Quelle  leds-tca6507.c   Sprache: C

// SPDX-License-Identifier: GPL-2.0-only
/*
 * leds-tca6507
 *
 * The TCA6507 is a programmable LED controller that can drive 7
 * separate lines either by holding them low, or by pulsing them
 * with modulated width.
 * The modulation can be varied in a simple pattern to produce a
 * blink or double-blink.
 *
 * This driver can configure each line either as a 'GPIO' which is
 * out-only (pull-up resistor required) or as an LED with variable
 * brightness and hardware-assisted blinking.
 *
 * Apart from OFF and ON there are three programmable brightness
 * levels which can be programmed from 0 to 15 and indicate how many
 * 500usec intervals in each 8msec that the led is 'on'.  The levels
 * are named MASTER, BANK0 and BANK1.
 *
 * There are two different blink rates that can be programmed, each
 * with separate time for rise, on, fall, off and second-off.  Thus if
 * 3 or more different non-trivial rates are required, software must
 * be used for the extra rates. The two different blink rates must
 * align with the two levels BANK0 and BANK1.  This driver does not
 * support double-blink so 'second-off' always matches 'off'.
 *
 * Only 16 different times can be programmed in a roughly logarithmic
 * scale from 64ms to 16320ms.  To be precise the possible times are:
 *    0, 64, 128, 192, 256, 384, 512, 768,
 *    1024, 1536, 2048, 3072, 4096, 5760, 8128, 16320
 *
 * Times that cannot be closely matched with these must be handled in
 * software.  This driver allows 12.5% error in matching.
 *
 * This driver does not allow rise/fall rates to be set explicitly.
 * When trying to match a given 'on' or 'off' period, an appropriate
 * pair of 'change' and 'hold' times are chosen to get a close match.
 * If the target delay is even, the 'change' number will be the
 * smaller; if odd, the 'hold' number will be the smaller.

 * Choosing pairs of delays with 12.5% errors allows us to match
 * delays in the ranges: 56-72, 112-144, 168-216, 224-27504,
 * 28560-36720.
 * 26% of the achievable sums can be matched by multiple pairings.
 * For example 1536 == 1536+0, 1024+512, or 768+768.
 * This driver will always choose the pairing with the least
 * maximum - 768+768 in this case.  Other pairings are not available.
 *
 * Access to the 3 levels and 2 blinks are on a first-come,
 * first-served basis.  Access can be shared by multiple leds if they
 * have the same level and either same blink rates, or some don't
 * blink.  When a led changes, it relinquishes access and tries again,
 * so it might lose access to hardware blink.
 *
 * If a blink engine cannot be allocated, software blink is used.  If
 * the desired brightness cannot be allocated, the closest available
 * non-zero brightness is used.  As 'full' is always available, the
 * worst case would be to have two different blink rates at '1', with
 * Max at '2', then other leds will have to choose between '2' and
 * '16'.  Hopefully this is not likely.
 *
 * Each bank (BANK0 and BANK1) has two usage counts - LEDs using the
 * brightness and LEDs using the blink.  It can only be reprogrammed
 * when the appropriate counter is zero.  The MASTER level has a
 * single usage count.
 *
 * Each LED has programmable 'on' and 'off' time as milliseconds.
 * With each there is a flag saying if it was explicitly requested or
 * defaulted.  Similarly the banks know if each time was explicit or a
 * default.  Defaults are permitted to be changed freely - they are
 * not recognised when matching.
 */

#include <linux/module.h>
#include <linux/slab.h>
#include <linux/leds.h>
#include <linux/err.h>
#include <linux/i2c.h>
#include <linux/gpio/driver.h>
#include <linux/property.h>
#include <linux/workqueue.h>

/* LED select registers determine the source that drives LED outputs */
#define TCA6507_LS_LED_OFF 0x0 /* Output HI-Z (off) */
#define TCA6507_LS_LED_OFF1 0x1 /* Output HI-Z (off) - not used */
#define TCA6507_LS_LED_PWM0 0x2 /* Output LOW with Bank0 rate */
#define TCA6507_LS_LED_PWM1 0x3 /* Output LOW with Bank1 rate */
#define TCA6507_LS_LED_ON 0x4 /* Output LOW (on) */
#define TCA6507_LS_LED_MIR 0x5 /* Output LOW with Master Intensity */
#define TCA6507_LS_BLINK0 0x6 /* Blink at Bank0 rate */
#define TCA6507_LS_BLINK1 0x7 /* Blink at Bank1 rate */

struct tca6507_platform_data {
 struct led_platform_data leds;
};

