Quelle  spi-sifive.c   Sprache: C

// SPDX-License-Identifier: GPL-2.0
//
// Copyright 2018 SiFive, Inc.
//
// SiFive SPI controller driver (master mode only)
//
// Author: SiFive, Inc.
// sifive@sifive.com

#include <linux/clk.h>
#include <linux/module.h>
#include <linux/interrupt.h>
#include <linux/of.h>
#include <linux/platform_device.h>
#include <linux/spi/spi.h>
#include <linux/io.h>
#include <linux/log2.h>

#define SIFIVE_SPI_DRIVER_NAME           "sifive_spi"

#define SIFIVE_SPI_MAX_CS                32
#define SIFIVE_SPI_DEFAULT_DEPTH         8
#define SIFIVE_SPI_DEFAULT_MAX_BITS      8

/* register offsets */
#define SIFIVE_SPI_REG_SCKDIV            0x00 /* Serial clock divisor */
#define SIFIVE_SPI_REG_SCKMODE           0x04 /* Serial clock mode */
#define SIFIVE_SPI_REG_CSID              0x10 /* Chip select ID */
#define SIFIVE_SPI_REG_CSDEF             0x14 /* Chip select default */
#define SIFIVE_SPI_REG_CSMODE            0x18 /* Chip select mode */
#define SIFIVE_SPI_REG_DELAY0            0x28 /* Delay control 0 */
#define SIFIVE_SPI_REG_DELAY1            0x2c /* Delay control 1 */
#define SIFIVE_SPI_REG_FMT               0x40 /* Frame format */
#define SIFIVE_SPI_REG_TXDATA            0x48 /* Tx FIFO data */
#define SIFIVE_SPI_REG_RXDATA            0x4c /* Rx FIFO data */
#define SIFIVE_SPI_REG_TXMARK            0x50 /* Tx FIFO watermark */
#define SIFIVE_SPI_REG_RXMARK            0x54 /* Rx FIFO watermark */
#define SIFIVE_SPI_REG_FCTRL             0x60 /* SPI flash interface control */
#define SIFIVE_SPI_REG_FFMT              0x64 /* SPI flash instruction format */
#define SIFIVE_SPI_REG_IE                0x70 /* Interrupt Enable Register */
#define SIFIVE_SPI_REG_IP                0x74 /* Interrupt Pendings Register */

/* sckdiv bits */
#define SIFIVE_SPI_SCKDIV_DIV_MASK       0xfffU

/* sckmode bits */
#define SIFIVE_SPI_SCKMODE_PHA           BIT(0)
#define SIFIVE_SPI_SCKMODE_POL           BIT(1)
#define SIFIVE_SPI_SCKMODE_MODE_MASK     (SIFIVE_SPI_SCKMODE_PHA | \
       SIFIVE_SPI_SCKMODE_POL)

/* csmode bits */
#define SIFIVE_SPI_CSMODE_MODE_AUTO      0U
#define SIFIVE_SPI_CSMODE_MODE_HOLD      2U
#define SIFIVE_SPI_CSMODE_MODE_OFF       3U

/* delay0 bits */
#define SIFIVE_SPI_DELAY0_CSSCK(x)       ((u32)(x))
#define SIFIVE_SPI_DELAY0_CSSCK_MASK     0xffU
#define SIFIVE_SPI_DELAY0_SCKCS(x)       ((u32)(x) << 16)
#define SIFIVE_SPI_DELAY0_SCKCS_MASK     (0xffU << 16)

/* delay1 bits */
#define SIFIVE_SPI_DELAY1_INTERCS(x)     ((u32)(x))
#define SIFIVE_SPI_DELAY1_INTERCS_MASK   0xffU
#define SIFIVE_SPI_DELAY1_INTERXFR(x)    ((u32)(x) << 16)
#define SIFIVE_SPI_DELAY1_INTERXFR_MASK  (0xffU << 16)

