cpu/mpc8xx/speed.c

   1 /*
   2  * (C) Copyright 2000-2004
   3  * Wolfgang Denk, DENX Software Engineering, wd@denx.de.
   4  *
   5  * See file CREDITS for list of people who contributed to this
   6  * project.
   7  *
   8  * This program is free software; you can redistribute it and/or
   9  * modify it under the terms of the GNU General Public License as
  10  * published by the Free Software Foundation; either version 2 of
  11  * the License, or (at your option) any later version.
  12  *
  13  * This program is distributed in the hope that it will be useful,
  14  * but WITHOUT ANY WARRANTY; without even the implied warranty of
  15  * MERCHANTABILITY or FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE.  See the
  16  * GNU General Public License for more details.
  17  *
  18  * You should have received a copy of the GNU General Public License
  19  * along with this program; if not, write to the Free Software
  20  * Foundation, Inc., 59 Temple Place, Suite 330, Boston,
  21  * MA 02111-1307 USA
  22  */
  23
  24 #include <common.h>
  25 #include <mpc8xx.h>
  26 #include <asm/processor.h>
  27
  28 #if !defined(CONFIG_TQM866M) || defined(CFG_MEASURE_CPUCLK)
  29
  30 #define PITC_SHIFT 16
  31 #define PITR_SHIFT 16
  32 /* pitc values to time for 58/8192 seconds (about 70.8 milliseconds) */
  33 #define SPEED_PIT_COUNTS 58
  34 #define SPEED_PITC       ((SPEED_PIT_COUNTS - 1) << PITC_SHIFT)
  35 #define SPEED_PITC_INIT  ((SPEED_PIT_COUNTS + 1) << PITC_SHIFT)
  36
  37 /* Access functions for the Machine State Register */
  38 static __inline__ unsigned long get_msr(void)
  39 {
  40         unsigned long msr;
  41
  42         asm volatile("mfmsr %0" : "=r" (msr) :);
  43         return msr;
  44 }
  45
  46 static __inline__ void set_msr(unsigned long msr)
  47 {
  48         asm volatile("mtmsr %0" : : "r" (msr));
  49 }
  50
  51 /* ------------------------------------------------------------------------- */
  52
  53 /*
  54  * Measure CPU clock speed (core clock GCLK1, GCLK2),
  55  * also determine bus clock speed (checking bus divider factor)
  56  *
  57  * (Approx. GCLK frequency in Hz)
  58  *
  59  * Initializes timer 2 and PIT, but disables them before return.
  60  * [Use timer 2, because MPC823 CPUs mask 0.x do not have timers 3 and 4]
  61  *
  62  * When measuring the CPU clock against the PIT, we count cpu clocks
  63  * for 58/8192 seconds with a prescale divide by 177 for the cpu clock.
  64  * These strange values for the timing interval and prescaling are used
  65  * because the formula for the CPU clock is:
  66  *
  67  *    CPU clock = count * (177 * (8192 / 58))
  68  *
  69  *              = count * 24999.7241
  70  *
  71  *    which is very close to
  72  *
  73  *              = count * 25000
  74  *
  75  * Since the count gives the CPU clock divided by 25000, we can get
  76  * the CPU clock rounded to the nearest 0.1 MHz by
  77  *
  78  *    CPU clock = ((count + 2) / 4) * 100000;
  79  *
  80  * The rounding is important since the measurement is sometimes going
  81  * to be high or low by 0.025 MHz, depending on exactly how the clocks
  82  * and counters interact. By rounding we get the exact answer for any
  83  * CPU clock that is an even multiple of 0.1 MHz.
  84  */
  85
  86 unsigned long measure_gclk(void)
  87 {
  88         volatile immap_t *immr = (immap_t *) CFG_IMMR;
  89         volatile cpmtimer8xx_t *timerp = &immr->im_cpmtimer;
  90         ulong timer2_val;
  91         ulong msr_val;
  92
  93 #ifdef CONFIG_MPC866_et_al
  94         /* dont use OSCM, only use EXTCLK/512 */
  95         immr->im_clkrst.car_sccr |= SCCR_RTSEL | SCCR_RTDIV;
  96 #else
  97         immr->im_clkrst.car_sccr &= ~(SCCR_RTSEL | SCCR_RTDIV);
  98 #endif
  99
 100         /* Reset + Stop Timer 2, no cascading
 101          */
 102         timerp->cpmt_tgcr &= ~(TGCR_CAS2 | TGCR_RST2);
 103
 104         /* Keep stopped, halt in debug mode
 105          */
 106         timerp->cpmt_tgcr |= (TGCR_FRZ2 | TGCR_STP2);
 107
 108         /* Timer 2 setup:
 109          * Output ref. interrupt disable, int. clock
 110          * Prescale by 177. Note that prescaler divides by value + 1
 111          * so we must subtract 1 here.