#define TCA6507_MAKE_GPIO 1

enum {
 BANK0,
 BANK1,
 MASTER,
};
static int bank_source[3] = {
 TCA6507_LS_LED_PWM0,
 TCA6507_LS_LED_PWM1,
 TCA6507_LS_LED_MIR,
};
static int blink_source[2] = {
 TCA6507_LS_BLINK0,
 TCA6507_LS_BLINK1,
};

/* PWM registers */
#define TCA6507_REG_CNT   11

/*
 * 0x00, 0x01, 0x02 encode the TCA6507_LS_* values, each output
 * owns one bit in each register
 */
#define TCA6507_FADE_ON   0x03
#define TCA6507_FULL_ON   0x04
#define TCA6507_FADE_OFF  0x05
#define TCA6507_FIRST_OFF  0x06
#define TCA6507_SECOND_OFF  0x07
#define TCA6507_MAX_INTENSITY  0x08
#define TCA6507_MASTER_INTENSITY 0x09
#define TCA6507_INITIALIZE  0x0A

#define INIT_CODE   0x8

#define TIMECODES 16
static int time_codes[TIMECODES] = {
 0, 64, 128, 192, 256, 384, 512, 768,
 1024, 1536, 2048, 3072, 4096, 5760, 8128, 16320
};

/* Convert an led.brightness level (0..255) to a TCA6507 level (0..15) */
static inline int TO_LEVEL(int brightness)
{
 return brightness >> 4;
}

/* ...and convert back */
static inline int TO_BRIGHT(int level)
{
 if (level)
  return (level << 4) | 0xf;
 return 0;
}

#define NUM_LEDS 7
struct tca6507_chip {
 int   reg_set; /* One bit per register where
 * a '1' means the register
 * should be written */
 u8   reg_file[TCA6507_REG_CNT];
 /* Bank 2 is Master Intensity and doesn't use times */
 struct bank {
  int level;
  int ontime, offtime;
  int on_dflt, off_dflt;
  int time_use, level_use;
 } bank[3];
 struct i2c_client *client;
 struct work_struct work;
 spinlock_t  lock;

 struct tca6507_led {
  struct tca6507_chip *chip;
  struct led_classdev led_cdev;
  int   num;
  int   ontime, offtime;
  int   on_dflt, off_dflt;
  int   bank; /* Bank used, or -1 */
  int   blink; /* Set if hardware-blinking */
 } leds[NUM_LEDS];
#ifdef CONFIG_GPIOLIB
 struct gpio_chip  gpio;
 int    gpio_map[NUM_LEDS];
#endif
};

static const struct i2c_device_id tca6507_id[] = {
 { "tca6507" },
 { }
};
MODULE_DEVICE_TABLE(i2c, tca6507_id);

static int choose_times(int msec, int *c1p, int *c2p)
{
 /*
 * Choose two timecodes which add to 'msec' as near as
 * possible.  The first returned is the 'on' or 'off' time.
 * The second is to be used as a 'fade-on' or 'fade-off' time.
 * If 'msec' is even, the first will not be smaller than the
 * second.  If 'msec' is odd, the first will not be larger
 * than the second.
 * If we cannot get a sum within 1/8 of 'msec' fail with
 * -EINVAL, otherwise return the sum that was achieved, plus 1
 * if the first is smaller.
 * If two possibilities are equally good (e.g. 512+0,
 * 256+256), choose the first pair so there is more
 * change-time visible (i.e. it is softer).
 */
 int c1, c2;
 int tmax = msec * 9 / 8;
 int tmin = msec * 7 / 8;
 int diff = 65536;