/* fmt bits */
#define SIFIVE_SPI_FMT_PROTO_SINGLE      0U
#define SIFIVE_SPI_FMT_PROTO_DUAL        1U
#define SIFIVE_SPI_FMT_PROTO_QUAD        2U
#define SIFIVE_SPI_FMT_PROTO_MASK        3U
#define SIFIVE_SPI_FMT_ENDIAN            BIT(2)
#define SIFIVE_SPI_FMT_DIR               BIT(3)
#define SIFIVE_SPI_FMT_LEN(x)            ((u32)(x) << 16)
#define SIFIVE_SPI_FMT_LEN_MASK          (0xfU << 16)

/* txdata bits */
#define SIFIVE_SPI_TXDATA_DATA_MASK      0xffU
#define SIFIVE_SPI_TXDATA_FULL           BIT(31)

/* rxdata bits */
#define SIFIVE_SPI_RXDATA_DATA_MASK      0xffU
#define SIFIVE_SPI_RXDATA_EMPTY          BIT(31)

/* ie and ip bits */
#define SIFIVE_SPI_IP_TXWM               BIT(0)
#define SIFIVE_SPI_IP_RXWM               BIT(1)

struct sifive_spi {
 void __iomem      *regs;        /* virt. address of control registers */
 struct clk        *clk;         /* bus clock */
 unsigned int      fifo_depth;   /* fifo depth in words */
 u32               cs_inactive;  /* level of the CS pins when inactive */
 struct completion done;         /* wake-up from interrupt */
};

static void sifive_spi_write(struct sifive_spi *spi, int offset, u32 value)
{
 iowrite32(value, spi->regs + offset);
}

static u32 sifive_spi_read(struct sifive_spi *spi, int offset)
{
 return ioread32(spi->regs + offset);
}

static void sifive_spi_init(struct sifive_spi *spi)
{
 /* Watermark interrupts are disabled by default */
 sifive_spi_write(spi, SIFIVE_SPI_REG_IE, 0);

 /* Default watermark FIFO threshold values */
 sifive_spi_write(spi, SIFIVE_SPI_REG_TXMARK, 1);
 sifive_spi_write(spi, SIFIVE_SPI_REG_RXMARK, 0);

 /* Set CS/SCK Delays and Inactive Time to defaults */
 sifive_spi_write(spi, SIFIVE_SPI_REG_DELAY0,
    SIFIVE_SPI_DELAY0_CSSCK(1) |
    SIFIVE_SPI_DELAY0_SCKCS(1));
 sifive_spi_write(spi, SIFIVE_SPI_REG_DELAY1,
    SIFIVE_SPI_DELAY1_INTERCS(1) |
    SIFIVE_SPI_DELAY1_INTERXFR(0));

 /* Exit specialized memory-mapped SPI flash mode */
 sifive_spi_write(spi, SIFIVE_SPI_REG_FCTRL, 0);
}

static int
sifive_spi_prepare_message(struct spi_controller *host, struct spi_message *msg)
{
 struct sifive_spi *spi = spi_controller_get_devdata(host);
 struct spi_device *device = msg->spi;

 /* Update the chip select polarity */
 if (device->mode & SPI_CS_HIGH)
  spi->cs_inactive &= ~BIT(spi_get_chipselect(device, 0));
 else
  spi->cs_inactive |= BIT(spi_get_chipselect(device, 0));
 sifive_spi_write(spi, SIFIVE_SPI_REG_CSDEF, spi->cs_inactive);

 /* Select the correct device */
 sifive_spi_write(spi, SIFIVE_SPI_REG_CSID, spi_get_chipselect(device, 0));

 /* Set clock mode */
 sifive_spi_write(spi, SIFIVE_SPI_REG_SCKMODE,
    device->mode & SIFIVE_SPI_SCKMODE_MODE_MASK);

 return 0;
}

static void sifive_spi_set_cs(struct spi_device *device, bool is_high)
{
 struct sifive_spi *spi = spi_controller_get_devdata(device->controller);