 112          */
 113         timerp->cpmt_tmr2 = ((177 - 1) << TMR_PS_SHIFT) | TMR_ICLK_IN_GEN;
 114
 115         timerp->cpmt_tcn2 = 0;          /* reset state          */
 116         timerp->cpmt_tgcr |= TGCR_RST2; /* enable timer 2       */
 117
 118         /*
 119          * PIT setup:
 120          *
 121          * We want to time for SPEED_PITC_COUNTS counts (of 8192 Hz),
 122          * so the count value would be SPEED_PITC_COUNTS - 1.
 123          * But there would be an uncertainty in the start time of 1/4
 124          * count since when we enable the PIT the count is not
 125          * synchronized to the 32768 Hz oscillator. The trick here is
 126          * to start the count higher and wait until the PIT count
 127          * changes to the required value before starting timer 2.
 128          *
 129          * One count high should be enough, but occasionally the start
 130          * is off by 1 or 2 counts of 32768 Hz. With the start value
 131          * set two counts high it seems very reliable.
 132          */
 133
 134         immr->im_sitk.sitk_pitck = KAPWR_KEY;   /* PIT initialization */
 135         immr->im_sit.sit_pitc = SPEED_PITC_INIT;
 136
 137         immr->im_sitk.sitk_piscrk = KAPWR_KEY;
 138         immr->im_sit.sit_piscr = CFG_PISCR;
 139
 140         /*
 141          * Start measurement - disable interrupts, just in case
 142          */
 143         msr_val = get_msr ();
 144         set_msr (msr_val & ~MSR_EE);
 145
 146         immr->im_sit.sit_piscr |= PISCR_PTE;
 147
 148         /* spin until get exact count when we want to start */
 149         while (immr->im_sit.sit_pitr > SPEED_PITC);
 150
 151         timerp->cpmt_tgcr &= ~TGCR_STP2;        /* Start Timer 2        */
 152         while ((immr->im_sit.sit_piscr & PISCR_PS) == 0);
 153         timerp->cpmt_tgcr |= TGCR_STP2;         /* Stop  Timer 2        */
 154
 155         /* re-enable external interrupts if they were on */
 156         set_msr (msr_val);
 157
 158         /* Disable timer and PIT
 159          */
 160         timer2_val = timerp->cpmt_tcn2;         /* save before reset timer */
 161
 162         timerp->cpmt_tgcr &= ~(TGCR_RST2 | TGCR_FRZ2 | TGCR_STP2);
 163         immr->im_sit.sit_piscr &= ~PISCR_PTE;
 164
 165 #if defined(CONFIG_MPC866_et_al)
 166         /* not using OSCM, using XIN, so scale appropriately */
 167         return (((timer2_val + 2) / 4) * (CFG_8XX_XIN/512))/8192 * 100000L;
 168 #else
 169         return ((timer2_val + 2) / 4) * 100000L;        /* convert to Hz        */
 170 #endif
 171 }
 172
 173 #endif
 174
 175 #if !defined(CONFIG_TQM866M)
 176
 177 /*
 178  * get_clocks() fills in gd->cpu_clock depending on CONFIG_8xx_GCLK_FREQ
 179  * or (if it is not defined) measure_gclk() (which uses the ref clock)
 180  * from above.
 181  */
 182 int get_clocks (void)
 183 {
 184         DECLARE_GLOBAL_DATA_PTR;
 185
 186         volatile immap_t *immr = (immap_t *) CFG_IMMR;
 187 #ifndef CONFIG_8xx_GCLK_FREQ
 188         gd->cpu_clk = measure_gclk();
 189 #else /* CONFIG_8xx_GCLK_FREQ */
 190         /*
 191          * If for some reason measuring the gclk frequency won't
 192          * work, we return the hardwired value.
 193          * (For example, the cogent CMA286-60 CPU module has no
 194          * separate oscillator for PITRTCLK)
 195          */
 196
 197         gd->cpu_clk = CONFIG_8xx_GCLK_FREQ;
 198
 199 #endif /* CONFIG_8xx_GCLK_FREQ */
 200
 201         if ((immr->im_clkrst.car_sccr & SCCR_EBDF11) == 0) {
 202                 /* No Bus Divider active */
 203                 gd->bus_clk = gd->cpu_clk;
 204         } else {
 205                 /* The MPC8xx has only one BDF: half clock speed */
 206                 gd->bus_clk = gd->cpu_clk / 2;
 207         }
 208
 209         return (0);
 210 }
 211
 212 #else /* CONFIG_MPC866_et_al */
 213
 214 static long init_pll_866 (long clk);
 215
 216 /* This function sets up PLL (init_pll_866() is called) and
 217  * fills gd->cpu_clk and gd->bus_clk according to the environment
 218  * variable 'cpuclk' or to CFG_866_CPUCLK_DEFAULT (if 'cpuclk'
 219  * contains invalid value).
 220  * This functions requires an MPC866 series CPU.