 /* We start at '1' to ensure we never even think of choosing a
 * total time of '0'.
 */
 for (c1 = 1; c1 < TIMECODES; c1++) {
  int t = time_codes[c1];
  if (t*2 < tmin)
   continue;
  if (t > tmax)
   break;
  for (c2 = 0; c2 <= c1; c2++) {
   int tt = t + time_codes[c2];
   int d;
   if (tt < tmin)
    continue;
   if (tt > tmax)
    break;
   /* This works! */
   d = abs(msec - tt);
   if (d >= diff)
    continue;
   /* Best yet */
   *c1p = c1;
   *c2p = c2;
   diff = d;
   if (d == 0)
    return msec;
  }
 }
 if (diff < 65536) {
  int actual;
  if (msec & 1) {
   swap(*c2p, *c1p);
  }
  actual = time_codes[*c1p] + time_codes[*c2p];
  if (*c1p < *c2p)
   return actual + 1;
  else
   return actual;
 }
 /* No close match */
 return -EINVAL;
}

/*
 * Update the register file with the appropriate 3-bit state for the
 * given led.
 */
static void set_select(struct tca6507_chip *tca, int led, int val)
{
 int mask = (1 << led);
 int bit;

 for (bit = 0; bit < 3; bit++) {
  int n = tca->reg_file[bit] & ~mask;
  if (val & (1 << bit))
   n |= mask;
  if (tca->reg_file[bit] != n) {
   tca->reg_file[bit] = n;
   tca->reg_set |= (1 << bit);
  }
 }
}

/* Update the register file with the appropriate 4-bit code for one
 * bank or other.  This can be used for timers, for levels, or for
 * initialization.
 */
static void set_code(struct tca6507_chip *tca, int reg, int bank, int new)
{
 int mask = 0xF;
 int n;
 if (bank) {
  mask <<= 4;
  new <<= 4;
 }
 n = tca->reg_file[reg] & ~mask;
 n |= new;
 if (tca->reg_file[reg] != n) {
  tca->reg_file[reg] = n;
  tca->reg_set |= 1 << reg;
 }
}

/* Update brightness level. */
static void set_level(struct tca6507_chip *tca, int bank, int level)
{
 switch (bank) {
 case BANK0:
 case BANK1:
  set_code(tca, TCA6507_MAX_INTENSITY, bank, level);
  break;
 case MASTER:
  set_code(tca, TCA6507_MASTER_INTENSITY, 0, level);
  break;
 }
 tca->bank[bank].level = level;
}

/* Record all relevant time codes for a given bank */
static void set_times(struct tca6507_chip *tca, int bank)
{
 int c1, c2;
 int result;

 result = choose_times(tca->bank[bank].ontime, &c1, &c2);
 if (result < 0)
  return;
 dev_dbg(&tca->client->dev,
  "Chose on times %d(%d) %d(%d) for %dms\n",
  c1, time_codes[c1],
  c2, time_codes[c2], tca->bank[bank].ontime);
 set_code(tca, TCA6507_FADE_ON, bank, c2);
 set_code(tca, TCA6507_FULL_ON, bank, c1);
 tca->bank[bank].ontime = result;

 result = choose_times(tca->bank[bank].offtime, &c1, &c2);
 dev_dbg(&tca->client->dev,
  "Chose off times %d(%d) %d(%d) for %dms\n",
  c1, time_codes[c1],
  c2, time_codes[c2], tca->bank[bank].offtime);
 set_code(tca, TCA6507_FADE_OFF, bank, c2);
 set_code(tca, TCA6507_FIRST_OFF, bank, c1);
 set_code(tca, TCA6507_SECOND_OFF, bank, c1);
 tca->bank[bank].offtime = result;

 set_code(tca, TCA6507_INITIALIZE, bank, INIT_CODE);
}

/* Write all needed register of tca6507 */

static void tca6507_work(struct work_struct *work)
{
 struct tca6507_chip *tca = container_of(work, struct tca6507_chip,
      work);
 struct i2c_client *cl = tca->client;
 int set;
 u8 file[TCA6507_REG_CNT];
 int r;

 spin_lock_irq(&tca->lock);
 set = tca->reg_set;
 memcpy(file, tca->reg_file, TCA6507_REG_CNT);
 tca->reg_set = 0;
 spin_unlock_irq(&tca->lock);

 for (r = 0; r < TCA6507_REG_CNT; r++)
  if (set & (1<<r))
   i2c_smbus_write_byte_data(cl, r, file[r]);
}