 /* Reverse polarity is handled by SCMR/CPOL. Not inverted CS. */
 if (device->mode & SPI_CS_HIGH)
  is_high = !is_high;

 sifive_spi_write(spi, SIFIVE_SPI_REG_CSMODE, is_high ?
    SIFIVE_SPI_CSMODE_MODE_AUTO :
    SIFIVE_SPI_CSMODE_MODE_HOLD);
}

static int
sifive_spi_prep_transfer(struct sifive_spi *spi, struct spi_device *device,
    struct spi_transfer *t)
{
 u32 cr;
 unsigned int mode;

 /* Calculate and program the clock rate */
 cr = DIV_ROUND_UP(clk_get_rate(spi->clk) >> 1, t->speed_hz) - 1;
 cr &= SIFIVE_SPI_SCKDIV_DIV_MASK;
 sifive_spi_write(spi, SIFIVE_SPI_REG_SCKDIV, cr);

 mode = max_t(unsigned int, t->rx_nbits, t->tx_nbits);

 /* Set frame format */
 cr = SIFIVE_SPI_FMT_LEN(t->bits_per_word);
 switch (mode) {
 case SPI_NBITS_QUAD:
  cr |= SIFIVE_SPI_FMT_PROTO_QUAD;
  break;
 case SPI_NBITS_DUAL:
  cr |= SIFIVE_SPI_FMT_PROTO_DUAL;
  break;
 default:
  cr |= SIFIVE_SPI_FMT_PROTO_SINGLE;
  break;
 }
 if (device->mode & SPI_LSB_FIRST)
  cr |= SIFIVE_SPI_FMT_ENDIAN;
 if (!t->rx_buf)
  cr |= SIFIVE_SPI_FMT_DIR;
 sifive_spi_write(spi, SIFIVE_SPI_REG_FMT, cr);

 /* We will want to poll if the time we need to wait is
 * less than the context switching time.
 * Let's call that threshold 5us. The operation will take:
 *    (8/mode) * fifo_depth / hz <= 5 * 10^-6
 *    1600000 * fifo_depth <= hz * mode
 */
 return 1600000 * spi->fifo_depth <= t->speed_hz * mode;
}

static irqreturn_t sifive_spi_irq(int irq, void *dev_id)
{
 struct sifive_spi *spi = dev_id;
 u32 ip = sifive_spi_read(spi, SIFIVE_SPI_REG_IP);

 if (ip & (SIFIVE_SPI_IP_TXWM | SIFIVE_SPI_IP_RXWM)) {
  /* Disable interrupts until next transfer */
  sifive_spi_write(spi, SIFIVE_SPI_REG_IE, 0);
  complete(&spi->done);
  return IRQ_HANDLED;
 }

 return IRQ_NONE;
}

static void sifive_spi_wait(struct sifive_spi *spi, u32 bit, int poll)
{
 if (poll) {
  u32 cr;

  do {
   cr = sifive_spi_read(spi, SIFIVE_SPI_REG_IP);
  } while (!(cr & bit));
 } else {
  reinit_completion(&spi->done);
  sifive_spi_write(spi, SIFIVE_SPI_REG_IE, bit);
  wait_for_completion(&spi->done);
 }
}

static void sifive_spi_tx(struct sifive_spi *spi, const u8 *tx_ptr)
{
 WARN_ON_ONCE((sifive_spi_read(spi, SIFIVE_SPI_REG_TXDATA)
    & SIFIVE_SPI_TXDATA_FULL) != 0);
 sifive_spi_write(spi, SIFIVE_SPI_REG_TXDATA,
    *tx_ptr & SIFIVE_SPI_TXDATA_DATA_MASK);
}

static void sifive_spi_rx(struct sifive_spi *spi, u8 *rx_ptr)
{
 u32 data = sifive_spi_read(spi, SIFIVE_SPI_REG_RXDATA);

