drivers/spi/spi-xilinx.c

   1 /*
   2  * Xilinx SPI controller driver (master mode only)
   3  *
   4  * Author: MontaVista Software, Inc.
   5  *      source@mvista.com
   6  *
   7  * Copyright (c) 2010 Secret Lab Technologies, Ltd.
   8  * Copyright (c) 2009 Intel Corporation
   9  * 2002-2007 (c) MontaVista Software, Inc.
  10
  11  * This program is free software; you can redistribute it and/or modify
  12  * it under the terms of the GNU General Public License version 2 as
  13  * published by the Free Software Foundation.
  14  */
  15
  16 #include <linux/module.h>
  17 #include <linux/interrupt.h>
  18 #include <linux/of.h>
  19 #include <linux/platform_device.h>
  20 #include <linux/spi/spi.h>
  21 #include <linux/spi/spi_bitbang.h>
  22 #include <linux/spi/xilinx_spi.h>
  23 #include <linux/io.h>
  24
  25 #define XILINX_SPI_NAME "xilinx_spi"
  26
  27 /* Register definitions as per "OPB Serial Peripheral Interface (SPI) (v1.00e)
  28  * Product Specification", DS464
  29  */
  30 #define XSPI_CR_OFFSET          0x60    /* Control Register */
  31
  32 #define XSPI_CR_LOOP            0x01
  33 #define XSPI_CR_ENABLE          0x02
  34 #define XSPI_CR_MASTER_MODE     0x04
  35 #define XSPI_CR_CPOL            0x08
  36 #define XSPI_CR_CPHA            0x10
  37 #define XSPI_CR_MODE_MASK       (XSPI_CR_CPHA | XSPI_CR_CPOL)
  38 #define XSPI_CR_TXFIFO_RESET    0x20
  39 #define XSPI_CR_RXFIFO_RESET    0x40
  40 #define XSPI_CR_MANUAL_SSELECT  0x80
  41 #define XSPI_CR_TRANS_INHIBIT   0x100
  42 #define XSPI_CR_LSB_FIRST       0x200
  43
  44 #define XSPI_SR_OFFSET          0x64    /* Status Register */
  45
  46 #define XSPI_SR_RX_EMPTY_MASK   0x01    /* Receive FIFO is empty */
  47 #define XSPI_SR_RX_FULL_MASK    0x02    /* Receive FIFO is full */
  48 #define XSPI_SR_TX_EMPTY_MASK   0x04    /* Transmit FIFO is empty */
  49 #define XSPI_SR_TX_FULL_MASK    0x08    /* Transmit FIFO is full */
  50 #define XSPI_SR_MODE_FAULT_MASK 0x10    /* Mode fault error */
  51
  52 #define XSPI_TXD_OFFSET         0x68    /* Data Transmit Register */
  53 #define XSPI_RXD_OFFSET         0x6c    /* Data Receive Register */
  54
  55 #define XSPI_SSR_OFFSET         0x70    /* 32-bit Slave Select Register */
  56
  57 /* Register definitions as per "OPB IPIF (v3.01c) Product Specification", DS414
  58  * IPIF registers are 32 bit
  59  */
  60 #define XIPIF_V123B_DGIER_OFFSET        0x1c    /* IPIF global int enable reg */
  61 #define XIPIF_V123B_GINTR_ENABLE        0x80000000
  62
  63 #define XIPIF_V123B_IISR_OFFSET         0x20    /* IPIF interrupt status reg */
  64 #define XIPIF_V123B_IIER_OFFSET         0x28    /* IPIF interrupt enable reg */
  65
  66 #define XSPI_INTR_MODE_FAULT            0x01    /* Mode fault error */
  67 #define XSPI_INTR_SLAVE_MODE_FAULT      0x02    /* Selected as slave while
  68                                                  * disabled */
  69 #define XSPI_INTR_TX_EMPTY              0x04    /* TxFIFO is empty */
  70 #define XSPI_INTR_TX_UNDERRUN           0x08    /* TxFIFO was underrun */
  71 #define XSPI_INTR_RX_FULL               0x10    /* RxFIFO is full */
  72 #define XSPI_INTR_RX_OVERRUN            0x20    /* RxFIFO was overrun */
  73 #define XSPI_INTR_TX_HALF_EMPTY         0x40    /* TxFIFO is half empty */
  74
  75 #define XIPIF_V123B_RESETR_OFFSET       0x40    /* IPIF reset register */
  76 #define XIPIF_V123B_RESET_MASK          0x0a    /* the value to write */
  77
  78 struct xilinx_spi {
  79         /* bitbang has to be first */
  80         struct spi_bitbang bitbang;
  81         struct completion done;
  82         void __iomem    *regs;  /* virt. address of the control registers */