static void led_release(struct tca6507_led *led)
{
 /* If led owns any resource, release it. */
 struct tca6507_chip *tca = led->chip;
 if (led->bank >= 0) {
  struct bank *b = tca->bank + led->bank;
  if (led->blink)
   b->time_use--;
  b->level_use--;
 }
 led->blink = 0;
 led->bank = -1;
}

static int led_prepare(struct tca6507_led *led)
{
 /* Assign this led to a bank, configuring that bank if
 * necessary. */
 int level = TO_LEVEL(led->led_cdev.brightness);
 struct tca6507_chip *tca = led->chip;
 int c1, c2;
 int i;
 struct bank *b;
 int need_init = 0;

 led->led_cdev.brightness = TO_BRIGHT(level);
 if (level == 0) {
  set_select(tca, led->num, TCA6507_LS_LED_OFF);
  return 0;
 }

 if (led->ontime == 0 || led->offtime == 0) {
  /*
 * Just set the brightness, choosing first usable
 * bank.  If none perfect, choose best.  Count
 * backwards so we check MASTER bank first to avoid
 * wasting a timer.
 */
  int best = -1;/* full-on */
  int diff = 15-level;

  if (level == 15) {
   set_select(tca, led->num, TCA6507_LS_LED_ON);
   return 0;
  }

  for (i = MASTER; i >= BANK0; i--) {
   int d;
   if (tca->bank[i].level == level ||
       tca->bank[i].level_use == 0) {
    best = i;
    break;
   }
   d = abs(level - tca->bank[i].level);
   if (d < diff) {
    diff = d;
    best = i;
   }
  }
  if (best == -1) {
   /* Best brightness is full-on */
   set_select(tca, led->num, TCA6507_LS_LED_ON);
   led->led_cdev.brightness = LED_FULL;
   return 0;
  }

  if (!tca->bank[best].level_use)
   set_level(tca, best, level);

  tca->bank[best].level_use++;
  led->bank = best;
  set_select(tca, led->num, bank_source[best]);
  led->led_cdev.brightness = TO_BRIGHT(tca->bank[best].level);
  return 0;
 }

 /*
 * We have on/off time so we need to try to allocate a timing
 * bank.  First check if times are compatible with hardware
 * and give up if not.
 */
 if (choose_times(led->ontime, &c1, &c2) < 0)
  return -EINVAL;
 if (choose_times(led->offtime, &c1, &c2) < 0)
  return -EINVAL;

 for (i = BANK0; i <= BANK1; i++) {
  if (tca->bank[i].level_use == 0)
   /* not in use - it is ours! */
   break;
  if (tca->bank[i].level != level)
   /* Incompatible level - skip */
   /* FIX: if timer matches we maybe should consider
 * this anyway...
 */
   continue;

  if (tca->bank[i].time_use == 0)
   /* Timer not in use, and level matches - use it */
   break;

  if (!(tca->bank[i].on_dflt ||
        led->on_dflt ||
        tca->bank[i].ontime == led->ontime))
   /* on time is incompatible */
   continue;

  if (!(tca->bank[i].off_dflt ||
        led->off_dflt ||
        tca->bank[i].offtime == led->offtime))
   /* off time is incompatible */
   continue;

  /* looks like a suitable match */
  break;
 }

 if (i > BANK1)
  /* Nothing matches - how sad */
  return -EINVAL;

 b = &tca->bank[i];
 if (b->level_use == 0)
  set_level(tca, i, level);
 b->level_use++;
 led->bank = i;

 if (b->on_dflt ||
     !led->on_dflt ||
     b->time_use == 0) {
  b->ontime = led->ontime;
  b->on_dflt = led->on_dflt;
  need_init = 1;
 }

 if (b->off_dflt ||
     !led->off_dflt ||
     b->time_use == 0) {
  b->offtime = led->offtime;
  b->off_dflt = led->off_dflt;
  need_init = 1;
 }

 if (need_init)
  set_times(tca, i);

 led->ontime = b->ontime;
 led->offtime = b->offtime;

 b->time_use++;
 led->blink = 1;
 led->led_cdev.brightness = TO_BRIGHT(b->level);
 set_select(tca, led->num, blink_source[i]);
 return 0;
}

static int led_assign(struct tca6507_led *led)
{
 struct tca6507_chip *tca = led->chip;
 int err;
 unsigned long flags;