 221  */
 222 int get_clocks_866 (void)
 223 {
 224         DECLARE_GLOBAL_DATA_PTR;
 225
 226         volatile immap_t *immr = (immap_t *) CFG_IMMR;
 227         char              tmp[64];
 228         long              cpuclk = 0;
 229         long              sccr_reg;
 230
 231         if (getenv_r ("cpuclk", tmp, sizeof (tmp)) > 0)
 232                 cpuclk = simple_strtoul (tmp, NULL, 10) * 1000000;
 233
 234         if ((CFG_866_CPUCLK_MIN > cpuclk) || (CFG_866_CPUCLK_MAX < cpuclk))
 235                 cpuclk = CFG_866_CPUCLK_DEFAULT;
 236
 237         gd->cpu_clk = init_pll_866 (cpuclk);
 238 #if defined(CFG_MEASURE_CPUCLK)
 239         gd->cpu_clk = measure_gclk ();
 240 #endif
 241
 242         /* if cpu clock <= 66 MHz then set bus division factor to 1,
 243          * otherwise set it to 2
 244          */
 245         sccr_reg = immr->im_clkrst.car_sccr;
 246         sccr_reg &= ~SCCR_EBDF11;
 247         if (gd->cpu_clk <= 66000000) {
 248                 sccr_reg |= SCCR_EBDF00;        /* bus division factor = 1 */
 249                 gd->bus_clk = gd->cpu_clk;
 250         } else {
 251                 sccr_reg |= SCCR_EBDF01;        /* bus division factor = 2 */
 252                 gd->bus_clk = gd->cpu_clk / 2;
 253         }
 254         immr->im_clkrst.car_sccr = sccr_reg;
 255
 256         return (0);
 257 }
 258
 259 /* Adjust sdram refresh rate to actual CPU clock.
 260  */
 261 int sdram_adjust_866 (void)
 262 {
 263         DECLARE_GLOBAL_DATA_PTR;
 264
 265         volatile immap_t *immr = (immap_t *) CFG_IMMR;
 266         long              mamr;
 267
 268         mamr = immr->im_memctl.memc_mamr;
 269         mamr &= ~MAMR_PTA_MSK;
 270         mamr |= ((gd->cpu_clk / CFG_866_PTA_PER_CLK) << MAMR_PTA_SHIFT);
 271         immr->im_memctl.memc_mamr = mamr;
 272
 273         return (0);
 274 }
 275
 276 /* Configure PLL for MPC866/859 CPU series
 277  * PLL multiplication factor is set to the value nearest to the desired clk,
 278  * assuming a oscclk of 10 MHz.
 279  */
 280 static long init_pll_866 (long clk)
 281 {
 282         extern void plprcr_write_866 (long);
 283
 284         volatile immap_t *immr = (immap_t *) CFG_IMMR;
 285         long              n, plprcr;
 286         char              mfi, mfn, mfd, s, pdf;
 287         long              step_mfi, step_mfn;
 288
 289         if (clk < 20000000) {
 290                 clk *= 2;
 291                 pdf = 1;
 292         } else {
 293                 pdf = 0;
 294         }
 295
 296         if (clk < 40000000) {
 297                 s = 2;
 298                 step_mfi = CFG_866_OSCCLK / 4;
 299                 mfd = 7;
 300                 step_mfn = CFG_866_OSCCLK / 30;
 301         } else if (clk < 80000000) {
 302                 s = 1;
 303                 step_mfi = CFG_866_OSCCLK / 2;
 304                 mfd = 14;
 305                 step_mfn = CFG_866_OSCCLK / 30;
 306         } else {
 307                 s = 0;
 308                 step_mfi = CFG_866_OSCCLK;
 309                 mfd = 29;
 310                 step_mfn = CFG_866_OSCCLK / 30;
 311         }
 312
 313         /* Calculate integer part of multiplication factor
 314          */
 315         n = clk / step_mfi;
 316         mfi = (char)n;
 317
 318         /* Calculate numerator of fractional part of multiplication factor
 319          */
 320         n = clk - (n * step_mfi);
 321         mfn = (char)(n / step_mfn);
 322
 323         /* Calculate effective clk
 324          */
 325         n = ((mfi * step_mfi) + (mfn * step_mfn)) / (pdf + 1);
 326
 327         immr->im_clkrstk.cark_plprcrk = KAPWR_KEY;
 328
 329         plprcr = (immr->im_clkrst.car_plprcr & ~(PLPRCR_MFN_MSK
 330                         | PLPRCR_MFD_MSK | PLPRCR_S_MSK
 331                         | PLPRCR_MFI_MSK | PLPRCR_DBRMO
 332                         | PLPRCR_PDF_MSK))
 333                         | (mfn << PLPRCR_MFN_SHIFT)
 334                         | (mfd << PLPRCR_MFD_SHIFT)
 335                         | (s << PLPRCR_S_SHIFT)
 336                         | (mfi << PLPRCR_MFI_SHIFT)
 337                         | (pdf << PLPRCR_PDF_SHIFT);
 338
 339         if( (mfn > 0) && ((mfd / mfn) > 10) )
 340                 plprcr |= PLPRCR_DBRMO;
 341
 342         plprcr_write_866 (plprcr);              /* set value using SIU4/9 workaround */
 343         immr->im_clkrstk.cark_plprcrk = 0x00000000;
 344
 345         return (n);
 346 }
 347
 348 #endif /* CONFIG_MPC866_et_al */
 349
 350 /* ------------------------------------------------------------------------- */