  83
  84         int             irq;
  85
  86         u8 *rx_ptr;             /* pointer in the Tx buffer */
  87         const u8 *tx_ptr;       /* pointer in the Rx buffer */
  88         int remaining_bytes;    /* the number of bytes left to transfer */
  89         u8 bits_per_word;
  90         unsigned int (*read_fn)(void __iomem *);
  91         void (*write_fn)(u32, void __iomem *);
  92         void (*tx_fn)(struct xilinx_spi *);
  93         void (*rx_fn)(struct xilinx_spi *);
  94 };
  95
  96 static void xspi_write32(u32 val, void __iomem *addr)
  97 {
  98         iowrite32(val, addr);
  99 }
 100
 101 static unsigned int xspi_read32(void __iomem *addr)
 102 {
 103         return ioread32(addr);
 104 }
 105
 106 static void xspi_write32_be(u32 val, void __iomem *addr)
 107 {
 108         iowrite32be(val, addr);
 109 }
 110
 111 static unsigned int xspi_read32_be(void __iomem *addr)
 112 {
 113         return ioread32be(addr);
 114 }
 115
 116 static void xspi_tx8(struct xilinx_spi *xspi)
 117 {
 118         xspi->write_fn(*xspi->tx_ptr, xspi->regs + XSPI_TXD_OFFSET);
 119         xspi->tx_ptr++;
 120 }
 121
 122 static void xspi_tx16(struct xilinx_spi *xspi)
 123 {
 124         xspi->write_fn(*(u16 *)(xspi->tx_ptr), xspi->regs + XSPI_TXD_OFFSET);
 125         xspi->tx_ptr += 2;
 126 }
 127
 128 static void xspi_tx32(struct xilinx_spi *xspi)
 129 {
 130         xspi->write_fn(*(u32 *)(xspi->tx_ptr), xspi->regs + XSPI_TXD_OFFSET);
 131         xspi->tx_ptr += 4;
 132 }
 133
 134 static void xspi_rx8(struct xilinx_spi *xspi)
 135 {
 136         u32 data = xspi->read_fn(xspi->regs + XSPI_RXD_OFFSET);
 137         if (xspi->rx_ptr) {
 138                 *xspi->rx_ptr = data & 0xff;
 139                 xspi->rx_ptr++;
 140         }
 141 }
 142
 143 static void xspi_rx16(struct xilinx_spi *xspi)
 144 {
 145         u32 data = xspi->read_fn(xspi->regs + XSPI_RXD_OFFSET);
 146         if (xspi->rx_ptr) {
 147                 *(u16 *)(xspi->rx_ptr) = data & 0xffff;
 148                 xspi->rx_ptr += 2;
 149         }
 150 }
 151
 152 static void xspi_rx32(struct xilinx_spi *xspi)
 153 {
 154         u32 data = xspi->read_fn(xspi->regs + XSPI_RXD_OFFSET);
 155         if (xspi->rx_ptr) {
 156                 *(u32 *)(xspi->rx_ptr) = data;
 157                 xspi->rx_ptr += 4;
 158         }
 159 }
 160
 161 static void xspi_init_hw(struct xilinx_spi *xspi)
 162 {
 163         void __iomem *regs_base = xspi->regs;
 164
 165         /* Reset the SPI device */
 166         xspi->write_fn(XIPIF_V123B_RESET_MASK,
 167                 regs_base + XIPIF_V123B_RESETR_OFFSET);
 168         /* Disable all the interrupts just in case */
 169         xspi->write_fn(0, regs_base + XIPIF_V123B_IIER_OFFSET);
 170         /* Enable the global IPIF interrupt */
 171         xspi->write_fn(XIPIF_V123B_GINTR_ENABLE,
 172                 regs_base + XIPIF_V123B_DGIER_OFFSET);
 173         /* Deselect the slave on the SPI bus */
 174         xspi->write_fn(0xffff, regs_base + XSPI_SSR_OFFSET);
 175         /* Disable the transmitter, enable Manual Slave Select Assertion,
 176          * put SPI controller into master mode, and enable it */
 177         xspi->write_fn(XSPI_CR_TRANS_INHIBIT | XSPI_CR_MANUAL_SSELECT |
 178                 XSPI_CR_MASTER_MODE | XSPI_CR_ENABLE | XSPI_CR_TXFIFO_RESET |
 179                 XSPI_CR_RXFIFO_RESET, regs_base + XSPI_CR_OFFSET);
 180 }
 181
 182 static void xilinx_spi_chipselect(struct spi_device *spi, int is_on)
 183 {
 184         struct xilinx_spi *xspi = spi_master_get_devdata(spi->master);
 185
 186         if (is_on == BITBANG_CS_INACTIVE) {