 spin_lock_irqsave(&tca->lock, flags);
 led_release(led);
 err = led_prepare(led);
 if (err) {
  /*
 * Can only fail on timer setup.  In that case we need
 * to re-establish as steady level.
 */
  led->ontime = 0;
  led->offtime = 0;
  led_prepare(led);
 }
 spin_unlock_irqrestore(&tca->lock, flags);

 if (tca->reg_set)
  schedule_work(&tca->work);
 return err;
}

static void tca6507_brightness_set(struct led_classdev *led_cdev,
       enum led_brightness brightness)
{
 struct tca6507_led *led = container_of(led_cdev, struct tca6507_led,
            led_cdev);
 led->led_cdev.brightness = brightness;
 led->ontime = 0;
 led->offtime = 0;
 led_assign(led);
}

static int tca6507_blink_set(struct led_classdev *led_cdev,
        unsigned long *delay_on,
        unsigned long *delay_off)
{
 struct tca6507_led *led = container_of(led_cdev, struct tca6507_led,
            led_cdev);

 if (*delay_on == 0)
  led->on_dflt = 1;
 else if (delay_on != &led_cdev->blink_delay_on)
  led->on_dflt = 0;
 led->ontime = *delay_on;

 if (*delay_off == 0)
  led->off_dflt = 1;
 else if (delay_off != &led_cdev->blink_delay_off)
  led->off_dflt = 0;
 led->offtime = *delay_off;

 if (led->ontime == 0)
  led->ontime = 512;
 if (led->offtime == 0)
  led->offtime = 512;

 if (led->led_cdev.brightness == LED_OFF)
  led->led_cdev.brightness = LED_FULL;
 if (led_assign(led) < 0) {
  led->ontime = 0;
  led->offtime = 0;
  led->led_cdev.brightness = LED_OFF;
  return -EINVAL;
 }
 *delay_on = led->ontime;
 *delay_off = led->offtime;
 return 0;
}

#ifdef CONFIG_GPIOLIB
static int tca6507_gpio_set_value(struct gpio_chip *gc, unsigned int offset,
      int val)
{
 struct tca6507_chip *tca = gpiochip_get_data(gc);
 unsigned long flags;

 spin_lock_irqsave(&tca->lock, flags);
 /*
 * 'OFF' is floating high, and 'ON' is pulled down, so it has
 * the inverse sense of 'val'.
 */
 set_select(tca, tca->gpio_map[offset],
     val ? TCA6507_LS_LED_OFF : TCA6507_LS_LED_ON);
 spin_unlock_irqrestore(&tca->lock, flags);
 if (tca->reg_set)
  schedule_work(&tca->work);

 return 0;
}

static int tca6507_gpio_direction_output(struct gpio_chip *gc,
       unsigned offset, int val)
{
 return tca6507_gpio_set_value(gc, offset, val);
}

static int tca6507_probe_gpios(struct device *dev,
          struct tca6507_chip *tca,
          struct tca6507_platform_data *pdata)
{
 int err;
 int i = 0;
 int gpios = 0;

 for (i = 0; i < NUM_LEDS; i++)
  if (pdata->leds.leds[i].name && pdata->leds.leds[i].flags) {
   /* Configure as a gpio */
   tca->gpio_map[gpios] = i;
   gpios++;
  }

 if (!gpios)
  return 0;

 tca->gpio.label = "gpio-tca6507";
 tca->gpio.ngpio = gpios;
 tca->gpio.base = -1;
 tca->gpio.owner = THIS_MODULE;
 tca->gpio.direction_output = tca6507_gpio_direction_output;
 tca->gpio.set = tca6507_gpio_set_value;
 tca->gpio.parent = dev;
 err = devm_gpiochip_add_data(dev, &tca->gpio, tca);
 if (err) {
  tca->gpio.ngpio = 0;
  return err;
 }
 return 0;
}
#else /* CONFIG_GPIOLIB */
static int tca6507_probe_gpios(struct device *dev,
          struct tca6507_chip *tca,
          struct tca6507_platform_data *pdata)
{
 return 0;
}
#endif /* CONFIG_GPIOLIB */