 WARN_ON_ONCE((data & SIFIVE_SPI_RXDATA_EMPTY) != 0);
 *rx_ptr = data & SIFIVE_SPI_RXDATA_DATA_MASK;
}

static int
sifive_spi_transfer_one(struct spi_controller *host, struct spi_device *device,
   struct spi_transfer *t)
{
 struct sifive_spi *spi = spi_controller_get_devdata(host);
 int poll = sifive_spi_prep_transfer(spi, device, t);
 const u8 *tx_ptr = t->tx_buf;
 u8 *rx_ptr = t->rx_buf;
 unsigned int remaining_words = t->len;

 while (remaining_words) {
  unsigned int n_words = min(remaining_words, spi->fifo_depth);
  unsigned int i;

  /* Enqueue n_words for transmission */
  for (i = 0; i < n_words; i++)
   sifive_spi_tx(spi, tx_ptr++);

  if (rx_ptr) {
   /* Wait for transmission + reception to complete */
   sifive_spi_write(spi, SIFIVE_SPI_REG_RXMARK,
      n_words - 1);
   sifive_spi_wait(spi, SIFIVE_SPI_IP_RXWM, poll);

   /* Read out all the data from the RX FIFO */
   for (i = 0; i < n_words; i++)
    sifive_spi_rx(spi, rx_ptr++);
  } else {
   /* Wait for transmission to complete */
   sifive_spi_wait(spi, SIFIVE_SPI_IP_TXWM, poll);
  }

  remaining_words -= n_words;
 }

 return 0;
}

static int sifive_spi_probe(struct platform_device *pdev)
{
 struct sifive_spi *spi;
 int ret, irq, num_cs;
 u32 cs_bits, max_bits_per_word;
 struct spi_controller *host;

 host = spi_alloc_host(&pdev->dev, sizeof(struct sifive_spi));
 if (!host) {
  dev_err(&pdev->dev, "out of memory\n");
  return -ENOMEM;
 }

 spi = spi_controller_get_devdata(host);
 init_completion(&spi->done);
 platform_set_drvdata(pdev, host);

 spi->regs = devm_platform_ioremap_resource(pdev, 0);
 if (IS_ERR(spi->regs)) {
  ret = PTR_ERR(spi->regs);
  goto put_host;
 }

 spi->clk = devm_clk_get(&pdev->dev, NULL);
 if (IS_ERR(spi->clk)) {
  dev_err(&pdev->dev, "Unable to find bus clock\n");
  ret = PTR_ERR(spi->clk);
  goto put_host;
 }

 irq = platform_get_irq(pdev, 0);
 if (irq < 0) {
  ret = irq;
  goto put_host;
 }

 /* Optional parameters */
 ret =
   of_property_read_u32(pdev->dev.of_node, "sifive,fifo-depth",
          &spi->fifo_depth);
 if (ret < 0)
  spi->fifo_depth = SIFIVE_SPI_DEFAULT_DEPTH;

 ret =
   of_property_read_u32(pdev->dev.of_node, "sifive,max-bits-per-word",
          &max_bits_per_word);

 if (!ret && max_bits_per_word < 8) {
  dev_err(&pdev->dev, "Only 8bit SPI words supported by the driver\n");
  ret = -EINVAL;
  goto put_host;
 }

 /* Spin up the bus clock before hitting registers */
 ret = clk_prepare_enable(spi->clk);
 if (ret) {
  dev_err(&pdev->dev, "Unable to enable bus clock\n");
  goto put_host;
 }

 /* probe the number of CS lines */
 spi->cs_inactive = sifive_spi_read(spi, SIFIVE_SPI_REG_CSDEF);
 sifive_spi_write(spi, SIFIVE_SPI_REG_CSDEF, 0xffffffffU);
 cs_bits = sifive_spi_read(spi, SIFIVE_SPI_REG_CSDEF);
 sifive_spi_write(spi, SIFIVE_SPI_REG_CSDEF, spi->cs_inactive);
 if (!cs_bits) {
  dev_err(&pdev->dev, "Could not auto probe CS lines\n");
  ret = -EINVAL;
  goto disable_clk;
 }

 num_cs = ilog2(cs_bits) + 1;
 if (num_cs > SIFIVE_SPI_MAX_CS) {
  dev_err(&pdev->dev, "Invalid number of spi targets\n");
  ret = -EINVAL;
  goto disable_clk;
 }