 187                 /* Deselect the slave on the SPI bus */
 188                 xspi->write_fn(0xffff, xspi->regs + XSPI_SSR_OFFSET);
 189         } else if (is_on == BITBANG_CS_ACTIVE) {
 190                 /* Set the SPI clock phase and polarity */
 191                 u16 cr = xspi->read_fn(xspi->regs + XSPI_CR_OFFSET)
 192                          & ~XSPI_CR_MODE_MASK;
 193                 if (spi->mode & SPI_CPHA)
 194                         cr |= XSPI_CR_CPHA;
 195                 if (spi->mode & SPI_CPOL)
 196                         cr |= XSPI_CR_CPOL;
 197                 xspi->write_fn(cr, xspi->regs + XSPI_CR_OFFSET);
 198
 199                 /* We do not check spi->max_speed_hz here as the SPI clock
 200                  * frequency is not software programmable (the IP block design
 201                  * parameter)
 202                  */
 203
 204                 /* Activate the chip select */
 205                 xspi->write_fn(~(0x0001 << spi->chip_select),
 206                         xspi->regs + XSPI_SSR_OFFSET);
 207         }
 208 }
 209
 210 /* spi_bitbang requires custom setup_transfer() to be defined if there is a
 211  * custom txrx_bufs().
 212  */
 213 static int xilinx_spi_setup_transfer(struct spi_device *spi,
 214                 struct spi_transfer *t)
 215 {
 216         return 0;
 217 }
 218
 219 static void xilinx_spi_fill_tx_fifo(struct xilinx_spi *xspi)
 220 {
 221         u8 sr;
 222
 223         /* Fill the Tx FIFO with as many bytes as possible */
 224         sr = xspi->read_fn(xspi->regs + XSPI_SR_OFFSET);
 225         while ((sr & XSPI_SR_TX_FULL_MASK) == 0 && xspi->remaining_bytes > 0) {
 226                 if (xspi->tx_ptr)
 227                         xspi->tx_fn(xspi);
 228                 else
 229                         xspi->write_fn(0, xspi->regs + XSPI_TXD_OFFSET);
 230                 xspi->remaining_bytes -= xspi->bits_per_word / 8;
 231                 sr = xspi->read_fn(xspi->regs + XSPI_SR_OFFSET);
 232         }
 233 }
 234
 235 static int xilinx_spi_txrx_bufs(struct spi_device *spi, struct spi_transfer *t)
 236 {
 237         struct xilinx_spi *xspi = spi_master_get_devdata(spi->master);
 238         u32 ipif_ier;
 239
 240         /* We get here with transmitter inhibited */
 241
 242         xspi->tx_ptr = t->tx_buf;
 243         xspi->rx_ptr = t->rx_buf;
 244         xspi->remaining_bytes = t->len;
 245         reinit_completion(&xspi->done);
 246
 247
 248         /* Enable the transmit empty interrupt, which we use to determine
 249          * progress on the transmission.
 250          */
 251         ipif_ier = xspi->read_fn(xspi->regs + XIPIF_V123B_IIER_OFFSET);
 252         xspi->write_fn(ipif_ier | XSPI_INTR_TX_EMPTY,
 253                 xspi->regs + XIPIF_V123B_IIER_OFFSET);
 254
 255         for (;;) {
 256                 u16 cr;
 257                 u8 sr;
 258
 259                 xilinx_spi_fill_tx_fifo(xspi);
 260
 261                 /* Start the transfer by not inhibiting the transmitter any
 262                  * longer
 263                  */
 264                 cr = xspi->read_fn(xspi->regs + XSPI_CR_OFFSET) &
 265                                                         ~XSPI_CR_TRANS_INHIBIT;
 266                 xspi->write_fn(cr, xspi->regs + XSPI_CR_OFFSET);
 267
 268                 wait_for_completion(&xspi->done);
 269
 270                 /* A transmit has just completed. Process received data and
 271                  * check for more data to transmit. Always inhibit the
 272                  * transmitter while the Isr refills the transmit register/FIFO,
 273                  * or make sure it is stopped if we're done.