static struct tca6507_platform_data *
tca6507_led_dt_init(struct device *dev)
{
 struct tca6507_platform_data *pdata;
 struct led_info *tca_leds;
 int count;

 count = device_get_child_node_count(dev);
 if (!count || count > NUM_LEDS)
  return ERR_PTR(-ENODEV);

 tca_leds = devm_kcalloc(dev, NUM_LEDS, sizeof(struct led_info),
    GFP_KERNEL);
 if (!tca_leds)
  return ERR_PTR(-ENOMEM);

 device_for_each_child_node_scoped(dev, child) {
  struct led_info led;
  u32 reg;
  int ret;

  if (fwnode_property_read_string(child, "label", &led.name))
   led.name = fwnode_get_name(child);

  if (fwnode_property_read_string(child, "linux,default-trigger",
      &led.default_trigger))
   led.default_trigger = NULL;

  led.flags = 0;
  if (fwnode_device_is_compatible(child, "gpio"))
   led.flags |= TCA6507_MAKE_GPIO;

  ret = fwnode_property_read_u32(child, "reg", ®);
  if (ret || reg >= NUM_LEDS)
   return ERR_PTR(ret ? : -EINVAL);

  tca_leds[reg] = led;
 }

 pdata = devm_kzalloc(dev, sizeof(struct tca6507_platform_data),
        GFP_KERNEL);
 if (!pdata)
  return ERR_PTR(-ENOMEM);

 pdata->leds.leds = tca_leds;
 pdata->leds.num_leds = NUM_LEDS;

 return pdata;
}

static const struct of_device_id __maybe_unused of_tca6507_leds_match[] = {
 { .compatible = "ti,tca6507", },
 {},
};
MODULE_DEVICE_TABLE(of, of_tca6507_leds_match);

static int tca6507_probe(struct i2c_client *client)
{
 struct device *dev = &client->dev;
 struct i2c_adapter *adapter;
 struct tca6507_chip *tca;
 struct tca6507_platform_data *pdata;
 int err;
 int i = 0;

 adapter = client->adapter;

 if (!i2c_check_functionality(adapter, I2C_FUNC_I2C))
  return -EIO;

 pdata = tca6507_led_dt_init(dev);
 if (IS_ERR(pdata)) {
  dev_err(dev, "Need %d entries in platform-data list\n", NUM_LEDS);
  return PTR_ERR(pdata);
 }
 tca = devm_kzalloc(dev, sizeof(*tca), GFP_KERNEL);
 if (!tca)
  return -ENOMEM;

 tca->client = client;
 INIT_WORK(&tca->work, tca6507_work);
 spin_lock_init(&tca->lock);
 i2c_set_clientdata(client, tca);

 for (i = 0; i < NUM_LEDS; i++) {
  struct tca6507_led *l = tca->leds + i;

  l->chip = tca;
  l->num = i;
  if (pdata->leds.leds[i].name && !pdata->leds.leds[i].flags) {
   l->led_cdev.name = pdata->leds.leds[i].name;
   l->led_cdev.default_trigger
    = pdata->leds.leds[i].default_trigger;
   l->led_cdev.brightness_set = tca6507_brightness_set;
   l->led_cdev.blink_set = tca6507_blink_set;
   l->bank = -1;
   err = devm_led_classdev_register(dev, &l->led_cdev);
   if (err < 0)
    return err;
  }
 }
 err = tca6507_probe_gpios(dev, tca, pdata);
 if (err)
  return err;
 /* set all registers to known state - zero */
 tca->reg_set = 0x7f;
 schedule_work(&tca->work);

 return 0;
}

static void tca6507_remove(struct i2c_client *client)
{
 struct tca6507_chip *tca = i2c_get_clientdata(client);

 cancel_work_sync(&tca->work);
}

static struct i2c_driver tca6507_driver = {
 .driver   = {
  .name    = "leds-tca6507",
  .of_match_table = of_match_ptr(of_tca6507_leds_match),
 },
 .probe    = tca6507_probe,
 .remove   = tca6507_remove,
 .id_table = tca6507_id,
};

module_i2c_driver(tca6507_driver);

MODULE_AUTHOR("NeilBrown ");
MODULE_DESCRIPTION("TCA6507 LED/GPO driver");
MODULE_LICENSE("GPL v2");