"},
 { }
};
MODULE_DEVICE_TABLE(spi, ad9739a_id);

static struct spi_driver ad9739a_driver = {
 .driver = {
  .name = "ad9739a",
  .of_match_table = ad9739a_of_match,
 },
 .probe = ad9739a_probe,
 .id_table = ad9739a_id,
};
module_spi_driver(ad9739a_driver);

MODULE_AUTHOR("Dragos Bogdan <dragos.bogdan@analog.com>");
MODULE_AUTHOR("Nuno Sa <nuno.sa@analog.com>");
MODULE_DESCRIPTION("Analog Devices AD9739 DAC");
MODULE_LICENSE("GPL");
MODULE_IMPORT_NS("IIO_BACKEND");