 274                  */
 275                 cr = xspi->read_fn(xspi->regs + XSPI_CR_OFFSET);
 276                 xspi->write_fn(cr | XSPI_CR_TRANS_INHIBIT,
 277                                xspi->regs + XSPI_CR_OFFSET);
 278
 279                 /* Read out all the data from the Rx FIFO */
 280                 sr = xspi->read_fn(xspi->regs + XSPI_SR_OFFSET);
 281                 while ((sr & XSPI_SR_RX_EMPTY_MASK) == 0) {
 282                         xspi->rx_fn(xspi);
 283                         sr = xspi->read_fn(xspi->regs + XSPI_SR_OFFSET);
 284                 }
 285
 286                 /* See if there is more data to send */
 287                 if (xspi->remaining_bytes <= 0)
 288                         break;
 289         }
 290
 291         /* Disable the transmit empty interrupt */
 292         xspi->write_fn(ipif_ier, xspi->regs + XIPIF_V123B_IIER_OFFSET);
 293
 294         return t->len - xspi->remaining_bytes;
 295 }
 296
 297
 298 /* This driver supports single master mode only. Hence Tx FIFO Empty
 299  * is the only interrupt we care about.
 300  * Receive FIFO Overrun, Transmit FIFO Underrun, Mode Fault, and Slave Mode
 301  * Fault are not to happen.
 302  */
 303 static irqreturn_t xilinx_spi_irq(int irq, void *dev_id)
 304 {
 305         struct xilinx_spi *xspi = dev_id;
 306         u32 ipif_isr;
 307
 308         /* Get the IPIF interrupts, and clear them immediately */
 309         ipif_isr = xspi->read_fn(xspi->regs + XIPIF_V123B_IISR_OFFSET);
 310         xspi->write_fn(ipif_isr, xspi->regs + XIPIF_V123B_IISR_OFFSET);
 311
 312         if (ipif_isr & XSPI_INTR_TX_EMPTY) {    /* Transmission completed */
 313                 complete(&xspi->done);
 314         }
 315
 316         return IRQ_HANDLED;
 317 }
 318
 319 static const struct of_device_id xilinx_spi_of_match[] = {
 320         { .compatible = "xlnx,xps-spi-2.00.a", },
 321         { .compatible = "xlnx,xps-spi-2.00.b", },
 322         {}
 323 };
 324 MODULE_DEVICE_TABLE(of, xilinx_spi_of_match);
 325
 326 static int xilinx_spi_probe(struct platform_device *pdev)
 327 {
 328         struct xilinx_spi *xspi;
 329         struct xspi_platform_data *pdata;
 330         struct resource *res;
 331         int ret, num_cs = 0, bits_per_word = 8;
 332         struct spi_master *master;
 333         u32 tmp;
 334         u8 i;
 335
 336         pdata = dev_get_platdata(&pdev->dev);
 337         if (pdata) {
 338                 num_cs = pdata->num_chipselect;
 339                 bits_per_word = pdata->bits_per_word;
 340         } else {
 341                 of_property_read_u32(pdev->dev.of_node, "xlnx,num-ss-bits",
 342                                           &num_cs);
 343         }
 344
 345         if (!num_cs) {
 346                 dev_err(&pdev->dev,
 347                         "Missing slave select configuration data\n");
 348                 return -EINVAL;
 349         }
 350
 351         master = spi_alloc_master(&pdev->dev, sizeof(struct xilinx_spi));
 352         if (!master)
 353                 return -ENODEV;
 354
 355         /* the spi->mode bits understood by this driver: */
 356         master->mode_bits = SPI_CPOL | SPI_CPHA;
 357
 358         xspi = spi_master_get_devdata(master);
 359         xspi->bitbang.master = master;
 360         xspi->bitbang.chipselect = xilinx_spi_chipselect;
 361         xspi->bitbang.setup_transfer = xilinx_spi_setup_transfer;
 362         xspi->bitbang.txrx_bufs = xilinx_spi_txrx_bufs;
 363         init_completion(&xspi->done);
 364
 365         res = platform_get_resource(pdev, IORESOURCE_MEM, 0);
 366         xspi->regs = devm_ioremap_resource(&pdev->dev, res);
 367         if (IS_ERR(xspi->regs)) {
 368                 ret = PTR_ERR(xspi->regs);
 369                 goto put_master;
 370         }
 371
 372         master->bus_num = pdev->id;
 373         master->num_chipselect = num_cs;
 374         master->dev.of_node = pdev->dev.of_node;
 375
 376         /*
 377          * Detect endianess on the IP via loop bit in CR. Detection
 378          * must be done before reset is sent because incorrect reset
 379          * value generates error interrupt.