 /* Define our host */
 host->dev.of_node = pdev->dev.of_node;
 host->bus_num = pdev->id;
 host->num_chipselect = num_cs;
 host->mode_bits = SPI_CPHA | SPI_CPOL
     | SPI_CS_HIGH | SPI_LSB_FIRST
     | SPI_TX_DUAL | SPI_TX_QUAD
     | SPI_RX_DUAL | SPI_RX_QUAD;
 /* TODO: add driver support for bits_per_word < 8
 * we need to "left-align" the bits (unless SPI_LSB_FIRST)
 */
 host->bits_per_word_mask = SPI_BPW_MASK(8);
 host->flags = SPI_CONTROLLER_MUST_TX | SPI_CONTROLLER_GPIO_SS;
 host->prepare_message = sifive_spi_prepare_message;
 host->set_cs = sifive_spi_set_cs;
 host->transfer_one = sifive_spi_transfer_one;

 pdev->dev.dma_mask = NULL;
 /* Configure the SPI host hardware */
 sifive_spi_init(spi);

 /* Register for SPI Interrupt */
 ret = devm_request_irq(&pdev->dev, irq, sifive_spi_irq, 0,
          dev_name(&pdev->dev), spi);
 if (ret) {
  dev_err(&pdev->dev, "Unable to bind to interrupt\n");
  goto disable_clk;
 }

 dev_info(&pdev->dev, "mapped; irq=%d, cs=%d\n",
   irq, host->num_chipselect);

 ret = devm_spi_register_controller(&pdev->dev, host);
 if (ret < 0) {
  dev_err(&pdev->dev, "spi_register_host failed\n");
  goto disable_clk;
 }

 return 0;

disable_clk:
 clk_disable_unprepare(spi->clk);
put_host:
 spi_controller_put(host);

 return ret;
}

static void sifive_spi_remove(struct platform_device *pdev)
{
 struct spi_controller *host = platform_get_drvdata(pdev);
 struct sifive_spi *spi = spi_controller_get_devdata(host);

 /* Disable all the interrupts just in case */
 sifive_spi_write(spi, SIFIVE_SPI_REG_IE, 0);
 clk_disable_unprepare(spi->clk);
}

static int sifive_spi_suspend(struct device *dev)
{
 struct spi_controller *host = dev_get_drvdata(dev);
 struct sifive_spi *spi = spi_controller_get_devdata(host);
 int ret;

 ret = spi_controller_suspend(host);
 if (ret)
  return ret;

 /* Disable all the interrupts just in case */
 sifive_spi_write(spi, SIFIVE_SPI_REG_IE, 0);

 clk_disable_unprepare(spi->clk);

 return ret;
}

static int sifive_spi_resume(struct device *dev)
{
 struct spi_controller *host = dev_get_drvdata(dev);
 struct sifive_spi *spi = spi_controller_get_devdata(host);
 int ret;

 ret = clk_prepare_enable(spi->clk);
 if (ret)
  return ret;
 ret = spi_controller_resume(host);
 if (ret)
  clk_disable_unprepare(spi->clk);

 return ret;
}

static DEFINE_SIMPLE_DEV_PM_OPS(sifive_spi_pm_ops,
    sifive_spi_suspend, sifive_spi_resume);


static const struct of_device_id sifive_spi_of_match[] = {
 { .compatible = "sifive,spi0", },
 {}
};
MODULE_DEVICE_TABLE(of, sifive_spi_of_match);

static struct platform_driver sifive_spi_driver = {
 .probe = sifive_spi_probe,
 .remove = sifive_spi_remove,
 .driver = {
  .name = SIFIVE_SPI_DRIVER_NAME,
  .pm = &sifive_spi_pm_ops,
  .of_match_table = sifive_spi_of_match,
 },
};
module_platform_driver(sifive_spi_driver);

MODULE_AUTHOR("SiFive, Inc. ");
MODULE_DESCRIPTION("SiFive SPI driver");
MODULE_LICENSE("GPL");