 380          * Setup little endian helper functions first and try to use them
 381          * and check if bit was correctly setup or not.
 382          */
 383         xspi->read_fn = xspi_read32;
 384         xspi->write_fn = xspi_write32;
 385
 386         xspi->write_fn(XSPI_CR_LOOP, xspi->regs + XSPI_CR_OFFSET);
 387         tmp = xspi->read_fn(xspi->regs + XSPI_CR_OFFSET);
 388         tmp &= XSPI_CR_LOOP;
 389         if (tmp != XSPI_CR_LOOP) {
 390                 xspi->read_fn = xspi_read32_be;
 391                 xspi->write_fn = xspi_write32_be;
 392         }
 393
 394         master->bits_per_word_mask = SPI_BPW_MASK(bits_per_word);
 395         xspi->bits_per_word = bits_per_word;
 396         if (xspi->bits_per_word == 8) {
 397                 xspi->tx_fn = xspi_tx8;
 398                 xspi->rx_fn = xspi_rx8;
 399         } else if (xspi->bits_per_word == 16) {
 400                 xspi->tx_fn = xspi_tx16;
 401                 xspi->rx_fn = xspi_rx16;
 402         } else if (xspi->bits_per_word == 32) {
 403                 xspi->tx_fn = xspi_tx32;
 404                 xspi->rx_fn = xspi_rx32;
 405         } else {
 406                 ret = -EINVAL;
 407                 goto put_master;
 408         }
 409
 410         /* SPI controller initializations */
 411         xspi_init_hw(xspi);
 412
 413         xspi->irq = platform_get_irq(pdev, 0);
 414         if (xspi->irq < 0) {
 415                 ret = xspi->irq;
 416                 goto put_master;
 417         }
 418
 419         /* Register for SPI Interrupt */
 420         ret = devm_request_irq(&pdev->dev, xspi->irq, xilinx_spi_irq, 0,
 421                                dev_name(&pdev->dev), xspi);
 422         if (ret)
 423                 goto put_master;
 424
 425         ret = spi_bitbang_start(&xspi->bitbang);
 426         if (ret) {
 427                 dev_err(&pdev->dev, "spi_bitbang_start FAILED\n");
 428                 goto put_master;
 429         }
 430
 431         dev_info(&pdev->dev, "at 0x%08llX mapped to 0x%p, irq=%d\n",
 432                 (unsigned long long)res->start, xspi->regs, xspi->irq);
 433
 434         if (pdata) {
 435                 for (i = 0; i < pdata->num_devices; i++)
 436                         spi_new_device(master, pdata->devices + i);
 437         }
 438
 439         platform_set_drvdata(pdev, master);
 440         return 0;
 441
 442 put_master:
 443         spi_master_put(master);
 444
 445         return ret;
 446 }
 447
 448 static int xilinx_spi_remove(struct platform_device *pdev)
 449 {
 450         struct spi_master *master = platform_get_drvdata(pdev);
 451         struct xilinx_spi *xspi = spi_master_get_devdata(master);
 452         void __iomem *regs_base = xspi->regs;
 453
 454         spi_bitbang_stop(&xspi->bitbang);
 455
 456         /* Disable all the interrupts just in case */
 457         xspi->write_fn(0, regs_base + XIPIF_V123B_IIER_OFFSET);
 458         /* Disable the global IPIF interrupt */
 459         xspi->write_fn(0, regs_base + XIPIF_V123B_DGIER_OFFSET);
 460
 461         spi_master_put(xspi->bitbang.master);
 462
 463         return 0;
 464 }
 465
 466 /* work with hotplug and coldplug */
 467 MODULE_ALIAS("platform:" XILINX_SPI_NAME);
 468
 469 static struct platform_driver xilinx_spi_driver = {
 470         .probe = xilinx_spi_probe,
 471         .remove = xilinx_spi_remove,
 472         .driver = {
 473                 .name = XILINX_SPI_NAME,
 474                 .of_match_table = xilinx_spi_of_match,
 475         },
 476 };
 477 module_platform_driver(xilinx_spi_driver);
 478
 479 MODULE_AUTHOR("MontaVista Software, Inc. <source@mvista.com>");
 480 MODULE_DESCRIPTION("Xilinx SPI driver");
 481 MODULE_LICENSE("GPL");